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鑫蓝环保-半导体行业废气处理工艺

文章出处：原创网责任编辑：蔡作者：蔡人气：-发表时间：2025-08-04 00:00:00【大中小】

半导体行业废气处理需针对其复杂成分（酸性/碱性气体、VOCs、特殊有毒气体、颗粒物等）设计分质处理工艺，结合预处理、核心处理及末端控制，确保达标排放并兼顾安全与经济性。以下是详细工艺解析：

一、半导体废气类型与特性

半导体工艺（如光刻、蚀刻、CVD、PVD等）产生的废气主要分五类：

酸性废气：HCl、HF、H2SO4、HNO3等（来自蚀刻、清洗工艺），腐蚀性强，需中和处理。

碱性废气：NH3（来自氮化、清洗），需酸化中和。

有机废气（VOCs）：异丙醇（IPA）、丙酮、光刻胶溶剂等（光刻、显影工艺），易挥发、有异味，需控制VOCs排放。

特殊有毒/可燃气体：SiH4（硅烷）、PH3（磷烷）、B2H6（硼烷）等（CVD工艺），易燃易爆且剧毒，需安全销毁。

颗粒物：工艺副产物（如CVD中的硅颗粒）、设备磨损粉尘，粒径0.1-10μm，需高效过滤。

二、处理原则与流程

遵循“分质收集→预处理→分类型处理→末端治理→安全环保”的流程，核心是避免混合后反应（如酸性+碱性气体中和放热）、提升处理效率。

三、具体处理工艺

1.酸性废气处理（HCl、HF等）

原理：碱液中和（NaOH、Ca(OH)?）。

工艺：

废气收集后进入碱液喷淋塔，酸性气体与碱液充分接触，发生中和反应：

HCl+NaOH→NaCl+H2O

HF+NaOH→NaF+H2O

喷淋液（含盐废液）需定期更换，交由危废处置单位处理。

2.碱性废气处理（NH3等）

原理：酸液中和（H2SO4、HNO3）。

工艺：

废气进入酸液喷淋塔，NH3与酸反应生成盐：

2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4

酸液需控制浓度，避免过量引入其他污染物（如SO?）。

3.有机废气（VOCs）处理

半导体VOCs多为低浓度（100-1000ppm）、大风量，需浓缩后处理，常见工艺：

活性炭吸附+脱附催化燃烧：

吸附：VOCs被活性炭孔隙吸附，饱和后用热氮气/蒸汽脱附，浓缩5-15倍。

催化燃烧：浓缩后的VOCs进入催化燃烧装置（贵金属催化剂，如Pt/Pd），在200-400℃下氧化为CO?和H?O，能耗低、无二次污染。

沸石转轮浓缩+催化燃烧/RTO：

沸石转轮（蜂窝状多孔材料）吸附低浓度VOCs，脱附区用热空气（180-220℃）脱附，浓缩10-20倍。

浓缩后的高浓度VOCs进入催化燃烧（低温氧化）或蓄热式热力焚烧（RTO）（高温850-950℃分解，效率＞99%），适合大风量场景。

4.特殊有毒/可燃气体处理（SiH4、PH3等）

此类气体易燃（爆炸极限宽）、剧毒，需彻底销毁，核心工艺：

催化燃烧法：

催化剂（Al?O?负载Pt/Pd）降低反应温度（300-500℃），SiH4氧化为SiO?和H?O，PH3氧化为P?O?和H?O：SiH4+2O2

催化剂SiO2+2H2O2PH3+4O2

催化剂P2O5+3H2O

安全性高（避免热力燃烧的高温风险），催化剂需定期再生。

等离子体分解法：

高压电场产生高能等离子体（电子、离子、自由基），分解气体为无害物质，适用于低浓度、难燃气体（如NF3）。

5.颗粒物处理

半导体颗粒物粒径小（0.1-1μm为主），需高效过滤：

HEPA过滤器：过滤效率≥99.97%（对0.3μm颗粒），用于洁净室末端，避免颗粒影响产品良率。

湿式洗涤塔：利用液滴捕集亲水性颗粒（如硅颗粒），适合预处理阶段（与酸性/碱性废气协同处理）。

四、预处理工艺

预处理是核心处理的前提，解决温度、湿度、颗粒物等问题：

降温：高温废气（如CVD工艺，150-300℃）通过换热器或冷却塔降温至＜60℃，避免活性炭失效或燃烧风险。

除尘：旋风分离器（大颗粒）、布袋除尘器（中颗粒）或湿式洗涤塔（小颗粒）去除粉尘，防止喷淋塔堵塞或活性炭孔隙堵塞。

除湿：冷凝器或干燥剂降低废气湿度（＜80%），避免酸性/碱性废气中和时生成盐雾，或影响活性炭吸附效率。

五、安全与环保措施

防爆设计：处理可燃气体（SiH4、H2）时，设备（管道、燃烧器）需防爆，控制氧气含量（避免爆炸极限），设置泄爆装置。

副产物管理：喷淋废液（含盐、重金属）、饱和活性炭、催化剂等属危废，需分类收集，交由有资质单位处置。

排放监测：安装在线监测系统（CEMS），实时监测SO?、NOx、VOCs、颗粒物等指标，确保符合《半导体器件制造业污染物排放标准》（GB 39731）及地方标准。

六、典型工艺流程示例

酸性废气流程：收集→降温→除尘→碱液喷淋塔→排放。

有机废气流程（低浓度）：收集→除湿→沸石转轮浓缩→催化燃烧→排放。

混合废气流程：分质收集（酸性走喷淋，有机走浓缩+燃烧），或先处理酸性再处理有机（需验证交叉影响）。

总结

半导体废气处理需结合废气特性（成分、浓度、风量）选择工艺，强调“分质处理、预处理优先、安全第一”，通过中和、吸附浓缩、催化燃烧等技术实现高效治理，同时满足环保法规和安全生产要求。

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