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技術專文

圖1、VOCs處理設備之適用範圍 表 1、VOCs 防制設備選用比較 圖4、沸石轉輪脫附氣體濃度改善前後設計圖

100000 設備名稱 處理效率 污染防制設備說明
轉輪吸附
焚化、觸媒焚化、
蓄熱式焚化 Combustor Combustor
活性碳吸附塔 25%~98% 正常操作下去除率可達90%以上，但
當活性碳吸附塔出現超飽和狀況時， Desorption Fan Desorption Zone Stack Desorption Fan Desorption Zone Stack
10000
廢氣流量 (m 3 /h) 1000 生物滴濾塔 (活性碳 填充式洗滌塔 33%~67% 半導體廠所排放之VOCs廢氣中部份 Cooling Zone Heat Cooling Zone Heat
吸附
去除效率會明顯降低。
生物濾床
再生)
生物洗滌
屬於水溶性較低的物質，故採用濕式
100
(VOC:180ppm)
(VOC:4ppm)
吸附 冷凍回收 冷凝 洗滌法，但去除效率有一定之限制。 Non-treatment Gas Exchanger After treatment Gas Exchanger
回收
10 (活性碳不再生) (T<0˚C) (T>0˚C) 沸石轉輪+ 78%~92% 本法為較佳之空氣污染控制技術，一
直熱焚化爐 般操作條件下可達90%之去除率。
生物濾床 60%~80% 此去除方法的效率較難達到90%，且
100 1,000 10,000 100,000 場地之需求與限制也較多，難以符合
廢氣VOC濃度 (mg/m 3 ) 半導體廠設備排放標準要求。 Zeolite Rotor Exhaust Fan Zeolite Rotor Exhaust Fan
目前科學園區內主要之VOCs防制
圖2、沸石轉輪各功能區分示意圖
設備為沸石轉輪濃縮系統，此系統 [5]
璃纖維轉輪在頻繁水洗後結構受 之處理側，面積比例為10:1:1 ， 即使是使用高溫載流氣體行脫附之
可將製程廢氣經由疏水性沸石轉輪 損，進而導致使用壽命縮短。 如 圖2所示。大部份製程廢氣於轉 轉輪，仍會因為轉輪進出口兩側長
進行吸附後再行排放。針對VOCs (PANEL) MAX.40 (PANEL) 3950 (PANEL) 輪上進行吸附後排出至大氣，少部 期溫度不均勻，導致沸點較高之有
MAX.40
MAX.40
之去除效率可達90%以上。而沸
分製程廢氣經過冷卻區後，與焚化 機物如PGME、PGMEA等累積在轉
石轉輪處理系統設計有脫附功能
系統進行預熱交換升溫至200℃並 輪出口側無法脫出，進而影響處理
區。可將處理過之製程廢氣升溫， 冷卻區 脫附區 回流到沸石轉輪脫附區。藉此高溫 效率。陳仲祥(2018)提出使用調高
並藉由貫穿轉輪之方式將轉輪內有 2070 文獻探討 將轉輪內已吸附之有機物進行濃縮 脫附溫度至250℃，脫附出口溫度
機物進行濃縮並脫附。而此吸附、
並完成脫附並送至焚化系統燃燒裂 調高至100℃，並調降轉輪轉速等
脫附交互循環之流程，便是沸石轉 解，最後排放至大氣中。而此吸 做法，可將去除效率僅剩下91%之
輪系統之基本處理架構。然而經由 3950 一般而言，VOCs主要用於有機溶 沸石提升至96%。
劑之塗裝或清洗用途，廣泛使用 附、脫附交互循環之流程便是沸石
高溫廢氣進行脫附之轉輪，會因為 吸附區 轉輪濃縮系統之基本處理架構 圖
轉輪進出口兩側長期溫度不均勻。 DIRECTION 1975 1880 於半導體業、光電業、汽車業、 3 ，且沸石轉輪經由此再生程序後， 而本文介紹並探討針對沸石轉輪之
ROTATING
導致沸點較高之有機物如PGME、 PU合成皮業、石化業與乾洗業等 高溫逆脫附作法，能藉由改變氣流
行業。根據排放管道所排放之主要 即可反覆使用。 方向的作法，達到運轉中持續對轉
PGMEA等累積在轉輪出口內，進
污染物調查，以異丙醇(IPA)及丙 針對沸石轉輪之效能改善，設備運 輪進行全面再生，解決轉輪受熱不
而影響處理效率。而除了高溫脫附
方法外，沸石轉輪亦常經由水洗的 (PLATE) 20 製程氣體入口 酮(Acetone)為主，其次為乙酸甲 轉溫度是相當重要的參數之一，若 均的問題，能提升轉輪效率並減少
氧基異丙酯(PGMEA)，其中異丙 是脫附溫度增加，可使轉輪於脫附 停機保養以及水洗轉輪之頻率。
方式去除吸附在轉輪內部的VOCs
醇及丙酮排放量約佔總排放量50- 區獲得充足熱能、將吸附其上之
並達到轉輪再生之目的。故沸石轉
[2]
80% 。而沸石濃縮焚化系統處理 VOCs全數脫附出來，如此進入吸
輪在製作時普遍採用陶瓷纖維作 圖3、沸石轉輪濃縮系統之基本處理架構
之設計處理量以及處理濃度 圖1 ， 附區之轉輪吸附效率也隨之增加
為主體結構，此種結構對於水洗
是現行VOCs污染防制設備中最能 [6] 。脫附用的載流氣體濃度越低，
的壓力有較好的耐受性。然而在 Oxidizer 計畫方法
Compressed Air 符合國內「半導體製造業空氣污染 則沸石轉輪針對VOCs的去除率越
2011年9月，歐盟勞工與社會事 ING
務署(Employment, Social Affairs & Heat Exchanger Putified Air 管制標準及排放標準者」，同時亦 佳。該研究利用不同濃度之載流氣
Inclusion-European Commission) Heat 是台積廠區以及新竹科學園區內半 體(180ppm vs 4ppm)進行測試 圖 本文為探討高溫逆脫附對於轉輪再
Exchanger 導體產業最廣為使用 表1之VOCs污 4 ，實驗組相對於對照組出口濃度降
發佈了針對陶瓷纖維的禁用規定， 生程度之影響，先針對廠區內之進
Cooling Zone 染防制設備 。 低0.6ppm，總排放量降低12%， 行取樣分析確認轉輪使用狀態，並
[3]
在此之後製作的沸石轉輪漸漸改用 Desorption Zone
Desorption 另外作為脫附用載流氣體，若是可 於廠區F12P1/2廠區安裝正逆脫附
[1]
玻璃纖維 。而玻璃纖維在水洗時 Fan 而沸石轉輪濃縮系統搭配高溫焚
提升附出口溫度(T5)，則當T5溫度 切換閥件組於設備VOC-06 (設計
容易損壞，造成了廠區運轉時的困 化系統，可將高流量、低濃度之
Concentrated 由40℃上升至55℃時，去除效率 方式如 圖5所示)，持續進行正逆脫
難。而本文介紹並探討針對沸石轉 Gas 製程廢氣經由疏水性沸石轉輪進
[7]
VOC 可以額外增加0.3% 。 附切換後，分析轉輪去除效率之變
輪之高溫逆脫附作法及影響，希望 Rector 行吸附，對於VOCs去除效率可達
[4]
能藉由此一方式達到運轉中持續對 90% 。沸石轉輪處理系統內部可 另外，亦有研究提出高沸點VOCs 化。正逆脫附切換之氣流方向相對
Process Fan Geared Motor 於轉輪吸脫附方向如 圖6 。
轉輪進行全面再生，在維持轉輪效 分為吸附區、再生脫附區以及冷卻 冷凝分離概念，避免高沸點VOCs
Pre-Filter Process Zone
率的前提之下，減少預防性停機保 區，吸附區一般而言較大，脫附區 殘留在轉輪中影響轉輪吸附效率 由F12P1/2使用之轉輪達15年之
養水洗的時間以及次數，也避免玻 及冷卻區為兩個較小且面積相等 [8] 。然而經過長時間的連續運轉， VOC-05/06之沸石轉輪取樣樣本
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