目前國內(nèi)外對VOC的末端治理方法有：冷凝、吸附、氧化、生物處理、吸收、等離子體凈化等。以沸石材料為載體的吸附濃縮法處理VOC廢氣（沸石轉(zhuǎn)輪）得到了較為廣泛的應(yīng)用。

全國對VOCs污染物防治的要求和力度逐漸加強(qiáng)，低濃度廢氣治理的沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮法成為了很多企業(yè)的優(yōu)選治理方案。

總結(jié)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)運行過程中潛在的風(fēng)險隱患，尋找預(yù)防、改善或解決途徑，對沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)在芯片制造業(yè)更安全、穩(wěn)定、高效地運行具有非常重要的意義。

燜燒事故分析：通過對業(yè)界某次沸石轉(zhuǎn)輪燜燒事故開展的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致燜燒事故的原因主要有如下幾個方面：

（1）發(fā)生燜燃的沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)由于長期運行，其轉(zhuǎn)輪內(nèi)部積聚了較高濃度的高沸點物質(zhì)。

（2）沸石轉(zhuǎn)輪的脫附風(fēng)機(jī)運行頻率設(shè)置偏低，使得脫附效率降低，更多VOCs殘留在沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部，未有效脫除，在長期運行已有的VOCs殘留基礎(chǔ)上進(jìn)一步積聚。

（3）該套沸石轉(zhuǎn)輪雖內(nèi)置水噴淋頭，并設(shè)有自動控制系統(tǒng)，但在燜燃過程中失效，無法正常運行，導(dǎo)致燃燒蔓延。

為防范此類沸石轉(zhuǎn)輪燜燒事件，應(yīng)著重從以下幾個方面加強(qiáng)風(fēng)險防控：

(1)降低VOCs殘留，強(qiáng)化脫附效率；

(2)強(qiáng)化監(jiān)控措施；

(3)強(qiáng)化風(fēng)險防范及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。

降低VOCs殘留

降低沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部VOCs殘留可從改善VOCs廢氣的進(jìn)氣質(zhì)量和加強(qiáng)脫附效率兩方面入手。

（1）廢氣預(yù)處理

廢氣預(yù)處理措施通常有除塵、除濕、除霧、除高沸物等。針對待處理的VOCs廢氣實際情況，選取適當(dāng)?shù)膹U氣預(yù)處理措施。比如，半導(dǎo)體生產(chǎn)制造過程對生產(chǎn)場所的顆粒物有嚴(yán)格的要求，生產(chǎn)場所通常為潔凈車間。因此，有機(jī)廢氣中的顆粒物含量極少，通常無需進(jìn)行除塵預(yù)處理。

比如，芯片制造業(yè)生產(chǎn)過程中使用的主要有機(jī)原料通過具有低沸點、易揮發(fā)的特點，但仍不排除少量高沸點物質(zhì)，如剝離液的主要成分二甘醇胺（沸程218～224℃）等?？稍诟叻悬c物質(zhì)主要使用工序增設(shè)冷凝、前道活性炭吸附等預(yù)處理裝置，以降低VOCs廢氣中難脫附高沸點物質(zhì)進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪。

高沸點VOCs進(jìn)入廢氣管道后容易產(chǎn)生凝結(jié)，從而使廢氣濕度增大。當(dāng)進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的有機(jī)廢氣濕度大于80%時，將對疏水性沸石分子篩產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。因此，建議企業(yè)對高濕度廢氣增設(shè)干燥除濕預(yù)處理裝置，使得進(jìn)入廢水轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的廢氣濕度保持在穩(wěn)定、可控的范圍內(nèi)。

（2）高溫再生

根據(jù)對國內(nèi)芯片制造典型企業(yè)開展的調(diào)研可知，芯片制造業(yè)常用的有機(jī)物質(zhì)有異丙醇（沸點為82.45℃）、丙二醇單甲醚乙酸酯（沸點為146℃）；同時還含有少量的高沸點物質(zhì)，例如二甘醇胺（沸程218～224℃）。

通常芯片制造業(yè)沸石轉(zhuǎn)輪的再生溫度為180-200℃，在此再生溫度下，高沸點的二甘醇胺等物質(zhì)將無法從沸石轉(zhuǎn)輪上有效脫附，從而逐漸積聚在轉(zhuǎn)輪內(nèi)部。

某沸石轉(zhuǎn)輪設(shè)備供應(yīng)商對沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的高沸點物質(zhì)聚集情況開展了研究，由圖1可知，當(dāng)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)運行1個月后，轉(zhuǎn)輪內(nèi)部確實有較大量的有機(jī)物積聚，其有機(jī)物積聚量即達(dá)6wt。進(jìn)行有效的高溫脫附之后，其內(nèi)部的有機(jī)物積聚量可降低約40%～60%。因此，高溫脫附可較為有效地去除沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部積聚的高沸點有機(jī)物質(zhì)。

企業(yè)應(yīng)根據(jù)廢氣的實際產(chǎn)生情況，分析廢氣組成分布，分析高沸點物質(zhì)占比情況，以及廢氣的產(chǎn)生總量等內(nèi)容，從而確定高溫再生頻次。較為適宜的高溫再生頻次為2～3個月一次。

高溫再生的溫度也會影響高溫脫附效果。若高溫脫附溫度選取過低，則高沸點物質(zhì)仍無法有效脫除；若高溫脫附溫度選取過高，將對沸石分子篩的骨架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，從而降低其使用壽命。高溫脫附溫度宜選取300℃左右，并且，相應(yīng)的沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部配件均需采用可耐300℃高溫的密封配件。

(3)水洗再生

芯片制造業(yè)常用的有機(jī)物質(zhì)（如異丙醇、丙二醇單甲醚乙酸酯等）通常具有較好的水溶性，可采用水洗再生的方式去除沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部聚集的高沸點物質(zhì)。

水洗再生可有效提高沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的治理效率，對于工廠1，當(dāng)水洗再生次數(shù)達(dá)到4～6次/年時，沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的治理效率可達(dá)95%～99%。因此，適當(dāng)增加定期水洗再生頻次，可有效防止高沸點物質(zhì)在沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的聚集，保持高效的治理效率。

由于沸石轉(zhuǎn)輪通常采用無機(jī)粘合劑將分子篩涂覆在陶瓷纖維紙表面制造而成。故水洗時不僅轉(zhuǎn)輪不會發(fā)生龜裂形變，也不會發(fā)生由于分子篩脫落所導(dǎo)致的性能劣化、使用壽命縮短等問題。

但是，水洗時需要注意水質(zhì)狀況，若其中大量含有鈣、鎂等離子，將可能在沸石內(nèi)部形成碳酸鹽，阻塞沸石轉(zhuǎn)輪的蜂窩狀孔道；水中所含微量重金屬物質(zhì)、氯等也會毒化沸石。

值得注意的是，并非所有沸石轉(zhuǎn)輪材質(zhì)均可耐水洗，企業(yè)應(yīng)在水性再生之前，向沸石轉(zhuǎn)輪設(shè)備的制造廠商做好相關(guān)的咨詢工作。

（4）高壓空氣吹掃

企業(yè)在停機(jī)檢維修期間，采用高壓空氣對沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吹掃。然而，高壓空氣吹掃通常只可清楚沸石轉(zhuǎn)輪表面附著的灰塵，而VOCs有機(jī)質(zhì)通常吸附在分子篩孔道內(nèi)部，無法得到有效的脫除，還需與上述其他處理方式配合選用。

風(fēng)險事故發(fā)生往往并非一蹴而就，而是經(jīng)過長期的累積，從量變到質(zhì)變的過程。因此，通過加強(qiáng)監(jiān)控，可在一定程度上及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理問題，及時解決問題，從而避免風(fēng)險事故的發(fā)生。

系統(tǒng)監(jiān)控可以從以下幾個方面開展。

(1) 加強(qiáng)廢氣濃度的監(jiān)測

在廢氣系統(tǒng)設(shè)計前，要對各廢氣吸入點的可燃物濃度進(jìn)行檢測分析，控制各廢氣吸入點的易燃物質(zhì)的濃度低于爆炸下限，并要進(jìn)行正常工作狀態(tài)或非正常工作狀態(tài)下的可燃?xì)怏w濃度檢測。

(2) 加強(qiáng)設(shè)備管路濕度監(jiān)控，獲取管道內(nèi)物質(zhì)凝結(jié)情況、獲取管路濕度情況，及時發(fā)現(xiàn)高濕度廢氣，做好預(yù)防預(yù)警措施。

(3) 加強(qiáng)設(shè)備壓降監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備超壓、管路阻塞等異常情況。

(4) 加強(qiáng)再生區(qū)溫度監(jiān)控，并將監(jiān)控信號接入中控系統(tǒng)或

報警系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)溫度異常情況。通過定期監(jiān)測或在線監(jiān)控等手段，對以上內(nèi)容開展監(jiān)控。若以上監(jiān)控因子出現(xiàn)突變或異常情況，則可能存在末端治理設(shè)施異?；蛑卫硇氏陆档仁鹿?，通過及時對監(jiān)控情況進(jìn)行分析并開展問題排查，可有效降低風(fēng)險事故發(fā)生的概率。

強(qiáng)化風(fēng)險防范及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

(1) 氮氣保護(hù)

發(fā)生燜燃事故的另一個重要原因是由于沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)中含有氧氣。當(dāng)系統(tǒng)在200℃下脫附時，若系統(tǒng)異常停止無氣流流通、且無外加氧氣供應(yīng)，廢氣中的VOCs成分及在轉(zhuǎn)輪上聚合的高沸點物質(zhì)，將借由轉(zhuǎn)輪中沸石與原殘留于轉(zhuǎn)輪孔道及沸石孔隙中的氧氣發(fā)生觸媒反應(yīng)，從而形成放熱產(chǎn)生悶燃。

因此，建議企業(yè)以純氣(如氮氣)作為系統(tǒng)異常停機(jī)時的保護(hù)氣，置換轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)中殘留的氧氣，以降低事故概率。

除此之外，氮氣保護(hù)系統(tǒng)還可通過自動控制系統(tǒng)與水噴淋系統(tǒng)串聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)異常時，通入氮氣保護(hù)，充氮30s后若系統(tǒng)異常仍未消除，則立即開啟水噴淋系統(tǒng)，進(jìn)一步降低事故概率。

(2) 沸石轉(zhuǎn)輪維護(hù)保養(yǎng)

由圖1可知，沸石轉(zhuǎn)輪即使定期進(jìn)行高溫再生，其內(nèi)部積聚的高沸點物質(zhì)仍無法做到完全脫除。因此，沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)經(jīng)過長年的吸附濃縮，其內(nèi)部仍會殘留一定量的高沸點物質(zhì)，且高沸點物質(zhì)含量越來越多，從而影響沸石轉(zhuǎn)輪的性能。

除此之外，反復(fù)吸附、脫附，多次高溫再生或水洗再生，均會對沸石分子篩造成一定的損傷。因此，沸石轉(zhuǎn)輪雖在理論上可反復(fù)地吸附脫附，但實際應(yīng)用中，卻往往存在一定的使用壽命。

①更換沸石

定期更換沸石是保持沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)有效、安全的運行的有效的方法。然而，更換整個沸石轉(zhuǎn)輪的成本較高。通常情況下，一個沸石轉(zhuǎn)輪的價格約100萬元左右；而沸石分子篩的價格則便宜不少，且轉(zhuǎn)輪上的吸附劑填料往往是可更換式的。

②加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)

企業(yè)可定期委托設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)廠進(jìn)行檢查、維護(hù)，檢查設(shè)備運行過程中是否存在安全隱患，設(shè)備各部件是否存在老化、松動、設(shè)備泄漏等情況。通過專業(yè)性、專攻性的檢查，可及時發(fā)現(xiàn)問題，并提供問題的解決方案。