一种高沸点有机物废气的处理方法及其处理设备与流程

本申请涉及废气处理技术领域，特别涉及一种高沸点有机物废气的处理方法及其处理设备。

背景技术：

当前，电子工业的主流产品为半导体芯片和新型显示器件，其生产过程光刻胶的剥离工序需要使用乙醇胺(mea)、二甲基亚砜(dmso)、二乙二醇丁醚(bdg)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)等有机溶剂作为剥离液，这些有机溶剂的沸点分别为：mea，170.5℃；dmso，189℃；bdg，230.6℃；nmp，203℃。上述有机溶剂剥离液的沸点都在150℃～250℃之间，所以均属于高沸点挥发性有机物。目前，电子工业光刻胶剥离工序生产过程中产生的挥发性有机物(vocs)废气大都具有风量大、浓度低的特点，所以这类废气通常采用沸石转轮吸附浓缩+焚烧的处理方式，其处理流程如图1，处理原理如下：含有剥离液的高沸点有机物废气进入处理装置中沸石转轮1的吸附浓缩区2，废气中的绝大部分的高沸点有机物被沸石转轮上的吸附材料捕捉，并附着在沸石转轮上。采用沸石转轮处理高沸点有机物废气，效率通常大于95％，所以，离开转轮的废气中，仅含有少量的高沸点有机物，由主排风机5将达到了排放标准的废气高空排放。处理装置中的沸石转轮是缓慢旋转的，转速通常根据废气中的高沸点有机物浓度等因素设定，当沸石转轮上的吸附材料吸附足量的高沸点有机物，并接近饱和时，沸石转轮上处于吸附区的这部分区域将随沸石转轮1旋转进入脱附区3。脱附区3的脱附气流通常来自室外空气，室外空气首先进入沸石转轮1的冷却区4，利用室外空气温度较低的特性冷却转轮，使经高温脱附气流加热后的转轮温度降低，使之进入下一吸附区域3时再次具有吸附能力，而冷却转轮的室外空气离开冷却区4后温度升高，再经加热器7加热至220℃左右后，接着进入沸石转轮1的脱附区3，利用脱附气流的高温将附着在转轮吸附材料的高沸点有机物脱附出来，并随脱附气流一起被吸入脱附风机6，经脱附风机6加压后进入焚烧炉8，含有高浓度高沸点有机物的脱附气流经焚烧炉热氧化处理，使脱附气流中有害的高沸点有机物大都氧化成co2、h2o和其他无害物质，最终这部分脱附气流达到排放标准，并高空排放。

上述处理高沸点有机物废气方式，经电子工业多个工程实施后发现有以下问题：

由于光刻胶剥离工序使用的剥离液均为高沸点有机溶剂，这些有机溶剂的沸点有些接近沸石转轮的脱附温度(220℃左右)，如nmp沸点为203℃；有些甚至超过了转轮的脱附温度，如bdg沸点为230.6℃。造成沸石转轮处理上述有机物质时脱附不干净，甚至根本脱附不下来，导致上述的高沸点有机物质慢慢堆积于沸石转轮的吸附材料上，致使吸附材料逐渐失去吸附能力，从而影响有机物的处理效率，造成环境污染。实际工程中出现上述问题一般试图采用以下两个方法解决：

1、提高脱附温度，即将脱附温度提高至300℃左右，但有机物通常是易燃物质，实际工程中确实发生由于提高脱附温度而烧毁转轮的重大事故。

2、由于采用上述的提高脱附温度有发生火灾的危险，一些有机物废气处理设备厂家开发出了可清洗的转轮，即定期对积聚在沸石转轮吸附材料上的高沸点有机物质采用高压水枪冲洗，但此法存在以下缺陷：①冲洗沸石转轮的工作必须停机进行，故处理系统不能连续运行；②vocs处理系统日常维护工作量增大；③由于转轮冲洗不是连续进行，且每次冲洗前吸附材料表面积聚大量的高沸点有机物，造成沸石转轮的处理效率不稳定；④由于转轮厚度较大，高压水只能冲洗掉靠近表面积聚的有机物，不能完全去除深层积聚的有机物，同样会影响沸石转轮的处理效率。

技术实现要素：

本申请提供了一种高沸点有机物废气的处理方法及其处理设备，能够高效、稳定地处理光刻胶剥离工序生产过程中产生的高沸点有机物，达到减少大气污染，保护环境的目的。

为了达到上述目的，本申请提供了一种高沸点有机物废气的处理方法，包括：

对进风温度为常温的高沸点有机物废气进行冷凝处理，以对废气中的有机物进行冷凝收集；

对冷凝处理后的所述高沸点有机物废气进行淋洗处理，对经冷凝处理后气体中的有机物中能溶于水的成分进行清除。

本申请提供的高沸点有机物废气的处理方法，即采用冷凝加淋洗的方式对高沸点有机物废气进行处理。当进风温度为常温的高沸点有机物废气经过冷凝设备时，废气中处于气态的高沸点有机物和水蒸气等遇冷能够迅速凝结成液体，由于凝结的液体中高沸点有机物浓度较高，将凝结的液体收集后进行蒸馏提纯，还能再给光刻胶剥离工序使用，实现了清洁生产，降低生产成本的目的。废气经过冷凝处理后剩余的浓度较低的有机物经过淋洗设备时，有机物中能够溶于水的成分能够被清除，进一步降低了废气中的有机物浓度，从而保证了废气能够达到排放的标准。

因此，本申请提供的高沸点有机物废气的处理方法，通过冷凝加淋洗的方式对废气进行处理，能够高效、稳定地处理光刻胶剥离工序生产过程中产生的高沸点有机物，达到减少大气污染，保护环境的目的。

此外，由于废气中的有机物被回收，经过蒸馏提纯后还能重复利用，降低了生产成本，实现了清洁生产。

优选地，对高沸点有机物废气进行冷凝处理时，冷凝设备的冷水供水温度为4～8℃，所述高沸点有机物废气通过冷却盘管迎风面的空气质量流速为1～3.6kg/(m²·s)。

优选地，对高沸点有机物废气进行冷凝处理时，包括：

对所述高沸点有机物废气进行第一级冷凝处理，初次捕集气体中的有机物；

对第一级冷凝处理后的所述高沸点有机物废气进行第二级冷凝处理，再次捕集气体中的有机物。

优选地，对冷凝处理后的所述高沸点有机物废气进行淋洗处理，还包括：

收集用于淋洗所述高沸点有机物废气的液体，并循环利用液体对所述高沸点有机物废气进行淋洗处理；并且，在对液体循环利用过程中，实时监测液体内有机物的浓度，当所述液体中有机物的浓度达到规定值时，更换用于淋洗所述高沸点有机物废气的液体。

优选地，对冷凝处理后的所述高沸点有机物废气进行淋洗处理后，还包括：

对所述高沸点有机物废气进行除雾处理。

本申请还提供了一种高沸点有机物废气处理设备，包括：

冷凝处理段壳体，所述冷凝处理段壳体具有第一废气进口和第一废气出口，所述冷凝处理段壳体内设有：用于将高沸点有机物废气中的有机物转化成液体的冷凝设备和用于收集液化的高沸点有机物的集液盘；

淋洗处理段壳体，所述淋洗处理段壳体具有第二废气进口和第二废气出口，所述第二废气进口与所述第一废气出口连接，所述淋洗处理段壳体内设有用于淋洗高沸点有机物废气的淋洗设备；

位于所述第二废气出口处、用于将淋洗后的所述高沸点有机物废气排放的排风机。

优选地，所述冷凝设备包括沿所述第一废气进口到所述第二废气进口的方向设置的第一级冷凝设备和第二级冷凝设备；

所述集液盘包括与所述第一级冷凝设备对应的第一级集液盘和与所述第二级冷凝设备对应的第二级集液盘。

优选地，所述第一级冷凝设备的冷却盘管排数为2～8排。

优选地，所述第一级冷凝设备包括供之于低温冷水的第一级冷却盘管；和/或，所述第二级冷凝设备包括供之于低温冷水的第二级冷却盘管。

优选地，所述淋洗处理段壳体还包括：用于收集淋洗完所述高沸点有机物废气的液体的水箱和用于将所述水箱内的液体输送到所述淋洗设备内的循环液泵和循环管路系统。

优选地，所述水箱内设有用于检测所述液体含有气体中有机物的浓度的监测单元。

附图说明

图1为现有技术中采用沸石转轮吸附浓缩+焚烧处理高沸点有机物废气方式示意图；

图2为本申请中一种高沸点有机物废气处理方法的流程示意图；

图3为本申请中一种对高沸点有机物废气冷凝处理的流程示意图；

图4为本申请中一种高沸点有机物废气的处理方式示意图；

图5为本申请中一种高沸点有机物废气的处理方式示意图。

图中：

1-沸石转轮；2-吸附浓缩区；3-脱附区；4-冷却区；5-主排风机；6-脱附风机；7-加热器；8-焚烧炉；10-冷凝处理段壳体；11-第一废气进口；12-第一废气出口；13-冷凝设备；131-第一级冷凝设备；132-第二级冷凝设备；14-集液盘；141-第一级集液盘；142-第二级集液盘；20-淋洗处理段壳体；21-第二废气进口；22-第二废气出口；23-淋洗设备；24-水箱；25-循环液泵；26-填料层；27-除雾层；28-循环管路系统；30-排风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图2及图4，本申请提供了一种高沸点有机物废气的处理方法，包括：

s101：对进风温度为常温的高沸点有机物废气进行冷凝处理，以对废气中的有机物进行冷凝收集；

s102：对冷凝处理后的高沸点有机物废气进行淋洗处理，对经冷凝处理后废气中的有机物中能溶于水的成分进行清除。

本申请提供的高沸点有机物废气的处理方法，即采用冷凝加淋洗的方式对高沸点有机物废气进行处理。当进风温度为常温的高沸点有机物废气经过冷凝设备13时，废气中处于气态的高沸点有机物和水蒸气等遇冷能够迅速凝结成液体，由于凝结的液体中高沸点有机物浓度较高，将凝结的液体收集后进行蒸馏提纯，还能再给光刻胶剥离工序使用，实现了清洁生产，降低生产成本的目的。废气经过冷凝处理后剩余的浓度较低的有机物经过淋洗设备23时，有机物中能够溶于水的成分能够被清除，进一步降低了废气中的有机物浓度，从而保证了废气能够达到排放的标准。

作为一种可选方式，冷凝设备13可采用水冷的方式对废气进行处理，冷凝设备13中可持续供应低温水，使得冷凝设备13的换热翅片表面始终处于低温状态，当常温的废气与换热翅片接触时，废气中的有机物遇冷凝结成液体，并沿换热翅片下落到用于收集液体的集液盘14中。

因此，本申请提供的高沸点有机物废气的处理方法，通过冷凝加淋洗的方式对废气进行处理，能够高效、稳定地处理光刻胶剥离工序生产过程中产生的高沸点有机物，达到减少大气污染，保护环境的目的。

此外，由于废气中的有机物被回收，经过蒸馏提纯后还能重复利用，降低了生产成本，也实现了清洁生产。

作为一种可选方式，在对高沸点有机物废气进行冷凝处理时，冷凝设备13的冷水供水温度可选为4～8℃，高沸点有机物废气通过冷凝设备13的冷却盘管迎风面的空气质量流速为1～3.6kg/(m²·s)。当选择水冷时，持续供应4～8℃的冷水更利于将废气中的高沸点有机物凝结成液体，从而实现去除有机物并回收的目的。优选地，冷凝设备13的冷水供水温度可控制在5℃。

作为一种可选方式，对高沸点有机物废气进行冷凝处理时，如图3所示，可包括：

s201：对高沸点有机物废气进行第一级冷凝处理，初次捕集气体中的有机物；

s202：对第一级冷凝处理后的高沸点有机物废气进行第二级冷凝处理，再次捕集气体中的有机物。

当废气在进行第一级冷凝处理时，由于废气中的有机物沸点较高，冷凝的效率也较高，因此，在第一级冷凝处理时捕集的气体中的有机物浓度较高，将第一级冷凝处理后的液体收集并蒸馏、提纯，则可得到纯度较高的有机液体，可供光刻胶玻璃工序重复使用，既实现了清洁生产，又降低了生产成本。或者上述凝结的液体也可直接排入废水处理站进行处理。

优选地，第一级冷凝设备131的冷却盘管排数可选为2～8排，采用不锈钢管套不锈钢翅片，可保证当常温的废气以1～3.6kg/(m²·s)的迎风面空气质量流速经过第一级冷凝设备131的冷却盘管时，废气中的有机物能够最大概率地被凝结成液体而被回收。

经过第一级冷凝处理的废气随即进入第二冷凝设备进行再次冷凝处理，第二冷凝设备的参数与第一冷凝设备一致，设置第二级冷凝处理可以再次降低废气中的有机物浓度，使得有机物液化而被回收。由于经过第二级冷凝处理的废气中的高沸点有机物浓度较低，第二级冷凝处理后回收的液体可排放至废水处理站，也可视情况回收处理，再重复使用。

作为一种可选方式，对冷凝处理后的所述高沸点有机物废气进行淋洗处理，还包括：

收集用于淋洗高沸点有机物废气的液体，并循环利用液体对高沸点有机物废气进行淋洗处理；并且，在对液体循环利用过程中，实时监测液体内有机物的浓度，当液体中有机物的浓度达到规定值时，更换用于淋洗高沸点有机物废气的液体。

由于光刻胶剥离工序中通常使用的乙醇胺(mea)、二甲基亚砜(dmso)、二乙二醇丁醚(bdg)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)均能溶解于水，采用淋洗的方式能够进一步去除废气中的有机物。淋洗液体可选择水，将淋洗废气后的液体收集并通过循环泵和管路系统，循环利用这些液体对废气进行淋洗。

作为一种可选方式，对冷凝处理后的高沸点有机物废气进行淋洗处理后，还包括：对高沸点有机物废气进行除雾处理，可有效防止用于淋洗的液体随着废气进入排风机30中，从而影响排风机30的正常工作。

基于同一发明思路，本申请还提供了一种高沸点有机物废气处理设备，包括：

冷凝处理段壳体10，冷凝处理段壳体10具有第一废气进口11和第一废气出口12，冷凝处理段壳体10内设有：用于将废气中高沸点有机物转化成液体的冷凝设备13和用于收集液化的高沸点有机物的集液盘14；

淋洗处理段壳体20，淋洗处理段壳体20具有第二废气进口21和第二废气出口22，第二废气进口21与第一废气出口12连接，淋洗处理段壳体20内设有用于淋洗高沸点有机物废气的淋洗设备23；

位于第二废气出口22处、用于将淋洗后的高沸点有机物废气排放的排风机30。

作为一种可选方式，为了增加废气中的有机物与淋洗液体的接触机会，可在淋洗处理设备壳体20中设置填料层26，利用填料层26增加废气穿过淋洗段时的绕流，增加了废气与淋洗液体的接触时间与机会，提升了气液的质交换效率，从而提高了处理效率。

本申请提供的高沸点有机物废气处理设备，当进风温度为常温的高沸点有机物废气从第一废气进口11进入冷凝处理段壳体10内时，冷凝设备13使得废气中的高沸点有机物和水汽等迅速降温凝结成液体，并落向集液盘14，集液盘14收集液化的液体，可排放至废水处理站，也可回收进行蒸馏、提纯，再次使用到光刻胶剥离工序中。当经过冷凝处理后的废气由第一废气出口12流向第二废气进口21进入淋洗处理段壳体20内时，废气中剩余的可溶于水的有机物在经过淋洗设备23和填料层26时，被进一步去除。剩余的废气从第二废气出口22排出，经由排风机30排向大气中。

因此，本申请提供的高沸点有机物废气处理设备，设置了冷凝设备13和淋洗设备23及填料层26，不仅能够高效、稳定地处理光刻胶剥离工序生产过程中产生的高沸点有机物，达到减少大气污染，保护环境的目的，还能回收废气中的有机物，重复利用，降低了生产成本，实现了清洁生产。

作为一种可选方式，如图5所示，冷凝设备13包括：沿第一废气进口11到第二废气进口21的方向设置的第一级冷凝设备131和第二级冷凝设备132，集液盘141包括：与第一级冷凝设备131对应的第一级集液盘141和与第二级冷凝设备132对应的第二级集液盘142。即本实施方式中设置了两级冷凝处理工艺，当废气由第一废气进口11进入第一级冷凝设备131中时，由于废气中的有机物沸点较高，所以冷凝的效率也较高，大部分的高沸点有机物都能凝结成液体，并被第一级集液盘141回收，且第一级集液盘回收的液体浓度较高，可再利用。当废气进入到第二级冷凝设备132中时，剩余的高沸点有机物再次凝结成液体并被第二级集液盘142回收。设置第一级冷凝设备131和第二级冷凝设备132，能够更高效率地去除废气中的高沸点有机物，且能回收利用有机物，降低生产成本，实现清洁生产。

作为一种可选方式，第一级冷凝设备131的冷却盘管排数为2～8排，由于废气的进风温度为常温，通过冷却盘管迎风面的空气质量流速为1～3.6kg/(m²·s)，设置2～8排的第一级冷凝设备131的冷却盘管既能够在保证废气中的高沸点有机物凝结成液体，也能节省生产成本。同样地，第二级冷凝设备132的参数可以和第一级冷凝设备131一致。

作为一种可选方式，第一级冷凝设备131包括供之于低温冷水的第一级冷却盘管；第二级冷凝设备132包括供之于低温冷水的第二级冷却盘管，即第一级冷凝设备131和第二级冷凝设备132都可采用水冷的方式对废气进行冷凝处理。第一冷却盘管和第二冷却盘管可为不锈钢管套不锈钢翅片，管内冷水供水温度都可为4～8℃，通过持续供应低温冷水，可使得冷却盘管的换热翅片表面始终处于低温状态，可有效使得高沸点有机物凝结成液体。

作为一种可选方式，淋洗处理段壳体20还包括：用于收集淋洗完高沸点有机物废气液体的水箱24和用于将水箱24内的液体输送到淋洗设备23内的循环液泵25和循环管路系统28。由于光刻胶剥离工序中通常使用的乙醇胺(mea)、二甲基亚砜(dmso)、二乙二醇丁醚(bdg)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)均能溶解于水，采用淋洗的方式能够进一步去除废气中的有机物。淋洗液体可选择水，当水淋洗完废气后，被水箱24回收，循环液泵25再将水箱24内的水输送到淋洗部位对废气进行淋洗，使淋洗液达到循环使用。

作为一种可选方式，水箱24内设有用于检测液体含有气体中有机物的浓度的监测单元。其中，监测单元可选为电导率仪。由于不断利用水箱24的水对废气进行淋洗，则导致水箱24中的有机物浓度越来越高，利用电导率仪可以实时监测水箱24中有机物的浓度，并在浓度达到一定程度时，可打开水箱24的排水阀，将水排出，接着再向水箱24内注入水，可保证设备的正常使用。

作为一种可选方式，在填料层26和第二废气出口22之间还可设置除雾层27，可防止淋洗完废气的循环液雾滴随着废气进入排风机30中，从而影响了排风机30的正常工作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。