[发明专利]一种有机废气净化回收的方法及装置

说明书

技术领域

本发明揭示一种有机废气净化回收的方法及装置，更具体地说，是关于一种结合多孔道蜂巢状吸附浓缩转轮及溶剂回收装置的净化有机废气回收溶剂的方法及装置。

背景技术

现今工业界或高科技业在处理挥发性有机废气时，于高浓度时多采用冷凝法收集该挥发性有机废气，而于低浓度且大风量时则采用以物理吸附方式浓缩处理后，再送往小型焚化炉燃烧或以冷凝装置回收，其中又以冷凝装置回收较具经济效益。

利用吸附方法处理挥发性有机废气时，其使用含吸附剂的多孔性物质将废气中所含的挥发性有机化合物(Volatile OrganicCompounds，VOCs)或臭味通过物理或化学方式吸附，以达到净化该挥发性有机废气的目的。而当该吸附剂达饱和之后，须再通过一脱附程序将吸附剂所吸附的物质去除，才可重复使用。

例如，在聚氨基甲酸酯(polyurethane，PU)合成皮的制过程中，大量采用如丁酮(methyl ethyl ketone，MEK)及甲苯(Toluene)、异丙醇(isopropyl alcohol，IPA)及二甲基甲酰胺(DMF)等等之类的溶剂，且这些溶剂在溶液中的比率约为60～80％(体积比)。在涂布之后，须再经过烘干处理，方可将所有溶剂蒸发；在其制过程中，平均制造一码(“码”是长度单位，1码等于三英尺，1英尺等于0.3048米，即1码等于0.9144米)合成皮须使用350克溶剂，亦即完成一码合成皮须在大气中排放350克的溶剂，造成大量VOCs污染，以全台九千万码为产量为基础，每年会有三万吨的有机溶剂被排放于大气中，造成相当严重的环境污染；假若这些废气在排放前未经充分有效的净化处理，将会严重污染我们周围的大气环境，则日后将耗费更大量资源来排除这些污染。

再者，电子产业为了有效处理于其相关制程中所产生的有机废气，采用沸石浓缩转轮并搭配焚化炉来处理产生的有机废气，这种方法须耗用大量的焚化燃料及能源，并不是去除有机废气诸多方法中最为经济实用的方法。

以半导体业晶圆厂所产生的有机废气成分为例，其所排放的废气中常含有如二甲亚砜(Dimethyl Sulfoxide)、N-甲基吡咯酮(N-Methyl Pyrolidone)、乙醇铵(2-Aminoethanol)、二甲基二硫醇(Dithiolethylene Glycol)、二甲基硫醇(Dimethyl Sulfide)、异丙醇(Isopropyl Alcohol)、丙酮(Acetone)等化合物，在运用沸石转轮吸附浓缩废气后，再经焚化炉于摄氏600～900度以上的温度燃烧，来分解这些挥发性有机物质、臭气及毒气最为有效。目前以吸附浓缩沸石转轮处理搭配燃烧焚化的方式，进行挥发性有机气体的废气排放处理，已在半导体及光电业界广为采用。

此外，生活及生产中广泛应用的有机溶剂，在室温下易挥发成气体，故又称为挥发性有机气体(VOCs)，而多数的VOCs对人体具一定毒性，必须加以回收处理；而不同产业领域所使用的有机溶剂也有所不同，诸如聚氨基甲酸酯(polyurethane，PU)生产行业、科技制造业及锂电池制造业等产业，主要使用的各种有机溶剂，其相关的性质见下表一；其中，PU生产过程所排放的VOCs，主要来自于用于降低黏度以利于加工所添加的有机溶剂，包括甲苯(Toluene)、甲基乙基酮(MEK)、二甲基甲酰胺(DMF)等；此外，在半导体晶圆厂及TFT-LCD面板等科技制造业的处理工艺中，将单乙醇胺(MEA)、二甲基亚砜(DMSO)、丙二醇甲醚乙酯(PGMEA)、环己酮(ANONE)等有机溶剂，应用于诸如光阻剥离液的使用；而锂电池制造的涂布机，则必须将氮-甲基四氢吡咯酮(NMP)的废气回收。

进一步说，有机溶剂的物化特性，是低沸点、高饱和蒸汽压的有机溶剂易于挥发，但不易于冷凝；反之，高沸点、低饱和蒸汽压的有机溶剂则不易于挥发，但易于冷凝；然而，由该有机溶剂性质从表一中可看出，所列的有机溶剂中DMF、MEA、NMP及DMSO等属中高沸点、低饱和蒸汽压且全溶于水的物化特性。

表一、有机溶剂特性性质表

目前相关行业对于VOCs的回收处理，多采用就地装设冷凝吸收器加以回收处理；此类冷凝回收系统对中高沸点且全溶于水的有机物质，需要正确的设计与操作下才可达到高的回收效率，而除了所冷凝吸收下来的VOCs可回收提纯再利用外，因为中高沸点难处理VOCs浓度已大幅下降，可降低下游端废气处理设备的负荷及中高沸点有机物凝结聚集或及结成焦质(Tar)而产生焚化炉闷燃、堵塞或触媒毒化的问题，得以有效提升其整体的处理效率、可靠度与安全性。