適用於半導體產業 NOx(氮氧化物)減排的有效解決方案
適用於半導體產業 NOx(氮氧化物)減排的有效解決方案
適用於半導體產業 NOx(氮氧化物)減排的有效解決方案
酸雨和嚴重霧霾－這些對健康和自然環境的威脅都是由NOx(氮氧化物，包括NO₂和NO)造成的。處理燃燒過程中產生的有害NOx是許多行業面臨的真正挑戰。
DAS Environmental Expert現已開發出適用於半導體產業和其他產業的統包式(Turnkey) NOx處理解決方案。
什麼是氮氧化物？它們對環境與健康有何影響？
氮氧化物（簡稱NOx）是化石燃料（如石油、天然氣、煤炭或木材）燃燒所產生的氣體化合物。氮氧化物包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO₂）。
一氧化氮（NO）是一種無色、具生物活性的物質，在人體內主要作為信使物質發揮作用。它具有擴張血管的作用，因此被應用於心臟病學、心臟外科手術，以及新生兒肺動脈高壓的治療。NO在大氣中易氧化為NO₂。二氧化氮（NO₂）為紅褐色、劇毒且具刺鼻氣味的氣體，在200°C以上溫度下會分解為一氧化氮與氧氣。其與水接觸會形成酸性物質，導致酸雨形成；兩種氮氧化物亦是夏季煙霧的成因之一。這些物質危害人類與動物健康，因氮氧化物（尤其是二氧化氮）會刺激並損傷呼吸道及眼部黏膜，並損害肺功能。吸入高濃度氮氧化物極為危險，可能引發呼吸窘迫與肺水腫等嚴重後果。
交通是造成空氣污染的重要因素之一（約佔總排放量的37%）。固定污染源約佔總排放量的30%，主要包括發電廠、廢棄物焚化廠、玻璃和水泥生產廠、煉油廠。Nox不僅在燃燒過程中產生，在硝酸的使用過程中也會產生。此外，農業作為氮氧化物排放源的重要性也不斷增加（約佔10%）。
因此，世界許多國家已經對Nox排放設定了嚴格的限制。世界各國政府和相關部門正致力於進一步限制這些空氣污染物的排放。例如，德國的《TA-Luft》和美國的《EPA》等國家環境法規都對Nox排放設定了嚴格的限制。正因如此，不僅上述的大型Nox排放來源，連半導體等高科技產業也需要有效的解決方案來預防、減少或處理Nox。
NOx是如何產生的？
NOx 主要在各種燃燒過程中，透過氮氣氧化作用形成。其生成機制可分為三類：高溫氮氧化物（Thermal NOx）在相對較高的溫度（超過1300°C）下，由燃燒空氣中的氮氣與氧氣生成。燃料氮氧化物（Fuel NOx）則在800°C及以上溫度下，由燃料中化學結合的氮氣形成。這些複雜的化學過程會受到反應條件的顯著影響。在火焰前緣，氮氣亦可能受燃料自由基（CHx）影響轉化為氮氧化物，此類即稱為瞬時NOx。
常規燃燒過程中，95%的NOx由一氧化氮（NO）構成。二氧化氮（NO2）則主要在與大氣氧氣接觸後形成。然而，不良的過程控制亦可能導致一氧化二氮（N₂O）的生成，此物質俗稱笑氣。其應用範疇包括醫療麻醉劑及食品工業的噴射劑。最重要的是，一氧化二氮被視為溫室氣體，其溫室效應潛勢為二氧化碳的298倍。
半導體產業中的NOx
基本上，半導體產業是全球資源消耗最密集的產業之一，在能源與水資源消耗及廢棄物產出方面對環境造成廣泛影響。
氮氣通常用於Clean Room中晶圓製程的保護氣體或吹掃氣體，因其在常溫下極為惰性——但高溫下可能產生 Thermal NOx。此現象主要影響蝕刻製程後用於去除全氟碳化物（PFCs）的使用端焚化爐。反應爐內分解PFCs所需的高溫會促進NOx作為副產物形成。
在半導體產業中，氮化合物亦用於氮化物層的沉積等製程。一氧化二氮通常用於化學氣相沉積（CVD）製程中形成氧化氮化物層。三氟化氮（NF3）不僅用於微電子生產中的CVD反應腔清潔，亦應用於薄膜螢幕與薄膜太陽能電池製造；而氨（NH3）則用於結晶矽太陽能電池生產。
這些含氮化合物的未反應殘留物通常會與其他製程氣體一同經熱處理處置，因此被視為根據燃料-NOx機制產生的NOx排放源。
DAS Environmental Experts 提供創新的二次廢氣處理解決方案
作為半導體產業的創新領導者，DAS Environmental Expert GmbH (DAS EE) 開發了 TSUGA，這是一款專為 含NOx 的廢氣處理系統（例如燃燒/水洗式系統）提供二次淨化處理。此技術為高科技晶圓廠及其他工業應用領域提供高效可靠的解決方案。
TSUGA 的使用端解決方案可處理 NOx 濃度高達 4000 ppm（NO₂、NO）、細顆粒物（PM1、PM2.5、PM10）以及高達 5000 slm（標準升/分鐘）的高流量廢氣。因此，單一 TSUGA 系統亦可連接多台廢氣處理設備。
DAS 用於 NOx 與粉塵減排的解決方案結合了最先進的技術：高效 DeDust 過濾系統 以及 選擇性觸媒催化還原（DeNOx）技術。在 DeDust 階段，經實證可去除 超過 99% 的顆粒物（如 SiO₂）。這種過濾不僅防止後續組件及催化劑堵塞，也確保催化劑在長期運行下仍保持最佳活性。
在隨後的 DeNOx 階段，採用的技術可將 NOx 可靠地轉化為 氮氣（N₂）和水（H₂O），即 選擇性觸媒催化還原技術（Selective Catalytic Reduction, SCR）。得益於 SCR 催化劑，可實現 超過 95% 的 NOx 減排，排放量可降至約 5 ppm。在 TSUGA 系統中，使用了最先進的 DeNOx 催化劑。用於 NOx 還原的氨氣（NH₃）會自動添加，內部感測器則可精準控制用量，確保整體廠務消耗低。
透過我們的設計，可確保在長期運行下穩定有效地處理波動的 NOx 濃度，並維持催化劑的長期活性。同時，TSUGA 透過回收超過 75% 的製程熱量，實現最低的能源消耗。
TSUGA 也整合了即時監控功能：系統配備 NOx 排放線上監測，可優化控制所有相關參數，並確保符合 TA-Luft 與 EPA 規範。產生的數據可用於政府審查及文件記錄。設備操作與維護均可從正面進行，無需側面或背面進入。
TSUGA處理NOx的運作原理
