1政策背景
隨著新的《大氣污染防治法》、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)等政策文件的相繼出臺(tái)，全國(guó)對(duì)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。調(diào)查并總結(jié)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，尋找預(yù)防、改善或解決途徑，對(duì)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(yùn)行具有非常重要的意義。
2燜燒事故原因分析
導(dǎo)致?tīng)F燒事故的原因主要有如下幾個(gè)方面
（1）發(fā)生燜燃的沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)由于長(zhǎng)期運(yùn)行，其轉(zhuǎn)輪內(nèi)部積聚了較高濃度的高沸點(diǎn)物質(zhì)。
（2）企業(yè)沸石轉(zhuǎn)輪的脫附風(fēng)機(jī)運(yùn)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(zhǎng)期運(yùn)行已有的VOCs殘留基礎(chǔ)上進(jìn)一步積聚。
（3）沸石轉(zhuǎn)輪雖內(nèi)置水噴淋頭，無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致燃燒蔓延。
3加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防控的研究
發(fā)生燜燃的主要原因是沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部殘留的VOCs積聚。其次，自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控不足，且未正常啟動(dòng)，導(dǎo)致事故得不到及時(shí)的處理。因此，為防范此類沸石轉(zhuǎn)輪燜燒事件，應(yīng)著重從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)防范及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。
3.1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(duì)待處理的VOCs廢氣實(shí)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(guò)程對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)所的顆粒物有嚴(yán)格的要求，生產(chǎn)場(chǎng)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(wú)需進(jìn)行除塵預(yù)處理。比如，芯片制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用的主要有機(jī)原料通過(guò)具有低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的特點(diǎn)，但仍不排除少量高沸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)物質(zhì)進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪。高沸點(diǎn)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(shí)，將對(duì)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(duì)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。比如，根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)芯片制造典型企業(yè)開(kāi)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(diǎn)為82.45℃）、丙二醇單甲醚乙酸酯（沸點(diǎn)為146℃）；同時(shí)還含有少量的高沸點(diǎn)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(diǎn)的二甘醇胺等物質(zhì)將無(wú)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。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(diǎn)有機(jī)物質(zhì)。企業(yè)應(yīng)根據(jù)廢氣的實(shí)際產(chǎn)生情況，分析廢氣組成分布，分析高沸點(diǎn)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(gè)月一次。高溫再生的溫度也會(huì)影響高溫脫附效果。若高溫脫附溫度選取過(guò)低，則高沸點(diǎn)物質(zhì)仍無(wú)法有效脫除；若高溫脫附溫度選取過(guò)高，將對(duì)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）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(duì)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(wú)法得到有效的脫除，還需與上述其他處理方式配合選用。
3.2強(qiáng)化監(jiān)控手段風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生往往并非一蹴而就，而是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的累積，從量變到質(zhì)變的過(guò)程。
通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)控，可在一定程度上及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理問(wèn)題，及時(shí)解決問(wèn)題，從而避免風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。系統(tǒng)監(jiān)控可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展。
（1）加強(qiáng)廢氣濃度的監(jiān)測(cè)：在廢氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，要對(duì)各廢氣吸入點(diǎn)的可燃物濃度進(jìn)行檢測(cè)分析，控制各廢氣吸入點(diǎn)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(cè)。
（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(shí)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(shí)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(hào)接入中控系統(tǒng)或報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常情況。
3.3強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)防范及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)：氮?dú)獗Ｗo(hù)。
（1）發(fā)生燜燃事故的另一個(gè)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(shí)，若系統(tǒng)異常停止無(wú)氣流流通、且無(wú)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(diǎn)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?dú)?作為系統(tǒng)異常停機(jī)時(shí)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?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)還可通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)與水噴淋系統(tǒng)串聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)異常時(shí)，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，充氮30s后若系統(tǒng)異常仍未消除，則立即開(kāi)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)。
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(diǎn)物質(zhì)仍無(wú)法做到完全脫除。因此，沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的吸附濃縮，其內(nèi)部仍會(huì)殘留一定量的高沸點(diǎn)物質(zhì)，且高沸點(diǎn)物質(zhì)含量越來(lái)越多，從而影響沸石轉(zhuǎn)輪的性能。
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(yùn)行的最有效的方法。
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(yùn)行過(guò)程中是否存在安全隱患，設(shè)備各部件是否存在老化、松動(dòng)、設(shè)備泄漏等情況。
3.4加強(qiáng)管理制度的建設(shè)建立良好的ESH管理體系是風(fēng)險(xiǎn)防范的基礎(chǔ)（ESH的全稱為“環(huán)保安全衛(wèi)生”）
ESH管理體系是安全、環(huán)境最佳有機(jī)結(jié)合體，是一種事前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，防止安全事故、突發(fā)環(huán)境事故的發(fā)生。
（1）確實(shí)開(kāi)展并落實(shí)環(huán)境影響評(píng)價(jià)“三同時(shí)”制度，提高設(shè)備驗(yàn)收環(huán)節(jié)的有效性。
（2）加強(qiáng)設(shè)備操作人員以及設(shè)備管理人員的專業(yè)培訓(xùn)。
（3）定期進(jìn)行管路的泄漏檢測(cè)和修復(fù)工作，制定LDAR管理臺(tái)賬。
（4）加強(qiáng)動(dòng)火管制，在沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)周圍嚴(yán)禁使用明火，引發(fā)可燃、易燃?xì)怏w燃爆。
（5）建立設(shè)備定期檢查制度，委派專人定期（每日、每周、每月）對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)進(jìn)行檢查，并做好臺(tái)賬記錄。
（6）建立沸石轉(zhuǎn)輪定期脫附制度，根據(jù)企業(yè)自身的VOCs廢氣特點(diǎn)，以及沸石轉(zhuǎn)輪裝置的特點(diǎn)，選用合適的廢氣預(yù)處理裝置；選用高溫脫附、定期水洗、高壓吹掃等方式，降低沸石轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的VOCs殘留。
（7）建立例行監(jiān)測(cè)制度，定期監(jiān)測(cè)廢氣進(jìn)、出口濃度，監(jiān)控沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的實(shí)際治理效率。
（8）建立定期檢維修制度，委托設(shè)備生產(chǎn)廠商定期對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)及其配套部件、檢測(cè)裝置、自動(dòng)控制裝置等開(kāi)展維修、保養(yǎng)，并做好臺(tái)賬管理工作。
4結(jié)論與建議
總結(jié)歸納出事故的主要原因?yàn)榉惺D(zhuǎn)輪內(nèi)部存在高沸點(diǎn)VOCs物質(zhì)殘留，高沸點(diǎn)物質(zhì)積聚，不但增加設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，還降低設(shè)備的治理效率。
發(fā)生燃燒的三要素為“可燃物質(zhì)、著火點(diǎn)、助燃物質(zhì)”，企業(yè)可通過(guò)降低VOCs殘留，強(qiáng)化脫附效率等方法，減少可燃物質(zhì)，并降低其濃度；通過(guò)強(qiáng)化監(jiān)控措施，對(duì)著火點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警；
通過(guò)強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)防范，惰性氣體N2保護(hù)，降低氧含量；加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，并最終建立相關(guān)的管理制度，以加強(qiáng)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)防范。
