儀征一體化雙氧水廢水處理設(shè)備全自動控制
電子工業(yè)高速發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展劇增，相關(guān)化學(xué)品的需求也逐年增多，電子級磷酸的需求增長顯著。
電子工業(yè)廢水處理工藝是什么？隨著我國電子工業(yè)的高度發(fā)展，電子工業(yè)廢水處理難度逐漸增加，康景輝小編和大家一起聊聊電子工業(yè)廢水處理工藝。
一、電子工業(yè)廢水含磷酸廢液來源
電子級磷酸又被稱為超高純磷酸，是磷酸工業(yè)上的明珠，主要用于芯片的清洗、蝕刻，其潔凈度和純度對電子元器件的性能、可靠性及良品率影響很大，例如，在晶圓的加工過程中，若其被雜質(zhì)污染，將導(dǎo)致集成電路(IC）的產(chǎn)率下降約50%。
因此，為了保證產(chǎn)品的可靠性，獲得高產(chǎn)率的大規(guī)模集成電路，電子工業(yè)必須使用高純電子級磷酸進(jìn)行清洗，并不斷將新電子級磷酸補(bǔ)充到生產(chǎn)過程。隨著集成電路規(guī)模逐年增大，含磷酸廢液產(chǎn)生量不斷上升。
面板行業(yè)和集成電路行業(yè)是電子工業(yè)的典型代表，電子級磷酸在其中應(yīng)用廣泛，其實(shí)際的使用工藝有所差別，產(chǎn)生的含磷酸廢液有很多不同特性。
對于低有機(jī)物含磷酸廢液，其中僅含有無機(jī)酸和有價金屬陽離子。向該廢液中添加雙氧水氧化后,采用無機(jī)碳化硅陶瓷膜超濾去除懸浮物，再用多效負(fù)壓蒸發(fā)將廢磷酸中的揮發(fā)性醋酸、硝酸脫除并濃縮至大于75%，濃縮后的磷酸經(jīng)沉降再次去除懸浮物，即可滿足《工業(yè)磷酸》(GB/T 2091——2008）的標(biāo)準(zhǔn)，市場價值居于中位。通常只能選擇石墨作為蒸發(fā)設(shè)備的材料來應(yīng)對設(shè)備腐蝕，因此設(shè)備故障率較高。目前，磷酸凈化+蒸發(fā)提濃的工藝要求較高，多數(shù)停留在實(shí)驗(yàn)室階段或由大型磷酸企業(yè)實(shí)施，僅有少部分危險(xiǎn)廢物處理企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用。
環(huán)化工序進(jìn)料DCH溶液中DCH組分有兩種同分異構(gòu)體，其中αα’-DCH占比33%，αβ-DCH占比67%。αα’-DCH在30℃左右反應(yīng)轉(zhuǎn)化率已達(dá)50%，αβ-DCH則在50℃左右的轉(zhuǎn)化率才20%左右，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到100℃時，αβ-DCH的反應(yīng)速度接近αα’-DCH的反應(yīng)速度。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)預(yù)熱溫度控制在70℃時，預(yù)混合器中的DCH反應(yīng)率可達(dá)50%，副產(chǎn)甘油含量最少，環(huán)化塔餾出液中αα’-DCH含量，這表明在此溫度下αα’-DCH幾乎全部在預(yù)混合器進(jìn)行了環(huán)化反應(yīng)。再提高預(yù)熱溫度，αβ-DCH轉(zhuǎn)化率升高，進(jìn)塔前的混合液中ECH濃度過高從而副反應(yīng)增多，環(huán)化廢水COD值升高。結(jié)合該公司ECH裝置設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度控制范圍，通過生產(chǎn)實(shí)踐摸索，環(huán)化工序進(jìn)料預(yù)熱溫度控制在70～75℃時，副反應(yīng)相對最少，環(huán)化下水COD值較低。
2.環(huán)化堿倍率
環(huán)化堿倍率是環(huán)化工序進(jìn)料中n[Ca(OH)2]:{n[DCH]+n[HCl]}。由于環(huán)化工序進(jìn)料DCH溶液為DCH和HCl混合水溶液，中和反應(yīng)優(yōu)先于環(huán)化反應(yīng)，要使DCH轉(zhuǎn)化必須保持堿過量。堿倍率不宜過高，根據(jù)反應(yīng)(3)可知堿濃度過高會促進(jìn)水解反應(yīng)進(jìn)行，堿倍率也不能過低，試驗(yàn)證明，如果堿倍率小于1.1，環(huán)化塔頂ECH和DCH的餾出物急劇降低，考慮到石灰乳質(zhì)量的差異，堿倍率一般控制在1.1～1.2之間。實(shí)際生產(chǎn)中堿倍率僅作為一個參考值，主要通過調(diào)節(jié)塔釜PH值來控制殘余堿的濃度。結(jié)合該公司ECH裝置的工藝設(shè)計(jì)和所用石灰乳質(zhì)量狀況，通過生產(chǎn)實(shí)踐摸索，塔釜PH值控制在10.5～11.2，環(huán)化廢水COD值較低。
儀征一體化雙氧水廢水處理設(shè)備全自動控制
3.環(huán)化溫度
環(huán)化反應(yīng)混合液從塔頂進(jìn)入環(huán)化塔后，在塔內(nèi)由上而下隨著反應(yīng)進(jìn)行溫度逐步升高，αβ-DCH逐步轉(zhuǎn)化。由于在溫度較高的情況下，ECH在水中的溶解度增大，副反應(yīng)更易進(jìn)行，所以必須選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度。本裝置精餾工序具備二氯丙醇回收系統(tǒng)，而副反應(yīng)會造成收率的降低和環(huán)化廢水COD的升高，所以優(yōu)先考慮如何減少副反應(yīng)，即適當(dāng)降低環(huán)化塔溫度。生產(chǎn)實(shí)踐中，降低塔釜溫度主要通過調(diào)整汽提蒸汽量來實(shí)現(xiàn)，而減少蒸汽用量會降低ECH汽提速度造成副反應(yīng)增加。經(jīng)過指標(biāo)調(diào)控和實(shí)踐摸索，該公司ECH裝置環(huán)化塔釜溫控制在94～97℃時，環(huán)化廢水COD較低。
4.蒸汽倍率
環(huán)化蒸汽倍率是加入環(huán)化塔的蒸汽量與進(jìn)入預(yù)混合器DCH溶液加環(huán)化堿液量之比。因ECH與水混合可形成沸點(diǎn)為88℃的共沸物，采用蒸汽汽提法將環(huán)化塔內(nèi)的ECH迅速蒸餾出，可減少副反應(yīng)發(fā)生。工序負(fù)荷穩(wěn)定時，ECH汽提出的速度主要取決于通入環(huán)化塔的蒸汽量，蒸汽倍率低，即加入環(huán)化塔的蒸汽量少，反應(yīng)生成的ECH不能及時蒸出，副反應(yīng)增多，環(huán)化廢水COD值高。反之，當(dāng)通入的蒸汽量過大又會由于αβ-DCH的餾出量增加，降低粗ECH的濃度，增加了回收DCH和精餾ECH的能耗，同時提高了外排廢水量和溫度，所以生產(chǎn)實(shí)踐中必須選擇適當(dāng)?shù)恼羝堵?。?shí)驗(yàn)證明，在滿負(fù)荷情況下，蒸汽倍率控制在0.115左右ECH達(dá)到收率，在低負(fù)荷情況下應(yīng)適當(dāng)提高蒸汽倍率，縮短ECH在塔內(nèi)的停留時間，減少副反應(yīng)發(fā)生，提高反應(yīng)收率，降低環(huán)化廢水COD值。結(jié)合該公司ECH裝置設(shè)計(jì)蒸汽用量、蒸汽質(zhì)量和塔釜溫度調(diào)優(yōu)，蒸汽倍率控制在0.115～0.12較合適。
四、工藝優(yōu)化效果
采用優(yōu)化后的工藝指標(biāo)操作，二氯丙醇預(yù)熱溫度控制在70～75℃，塔釜環(huán)化下水PH值控制在10.5～11.2，環(huán)化塔釜溫控制在94～97℃，蒸汽倍率控制在0.115～0.12，減少了副反應(yīng)，環(huán)化反應(yīng)廢水COD均值降低300mg/L。裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)，環(huán)化廢水排放按150～170m3/h計(jì)算，每小時可減少COD排放量0.3*(150～170)=45～51kg，一年按8000h生產(chǎn)時間計(jì)，一年可減少COD排放量(45～51)*8000/1000=360～408t。通過優(yōu)化環(huán)化工藝控制和結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，降低了環(huán)化下水COD值，減少排污量同時提高其可生化性，創(chuàng)造了良好環(huán)境效益。
