儀征一體化雙氧水廢水處理設備全自動(dòng)控制

儀征一體化雙氧水廢水處理設備全自動(dòng)控制

電子工業(yè)高速發(fā)展，半導體行業(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(cháng)顯著(zhù)。

電子工業(yè)廢水處理工藝是什么？隨著(zhù)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(lái)源

電子級磷酸又被稱(chēng)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(guò)程中，若其被雜質(zhì)污染，將導致集成電路(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充到生產(chǎn)過(guò)程。隨著(zhù)集成電路規模逐年增大，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。

對于低有機物含磷酸廢液，其中僅含有無(wú)機酸和有價(jià)金屬陽(yáng)離子。向該廢液中添加雙氧水氧化后,采用無(wú)機碳化硅陶瓷膜超濾去除懸浮物，再用多效負壓蒸發(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(mǎn)足《工業(yè)磷酸》(GB/T 2091——2008）的標準，市場(chǎng)價(jià)值居于中位。通常只能選擇石墨作為蒸發(fā)設備的材料來(lái)應對設備腐蝕，因此設備故障率較高。目前，磷酸凈化+蒸發(fā)提濃的工藝要求較高，多數停留在實(shí)驗室階段或由大型磷酸企業(yè)實(shí)施，僅有少部分危險廢物處理企業(yè)進(jìn)行了應用。

環(huán)化工序進(jìn)料DCH溶液中DCH組分有兩種同分異構體，其中αα’-DCH占比33%，αβ-DCH占比67%。αα’-DCH在30℃左右反應轉化率已達50%，αβ-DCH則在50℃左右的轉化率才20%左右，當反應溫度達到100℃時(shí)，αβ-DCH的反應速度接近αα’-DCH的反應速度。實(shí)驗證明，當預熱溫度控制在70℃時(shí)，預混合器中的DCH反應率可達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幾乎全部在預混合器進(jìn)行了環(huán)化反應。再提高預熱溫度，αβ-DCH轉化率升高，進(jìn)塔前的混合液中ECH濃度過(guò)高從而副反應增多，環(huán)化廢水COD值升高。結合該公司ECH裝置設計預熱溫度控制范圍，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐摸索，環(huán)化工序進(jìn)料預熱溫度控制在70～75℃時(shí)，副反應相對最少，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]:。由于環(huán)化工序進(jìn)料DCH溶液為DCH和HCl混合水溶液，中和反應優(yōu)先于環(huán)化反應，要使DCH轉化必須保持堿過(guò)量。堿倍率不宜過(guò)高，根據反應(3)可知堿濃度過(guò)高會(huì )促進(jìn)水解反應進(jìn)行，堿倍率也不能過(guò)低，試驗證明，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(gè)參考值，主要通過(guò)調節塔釜PH值來(lái)控制殘余堿的濃度。結合該公司ECH裝置的工藝設計和所用石灰乳質(zhì)量狀況，通過(guò)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備全自動(dòng)控制

　3.環(huán)化溫度

　　環(huán)化反應混合液從塔頂進(jìn)入環(huán)化塔后，在塔內由上而下隨著(zhù)反應進(jìn)行溫度逐步升高，αβ-DCH逐步轉化。由于在溫度較高的情況下，ECH在水中的溶解度增大，副反應更易進(jìn)行，所以必須選擇適當的反應溫度。本裝置精餾工序具備二氯丙醇回收系統，而副反應會(huì )造成收率的降低和環(huán)化廢水COD的升高，所以?xún)?yōu)先考慮如何減少副反應，即適當降低環(huán)化塔溫度。生產(chǎn)實(shí)踐中，降低塔釜溫度主要通過(guò)調整汽提蒸汽量來(lái)實(shí)現，而減少蒸汽用量會(huì )降低ECH汽提速度造成副反應增加。經(jīng)過(guò)指標調控和實(shí)踐摸索，該公司ECH裝置環(huán)化塔釜溫控制在94～97℃時(shí)，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)化塔內的ECH迅速蒸餾出，可減少副反應發(fā)生。工序負荷穩定時(shí)，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，反應生成的ECH不能及時(shí)蒸出，副反應增多，環(huán)化廢水COD值高。反之，當通入的蒸汽量過(guò)大又會(huì )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(shí)提高了外排廢水量和溫度，所以生產(chǎn)實(shí)踐中必須選擇適當的蒸汽倍率。實(shí)驗證明，在滿(mǎn)負荷情況下，蒸汽倍率控制在0.115左右ECH達到最高收率，在低負荷情況下應適當提高蒸汽倍率，縮短ECH在塔內的停留時(shí)間，減少副反應發(fā)生，提高反應收率，降低環(huán)化廢水COD值。結合該公司ECH裝置設計蒸汽用量、蒸汽質(zhì)量和塔釜溫度調優(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)化后的工藝指標操作，二氯丙醇預熱溫度控制在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，環(huán)化反應廢水COD均值降低300mg/L。裝置滿(mǎn)負荷生產(chǎn)，環(huán)化廢水排放按150～170m3/h計算，每小時(shí)可減少COD排放量0.3*(150～170)=45～51kg，一年按8000h生產(chǎn)時(shí)間計，一年可減少COD排放量(45～51)*8000/1000=360～408t。通過(guò)優(yōu)化環(huán)化工藝控制和結合生產(chǎn)實(shí)踐，降低了環(huán)化下水COD值，減少排污量同時(shí)提高其可生化性，創(chuàng )造了良好環(huán)境效益。