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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王志發
研究生(外文):Chih-Fa Wang
論文名稱:半導體業沸石轉輪運轉與節能分析
論文名稱(外文):Analysis of zeolite rotor operation and energy saving in the semiconductor industry
指導教授:王雅玢
指導教授(外文):Ya-Fen Wang
口試委員:樊國恕張添晉周國鼎葉俊宏張廣智
口試委員(外文):Guo-Shu FanTian-Jin ZhangGu-Ding ZhouJun-Hong YeGuang-Zhi Zhang
口試日期:2022-01-23
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:環境工程學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2022
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:沸石轉輪
外文關鍵詞:Analysis of zeolite rotor
DOI:10.6840/cycu202200092
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半導體及封裝測試產業迅速崛起,排放的揮發性有機物也隨之大量增加,除了VOC本身造成環境的影響,相關的衍生污染物質也造成環境的負擔及污染日漸增加,同時可能造成國人生活健康影響。
在全球及台灣環境保護議題持續升溫,針對VOC污染防制設備進行運轉研究分析,在符合半導體製造業空氣污染管制及排放標準前提下,進而研究運轉節能操作,以達到運轉成本降低之同步效益。
探討半導體產業空氣揮發性有機污染物常用的防治設備”轉輪系統 + 焚化處理”,轉輪系統的運轉防制參數及操作最佳化,優先達到運轉穩定符合法規要求。
藉由轉輪系統防治設備各單元的運轉風量、VOC濃度、溫度、濃縮倍數、用電量等參數,確認各元件相互影響關係,在符合環保前提下,提高系統的運轉濃縮倍數、降低脫附風量以減少升溫所需電能,及增加RTO入口VOC濃度以增加燃燒熱值降低爐膛保持溫度之電能,整體達到運轉節能的效益提升。
針對此研究之沸石轉輪系統改善建議,減少高沸點VOC進入沸石轉輪系統,降低沸石轉輪因高沸點VOC累積造成效率降低導致停機水洗維護保養,並可減少RTO爐熱回收蓄熱磚同樣因為高沸點VOC累積造成相關運轉異常風險,並可減少蓄熱磚更換頻率,也可降低維護保養費用,及高沸點VOC累積後續熱磚VOC濃度增加,如果RTO爐膛熱貫穿後可能造成燃燒之工安風險。
此研究分析總結:本研究區間VOC平均入口濃度66.5PPM,沸石轉輪最大容許濃縮倍數為10倍、沸石轉輪出口溫度應大於40℃,以確保沸石轉輪運轉穩定不會有VOC貫穿問題,RTO爐最大容許濃度倍數為8.58倍,低於沸石轉輪運轉濃縮倍數10倍,可進行RTO設備修改增加容許濃縮倍數以節省運轉能耗,平均增加1倍的濃縮倍數,每年可節省運轉成本NT309,721元。
While the rapid rise of semiconductor and package testing industries, the emission of volatile organic compounds (VOC) has also increased sharply. Besides the effect of VOC on the environment, derived pollutants have also caused an increasing burden and pollution, and it may affect our daily life.
Since the issue of environmental protection continues heating up in the whole world including Taiwan, the study was focused on the working VOC pollution prevention which complying the operation of air pollution control devices and fitting the emission standards of semiconductor industry. Further, the energy-saving research was also calculated in order to reduce the cost at the same time.
The “rotor system + incineration treatment”, which is a system commonly used for VOC control in the semiconductor industry, operation optimization is important to maintain system stability and meet the regulations.
With the combination of different parameters, such as air volume, VOC concentration, temperature, concentration ratio, power consumption, the study tried to confirm the mutual influence of each parameter. Increasing the operating concentration ratio of the system and reducing air desorption will decrease the electric energy for heating, besides, rising the VOC concentration at the RTO entrance to increase the heat of combustion and reduce the electric will also maintain the furnace temperature, both can lead to the benefit of energy-saving.
There are some suggestions for the Zeolite Rotor system in this study. First, reduce the high-boiling VOCs into Zeolite Rotor system will prevent the accumulation of high-boiling VOCs to result in system shutting down for washing and maintenance and also reduce the abnormal operation of the furnace heat recovery regenerative bricks of Regenerative Thermal Oxidizer (RTO). The benefits of preventing high-boiling VOCs into the system are decreasing the frequency of changing heat recovery regenerative bricks, decreasing the maintenance fee and decreasing the industrial safety risk.
The study showed that the average inlet concentration of VOC is 66.5 ppm, the maximum allowable concentration of the zeolite runner is 10 times, and the outlet temperature of the zeolite rotor should be greater than 40 °C to ensure the stable operation of the zeolite rotor without the problem of VOC penetration. The maximum allowable concentration ratio of RTO furnace is 8.58 times, which is 10 times lower than the concentration ratio of zeolite rotor operation. The RTO equipment can be modified to increase the allowable concentration ratio to save operating energy consumption. The average concentration ratio is increased by 1 time, which can save operating costs NT309 ,721.
摘要 I
Abstract II
謝辭 IV
目次 V
圖目次 VII
表目次 IX
第一章、前言 - 1 -
1-1研究緣起 - 1 -
1-2法規限制 - 2 -
1-3研究目的 - 3 -
第二章、文獻回顧 - 5 -
2-1半導體製程說明 - 5 -
2-2揮發性有機物處理技術分類說明 - 7 -
2-3 半導體業界常用防治設備說明 - 10 -
2-4沸石轉輪系統設計原理 - 12 -
第三章、實驗設備與方法 - 19 -
3-1吸附質特性: - 19 -
3-2實驗設備及方法: - 20 -
3-3實驗儀器: - 21 -
第四章、結果與討論 - 22 -
4-1沸石轉輪與RTO爐運轉分析 - 22 -
4-2 RTO入出口濃度與RTO風量運轉分析 - 24 -
4-4濃縮倍數與系統入出口趨勢 - 26 -
4-5濃縮倍數與RTO效率比較 - 27 -
4-6濃縮倍數與轉輪出口趨勢 - 29 -
4-7濃縮倍數與RTO入口趨勢 - 30 -
4-8濃縮倍數與用電比較分析 - 32 -
4-9濃縮倍數與RTO入口溫度分析 - 34 -
4-10 RTO入口溫度與RTO用電量分析 - 35 -
4-11 問題討論分析_RTO爐停留時間與RTO出口VOC濃度 - 37 -
4-12 問題討論分析_陶瓷蓄熱磚阻塞分析 - 39 -
4-13 問題討論分析_蓄熱磚堆疊改善 - 40 -
4-14 問題討論分析_高沸點VOC前處理設置 - 41 -
第五章、結論 - 43 -
5-1 運轉法規 - 43 -
5-2 運轉節能 - 43 -
5-3 改善建議 - 43 -
參考文獻 - 45 -
附 錄 - 46 -
圖1-2 空氣品質指標趨勢圖 - 2 -
圖2-1-1前段製程:IC製造 - 5 -
圖2-1-2後段製程:封裝測試 - 5 -
圖2-1-3封裝測試一般線材連接圖 - 6 -
圖2-1-4封裝測試長晶連接圖 - 6 -
圖2-1-5國內半導體營收圖 - 7 -
圖2-2-1 VOC廢氣處理設備適用分類 - 8 -
圖2-2-2 VOC廢氣處理技術分類(回收處理) - 8 -
圖2-2-3 VOC廢氣處理技術分類(破壞處理) - 9 -
圖2-4-1 沸石轉輪系統架構圖 - 12 -
圖2-4-3 焚化設備分類 - 15 -
圖2-4-4 焚化設備運轉特性 - 16 -
圖2-4-5 雙塔焚化設備架構圖 - 17 -
圖2-4-6 三塔焚化設備架構圖 - 17 -
圖2-4-7 旋轉式焚化設備架構圖 - 18 -
圖3-2 實驗設備架構圖 - 20 -
圖4-1-2沸石轉輪與RTO爐運轉分析 - 23 -
圖4-2 RTO入出口濃度與RTO風量運轉分析 - 25 -
圖4-3濃縮倍數與RTO入口風量趨勢 - 26 -
圖4-4濃縮倍數與系統入出口趨勢 - 27 -
圖4-5濃縮倍數與RTO效率比較 - 28 -
圖4-6濃縮倍數與轉輪出口趨勢 - 30 -
圖4-7濃縮倍數與RTO入口趨勢 - 31 -
圖4-8-1濃縮倍數與用電比較分析 - 33 -
圖4-9-1濃縮倍數與RTO入口溫度分析 - 35 -
圖4-10-1 RTO入口溫度與RTO用電量分析 - 37 -
圖4-11-2 RTO爐流程圖 - 38 -
圖4-11-3 RTO入出口濃度與RTO風量運轉分析 - 39 -
圖4-12 RTO蓄熱磚堆疊圖 - 40 -
圖4-13 RTO內部蓄熱磚堆疊分布 - 41 -
圖4-14 VOC廢氣處理技術分類(回收處理) - 42 -
表1-1 半導體固定污染源排放污染調查表 - 1 -
表1-3 半導體製造業空氣污染管制原物料使用規範 - 3 -
表1-4半導體製造業空氣污染管制項目及排放標準 - 3 -
表2-2-4 VOC廢氣處理設備適用性比較 - 10 -
表2-3-1 半導體業VOC防治設備設置與運轉費用分析表 - 11 -
表2-3-2 半導體業VOC防治設備運轉效率比較表 - 12 -
表2-4-2 RTO爐去除效率比較表 - 15 -
表3-1 實驗設備VOC廢氣成分 - 19 -
表3-3-1 實驗設備選機基礎 - 21 -
表3-3-2 沸石轉輪設計基礎表 - 21 -
表3-3-3 電熱器選用表 - 21 -
表4-1-1 皮爾森相關係數關聯性說明 - 23 -
表4-1-3系統出口、轉輪出口、RTO出口VOC濃度之皮爾森相關性分析 - 23 -
表4-8-2 濃縮倍數差異用電比較表 - 33 -
表4-8-3濃縮倍數、RTO用電量之皮爾森相關性分析 - 34 -
表4-9-2濃縮倍數、RTO用電量之皮爾森相關性分析 - 35 -
表4-10-2 RTO入口溫度、RTO用電量之之皮爾森相關性分析 - 37 -
表4-11-1 RTO爐去除效率比較表 - 38 -
1.許菁珊,沸石對於光電業揮發性有機化合物之吸脫附研究,國立中山大學,2006
2.張宗良,揮發性有機物防制設備操作技術與注意事項,元培醫事科技大學,2015
3.黃青嶺,TFT-LCD 產業揮發性有機物(VOCs)空氣污染防制設備直燃式燃燒爐(TO)與旋轉蓄熱式燃燒爐(RRTO)效能差異研究,朝陽科技大學
4.張豐堂,觸媒/蓄熱式焚化技術(CTO/RTO)介紹,傑智環境科技股份有限公司,2006
5.陳俊宇,雙槽蓄熱式高溫氧化系統(RTO)案例介紹,財團法人台灣產業服務基金會
6.田磊,RTO 爐運轉最佳化及保養手法實例分享,勁順科技股份有限公司
7.林錕松,揮發性有機物處理技術原理及實務應用,元智大學化材系教授暨環境科技研究中心,2015
8.行政院環保署,半導體製造業空氣污染管制及排放標準,2002
9.魏憶琳、許長嵐,高科技產業空氣污染防制法令發展趨勢,化工技術,2006
10.林育男,揮發性有機氣體防治及操作維護實務,友達光電,2006
11.經濟部工業局,高科技產業揮發性有機物廢氣處理技術及操作處理成本,2002
12.周明顯,排氣蓄熱式焚化法簡介,國立中山大學環境工程研究所,2003
13.經濟部工業局,沸石濃縮轉輪及蓄熱式焚化爐於處理半導體業VOC的實務應用,產業環保工程實務研討會論文集,2006
14.洪文雅,揮發性有機廢氣處理技術簡介,台灣環保產業雙月刊,2003
15.葉國棟,高科技 VOC 管理與控制技術研析,力技科技工程股份有限公司,2008
16.劉妙生,高科技電子業揮發性有機污染物管制理論與實務,元智大學,2002
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