PCB行業廢氣治理項目工藝設計與應用

陳 義

(江蘇中電創新環境科技有限公司，江蘇 無錫 214028)

1 引言

近年來隨著通訊、電子、汽車、醫療等行業的蓬勃發展，有力助推了PCB產業的發展。在PCB生產過程中會產生大量的廢氣，需要進行有效的處理，否則會對大氣環境造成嚴重的污染[1]。PCB生產工藝復雜，在各工藝產生的廢氣風量和污染因子濃度差異較大，需要分質分流處理。其廢氣主要可分為如下幾類。

(1)酸性廢氣。該類廢氣主要由內層前處理、水平PTH沉銅線、DVCP電鍍線、沉金、內層蝕刻、棕化、干膜前處理、干膜顯影蝕刻、沉錫、OSP線、成品清洗等工藝或輔助設施產生，其主要成分是氯化氫和硫酸霧[2]。

(2)堿性廢氣。該類廢氣主要由堿性蝕刻和阻焊顯影工藝產生，其主要成分是氨氣。

(3)含氰廢氣。該類廢氣主要由沉金工藝產生，其主要成分是氰化氫。

(4)有機廢氣(VOCs)。該類廢氣主要由阻焊靜電噴涂、阻焊預烤、文字后烤、內層涂布、印刷線、回流爐、噴錫等工藝產生，其主要成分是樹脂、有機溶劑、油墨、松香油等。

酸性廢氣、堿性廢氣和含氰廢氣一般采用洗滌塔處理工藝。洗滌塔內填料層作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。氣體從塔底(或一側)送入，與液體呈逆連續通過填料層的空隙，循環水泵負責將洗滌液均勻噴灌于填充床表面，水泵將提供噴嘴足夠的壓力霧化在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質，待處理氣體經傳質作用進入循環液體中與循環液體中藥劑進行化學反應，生成易溶解難揮發的鹽類物質，使氣體得到凈化。

有機廢氣一般采用活性炭吸附裝置進行處理，利用活性炭內部孔隙結構發達、比表面積大(1000～1200 m2/g)，當有機廢氣經過固定床活性炭吸附箱的時候，廢氣中的某一組分或某些組分可被吸引到活性炭表面并濃集保持其上，對各種有機物具有高效吸附能力，待活性炭吸附飽和后，定期(一般3個月)更換[3]。

2 工藝設計

2.1 風量與氣體成分

該工程處理廢氣為江西贛江流域某PCB企業生產過程中產生的廢氣，結合其生產制程工藝，主要分為以下四類廢氣：酸性廢氣、堿性廢氣、含氰廢氣、有機廢氣等。本項目對于廢氣污染因子的排放限值要求具體如表1所示。

表1 廢氣污染因子排放限值要求

根據其企業的生產特點，其排氣為連續性排氣，各制程段的廢氣量和成分，結合廢氣的污染因子濃度及排放限值要求，本項目設計處理效率指標如表2所示。

表2 廢氣進氣指標和去除效率

2.2 工藝概況

本項目酸性廢氣、堿性廢氣、含氰廢氣采用洗滌塔工藝進行處理，有機廢氣采用洗滌塔進行預處理降溫之后進入活性炭塔吸附處理。主設備設計參數如下。

2.2.1 洗滌塔

以沉銅線產生30000CMM堿性廢氣為例，進行洗滌塔的設計。

(1)塔徑。廢氣經過洗滌塔斷面風速宜小于2.5 m/s，本項目斷面風速取值為2 m/s,風量(CMM)=3600 s×3.14×風速(2 m/s)×D×D×0.25，經計算塔徑為2400 mm(四舍五入取整)。

(2)循環水量。噴淋液循環水量應取下列兩項的較大值：保證每1000 m3/h廢氣量不小于1.5 m3/h；保證每平方米填料面積不小于15 m3/h[4]；通過氣液比計算循環水量為45 m3/h，通過塔徑計算循環水量為67.8 m3/h，故取大值67.8m3/h，循環水泵的流量系統需求流量值上附加10%,水泵揚程一般選取15～20 m。

(3)填料。噴淋層填料選用Tellerete packing K2，其比表面積為 91.91 m2/m3，填充層高度為1200 mm，保證濕潤因子大于0.1。除霧層填料選用Tellerete packing R-1，保證除霧層對大于10 μm粒徑的水霧除霧效率不應低于99%。

(4)洗滌塔壓損。依據泰勒環的壓降曲線計算噴淋層和除霧層的壓降分別為：180 Pa和140 Pa，出入口壓損根據經驗取100 Pa，洗滌塔總壓損為420 Pa，滿足酸堿、有機廢氣處理設備的壓力損失不應大于1000 Pa，酸堿及有機廢氣處理設備在工作壓力下的漏風率不應大于1%。排風機風壓應滿足管路、處理設備和末端工藝設備需要的負壓，采用自動調速排風機時，排風機的壓力應以系統計算的總壓力作為額定風壓，但風機電動機的功率應在計算值再附加15%～20%，排風機的選用設計工況效率，不應低于風機最高效率的90%。

(5)噴嘴。循環水通過連續變小的螺旋線體相切和碰撞后，變成微小的液珠噴出而產生空心錐形或實心錐形兩種噴霧形狀。噴嘴尺寸選取1/2寸，在壓力0.07 MPa，情況下單只噴嘴的流量按照60 L/min考慮角度120°，則噴嘴的總數量18只，為噴嘴距離噴淋層填料的距離一般為400 mm，則單個噴嘴的覆蓋面積為1.13 m2。

2.2.2 活性炭吸附塔

活性炭吸附工藝處理有機物廢氣時，應調節待處理廢氣的溫度、濕度，確保溫度不大于40 ℃，相對濕度不大于80%，若廢氣中顆粒物濃度大于1 mg/m3時，宜設置預過濾器。選取內層涂布的排氣(28800 CMH)進行活性炭吸附塔的設計計算，因其排氣溫度超過40 ℃，故在活性炭吸附塔前設置洗滌塔進行降溫預處理。因風量較大，過濾面積大，設置兩套臥式固定床式活性炭吸附塔，單套處理風量為15000 CMH，活性炭吸附箱體尺寸為2400 mmL×2400 mmH×2000 mmW。

(1)流速。活性炭吸附貫穿流速宜為0.2～0.6 m/s，本項目選取0.4 m/s,活性炭吸附時間不小于1 s。則活性炭的吸附面積為A= 28800(m3/h)/[0.4(m/s)×3600]=20 m2，活性炭吸附塔實際空塔面積為2.2 m×2.4×2層=10.56 m2，則活性炭吸附塔的實際空塔流速為：0.395 m/s。

(2)活性炭量。活性炭吸附系數為30%，吸附效率為90%，每月使用時間為720 h，計算得活性炭的量為3200 kg，3200 kg/0.5(t/m3)=6.4 m3(廠家提供活性炭的假比重為0.5)。活性炭吸附深度為：6.4 m3/10.56 m2=0.6 m(依照設計不低于1 sec，所以取0.6 m)所以實際活性炭用量為3200 kg，所以實際活性炭用量為3200 kg×2套為6400 kg。

(3)壓力損失。從中國碳素G-306活性炭壓力損失曲線表得知，壓力損失為： 90 mmAq/M，活性炭吸附層高度為：0.6 M,壓力損失為：90 mmAq/M×0.6M=54 mmAq，出入口壓力損失為：20 mmAq，總壓力損失為：54 mmAq+20 mmAq=74 mmAq，滿足設備阻力不大于1000 Pa。

(4) 其他配置。活性炭設備進出口應設置壓差報警裝置(0～300 mmAq)，吸附塔內應設置濾料溫度檢測及超溫報警裝置，加裝自動消防噴淋裝置。選用圓形柱狀煤質活性炭其粒徑為3 mm，四氯化碳吸附率：70%，碘值：1200 mg/g(Min)，比表面積：1050 m2/g(Min)，硬度：95%(Min)，灰分：10%(Max)，水分：5%(Max)。

3 運行情況

企業試生產時，進行工程調試，系統運行效果好，噴淋塔處理效率超過90%，活性炭吸附效率超過95%，具體指標如表3所示，各項指標均達到排放標準。

表3 系統調試運行數據

4 結論

本PCB項目制程廢氣采用分質分流處理，酸堿、含氰廢氣采用高效逆流式洗滌塔處理。有機廢氣經過逆流式洗滌塔預處理降溫后再經過活性炭塔吸附處理。對污染物的去除效率大于90%。上述系統具有運行穩定、處理效果好等優點，且處理成本低，處理后的廢氣能穩定達標排放。