PCB行业废气治理项目工艺设计与应用

陈 义

(江苏中电创新环境科技有限公司，江苏 无锡 214028)

1 引言

近年来随着通讯、电子、汽车、医疗等行业的蓬勃发展，有力助推了PCB产业的发展。在PCB生产过程中会产生大量的废气，需要进行有效的处理，否则会对大气环境造成严重的污染[1]。PCB生产工艺复杂，在各工艺产生的废气风量和污染因子浓度差异较大，需要分质分流处理。其废气主要可分为如下几类。

(1)酸性废气。该类废气主要由内层前处理、水平PTH沉铜线、DVCP电镀线、沉金、内层蚀刻、棕化、干膜前处理、干膜显影蚀刻、沉锡、OSP线、成品清洗等工艺或辅助设施产生，其主要成分是氯化氢和硫酸雾[2]。

(2)碱性废气。该类废气主要由碱性蚀刻和阻焊显影工艺产生，其主要成分是氨气。

(3)含氰废气。该类废气主要由沉金工艺产生，其主要成分是氰化氢。

(4)有机废气(VOCs)。该类废气主要由阻焊静电喷涂、阻焊预烤、文字后烤、内层涂布、印刷线、回流炉、喷锡等工艺产生，其主要成分是树脂、有机溶剂、油墨、松香油等。

酸性废气、碱性废气和含氰废气一般采用洗涤塔处理工艺。洗涤塔内填料层作为气液两相间接触构件的传质设备。气体从塔底(或一侧)送入，与液体呈逆连续通过填料层的空隙，循环水泵负责将洗涤液均匀喷灌于填充床表面，水泵将提供喷嘴足够的压力雾化在填料表面上，气液两相密切接触进行传质，待处理气体经传质作用进入循环液体中与循环液体中药剂进行化学反应，生成易溶解难挥发的盐类物质，使气体得到净化。

有机废气一般采用活性炭吸附装置进行处理，利用活性炭内部孔隙结构发达、比表面积大(1000～1200 m2/g)，当有机废气经过固定床活性炭吸附箱的时候，废气中的某一组分或某些组分可被吸引到活性炭表面并浓集保持其上，对各种有机物具有高效吸附能力，待活性炭吸附饱和后，定期(一般3个月)更换[3]。

2 工艺设计

2.1 风量与气体成分

该工程处理废气为江西赣江流域某PCB企业生产过程中产生的废气，结合其生产制程工艺，主要分为以下四类废气：酸性废气、碱性废气、含氰废气、有机废气等。本项目对于废气污染因子的排放限值要求具体如表1所示。

表1 废气污染因子排放限值要求

根据其企业的生产特点，其排气为连续性排气，各制程段的废气量和成分，结合废气的污染因子浓度及排放限值要求，本项目设计处理效率指标如表2所示。

表2 废气进气指标和去除效率

2.2 工艺概况

本项目酸性废气、碱性废气、含氰废气采用洗涤塔工艺进行处理，有机废气采用洗涤塔进行预处理降温之后进入活性炭塔吸附处理。主设备设计参数如下。

2.2.1 洗涤塔

以沉铜线产生30000CMM碱性废气为例，进行洗涤塔的设计。

(1)塔径。废气经过洗涤塔断面风速宜小于2.5 m/s，本项目断面风速取值为2 m/s,风量(CMM)=3600 s×3.14×风速(2 m/s)×D×D×0.25，经计算塔径为2400 mm(四舍五入取整)。

(2)循环水量。喷淋液循环水量应取下列两项的较大值：保证每1000 m3/h废气量不小于1.5 m3/h；保证每平方米填料面积不小于15 m3/h[4]；通过气液比计算循环水量为45 m3/h，通过塔径计算循环水量为67.8 m3/h，故取大值67.8m3/h，循环水泵的流量系统需求流量值上附加10%,水泵扬程一般选取15～20 m。

(3)填料。喷淋层填料选用Tellerete packing K2，其比表面积为 91.91 m2/m3，填充层高度为1200 mm，保证湿润因子大于0.1。除雾层填料选用Tellerete packing R-1，保证除雾层对大于10 μm粒径的水雾除雾效率不应低于99%。

(4)洗涤塔压损。依据泰勒环的压降曲线计算喷淋层和除雾层的压降分别为：180 Pa和140 Pa，出入口压损根据经验取100 Pa，洗涤塔总压损为420 Pa，满足酸碱、有机废气处理设备的压力损失不应大于1000 Pa，酸碱及有机废气处理设备在工作压力下的漏风率不应大于1%。排风机风压应满足管路、处理设备和末端工艺设备需要的负压，采用自动调速排风机时，排风机的压力应以系统计算的总压力作为额定风压，但风机电动机的功率应在计算值再附加15%～20%，排风机的选用设计工况效率，不应低于风机最高效率的90%。

(5)喷嘴。循环水通过连续变小的螺旋线体相切和碰撞后，变成微小的液珠喷出而产生空心锥形或实心锥形两种喷雾形状。喷嘴尺寸选取1/2寸，在压力0.07 MPa，情况下单只喷嘴的流量按照60 L/min考虑角度120°，则喷嘴的总数量18只，为喷嘴距离喷淋层填料的距离一般为400 mm，则单个喷嘴的覆盖面积为1.13 m2。

2.2.2 活性炭吸附塔

活性炭吸附工艺处理有机物废气时，应调节待处理废气的温度、湿度，确保温度不大于40 ℃，相对湿度不大于80%，若废气中颗粒物浓度大于1 mg/m3时，宜设置预过滤器。选取内层涂布的排气(28800 CMH)进行活性炭吸附塔的设计计算，因其排气温度超过40 ℃，故在活性炭吸附塔前设置洗涤塔进行降温预处理。因风量较大，过滤面积大，设置两套卧式固定床式活性炭吸附塔，单套处理风量为15000 CMH，活性炭吸附箱体尺寸为2400 mmL×2400 mmH×2000 mmW。

(1)流速。活性炭吸附贯穿流速宜为0.2～0.6 m/s，本项目选取0.4 m/s,活性炭吸附时间不小于1 s。则活性炭的吸附面积为A= 28800(m3/h)/[0.4(m/s)×3600]=20 m2，活性炭吸附塔实际空塔面积为2.2 m×2.4×2层=10.56 m2，则活性炭吸附塔的实际空塔流速为：0.395 m/s。

(2)活性炭量。活性炭吸附系数为30%，吸附效率为90%，每月使用时间为720 h，计算得活性炭的量为3200 kg，3200 kg/0.5(t/m3)=6.4 m3(厂家提供活性炭的假比重为0.5)。活性炭吸附深度为：6.4 m3/10.56 m2=0.6 m(依照设计不低于1 sec，所以取0.6 m)所以实际活性炭用量为3200 kg，所以实际活性炭用量为3200 kg×2套为6400 kg。

(3)压力损失。从中国碳素G-306活性炭压力损失曲线表得知，压力损失为： 90 mmAq/M，活性炭吸附层高度为：0.6 M,压力损失为：90 mmAq/M×0.6M=54 mmAq，出入口压力损失为：20 mmAq，总压力损失为：54 mmAq+20 mmAq=74 mmAq，满足设备阻力不大于1000 Pa。

(4) 其他配置。活性炭设备进出口应设置压差报警装置(0～300 mmAq)，吸附塔内应设置滤料温度检测及超温报警装置，加装自动消防喷淋装置。选用圆形柱状煤质活性炭其粒径为3 mm，四氯化碳吸附率：70%，碘值：1200 mg/g(Min)，比表面积：1050 m2/g(Min)，硬度：95%(Min)，灰分：10%(Max)，水分：5%(Max)。

3 运行情况

企业试生产时，进行工程调试，系统运行效果好，喷淋塔处理效率超过90%，活性炭吸附效率超过95%，具体指标如表3所示，各项指标均达到排放标准。

表3 系统调试运行数据

4 结论

本PCB项目制程废气采用分质分流处理，酸碱、含氰废气采用高效逆流式洗涤塔处理。有机废气经过逆流式洗涤塔预处理降温后再经过活性炭塔吸附处理。对污染物的去除效率大于90%。上述系统具有运行稳定、处理效果好等优点，且处理成本低，处理后的废气能稳定达标排放。