半导体前驱体材料及高纯电子特气生产项目环保措施落实情况报告
一、报告概述
本报告旨在全面梳理半导体前驱体材料及高纯电子特气这项投
资项目在生产、储存、运输及废弃物处理全流程中的环保措施落实现状,结合现行政策要求与实践案例,分析措施有效性。
本单位严格执行环保"三同时制度",要求污染防治设施与主体工程同步设计、施工、投产;按规定取得排污许可证,建立自主监测方案,定期公开环境信息,并接受环保部门监督检查。
本单位环保试生产日期计划2025年11月3日至2026年11月2日。试生产期间,废气处理设施进入调试运行阶段,关注处理效果并开展自主验收监测。
三、建设规模及内容
南通艾佩科半导体材料有限公司成立于2023 年5 月31 日。公司在江苏省南通市如东洋口化学工业园振海路8 号(黄海二路和洋口四路交叉口)实施半导体前驱体材料及高纯电子特气生产项目。建设内容:项目用地面积45.2 亩,新建生产用房、综合楼、附属用房及其配套设施,总建筑面积13607平方米。该生产项目包括提纯、分装及混配等工艺,提纯采用外购工业级(光伏级)产品经过精 馏得到电子级(半导体级)产品,分装采用外购产品进行充装,混配根据客户需求外购电子级产品按照组分进行混配充装。购置精馏塔、灌装系统、压缩机、混配系统等主要生产设备。项目建成达产后,预计可形成半导体前驱材料:年产电子级四氯化钛800 吨、电子级甲基三氯化硅200 吨;半导体级三甲基铝2 吨;高纯电子特气:电子级三氯化硼300 吨、电子级八氟环丁烷20 吨;年分装超纯氮 气100 吨、超纯氩气100 吨、超纯氦气15 吨、超纯二氧化碳100 吨、高纯三氟 化氮30 吨、超纯氢气5 吨;年配制磷烷混合气1000 瓶和60 罐管束式集装箱、 配制乙硼烷混合气500 瓶和30 罐管束式集装箱、配制硅烷混合气2000 瓶;副产: 工业级三氯化硼5.8 吨、工业级四氯化钛53.8 吨、工业级甲基三氯化硅13.44 吨、 工业级八氟环丁烷1.3 吨、工业级(光伏级)三甲基铝0.14 吨的生产规模。项目已经取得如东县行政审批局的备案,备案证号为东行审投〔2023〕163 号,项目 代码为:2307-320623-89-05-544756。
根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国环境影响评价法》及 《建设项目环境保护管理条例》等文件,本项目应进行环境影响评价。根据《建设项目环境影响评分类管理名录》(2021年版),该项目属于名录中“二十三、化 学原料和化学制品制造业26—专用化学产品制造266 ”中“单纯物理分离、物理 提纯、混合、分装的 ”,已完成环境影响报告表的编制。
(1)废水污染物
本项目废水污染物接管量3786t/a、COD 1.136 t/a、SS 0.952 t/a、NH3-N0.0643 t/a 、TN 0.092 t/a 、TP 0.0092 t/a 、动植物油0.0306 t/a 、氟化物0.00008;外排量3786t/a、COD 0. 189t/a、SS 0.0757t/a、NH3-N 0.0189t/a、TN 0.0568t/a、TP 0.00189t/a、动植物油0.00379t/a、氟化物0.00008 。
(2)废气
本项目有组织大气污染物控制总量为:氯化氢113.38kg/a 、氟化物41.1kg/a、 磷烷0.0053kg/a 、乙硼烷0.0016kg/a 、非甲烷总烃40.05kg/a 。
本项目固废控制总量为:废碱液10 t/a、废活性炭2t/a、废高锰酸钾溶液1 t/a、废机油0.5 t/a、 废分子筛0.1t/a、废油脂0.4t/a、生活垃圾15.3t/a。
四、主要环保措施及落实成效
(一)废气治理:分类处理,精准减排
• 废气收集措施:生产过程工艺废气主要来自分装、精馏塔等产生的废气,采用管道+ 阀门收集 进入尾气处理系统。混配气废气收集输送管道均为密闭,在负压下运行,处理系统也处于微负压状态。废气捕集效率以100%计。
• 废气处理措施:
(1)碱液吸收
碱液吸收:三氯化硼、四氯化钛会产生次生污染物氯化氢,本项目设置碱液喷淋塔吸收处理氯化氢酸性气体。喷淋塔采用NaOH 溶液作为吸收中和液,酸性废气由风机压入(或吸入)进风段后向上流动,而喷嘴喷出的中和液由上向下喷淋。从第二级中喷出的中和液与上升的酸性气体进行气液接触,吸收中和后之中和液往下淋湿第二级滤料层,使从下往上升的酸性气体得到气液接触吸收中和, 中和液再向下淋湿第一级滤料层,再一次获得气液相接触吸收中和作用。同时还 增大了第一级中滤料的淋湿量,从而加大了该滤料层的气液比。通过第一级滤料层的酸性气体浓度最高,使高浓度的酸洗气体曲折地从滤料间空隙通过往上升时与向下流动的中和液接触吸收中和,可使废气浓度通过该滤料层后浓度急剧下降,然后再经过一排中和液喷淋,酸性气体与原吸收液中和后,浓度再度下降,然后 再通过一个滤料层和一排中和液喷淋的接触吸收中和。参考《某电子企业酸性废气治理工程实例》,刘会成,科技视界》2019 年第10期,以某电子企业酸性废气处理工程为例,采用“两级碱喷淋塔 ”工艺,废气处理效率高于95% ,工程实例表明“两级碱喷淋塔 ”处理工艺可达到深度净化、经济可行、稳定性高的效果。综上,本项目采用酸碱喷淋处理酸性废气,两级喷淋塔废气处理效率取90%可行。
(2)活性炭吸附
活性炭吸附:活性炭颗粒表面有大量微孔,其孔径平均为(10~40)×10-8cm,比表面积一般在600~ 1500m2/g 范围内,常被用来作为吸附有机废气的吸附剂。有害气体称“吸附质”,活性炭为“吸附剂”,由于分子间的引力,吸附质粘到微孔内表面,从而使空气得到净化。活性炭吸附装置分进风段、过滤段和出风段。吸 附材料为煤制柱状活性炭颗粒,过滤段由几个到几十个过滤筒组成,过滤层厚度为150-200mm ,有机废气从进风段进入箱体经由活性炭吸附净化。
采用活性炭吸附处理,作为废气达标排放最后的兜底保障措施,经查资料得知单级活性炭对有机废气的吸附效率可达到70%以上(改性活性炭对苯废气吸附性能的研究,张丽丹、郭坤敏;新型炭材料,2002年第2期;活性炭对有机废气的吸附,俞筱筱、高华生等,环境科学研究,2007年第5 期。)为了保证活性炭吸附效率,务必做好活性碳的定时更换,一次装填量为0.5吨,每18天更换一次。同时做好废活性碳的处置工作,更换下的废活性炭属于危险固废,暂时封存在密封容器中,然后一起委托有资质的单位处理。
活性炭宜选用优质活性炭柱状。根据《挥发性有机物治理突出问题排查整治工作要求》,本项目采用的活性炭碘值为829 mg/g ,大于800mg/g ,满足要求。
参考《活性炭吸附治理多组分有机废气的研究》,谢裕坛,浙江大学,硕士学位论文,案例中,多组分有机废气总浓度约为4000mg/m3 ,其中苯约占22%,甲苯约占35% ,乙酸乙酯约占25% ,二甲苯、环己酮、乙酸丁酯、异丙醇和甲醇等其中苯约占22%,甲苯约占35% ,乙酸乙酯约占25% ,二甲苯、环己酮、乙酸丁酯、异丙醇和甲醇等其它物质约占18%。吸附器内置6 台活性炭抽屉,并按空塔气速0.4m/s 进行设计。工程投入运行后,在吸附周期内吸附效率可达98%以上。
通过计算,本项目有机废气活性炭处理效率取90%可行。
(3)高锰酸钾淋洗塔
高锰酸钾溶液淋洗:高锰酸钾溶液自上而下喷淋,在喷淋塔中接触吸收含磷烷烃废气。
(4)干式吸附
利用酸碱中和反应、氧化还原反应、复分解反应等基本原理,采用特种的活性氧化物为反应剂,纳米基材作为结合剂,生产出高效的废气吸附,可与各种废气产生化学反应,生成稳定的无毒无害的化合物或者复合物,可直接用于修路、垃圾填埋等,不会产生二次污染。
本项目混配气废气主要含磷化氢(PH3)、乙硼烷(B2H6)、硅烷(SiH4),该类气体具有还原性且氧化后产物呈现弱酸性,因此本项目拟用分子筛干式触媒完成反应吸附,是国内外通用专业的处理方法。在磷化氢、乙硼烷、硅烷等混合气浓度低于5%的常见范围内,最大允许线速率达到1.5m/s,控制停留时间大于0.5s,干式吸附柱的效率可达99%以上,出口浓度低于50ppb。
以磷化氢为例,反应如下:2PH3 + 3CuO →2P + 3Cu + 3H2 O 生成的物质进一步氧化,碱性金属氧化物活性复原:P + x / 2O2 →POx 2Cu + O2 →2CuO
活性氧化物可采取氧化铜、氧化锌和氧化铈等,载体可采取高比表面活性炭、分子筛或活性氧化铝等。
依据《排污许可证申请与核发技术规范 专用化学产品制造工业(HJ1103— 2020)》附录C 中“表C.1废气污染防治可行技术参考表 ”。工艺挥发性有机物可 行技术有冷凝、吸收、吸附、燃烧(直接燃烧、热力燃烧、催化燃烧)、冷凝-吸附、冷凝-吸附-燃烧。酸雾处理可行技术为碱液吸收、电除雾、多级水洗-多级碱洗。
本项目分装、精馏废气经过碱液喷淋塔+二级活性炭吸附。故本项目废气处理措施可行。
本项目混配气生产过程位于负压间内,车间废气经收集后高锰酸钾溶液吸收处理后排放。气体填充作业时管道系统接口、安全阀出口和放空口的极少量废气生产线配置的干式吸附处理器处理后进入集气总管后排放,排放的磷化氢满足参照的《大气污染物综合排放标准》(DB31/933-2015)排放限值的要求,混配气废气处理工艺是可行的。
(二)废水治理(不涉及工业废水):
(1)化粪池
本项目生产过程产生的生活污水经化粪池处理,化粪池是处理粪便并加以过滤沉淀的设备,主要是经分解和澄清后的上层的水化物进入管道流走,下层沉淀的固化物(粪便等垃圾)进一步水解,最后作为污泥被清掏。预计化粪池需要处理的废水共5.4 t/d ,化粪池处理能力为10t/a ,故化粪池能够满足本项目建成后废水的处理需求。
(2)雨水环境管理
对照《江苏省重点行业工业企业雨水排放环境管理办法(试行)》(苏污防攻坚指办[2023]71 号),本单位按照相关要求进行雨水管理。初期雨水及时接管污水管网,进入污水处理厂处理,后期雨水纳管市政雨水管网,达标排放,符合要求。
根据《危险废物贮存污染控制标准》(GB 18597—2023),本单位建设危险废物仓库1 间,建成后的废物贮存场所面积能够满足本项目产生的危废的贮存需求。
建设项目危废产生量为13. 15t/a,根据危废转运周期,则暂存期内危废量最多为14.5t ,则所需仓库面积约为19m2 ,因此建设25m2 危废仓库,可以满足危废贮存的要求。
根据《危险废物贮存污染控制标准》,贮存点应及时清运贮存的危险废物,实时贮存量不应超过3 吨;已签订固废转移处理合同,委托有资质的单位处理。
(四)节能与资源优化:降本增效,绿色生产
推动企业开展清洁生产审核,优化生产工艺从源头减少污染物产生;探索含氟废气中高价值组分的回收技术,提升资源利用效率。
六、结语
本单位已建立覆盖废气、废水、固废的全流程环保治理体系,通过技术升级与规范管理,主要污染物排放浓度持续低于国家限值,企业已实现环保与效益协同发展。未来需开展清洁生产工作,在强化政策引导和技术支撑下,将企业推动至更高水平的绿色低碳模式转型。
南通艾佩科半导体材料有限公司
2025年11月17日