TWI487564B - 揮發性有機物之回收系統及其回收流程 - Google Patents

Description

揮發性有機物之回收系統及其回收流程

本發明是有關於一種揮發性有機物之處理系統，尤指一種揮發性有機物之回收系統及其回收方法。

按，空氣污染源中，除了車輛所排放的廢氣以外，工業界所排放的廢氣例如石化業、橡膠業、油漆製造業、塗裝業以及近年來逐漸蓬勃發展的半導體製造業等，都會產生具揮發性有機物(Volatile organic compounds；VOCS)的廢氣，因而對於空氣品質造成嚴重污染。

基於VOCs之危害性，環保署自2006年開徵VOCs空污費，且計畫在2010年開始提高費率，估計將自原本每公斤12元提高到25~30元。

根據2003年統計資料，台灣每年排放到大氣中的VOCs超過864,000公噸。研究指出，以焚化法處理低濃度大風量VOCs之難度、所消耗能源及衍生排放之CO₂ 均極高。因此，目前已有許多節能設計被開發出來，例如，半導體業者多數以疏水性沸石轉輪吸附濃縮VOCs，之後將小風量高濃度VOCs進行直接高溫焚化處理或蓄熱式焚化處理。然而，即使選擇蓄熱式焚化仍需使用燃料。根據TSIA統計資料，目前台灣前十大半導體業者的瓦斯使用量約26,530,000m 3/年，費用約3.9億元/年(以14.65元/m 3計算)，二氧化碳排放量達到55,700噸/年。

常用的有機廢氣處理方法大致包括熱焚化、觸媒焚化、蓄熱式燃燒、轉輪濃縮焚化、活性碳吸附、冷凝回收等 。中華民國專利I255324揭露一種有機廢氣處理系統及方法，主要是利用濃縮轉輪吸附以脫附出濃縮的有機廢氣，並透過電漿火炬直接高溫熱解並迅速氧化濃縮廢氣。此外，更利用電漿火炬所產生的熱能預熱欲進氣處理的濃縮廢氣的溫度並提供濃縮轉輪脫附再生的熱源。

另外，中華民國專利M320434還揭露一種高效能濃縮器搭配高級氧化技術處理有機廢氣的淨化裝置，其設置一高級氧化處理單元於廢氣濃縮器脫附處理部的下游端，以氧化處理廢氣濃縮器所濃縮的有機物質。然而，無論利用電漿或高級氧化仍需使用能源，其降低運作成本的效果有限，無法真正解決問題。

請參閱圖1所示，其為傳統揮發性有機物之處理系統，主要是利用蓄熱式燃燒爐(RTO)以將VOCs氧化為二氧化碳及水。所述揮發性有機物之處理系統100’包括一熱處理設備1’、至少一廢氣排放設備2’、至少一空污防治設備3’、複數進氣管路4’及複數排氣管路5’。其中，廢氣排放設備2’及空污防治設備3’(蓄熱式燃燒爐)的數量可依據製程及環保需求而有所調整，熱處理設備1’具有頂部氣室10’、烘箱11’及底部氣室12’，而製程產生的揮發性有機廢氣及供給裝置提供的空氣可分別經由該些進氣管路4’輸入熱處理設備1’的頂部氣室10’、烘箱11’及底部氣室12’，並分別通過該些排氣管路5’進入廢氣排放設備2’及空污防治設備3’。

惟，增設廢氣排放設備或空污防治設備除了會額外增加設備成本外，考慮到集氣效率(會被濃度和風量等因素所影響)及防治設備破壞率，增設廢氣排放設備及空污防治設 備還會降低所述揮發性有機物處理系統的均化控制效率，如式i及ii所示，進而需要給付更多的空污費。

均化控制效率=集氣效率×防治設備破壞率 (式i)

在節能及暖化議題日益高張之際，業者對於低能源成本、低碳排放的廢氣處理技術的需求隨之日益迫切。緣是本發明人有感於上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明之主要目的，在於解決習知揮發性有機物之處理系統因管路架構之限制而需要增設廢氣排放設備或空污防治設備，導致設備成本及燃料增加，且必須給付大量空污費等技術問題。

為了解決上述之技術問題，本發明提供一種揮發性有機物之回收系統，包括一熱處理單元、一頂部進氣單元、一引氣單元及一排氣管路。其中該熱處理單元包含有一上行加熱爐及一鄰設於該上行加熱爐的下行加熱爐，且該上行加熱爐及該下行加熱爐各具有一上氣室、一下氣室及一位於該上氣室與該下氣室之間的烘箱；該頂部進氣單元具有一製程氣體產生室及一導氣管路，該導氣管路的一端連接該製程氣體產生室，且該導氣管路的另一端分別連接該上行加熱爐的上氣室及該下行加熱 爐的上氣室。

該引氣單元具有一第一引氣管路及一第二引氣管路，該第一引氣管路的一端分別連接該下行加熱爐的上氣室及該導氣管路，且該第一引氣管路的另一端連接該上行加熱爐的烘箱，該第二引氣管路的一端連接該上行加熱爐的烘箱，且該第二引氣管路的另一端連接該下行加熱爐的烘箱；以及該排氣管路與該下行加熱爐的烘箱相連接。

根據上述之揮發性有機物之回收流程，本發明另提供一種揮發性有機物之回收方法，包括以下步驟：首先，揮發性有機物自該製程氣體產生室經該導氣管路進入該上行加熱爐的上氣室及該下行加熱爐的上氣室；接著，所述揮發性有機物通過該導氣管路及該第一引氣管路進入該上行加熱爐的烘箱；之後，所述揮發性有機物通過該第二引氣管路進入該下行加熱爐的烘箱；最後，所述揮發性有機物匯流入該排氣管路。

綜上所述，本發明揮發性有機物之回收系統可確實利用引氣單元將多管通入的VOCs共同導入排氣管路，，進而排入防制裝置進行處理，除了能夠維持進與出風量之平衡外，還能夠有效提升防治設備的破壞率及均化控制效率。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵得到進一步的了解。為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明主要提供一種揮發性有機物之回收系統，其能夠透過系統之管路配置，先將系統內的所有氣體(包含VOCs)導入熱處理單元，之後再共同排入防治單元，藉以提升系統整體的均化控制效率。以下，將基於各圖式以說明所述揮發性有機物之回收系統的具體結構特徵及回收流程。

請參閱圖2，所繪示為本發明揮發性有機物之回收系統之示意圖，所述揮發性有機物之回收系統100包括一熱處理單元1、一頂部進氣單元2、一底部進氣單元3、一引氣單元4及一防治單元5。其中熱處理單元1包括一上氣室、一烘箱及一下氣室(未標示)，頂部進氣單元2及底部進氣單元3可分別將製程產生的VOCs和新鮮空氣(Fresh air)通入熱處理單元1的上氣室和下氣室，並且所有氣體可由引氣單元4導入烘箱，進而共同排入防治單元5進行處理。

請參閱圖3，所繪示為本發明第一實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖；在本實施例中，所述揮發性有機物之回收系統100主要是應用於預浸體(Prepreg)之烘烤程序，其包括一熱處理單元1、一頂部進氣單元2、一底部進氣單元3、一引氣單元4及一防治單元5。

具體而言，熱處理單元1可以是一種直立式加熱裝置(例如直立式烘箱)，但不限於此，其包括一上行加熱爐11及一鄰設於上行加熱爐11的下行加熱爐12；顧名思義，當含浸揮發性有機溶劑之預浸體進行烘烤程序時，會先由上行加熱爐11的底部進入，於上行加熱爐11 內烘烤一預定時間後，再經上行加熱爐11的頂部傳輸至下行加熱爐12的頂部，並於下行加熱爐12內烘烤另一預定時間後，自下行加熱爐12的底部退出。

更詳細地說，上行加熱爐11具有一上氣室111、一下氣室113及一位於上氣室111與下氣室113之間的烘箱112，並且上氣室111與烘箱112之間設置有一上氣簾部(Air curtain)114，而烘箱112與下氣室113之間設置有一下氣簾部115。

同樣地，下行加熱爐12各具有一上氣室121、一下氣室123及一位於上氣室121與下氣室123之間的烘箱122，並且上氣室121與烘箱122之間設置有一上氣簾部124，而烘箱122與下氣室123之間設置有一下氣簾部125。

頂部進氣單元2包括一製程氣體產生室21及一導氣管路22，其中製程氣體產生室21可以是一玻璃屋，但不限於此，可在其內進行含浸加工，例如將玻璃布含浸於揮發性有機溶劑之程序；導氣管路22的一端連接製程氣體產生室21，而另一端分別連接上行加熱爐11的上氣簾部114、下行加熱爐12的上氣簾部124及導引單元4。

在本實施例中，導氣管路22包含一導入部221及一分流部222，其中導入部221具有一導入管2211、一過濾件2212及一驅動件2213(為方便說明本發明之具體實施例，故於下文均稱作第一過濾件2212及第一驅動件2213)，其中第一過濾件2212及第一驅動件2213均設置於導入管2211上。

更詳細地說，製程氣體產生室21連接於導入管2211的一端，第一過濾件2212連接於導入管2211的另一端，且第一驅動件2213鄰設於第一過濾件2212；分流部222由複數分流管所組構而成，分流部222的一端連接導入部221的第一驅動件2213，分流部222的另一端分別連接該上行加熱爐11的上氣簾部114、下行加熱爐12的上氣簾部124及第一引氣單元4。

底部進氣單元3包括一空氣供給裝置31及一空氣管路32，其中空氣供給裝置31是當作系統之空氣源(Air supply)，空氣管路32的一端連接空氣供給裝置31，且另一端分別連接上行加熱爐111的下氣簾部115及下行加熱爐12的下氣簾部125，用於將外部新鮮空氣引入所述熱處理單元1。

更詳細地說，空氣管路32包括一空氣導入部321、一空氣導出部322及一驅動件323(為方便說明本發明之具體實施例，故於下文均稱作第二驅動件323)，其中空氣導入部321的一端連接空氣供給裝置31，另一端分別連接上行加熱爐11的下氣簾部115與下行加熱爐12的下氣簾部125，且第二驅動件323接設於空氣導入部321上；空氣導出部322的一端分別連接上行加熱爐11的下氣簾部115與下行加熱爐12的下氣簾部125，另一端則連接引氣單元4。

引氣單元4包括第一引氣管路41及第二引氣管路42，其中第一引氣管路41的一端分別與下行加熱爐12的上氣簾部124及導氣管路22相連接，另一端則與上行加熱爐11的上氣簾部114相連接；第二引氣管路42 的一端連接到上行加熱爐11的烘箱112，而另一端連接到下行加熱爐12的烘箱122。

在本實施例中，第一引氣管路41包含一第一引氣管411、一驅動件412、一引入管413、一過濾件414及一驅動件415(為方便說明本發明之具體實施例，故於下文均稱作第三驅動件412、第二過濾件414及第四驅動件415)；其中第一引氣管411的一端通過第二驅動件412連接到下行加熱爐12的上氣簾部124與導氣管路22的分流部222，而另一端通過引入管413連接到上行加熱爐11的烘箱112，並且第二過濾件414及第四驅動件415間隔設置於引入管413上。

另外，第二引氣管路42包含有一第二引氣管421、一驅動件422及一過濾件423(為方便說明本發明之具體實施例，故於下文均稱作第五驅動件422及第三過濾件423)，其中第二引氣管421的一端連接上行加熱爐11的烘箱112，且另一端連接下行加熱爐12的烘箱122，第四驅動件422及過濾組件423則間隔設置於第二引氣管421上。藉此，由頂部進氣單元2及底部進氣單元3通入的所有氣體，可經由引氣單元4之導引而匯流入下行加熱爐12的烘箱122。

值得一提的是，所述頂部進氣單元2和底部進氣單元3的數量可依據製程需求而有所調整，且所述製程氣體產生室21和空氣供給裝置31的數量也可依據製程需求而有所調整，因此，舉凡利用引氣單元4將由下行加熱爐12的上氣簾部124排出之VOCs導入上行加熱爐11之烘箱112，並與底部進氣單元3之所有氣體共同排 放或處理者，均為本發明之範疇。

防治單元5具有一防治裝置51及一排氣管路52，其中防治裝置51是一蓄熱式焚化爐(RTO)，而排氣管路52可以是高溫排氣管路，但不限於此，在一變化實施例中，所述防治裝置51還可以是觸媒焚化、轉輪濃縮焚化、活性碳吸附或冷凝回收等VOCs之處理裝置；排氣管路52的一端連接下行加熱爐12的烘箱122，而另一端連接防治裝置51。藉此，匯流於下行加熱爐12之烘箱122的所有氣體可共同經排氣管路52排入防治裝置51進行處理，從而將VOCs氧化成二氧化碳及水。

請參閱圖4，本發明揮發性有機物之回收系統運作時之回收流程如下：首先，揮發性有機物(VOCs)自製程氣體產生室21經導氣管路22進入上行加熱爐11的上氣室111及下行加熱爐12的上氣室121；接著，所述揮發性有機物通過導氣管路22及第一引氣管路41進入上行加熱爐11的烘箱112；之後，所述揮發性有機物通過第二引氣管路42進入下行加熱爐12的烘箱122；最後，所述揮發性有機物匯流入排氣管路52，並排入防治裝置51進行處理。

〔第二實施例〕

請參閱圖5，所繪示為本發明第二實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖，本實施例與前一實施例的不同之處在於，所述底部進氣單元3之空氣管路32的空氣導出部322係與防治單元5之排氣管路52相連接。

〔第三實施例〕

請參閱圖6，所繪示為本發明第三實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖，本實施例與第一實施例的不同之處在於，所述空氣管路32的空氣導出部322係與導氣管路22的導入管2211相連接，並通過第一過濾件2212及第一驅動件2213而連接到導氣管路22的分流部222。

〔第四實施例〕

請參閱圖7，所繪示為本發明第四實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖，本實施例與第三實施例的不同之處在於，所述頂部進氣單元2的製程氣體產生室21係連接到底部進氣單元3之空氣管路32的空氣導入部321，並且空氣管路32的空氣導出部322，係連接到所述導氣管路22；換言之，所述製程氣體產生室21產生的VOCs與空氣供給裝置31提供的新鮮空氣皆可由第二驅動件323引入熱處理單元1。

綜上所述，本發明揮發性有機物之回收系統可確實將所有由頂部或底部通入的氣體匯流至排氣管路，並排入防治設備51進行處理。

〔實施例功效〕

本發明揮發性有機物之回收系統可確實通過引氣單元將由多個進氣單元通入的VOCs共同導入防治單元進行處理，因此可減少增設廢氣排放設備及空污防治設備的成本。

再者，所述回收系統透過多管進及單管出的管路設計，除了能夠維持進與出風量之平衡外，還能夠有效提 升防治設備的破壞率及均化控制效率，進而節省下需繳納的空污費。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

(先前技術)

100’‧‧‧揮發性有機物之處理系統

1’‧‧‧熱處理設備

10’‧‧‧頂部氣室

11’‧‧‧烘箱

12’‧‧‧底部氣室

2’‧‧‧廢氣排放設備

3’‧‧‧空污防治設備

4’‧‧‧進氣管路

5’‧‧‧排氣管路

(本發明)

100‧‧‧揮發性有機物之回收系統

1‧‧‧熱處理單元

11‧‧‧上行加熱爐

111‧‧‧上氣室

112‧‧‧烘箱

113‧‧‧下氣室

114‧‧‧上氣簾部

115‧‧‧下氣簾部

12‧‧‧下行加熱爐

121‧‧‧上氣室

122‧‧‧烘箱

123‧‧‧下氣室

124‧‧‧上氣簾部

125‧‧‧下氣簾部

2‧‧‧頂部進氣單元

21‧‧‧製程氣體產生室

22‧‧‧導氣管路

221‧‧‧導入部

2211‧‧‧導入管

2212‧‧‧過濾件

2213‧‧‧驅動件

222‧‧‧分流部

3‧‧‧底部進氣單元

31‧‧‧空氣供給裝置

32‧‧‧空氣管路

321‧‧‧空氣導入部

322‧‧‧空氣導出部

323‧‧‧驅動件

4‧‧‧引氣單元

41‧‧‧第一引氣管路

411‧‧‧第一引氣管

412‧‧‧驅動件

413‧‧‧引入管

414‧‧‧過濾件

415‧‧‧驅動件

42‧‧‧第二引氣管路

421‧‧‧第二引氣管

422‧‧‧驅動件

423‧‧‧過濾件

5‧‧‧防治單元

51‧‧‧防治裝置

52‧‧‧排氣管路

圖1為傳統揮發性有機物之處理系統之示意圖；圖2為本發明揮發性有機物之回收系統之示意圖；圖3為本發明第一實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖；圖4為本發明揮發性有機物之回收流程之示意圖；及圖5為本發明第二實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖；圖6為本發明第三實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖；以及圖7為本發明第四實施例之揮發性有機物之回收系統之方塊圖。

100‧‧‧揮發性有機物之回收系統

1‧‧‧熱處理單元

2‧‧‧頂部進氣單元

3‧‧‧底部進氣單元

4‧‧‧引氣單元

5‧‧‧防治單元

Claims (11)

1. 一種揮發性有機物之回收系統，包括：一熱處理單元，包含有一上行加熱爐及一鄰設於該上行加熱爐的下行加熱爐，該上行加熱爐與該下行加熱爐各具有一上氣室、一下氣室及一位於該上氣室與該下氣室之間的烘箱；一頂部進氣單元，具有一製程氣體產生室及一導氣管路，該導氣管路的一端連接該製程氣體產生室，且該導氣管路的另一端分別連接該上行加熱爐的上氣室及該下行加熱爐的上氣室；一引氣單元，具有一第一引氣管路及一第二引氣管路，該第一引氣管路的一端分別連接該下行加熱爐的上氣室及該導氣管路，且該第一引氣管路的另一端連接該上行加熱爐的烘箱，該第二引氣管路的一端連接該上行加熱爐的烘箱，且該第二引氣管路的另一端連接該下行加熱爐的烘箱；一排氣管路，其與該下行加熱爐的烘箱相連接；以及一防治裝置，該排氣管路的一端連接該下行加熱爐的烘箱，且該排氣管路的另一端連接該防治裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之揮發性有機物之回收系統，其中該上行加熱爐的上氣室與烘箱之間設有一上氣簾部，該上行加熱爐的下氣室與烘箱之間設有一下氣簾部，且該下行加熱爐的上氣室與烘箱之間設有一上氣簾部，該下行加熱爐的下氣室與烘箱之間設有一下氣簾部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之揮發性有機物之回收系統 ，該導氣管路包括一導入部及一分流部，該導入部包含一導入管、一過濾件及一驅動件，該製程氣體產生室連接於該導入管的一端，該第一過濾件接設於該導入管的另一端，且該第一驅動件鄰設於該第一過濾件，該分流部的一端連接該導入部，該分流部的另一端分別連接該上行加熱爐的上氣簾部、該下行加熱爐的上氣簾部及該第一引氣管路。
4. 如申請專利範圍第3項所述之揮發性有機物之回收系統，其中該第一引氣管路包括一第一引氣管、一驅動件、一引入管、一過濾件及一驅動件，該第一引氣管的一端通過該驅動件與該分流部及該下行加熱爐的上氣簾部相連接，該第一引氣管的另一端通過該引入管連接該上行加熱爐的烘箱，該過濾件及該驅動件間隔接設於該引入管上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之揮發性有機物之回收系統，其中該第二引氣管路包括一第二引氣管、一驅動件及一過濾件，該第二引氣管的一端連接該上行加熱爐的烘箱，該第二引氣管的另一端連接該下行加熱爐的烘箱，該驅動件及該過濾件間隔接設於該第二引氣管上。
6. 如申請專利範圍第4項所述之揮發性有機物之回收系統，更包括一底部進氣單元，具有一空氣供給裝置及一空氣管路，其中該空氣管路包括一空氣導入部及一空氣導出部，該空氣導入部的一端連接該空氣供給裝置，該空氣導入部的另一端分別連接該上行加熱爐的下氣簾部及該下行加熱爐的下氣簾部，該空氣導出部的一端分別連接該上行加熱爐的下氣簾部及該下行加熱爐的下氣簾部 ，該空氣導出部的另一端連接該引入管。
7. 如申請專利範圍第4項所述之揮發性有機物之回收系統，更包括一底部進氣單元，具有一空氣供給裝置及一空氣管路，其中該空氣管路包括一空氣導入部及一空氣導出部，該空氣導入部的一端連接該空氣供給裝置，該空氣導入部的另一端分別連接該上行加熱爐的下氣簾部及該下行加熱爐的下氣簾部，該空氣導出部的一端分別連接該上行加熱爐的下氣簾部及該下行加熱爐的下氣簾部，該空氣導出部的另一端連接該排氣管路。
8. 如申請專利範圍第4項所述之揮發性有機物之回收系統，更包括一底部進氣單元，具有一空氣供給裝置及一空氣管路，其中該空氣管路包括一空氣導入部及一空氣導出部，該空氣導入部的一端連接該空氣供給裝置，該空氣導入部的另一端分別連接該上行加熱爐的下氣簾部及該下行加熱爐的下氣簾部，該空氣導出部的一端分別連接該上行加熱爐的下氣簾部及該下行加熱爐的下氣簾部，該空氣導出部的另一端連接該導氣管路的過濾件。
9. 一種揮發性有機物之回收系統，包括：一熱處理單元，包含有一上行加熱爐及一鄰設於該上行加熱爐的下行加熱爐，該上行加熱爐與該下行加熱爐各具有一上氣室、一下氣室及一位於該上氣室與該下氣室之間的烘箱；一頂部進氣單元，具有一導氣管路，其分別連接該上行加熱爐的上氣室及該下行加熱爐的上氣室；一底部進氣單元，具有一製程氣體產生室、一空氣供給裝置及一空氣管路，該空氣管路的一端分別與該製 程氣體產生室及該空氣供給裝置相連接，且該空氣管路的另一端分別與該上行加熱爐的下氣室、該下行加熱爐的下氣室及該導氣管路相連接；一引氣單元，具有一第一引氣管路及一第二引氣管路，該第一引氣管路的一端分別連接該下行加熱爐的上氣室及該導氣管路，且該第一引氣管路的另一端連接該上行加熱爐的烘箱，該第二引氣管路的一端連接該上行加熱爐的烘箱，且該第二引氣管路的另一端連接該下行加熱爐的烘箱；一排氣管路，其與該下行加熱爐的烘箱相連接防治裝置；以及一防治裝置，該排氣管路的一端連接該下行加熱爐的烘箱，且該排氣管路的另一端連接該防治裝置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之揮發性有機物之回收系統，其中該空氣管路包括一空氣導入部及一空氣導出部，該空氣導入部的一端分別與該製程氣體產生室及該空氣供給裝置相連接，該空氣導入部的另一端分別與該上行加熱爐的下氣室及該下行加熱爐的下氣室相連接，該該空氣導出部的一端分別與該上行加熱爐的下氣室及該下行加熱爐的下氣室相連接，且該空氣導出部的另一端與該導氣管路相連接。
11. 一種如申請專利範圍第1項所述之揮發性有機物之回收系統之回收流程，包括以下步驟：揮發性有機物自該製程氣體產生室經該導氣管路進入該上行加熱爐的上氣室及該下行加熱爐的上氣室；所述揮發性有機物通過該導氣管路及該第一引氣管路進 入該上行加熱爐的烘箱；所述揮發性有機物通過該第二引氣管路進入該下行加熱爐的烘箱；以及所述揮發性有機物匯流入該排氣管路防治裝置。