>> 酸碱Scrubber设计方法之检讨

在半导体/光电产业应用里，或更早的化工产业里，酸碱Scrubber是一个十分平常的设施，它的设计方法有什么好检讨的呢？

该想法的产生是从业主要求95%的去除率开始，由于所有送审数据被质疑，事实上，也确实如此，因为似乎不管是哪一家得标，他们所送出来的计算书，好像都一样。

这不禁令人好奇，到底该怎么设计？

或者说，他们所谓专业厂商，其设计背后的想法是什么？

本期电子报，拟探讨该议题。针对在台湾不断对Scrubber去除率要求日益严格的需求，或许可以提供另一种想法 。

>> 前言

前言

半导体厂 / 光电厂的 Scrubber与传统化工厂的Scrubber，其最大差异，在于入口浓度不一样。

在工研院的研究中，就有指出，半导体厂 / 光电厂的 Scrubber入口浓度，其实对于传统化工厂而言，是偏低的。

本期电子报的主题，其实也将从该观点入手，检讨目前市面上，那千篇一律的版本，究竟其合理性及理论基础是什么？ 

>> 设计方法检讨

设计方法检讨

首先，先回顾目前时下比较流行的方法 (事实上，好像几乎每一家都差不多)，请参考下图，利用H_OG及N_OG之乘积，取得一个关于Packing material所需要长度(高度)的基本概念。

 但是追溯其设计构想，其实是从下图的双膜理论而来的  。

 从双膜理论，透过下图的Control Volume，可以推求出的基本公式。

其中H_OG是从实验求得，而N_OG则有另外一个计算式。

  我们可以进一步展开N_OG如下：

最后，当K=0时，上述基本计算式可以再简化如下： 

从以上来看，其主要的盲点在于实际使用状况中，K值在整组Scrubber 里头不完全是零。这基本上是一个很理想的假设。

无论从微观的流场与质传立场看，或是宏观的Scrubber立场，将整个Scrubber的气液交换过程全部看成是无限溶解度，显然无法说服人。

我们能接受的，是Scrubber上方初洒下液体时，因药剂剂量充足，所以具有无限溶解度。全面性的无限溶解度，我们认为不合理。

>> 设计方法修正

设计方法修正

基于对传统Scrubber设计方法盲点的认知，我们提出以下修正方式：

Scrubber上方初洒下液体时，因药剂剂量充足，所以具有无限溶解度。

此时 K = 0。

Scrubber下方废气初进入时，因药剂剂量已在上方使用，所以相对于废气浓度是不足，我们视此时的 K 值不为零，为标准的亨利定律所主导。

接下来就是 K 值如何沿Scrubber变化了。请参考下图。

我们用四种不同曲线来描述K 值是如何沿Scrubber变化，并用乘幂改变变化曲线的特性。

在提出修改的设计方法之前，我们必须先做如下的假设：

1.  水中溶解的Gas物质，因其已和酸碱中和剂，形成反应，因此，视其为0，例如HF与NaOH，形成NaF，因此，当形成中和反应，我们无法视其为HF，所以只要水中持续有酸碱中和剂，我们就视 xin≒0。

2.  在目前Scrubber水洗过程里，因酸碱中和加入量适切，所以水中的酸碱中和剂是持续存在且足够，因此 xin≒0是成立的。

3.  针对K值，我们做如下假设与修正，

 (1)  当酸碱中和剂自上下洒之时，我们接受其无限溶解度的特性，即K=0的假设。

(2)   在废气入口处，我们无法接受无限溶解度的假设，虽然之前已假设酸碱中和剂仍存在足够的量，但基于流场特性及浓度比，我们将其看成只有单纯的水，因此，此时是适用亨利定律的。  

 根据以上假设，我们可以再将原始方程式简化为：

>> 分析结果

分析结果

利用上述概念，并再透过一些简化，我们可以得到以下不同K值变化状况下的结果，如下图。

其实可以发现，不同乘羃 (n，n=1时K值为Linear Approach， n>1 时K值为Power Law – Infinite Solubility  Approach， n<1 时K值为Power Law – Finite Solubility  Approach)，不同K值变化特性，有着不同的结果。

>> 结论

结论

我们针对目前Scrubber的设计方法提出我们的看法，特别是盲点处。同时，我们也提出另外一种想法，即利用K值之变化特性曲线来趋近于Scrubber之实际操作，以供大家参考。