TSUGA：从硕士毕业论文到成熟脱硝解决方案
在半导体生产领域，氮氧化物（NOₓ）的高效脱除至关重要。这类有害化合物产生于生产制程中，会对环境与人体健康构成重大危害。DAS Environmental Experts 凭借创新解决方案，助力客户实现此类有害废气的高效净化处理。
Subfab 区域氮氧化物高效脱除方案
脱硝（DeNOₓ）是一种用于脱除半导体生产制程中，以及Subfab区域工艺气体后续净化环节所产生氮氧化物的工艺。氮氧化物属于有害化合物，会对环境与人体健康造成危害。脱硝工艺的核心原理是，在氮氧化物排入大气前，通过催化剂与还原剂的协同作用，对其进行吸附或化学转化，从而达到减轻环境污染的目的。
DAS Environmental Experts (DAS EE) 早在 2017 年便着手攻克半导体生产领域的氮氧化物高效处理难题，并迅速研发出 TSUGA—— 一款专用于二次废气净化的独立式解决方案。这项技术最初源于内部研发项目中的一篇硕士毕业论文，而后快速实现了技术落地与推广。依托萨克森州完善的科研生态体系，在德累斯顿工业大学与弗莱贝格工业大学的鼎力支持下，DAS EE 研发团队致力于探索更高效的废气处理技术，最终成功开发出可串联于燃烧/水洗等主流废气净化系统后端的二次净化装置。
实验配置
第一步，搭建一套集成前置粉尘过滤器的简化实验室系统。该系统基于氨法选择性催化还原（SCR） 技术原理。半导体生产产生的废气首先进入燃烧洗涤塔系统，经内置燃烧工艺处理后再进行水洗净化；随后，经预处理的废气会进入下游脱硝系统，先通过高效膜式过滤器，再进入 SCR 反应器。在反应器内，废气与还原剂氨（NH₃）充分混合，并被加热至 180℃—300℃ 的反应区间；之后混合气流经蜂窝状催化剂，在此发生氨还原反应，最终将氮氧化物转化为氮气和水蒸气。
右侧示意图展示了 TSUGA 的工作原理
高还原效率
该系统对氮氧化物（NOₓ）的脱除效率高达 95%，对总粉尘的去除效率更是达到了令人瞩目的 99.9%，经处理后的气体可安全排放至外界环境。多项因素共同促成了这一优异性能表现，其中最核心的便是特制的 SCR 反应器—— 该反应器兼具紧凑化设计与高效能运行的双重优势。通过对氨气量配比、反应温度精准设定、工艺余热优化利用等各项参数进行精细化调控，TSUGA系统在实现上述超高效率的同时，仅需消耗相对较低的额外能源，且氨逃逸量处于极低水平。与此同时，系统集成的颗粒物过滤器可对催化剂形成最大化保护。
另有多项学生课题围绕工艺优化的拓展方向展开研究，重点是基于脱除效率与氨逃逸量的在线监测数据，构建一套高效的系统调控方案。为了能够在尽可能贴近实际工况的条件下，评估系统内部各组件之间的联动效果，技术团队同步开展了多组全面测试。测试的核心关注点除了系统的污染物分离效率与余热回收效率外，还聚焦于在严苛压力参数要求下的系统运行稳定性。
从实验室项目到中试装置落地
2021 年，该技术方案引起了一家知名半导体制造商的高度关注，这家企业当时正寻求创新解决方案以大幅削减其氮氧化物排放量。作为一家深耕行业多年、可靠的环保技术解决方案供应商，DAS EE早已为该企业所熟知。通过与客户的紧密协作，仅用六个月时间，这项实验室项目便成功转化为一套中试装置，并于 2022 年在该制造商的Subfab区域完成首轮耐久性测试。凭借对技术的快速调整以适配客户的特定需求，DAS Environmental Experts成功验证了这套当时尚未命名的测试系统的性能表现。
一个始料未及的挑战随之出现：这款后来被命名为 TSUGA 的 SCR 系统，并未按照最初的设想，衔接在 DAS EE自有燃烧/水洗系统的后端，而是需要配套对接另一家供应商的工艺系统。技术团队针对中试装置进行了针对性调整，使其适配上游工艺的废气流量及其他各项技术参数。凭借此次调整，DAS EE的环保技术专家积累了宝贵经验，也让 TSUGA 具备了灵活适配不同工艺流程的能力。
技术参数
脱硝工艺：氨法选择性催化还原（SCR）
氮氧化物脱除效率高达 95%，且不受废气来源影响
氨逃逸量低：通过精准控制还原剂投加量，氨逃逸浓度可控制在 10ppm 以内
可灵活适配宽浓度范围的一氧化氮与二氧化氮废气，氮氧化物总浓度上限可达 4000 ppm，废气总流量上限为 5000 slm
能耗需求低：采用低温工艺，搭配换热器实现余热回收
除尘工艺：膜过滤法（表面过滤）
催化剂必备预处理环节
PM2.5、PM10 及总粉尘脱除效率高，最高可达 99.9%
可处理燃烧后产生的各类典型颗粒物污染物
氮氧化物脱除效率与氨逃逸浓度的制衡特性：脱除效率提升将伴随氨逃逸量增加，二者呈反向制衡关系
依托跨职能协作实现突破
这一高效的系统开发进程，得益于 DAS 两大业务单元 —— 气体业务部（BUG）与水务业务部（BUW）的出色协作。水务业务部向来深耕项目型业务领域，其核心工作模式是在指定场地、规定时限内，精准落地客户的各项定制化需求。这种独特的项目管理模式被成功应用于本次技术转化工作中，助力实验室装置快速迭代升级，最终打造为成熟的商业化产品。双方的协同投入收获了显著回报：早在中试项目正式收官前，DAS EE便已斩获追加订单，为量产阶段（HVM）量身优化的多套 TSUGA 系统即将投入生产。
DAS EE 为赢得客户的高度信任深感自豪 —— 这一成果，亦是对我们在智能环保解决方案研发领域卓著工作的有力见证！
与 DAS 旗下所有产品的命名逻辑一致，TSUGA 一名同样源自植物学领域，指代铁杉树的属名。这种树木的核心特质是经久耐用、且具备优异的耐潮性能。
