ultra saf su sistemi Özellik Rehberi: Alıcıların RFQ Öncesinde Tanımlaması Gerekenler

Giriş

Birçok teklif talebi tek bir cümle ile başlar: “Bir 5 m³/h ultra saf su sistemi ihtiyacımız var.” Bu nominal akışı tanımlar, ancak tedarikçiye müşterinin süreci için 'ultrapure'un ne anlama geldiğini söylemez.

Yarıiletken durulama, fotovoltaik üretimi, baskılı devre kartı işleme, laboratuvar desteği, optik üretimi, pil malzemeleri, hassas temizleme veya başka bir endüstriyel uygulama için su, farklı kritik kirleticilere ve farklı işletme risklerine sahip olabilir. Gerekli kalite, işlem sisteminin çıkışında, bir dağıtım döngüsünün girişinde veya yüzlerce metre borulama sonrası bir üretim aracında geçerli olabilir. Doğru sistem bu sınır noktalarına bağlıdır.

ASTM D5127, dağıtım noktasında elektronik ve yarıiletken üretiminde kullanılan ultra saf su için rehberlik sağlar. İlgili SEMI rehberliği ile birlikte kullanılan SEMI F61, kullanım noktasına kadar sistem tasarımı ve işletmesini ele alır. Bu nedenle ciddi bir spesifikasyon, yalnızca bir RO veya EDI sistemini değil, su yolunun tamamını kapsar.

Bu kılavuz, o spesifikasyonun nasıl hazırlanacağını gösterir. Teknik olarak karşılaştırılabilir teklifler geliştirmesi gereken tesis mühendisleri, proje yöneticileri, ekipman entegratörleri, tesis alım uzmanları ve tedarik ekipleri için yazılmıştır; üç tedarikçinin “UPW” için üç farklı yorum sunmasından ziyade.

Süreç diyagramıyla değil, uygulamayla başlayın

Bir tedarikçi, suyun neye temas ettiğini ve kalite saparsa ne olacağını anlamalıdır.

Şunları tanımlayarak başlayın:

• sektör ve üretim süreci;
• suyun kullanıldığı nokta;
• suyun ürüne, bir wafer’a, bir bileşene, bir araca mı yoksa yalnızca bir yardımcı sisteme mi temas ettiği;
• verim, yüzey kalite, temizlik veya ekipman ömrü açısından kritik olan kirleticiler;
• gereksinimin bir müşteri standardından, sektör standardından, iç spesifikasyondan veya ekipman üreticisinden mi geldiği;
• spesifikasyon dışı bir olayın sonucu.

Bu bilgi, işlem aşamalarını, izlemeyi, depolamayı, geri dolaşımı, malzemeleri, yedekliliği ve alarm felsefesini etkiler. Eğer uygulama yalnızca yüksek saflıkta proses suyu gerektiriyorsa, en talepkar yarı iletken sınıfı sistemi belirtmek gereksiz sermaye ve işletme maliyeti yaratabilir. Eğer uygulama kontaminasyona duyarlıysa, genel bir “RO + EDI” paketi eksik olabilir.

Belirli bir konumda su kalitesini tanımlayın

Spesifikasyon, her değerin tam olarak nerede geçerli olduğunu belirtmelidir. Yaygın konumlar şunlardır:

1. arıtma sistemi ürün çıkışı;
2. ürün suyu depolama tankı;
3. dağıtım döngüsü besleme hattı;
4. dağıtım döngüsü geri dönüş hattı;
5. kullanım noktası;
6. üretim aracı girişi.

Su kalitesi, arıtma sisteminden çıktıktan sonra değişebilir. Depolama, boru malzemesi, durgun dallar, sıcaklık, mikrobiyal büyüme, çözünmüş gazlar, parçacıklar ve bakım uygulamaları sonucu etkileyebilir.

Açık bir gereklilik şöyle diyebilir: “Listelenen kalite değerleri, sistem kararlı çalışmaya ulaştıktan sonra normal üretim talebi altında dağıtım döngüsü dönüşünde geçerlidir.” Başka bir proje, kullanımın seçilen noktalarında doğrulama gerektirebilir. İfade önemlidir çünkü tedarikçinin tasarım ve test sınırını tanımlar.

18.2 MΩ·cm ultrapure suyu belirtmek için yeterli mi?

Hayır. Rezistivite, iyonik saflığı göstermek için faydalıdır, genellikle sıcaklık belirlenmiş veya telafi edilmiş olarak, ancak bağımsız olarak önem taşıyabilecek her kirleticiyi tanımlamaz.

Uygulamaya bağlı olarak, şartname ayrıca şunları ele alabilir:

• toplam organik karbon (TOC);
• tanımlanmış boyut ve sayım yöntemi ile partiküller;
• bakteri veya mikrobiyal kontrol;
• çözünmüş oksijen;
• silika;
• bor;
• sodyum ve diğer iyonlar;
• metaller;
• anyonlar ve katyonlar;
• uçucu olmayan kalıntı;
• sıcaklık;
• basınç ve akış stabilitesi.

Başka bir tesisin sayısal tablosunu, işlem, örnekleme yeri, test yöntemi ve geçerli standardın versiyonu ile eşleştiğini doğrulamadan kopyalamayın. Çok düşük konsantrasyonlarda analitik sonuçlar yöntem ve cihaz bağımlıdır. Alıcı, geçerli spesifikasyonu belirlemeli ve gerektiğinde tam standardı temin etmelidir.

Her UPW alıcısının tanımlaması gereken 11 girdi

1. Besi suyu kaynağı ve tam analizi

Aynı ürün hedefi, besin belediye suyu, yeraltı suyu, yumuşatılmış su, mevcut RO permeti veya geri kazanılmış proses suyu olduğunda farklı bir arıtma treni gerektirebilir.

Ön tedavi ve arındırma ile ilgili parametreler için güncel veriler sağlanır; bunlar şunları içerebilir:

• pH, iletkenlik ve TDS;
• sertlik ve alkalilik;
• silika ve bor;
• klorür, sülfat, nitrat ve diğer ana iyonlar
• demir, manganez ve diğer metaller;
• TOC veya ilgili organik göstergeler;
• bulanıklık ve askıda bulunan katı maddeler;
• serbest klor veya diğer oksidanlar;
• mikrobiyal göstergeler;
• sıcaklık ve mevsimsel değişim.

Örnekleme tarihi, kaynak, yöntem ve beklenen aralığı ekleyin. Eğer besleme mevcut bir ön tedavi sisteminden geliyorsa, hem normal performans hem de bozuk koşullar sağlanın.

2. Ortalama, tepe ve anlık talep

Nominal üretim kapasitesi, proses talebi ile aynı değildir. Bir UPW sistemi, sürekli temel talebe ek olarak kısa süreli yüksek akışlı durulamalara hizmet edebilir. Depolama ve dağıtım bazı zirveleri tamponlayabilir, ancak yalnızca tank hacmi, dolaşım ve geri kazanım süresi birlikte tasarlandığında mümkündür.

Tanımla:

• Ortalama saatlik ve günlük talep;
• Maksimum ani talep ve süresi;
• İşletme vardiyaları ve yıl içindeki gün sayısı;
• Her ana kullanım noktasındaki talep;
• Beklenen gelecekteki genişleme;
• Minimum kararlı işletme talebi.

Tedarikçi, üretim hızı, depolama temeli, döngü akışı ve geri kazanım stratejisini açıklamalıdır. Sık sık başlayan ve duran aşırı boyutlu bir sistem, doğru boyutlu modüler bir sisteme göre daha kararlı olmayabilir.

3. Geri kazanım hedefi ve atık su planı

Su geri kazanımı yem talebi, ret hacmi, işletme maliyeti ve ön arıtma etkiler. Daha yüksek bir hedef, ölçeklendirme, temizlik, kimyasal kullanım veya konsantre riskini artırırsa otomatik olarak daha iyi değildir.

Reddetme akışlarının nereye gidebileceğini belirtin. RO konsantre boşaltılabilir, başka bir yerde yeniden kullanılabilir, yukarı akış sürecine geri döndürülebilir veya yerel koşullara bağlı olarak daha fazla işlenebilir. EDI reddet ve duru akışları da belirli bir hedefe ihtiyaç duyar. Su dengesi, belirtilen çalışma noktasında besleme, ürün, asıtma, temizlik ve tahliye akışlarını göstermelidir.

4. Arıtma ve parlatma gereksinimleri

UPW sistemleri genellikle tek bir teknoloji yerine bir dizi kullanır. Besleme ve ürün gereksinimlerine bağlı olarak, bu yol multimedya filtrasyonu, aktif karbon veya deklorinasyon, yumuşatma veya antiskalant, kartuş filtrasyonu, ters osmos, gazlaştırma, EDI veya iyon değişimi, UV tedavisi, ultrafiltrasyon, membran kontaktörleri, nihai filtrasyon ve sürekli yeniden sirkülasyonu içerebilir.

Tedarikçi süreç tasarımından sorumluysa, alıcının her birimi reçete etmesine gerek yoktur. Ancak, öneriler şunları açıklamalıdır:

• her ana aşamanın işlevi;
• aşağı akış ekipmanlarının gerektirdiği besleme koşulları;
• tasarım geri kazanımı ve yükleme varsayımları;
• beklenen izleme noktaları;
• Spesifikasyon dışı suyun üretime ulaşmasının nasıl engellendiği.

Bir sistem seçmekten kaçının, çünkü alıntıda bir süreç kısaltması yer alır. RO, EDI, UV ve parlatma üniteleri su kalitesi probleminin farklı bölümlerini çözer.

5. Depolama ve dağıtım döngüsü tasarımı

Dağıtım sistemi UPW sisteminin bir parçasıdır. Önemli girdiler şunlardır:

• döngü uzunluğu, yükseklik ve güzergah;
• kullanım noktalarının sayısı ve konumu;
• gerekli besleme ve geri basıncı;
• her dalda zirve çekişi;
• sürekli dolaşım gereksinimi;
• proje mühendisi tarafından belirlenen minimum döngü hızı veya hidrolik tasarım kriterleri;
• tank devre ve havalandırma stratejisi;
• gelecekteki şubeler için izin verilmesi;
• drenaj edilebilirliği ve durgun ölü bacakların önlenmesi;
• Sıcaklık kontrolü.

Tedavi tedarikçisi, borulama yüklenicisi, ekipman tedarikçisi ve tesis mühendisi, döngü tasarımının kime ait olduğuna karar vermelidir. Teklif skid çıkışında sona eriyorsa, teklifin bunu açıkça belirtmesi gerekir.

6. Islak malzemeler ve bileşen uyumluluğu

Yüksek saflıkta, dağıtım malzemesi kontaminantlara katkıda bulunabilir. Malzeme seçimi, uygulama ve geçerli standartlara bağlı olarak yüksek saflıkta polimerler veya uygun şekilde hazırlanmış paslanmaz çelik içerebilir.

Aşağıdakileri tanımlayın veya gözden geçirilmesini talep edin:

• boru ve tank malzemeleri;
• vana ve diyafram malzemeleri;
• pompa ıslak parçaları;
• elastomerler ve contalar;
• birleştirme yöntemi;
• iç yüzey ve temizlik gereksinimleri;
• yüksek saflıktaki bileşenlerin paketlenmesi ve korunması.

Seçilen malzeme ayrıca basınç, sıcaklık, sanitasyon ve montaj koşullarını da desteklemelidir. “Paslanmaz çelik” veya “plastik boru” gibi bir malzeme tanımı kritik bir döngü için çok genel olur.

7. İzleme, örnekleme ve veri bütünlüğü

Bir su kalitesi hedefi, proje bunu nasıl ölçeceğini tanımladığında anlamlı olur.

İzleme planı, çevrimiçi direnç veya iletkenlik, TOC, sıcaklık, akış, basınç, UV ışınımı, partikül izleme ve seçilmiş laboratuvar örneklerini içerebilir. Her parametre için şunları göz önünde bulundurun:

• ölçüm yeri;
• normal aralık ve alarm limitleri;
• cihaz aralığı ve doğruluğu;
• sıcaklık telafisi;
• kalibrasyon yöntemi ve sıklığı;
• örnek-panel tasarımı;
• veri kaydı ve saklama;
• alarm sonrası alınacak önlem;
• onay veya yedek almak için ikinci bir enstrümanın gerekip gerekmediği.

Tedavi durumunu gösteren ve süreci koruyan aletleri önceliklendirin. Örnekleme, numune noktasından veya işlem yönteminden kontaminasyondan kaçınmalıdır.

8. Dezenfeksiyon ve mikrobiyal kontrol stratejisi

Sistem, üzerinde anlaşılan dezenfekte yöntemi etrafında tasarlanmalıdır. Seçenekler arasında sıcak su dezenfekte edilme, kimyasal dezenfeksiyon, ozon ile ilgili yaklaşımlar, mikrobiyal kontrolün bir parçası olarak UV veya başka bir projeye özel strateji yer alabilir.

Doğru yaklaşım malzemelere, süreç toleransına, çalışma takvimi, güvenlik ve gerekli mikrobiyal kontrole bağlıdır. Tanımlayın:

• normal çalışma sıcaklığı;
• dezenfekte yöntemi ve sıklığı;
• dezenfekte sınırına dahil edilen bileşenler;
• gerekli sıcaklık, konsantrasyon veya temas süresi izleme;
• tahliye ve durulama gereksinimleri;
• operatör güvenliği ve kimyasal müdahale;
• yeniden başlatma ve hizmete bırakma kriterleri.

Dezenfekte etmek, hijyenik tasarımın yerine geçmez. Tanklar, havalandırmalar, boru hatları, dallar ve bakım uygulamaları stratejiyi desteklemelidir.

9. Erişilebilirlik, yedeklik ve bakım erişimi

UPW kaybı üretimi durdurursa, erişilebilirlik gereksinimi doğrudan ticari değere sahiptir. Hangi bileşenlerin görev/bekleme düzeni gerektirdiğini ve tesisin bakım sırasında nasıl çalışacağını tanımlayın.

Olası kararlar şunlardır:

• iki üretim treni veya seçilmiş yedek bileşenlerle bir tren;
• görevli/bekleme yüksek basınçlı pompalar;
• yedek dağıtım pompaları;
• yedek EDI veya parlatma kapasitesi;
• çevrimiçi bekleme depolama;
• atlama felsefesi;
• kritik yedek parçalar;
• bakım izni ve kaldırma erişimi.

Yedekleme, bir arıza modu incelemesini takip etmelidir. Her bileşeni çoğaltmak ekonomik olmayabilir, tek bir kritik pompa ise kurtarma planı olmadan kabul edilemez kesintilere yol açabilir.

10. Tesis hizmetleri, saha koşulları ve arayüzler

Elektrik tedariki, mevcut su basıncı, drenaj, basınçlı hava, kimyasal depolama sınırlamaları, oda sıcaklığı, havalandırma, zemin yükleme, erişim boyutları ve temiz alan gereksinimlerini sağlayın.

Ayrıca tesis kontrol sistemleri, yukarı akış depolama, üretim araçları, kimyasal tedarik, reddedilen malzeme toplama, acil güç, ısıtma veya soğutma ve güvenlik sistemleri ile arayüzleri tanımlayın.

Uluslararası bir gönderim için, gerilim, frekans, kontrol gerilimi, elektrik standartları, dil, dokümantasyon ve iletişim protokolü kontrol paneli tasarımından önce kararlaştırılmalıdır.

11. devreye alma, yeterlilik ve kabul

Fabrika kabulü, saha devreye alma ve su kalitesi yeterliliği farklı faaliyetlerdir.

#### Fabrika kabulü şunları doğrulayabilir

• ekipman kimliği ve konfigürasyonu;
• ölçüler ve ana malzemeler;
• işçilik ve etiketleme;
• geçerli olduğu durumlarda basınç veya sızıntı kontrolleri;
• pompa dönüşü ve fonksiyonel çalışma;
• PLC giriş/çıkış, alarmlar ve kilitlemeler;
• cihaz montajı ve kalibrasyon kayıtları;
• mümkün olan yerde temiz su dolaşımı;
• dokümantasyon ve paketleme hazırlığı.

#### Site devreye alma doğrulayabilir

• yardımcı tesisler ve montaj;
• durulama ve temizlik;
• kimyasal hazırlık;
• ekipman başlatma;
• saha koşullarında kontrol sıralaması;
• işletme ayar noktaları;
• operatör eğitimi;
• ilk su üretimi.

#### Kalifikasyon doğrulayabilir

• mutabık kalınan örnekleme noktalarında su kalitesi;
• belirlenen süre boyunca performans;
• talep değişikliklerine yanıt;
• sanitasyon veya kurtarma prosedürleri;
• izleme ve kayıt gereksinimleri.

Temiz elektrik suyu kullanılarak yapılan bir fabrika testi, müşterinin kullanım noktasında nihai UPW kalitesini gösteremez. Bu sonuç, gerçek besleme suyuna, tamamlanan dağıtım döngüsüne, örnekleme uygulamasına, sistem koşullandırılmasına ve stabil işleyişe bağlıdır. Kabul protokolü, test cihazlarını kimin sağladığını, hangi yöntemlerin uygulandığını, testin ne kadar süre çalıştığını ve bir değerin üzerinde anlaşılan aralık dışında kalırsa ne olacağını tanımlamalıdır.

Pratik bir UPW spesifikasyon tablosu

Aşağıdaki tablo bir yapıdır, evrensel bir değer kümesi değil. Her yer tutucuyu proje onaylı bilgilerle değiştirin.

Ultra saf su tekliflerini nasıl karşılaştırırız

Eğer üç tedarikçi eksik bir RFQ alırsa, biri sadece bir üretim skidini dahil edebilir, biri depolama ve dağıtımı ekleyebilir ve biri cilalama, izleme ve devreye alma içerebilir. Fiyatları doğrudan karşılaştırılamaz.

Ticari değerlendirme öncesinde aşağıdakileri normalize edin:

1. besi suyu tasarım temeli;
2. ürün su sınırları ve ölçüm noktaları;
3. belirtilen geri kazanımda net ürün kapasitesi;
4. ön arıtma, birincil saflaştırma ve cilalama aşamaları;
5. tank ve devre kapsamı;
6. temas eden malzemeler;
7. aletler ve analiz kapsamı;
8. temizleme yaklaşımı;
9. bakım sırasında yedekleme ve mevcut kapasite;
10. kontrol sistemi arayüzleri;
11. fabrika ve saha test kapsamı;
12. sarf malzemeler, yedek parçalar, eğitim ve hariç tutulanlar.

Bir proses akış diyagramı, su dengesi, ekipman listesi, yardımcı ekipman listesi, ön taslak cihaz listesi, kapsam sınırı ve tasarım varsayımları talep edin. Bir teklif, sadece her şey normal çalışırken hangi ekipmanın çalıştığını değil, sistem kalite sapmaları olduğunda prosesi nasıl koruduğunu da açıklamalıdır.

Ekipman gelmeden önce kurulum hazırlığı

Nakliyeden önce, genel düzeni, temel yüklerini, boşaltma yolunu, drenajları, yardımcı bağlantıları, güç ve topraklamayı, kontrol arabirimlerini, oda koşullarını, bileşen depolamasını, durulama planını ve devreye alma malzemelerini teyit edin. Nakliye muayenesi sırasında, hassas açıklıkların kapalı olduğundan, gevşek öğelerin belirlendiğinden, cihazların korunduğundan, yüksek saflıktaki bileşenlerin uygun şekilde paketlendiğinden ve belgelerin ekipman etiketleri ile eşleştiğinden emin olun.

Sıkça Sorulan Sorular

Arıtılmış su ile ultra saf su arasındaki fark nedir?

Şartlar uygulamaya bağlıdır. “Ultrapure su” genellikle kritik bir işlem için seçilmiş kontaminantların çok düşük seviyelere kontrol edildiği suyu tanımlar, oysa “arındırılmış su” farklı endüstriyel veya düzenlenmiş dereceleri ifade edebilir. Alıcının yalnızca etikete güvenmek yerine ölçülebilir parametreleri, numune alma noktalarını ve geçerli standartları tanımlaması gerekir.

RO artı EDI her zaman bir ultrapure su sistemi için yeterli midir?

Hayır. RO ve EDI önemli aşamalar olabilir, ancak besleme ön arıtımı, gaz giderimi, TOC kontrolü, parlatma, son filtrasyon, depolama, yeniden dolaşım, malzemeler ve izleme de gerekebilir. Uygun hattı belirlemek besleme suyu ve kullanım noktasının spesifikasyonuna bağlıdır.

UPW kalitesi nerede ölçülmelidir?

Süreci koruyan noktalarda ölçüm yapın ve üzerinde anlaşılan sınırı gösterin. Bunlar arasında arıtma çıkışı, döngü beslemesi, döngü dönüşü ve kritik kullanım noktaları olabilir. Spesifikasyon, konumu, yöntemi, normal aralığı, alarm sınırını ve spesifikasyon dışı bir sonuca verilen yanıtı tanımlamalıdır.

Dağıtım döngüsünde su kalitesi neden bozulabilir?

Olası nedenler arasında uygun olmayan malzemeler, durgun dallar, tank havalandırması, mikrobiyal büyüme, partiküller, çözünmüş gazlar, ısı kazanımı, kötü dezenfeksiyon, bakım kirliliği ve uzun süre kalma yer alır. Döngü, tüm sistemin bir parçası olarak tasarlanmalı, kurulmalı, temizlenmelidir, çalıştırılır ve izlenir.

Sevkiyattan önce ne test edilmeli?

FAT, üzerinde anlaşılan ekipman konfigürasyonu, işçilik, etiketler, belgeler, kontroller, emniyet kilitleri, enstrümanlar ve fonksiyon kontrollerini doğrulamalıdır. Uygun olduğunda basınç veya kaçak testleri ve temiz su dolaşımı dahil edilebilir. Nihai kullanım noktası su kalitesi genellikle sahada kurulum ve koşullandırmadan sonra doğrulanır.

Bir UPW tedarikçisi hangi belgeleri sağlamalıdır?

Tipik belgeler arasında proses ve enstrümantasyon diyagramları, genel düzenleme, ekipman ve enstrüman listeleri, yardımcı gereksinimler, kontrol açıklamaları, elektrik çizimleri, malzeme bilgisi, işletme ve bakım kılavuzları, kalibrasyon kayıtları, test raporları, yedek parça listesi ve yazılım yedeklemesi bulunur. Kesin belge kaydı siparişten önce kararlaştırılmalıdır.

Sonuç

Ultrapure su sistemi, bağlı bir üretim, depolama, dağıtım, izleme ve kontrol sistemidir. Spesifikasyonu, uygulamayla başlamalı ve su kalitesinin önemli olduğu noktada sona ermelidir.

En yararlı RFQ, bu nedenle besleme suyu değişimini, belirtilen örnekleme noktalarındaki kaliteyi, talep profilini, devre koşullarını, malzemeleri, enstrümantasyonu, sanitasyonu, kullanılabilirliği, arayüzleri ve kabul kriterlerini tanımlar. Bu girdiler net olduğunda, tedarikçiler karşılaştırılabilir proses yolları önerebilir ve alıcılar ekipman kısaltmalarını karşılaştırmak yerine riski değerlendirebilir.