Безопасных, надежных варианта обработки давлением газов

Инновационная упаковка газа могут существенно снизить риск, снизить эксплуатационные затраты и повысить надежность газораспределения.

Использование сжатого газа и пути решения и связанные с ними опасности в основном не изменились за последние 25 лет. Но с внедрением инновационных изменений на хранение газа и систем его доставки, риски, изначально создаваемых под давлением материалов, были значительно сокращены.

Последствия освобождения из-под давлением цилиндра и, в некоторой степени вероятности самого события, в значительной степени функции давления. Исходя из этого, два совершенно разных методов достижения низкого давления (т.е. к югу от атмосферных) эксплуатации газовых баллонов были коммерциализированы в качестве продуктов и в настоящее время применяется в полупроводниковой промышленности.

Один связан с использованием сорбентов, которые изменяют состояние газа для достижения низкого давления операции (например, пакеты adsorbedphase газа), в то время как другие аналогичные показатели достигают с помощью установки встроенных установка регулятора давления внутри цилиндра. В этой статье описывается, как такие усовершенствования дизайна функции и сравнить их производительность и спектр этих стандартных газа высокого давления цилиндров. Кроме того, рассматриваются, как эти новые методы обработки низкого давления газа может быть использован в широком спектре отраслей и приложений для обеспечения такого же сокращения рисков, надежность технологического процесса и повышения эффективности, видели в полупроводниковой промышленности.

Адсорбированного газа-PHASE ИСТОЧНИКОВ

Значительное новшество в газовой упаковки называется источников subatmospheric давления газа стали доступны в середине 1990-х (7). Термин "источник газа" на самом деле относится к высокой поверхностной области сорбента (например, 1200 м ^ 2 ^ SUP / г), который содержит газа через физисорбции в пределах своей пористой структуры. Сорбенты обычно адсорбируются газа на 30-60% по весу окончательного давлением около 700 мм рт. На рисунке 1 показан типичный изотермы.

Поставляется на давление немного ниже 1 атм, adsorbedphase газов во взрывозащищенном исполнении; если возмущенного температуры газов пребывания адсорбированных на твердой, что делает релиз номера из открытых цилиндров незначительны. Эти газовые источники эффективно устранить давление внимание при газы хранятся и поставляются согласно подпункту атмосферном давлении.

С момента своего коммерческого запуска, около 50000 адсорбированной фазы пакеты были отправлены, и технология стала предпочтительным способом для хранения и доставки высокотоксичных примесей, которые используются в полупроводниковой промышленности. Технология получила широкое признание, когда потребление газа и Расходы, приведенные в низкого до умеренного диапазона.

На сегодняшний день единый принятие подзаконных атмосферного давления газа хранения и доставки процедур в строительстве и системы противопожарной безопасности, не произошло. Национальная ассоциация защиты от пожаров (NFPA 318) добилась успехов в определении subatmospheric давления газа источники и их использование по сравнению с сжатыми газами. Процесса кодификации, скорее всего, займет несколько лет, чтобы завершить с 2 критических вопросов, требующих дальнейшего изучения: что произойдет с этими системами адсорбированных-поставки газа в огонь, и каковы допустимые величины хранения.

В производстве полупроводников, многие процессы проходят при высоком вакууме и были пригодными для упаковки газа, адсорбированного-фазы. Процессы, которые проводились при атмосферном давлении и выше атмосферного давления могут получить доступ к хранимой содержимое с помощью вакуумных насосов, которые аннулируют газа и отправлять его в этот процесс. В некоторых случаях крупных стационарных емкостей для хранения, предусматривается, что может быть пополнен, когда исчерпаны.

источников к югу от атмосферного давления газа

Департамент США транспорта (DOT) утвердил перевозки 28 опасных материалов в адсорбированных фазы пакеты, которые максимальным внутренним объемом 450 л (2). Из материалов, перечисленных в таблице 1, гидридов, коррозионные вещества и легковоспламеняющиеся вещества, вероятно, останется основной кандидатов на адсорбированных фазы упаковки. Кроме того, сильные окислители, такие как F ^ 2 ^ к югу, к югу ClF ^ 3 ^ ^ и Н. Ф. подпункта 3 ^ несовместимы с адсорбентов, которые находятся на рынке. Первого использования источников адсорбированных фазы газа в сочетании с процессами, которые проводились при достаточно низких давлениях, с тем чтобы снять и поставить хранить инвентарь. Внедрение механический насос, после цилиндра или камеры процесс открывает более широкий спектр применения. Использование сильфонного насоса, например, адсорбированных газов, могут быть изъяты и доставлены на скорости свыше 10 л / мин, в то время как цилиндр остается на суб-атмосферном давлении. При таком подходе, лишь небольшая часть от общего кадастра когда-либо, превышающее атмосферное давление ..

Адсорбированных-газовой фазы источников ограничить шансы худшем случае, поскольку количество газа, который может быть освобожден по сути мала. На 70F, объем свободного или неадсорбированных газа в цилиндре при 650 торр составляет около 0,5% от общего кадастра. В отличие от давлением баллонов, которые может выпустить 100% от их содержания, потери от адсорбированной фазы пакета регулируется путем диффузии. Исследования с источниками адсорбированной фазы газа показали, что уровень наихудшего релизе сократилось примерно 10000 раз против тех, высокого давления цилиндров с ограничительной отверстия поток (ТЭО). Газ-релизы прерывистый и малых, измеряется в миллиграммах на минуту.

В дополнение к уменьшению риска, адсорбированной фазы системы позволить снизить расходы на обслуживание. Рабочее давление напрямую влияет на время жизни элементов, используемых в газо-доставки многообразий. Диафрагмы клапан баллона может длиться пять-десять раз больше при работе на суб-атмосферное давление против нормального давления (рис. 2). Целостности регуляторы также будут расширены.

PRE-регулирование ДАВЛЕНИЕМ Газовые баллоны

Необходимость расширения к югу от атмосферного давления подачи газа к более широкому кругу газов и достичь более высоких плотностей заполнения привело к развитию чисто механическое протокола доставки - вакуум-приводом цилиндра (VAC). Оно включает в себя пару установки регуляторов давления внутри цилиндра, что предварительная регулировать давление подачи, тем самым фактически развязки давления газа кадастровый транспортировкой. На практике это имитирует поведение адсорбированной фазы источника газа.

Неспособность режима и анализа воздействия на обычных цилиндра высокого давления, в целом можно разделить на две категории: цилиндр связанных неудачи и поражения с клапаном и вниз по течению соединений и элементов. Применяя при условии, что поток не должно происходить, если вниз по течению многообразия не предписанных к югу от атмосферного давления (например, 500 торр), большая часть потенциальных сбоях снимаются с рассмотрения. Там остается возможность потери сдерживания или разрыв устройство для сброса давления (если применимо). Однако катастрофические неудачи цилиндра оценкам, случаются каждые 10000 лет. Нек утечки более распространенными, но освобождение номера, как правило,

К югу от атмосферного давления

VAC технология позволяет производить больший объем загрузки без добавления риска обработки выше давления в цилиндрах доставки. Постоянная низкого давления поставок газа VAC снижает максимальную скорость выпуска и deliveryline инвентаризации силана или других горючих газов. Ограничение максимальной скорости выпуск обеспечивает экономию за счет сокращения потребности в газе-шкаф вытяжной вентиляции. Низкого давления доставка до клапан баллона также позволяет адаптировать максимальную скорость выхода в фактических потребностей газового потока. При снижении давления до силана клапан баллона, можно расслабиться размер RFO цилиндр для лучшего использования.

VAC достигает к югу от атмосферного давления, доставка с установкой регуляторов давления помещается внутри цилиндра и до клапана (рис. 3) (3). Давление на выходе устанавливается в течение всего срока цилиндра. Это давление обычно на суб-слоях атмосферы (например 500 тор). Супер-атмосферное давление операции (> 760 мм рт.ст.) также возможно. Системы переменного тока могут быть использованы с сжатых и сжиженных газов, а также с газовой смеси.

Когда настроено к югу от атмосферного давления подачи, регулятор, как правило, закрытые (рис. 4а). Размещение регулятора внутри цилиндра обеспечивает ему защиту от механических повреждений и делает его защищенным от взлома. Фильтры расположены выше и ниже по течению от регулятора для предотвращения частиц от вмешательства регулятора операции.

Как газа через регулятор, сильфоны блок реагирует на изменения давления в увеличении или сокращении перейти крошка в регуляторе отверстия, тем самым модулирует давление на выходе. По югу от атмосферного давления операции, двухступенчатая регулирование обеспечивает большую точность расхода и компенсации поставок эффектов давления (рис. 4, b).

Lifetime оценкам регулятора надежные - отказов составляет менее 1% предсказал после 5 лет службы. Регулятор провал приведет отсутствие потока ситуации и требуют замены цилиндра.

Датчики давления расположен в нагнетательном коллекторе предоставит еще одну гарантию. Если поставка давление превышает установленный порог, пневматические оператора приводится на клапан баллона, чтобы изолировать цилиндра и обеспечить, чтобы низкого давления операции сохраняется (рис. 5). Использование пакета VAC к югу от атмосферного давления режиме может понадобиться помощь для вакуумных процессов, запускаемых на супер-атмосферном давлении.

Преимущества низкого давления операции

На основании вины дерева аналитических исследований, цилиндр переменного тока, срабатывающим при номинальном давлении 600 торр обеспечивает относительную фактором снижения риска около 800 раз по сравнению со стандартным цилиндра высокого давления. Эксплуатация VAC на 50-100 фунтов на квадратный дюйм приводит к относительному фактор снижения риска в 10-20-раз против высокого давления, цилиндры (4).

Функционирования системы доставки газа при пониженном давлении, как ожидается, продлить срок службы и производительность клапанов и регуляторов. При пониженном давлении, оно должно быть легче соединения и арматуру "герметичность". Клапана или вентиляционного отверстия, чистка циклов также будет более эффективным, так как меньше материалы должны быть удалены.

Эффективность и емкость по отношению к опасность высвобождения

Для сжатых газов, риск релиз пропорциональна давлению цилиндра содержание. Повышение давление в цилиндре улучшает использование содержимого и уменьшает изменения отказа частоты. Тем не менее, оно также увеличивает максимальную скорость выпуска и количества, которые могут быть освобождены. Всем сегодня работать при более низких давлениях (и меньшей емкости), чтобы свести к минимуму риск аварийных выбросов. Рыбопромысловыми имеют важное значение для ограничения разряда номера, но часто ограничивают эффективное использование содержимого, запрещая поток при более низких давлениях (5).

Баллоны могут быть заранее регулируемых работать при низких положительных давлениях, например, 50 фунтов на квадратный дюйм. Это делается, когда перспектива стационарных утечка нежелательна и / или номинального давления, необходимого для газораспределения. В этом случае, RFO, который в соответствии с требованиями технологической схемы выбраны. Использование силана, как например, снижение давления газа разряда дает 4-15-кратное снижение темпов освобождения наихудшем случае, по сравнению со стандартными 800-фунтов на квадратный дюйм цилиндра Благодаря 0,010 в. RFO (табл. 2).

По сравнению с высокого давления, цилиндры, VAC позволяет развязки давление в цилиндре инвентаризации с доставкой давления. Это позволяет hisiher до плотностей с VAC и приводит к меньшему количеству цилиндров changeouts и / или больших пакетов, оба из которых являются неотъемлемой частью повышения продуктивности газовых систем доставки. Расширенная жизни и выступлений компоненты дополнительные преимущества.

В случае силана, сколько 10% продукта могут быть возвращены поставщику как неиспользованные пятки, из-за потока ограничения, вытекающие из нижнего давления и заполнить небольшой рыбопромысловыми. Снижение давления нагнетания в сочетании с использованием больших отверстия позволяет большую часть содержимого быть поставлены (рис. 6).

Близкие цилиндра норм выработки реальному спросу достигается работающих на низких (вдовцы), давление и выбрав соответствующий RFO. Такой подход гарантирует, что утечки, то они имеют место, являются минимальными.

Вентиляция стандартов для сжатых газов в зависимости от ожидаемого (не катастрофического) максимальные ставки релиз с использованием стандартных диаметров RFO и давлениях. Для освобождения 30.5-L/min силана в таблице 2, рекомендуемая скорость вентиляции 360 м ^ ^ SUP 3 / мин. Рекомендовал выхлопных помощью VAC предварительно регулируется до 50 фунтов на квадратный дюйм является 21-86 м ^ ^ SUP 3 / мин на основе RFO занятых (6).

Предварительное регулирующего давление нагнетания использования более крупных рыбопромысловыми организациями, дает значительное сокращение в выхлопных номера от газа корпуса. Шероховатый выхлопных газов и состав воздуха по оценкам, стоит $ 3-4/ft ^ ^ SUP 3 / мин / год (7).

Опасностей, связанных с процессом материалов, а также установку решений, принятых в пределах объекта, все зависит от безопасности газового пакета. Продолжение инноваций как под давлением материалы хранятся и доставлены обещает пользователям большую свободу при выборе материалов и инвентаря на основе количества критериев риска менеджмента.

Общей темой в два подхода, представленные здесь, чтобы содержать давление опасных материалов в течение хранения баллона. Контейнер как правило, имеет давление разрыва превышает 5000 фунтов на квадратный дюйм, и зарекомендовала себя как эффективный судна сдерживания. Если возникнут проблемы, они, вероятно, произошло на границе между цилиндром и процесса. Эффективно сокращения или устранения давления на данном этапе диски снижения рисков.

ЛИТЕРАТУРА

1. Wang, К., и др.. "," Новые эры в газовой обработки безопасности ", Senticontlnclor Фабтек. Седьмой ред. МКГ Publishing, London (1998).

2. Кафедра транспорта. Освобождение документа. E-12221.

3. Оландер, К. и Л. Ван, "Low Источники давления газа", газов и Technology Magazine, Уильям Р. Беррис Издательское дело, Амхерст. NH (ноябрь 2002).

4. Omicron безопасности и снижение риска Technologies, Inc "АПН", Альбукерке, NM (2001): доклад можно получить ATMI, Inc

5. Харт, J., и др.. ", Включающих больше газа управления с Цилиндров". Твердого технологии (20 ноября 2003).

6. Сжатый газ ассоциации, "P-32 Руководство силана," Стандарт по защите Чистые помещения, NFPA 318 (2000).

7. Нотон, П. и К. Оландер, "Энергия выхлопных сокращения возможностей". A2C2 Magazine (октябрь 2003); A2C2 Журнал сейчас забито контролируемых условиях Magazine, Vicon Publishing. Амхерст, NH.

KARLOLANDER

PETERVAN Баскерк

Передовые технологии МАТЕРИАЛЫ, INC

PETER Ван Баскерк является директором лицензий на технологии Advanced Materials, Inc (ATMI; 7 Торгово Drive, Danbury, CT 06810; телефон; (203) 794-1100, факс: (203) 830 - 4116, E-почта: < HREF = "mailto: pvanbuskirk@atmi.com"> <pvanbuskirk@atmi.com />). С 1990 года Ван Баскерк несет ответственность в лицензировании, из лицензирования и развития бизнеса. Хотя в ATMi ему удалось R

KARL Оландер, соучредитель ATMI (тел.: (727) 593-7540, E-почта: <a href="mailto:kolander@atmi.com"> kolander@atmi.com </ A>). В течение последних 15 лет, Оландер был донором поставщика решений для снижения риска хранения и доставки токсичных материалов, которые используются в производстве полупроводников.

В 2002 году он был одним из признанных полупроводникового оборудования и материалов Международная организация (SEMI) с технической премии за инновации в Северной Америке. Оландер опубликовал более 20 статей по различным аспектам safehandling токсичных материалов. Он был выдан на 40 патентов США на протяжении своей карьеры. Оландер получил степень бакалавра и магистра по химии в Univ. Южной Флориды, Тампа, и степень доктора философии в области химии Univ. Иллинойс, Шампейн-Урбана.