CN101612624B - 一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱 - Google Patents

Abstract

一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，用于危险、有毒的化工原料进行隔离操作的场合，相应装置的结构中包括与外界隔离的操作间、缓冲间和配套设置的气体排放系统，关键的改进在于在隔离式操作装置的结构设计中增设了对危险逸出物的收集处理系统。使用本发明除了可以直接避免危险、有毒的化工原料对现场人员的伤害和对环境的直接污染，还可以消除直接排放形成的间接污染、二次污染，同时可以加大回收处理、二次利用提高综合经济效益。

Description

一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱

技术领域

本发明属于一种防治污染的装置，涉及对隔离操作装置的改进中防止二次污染的装置，具体是隔离式操作装置增设了对危险逸出物的收集处理系统，以实现对污染物收集和再利用的能防止产生二次污染的氮气保护操作箱。

背景技术

在科学研究和生产过程中，有些化工原料会对空气中某一或者几个活泼成分，如氧气、水分、二氧化碳等敏感，所以需要在充满氮气的密闭环境下进行存储、分装或实施操作。更重要的原因是因为危险、有毒的化工原料直接暴露在空气中会对操作人员健康造成威胁或对环境造成污染，因此此类化工原料应在密闭的环境进行存储、分装或实施操作。所以，密闭式的隔离操作空间已经成为涉及危险原料存储、分装或实施操作的必要设备。

例如，金属汞的存储或实施操作就需要特殊环境。因为纯汞作为液态金属，在与氧和水汽，以及大气中的微量腐蚀性气体接触时会被轻微氧化，形成剧毒的氧化物或盐。另外汞在0℃时就存在蒸发，气温愈高，蒸发愈快愈多，空气流动时蒸发更多。还可通过表面的水封层蒸发到空气中。汞也很易碎成小汞珠，无孔不入地留存于工作台、地面等处的缝隙中，既难清除，又使表面积增加而大量蒸发，形成对环境污染的严重威胁。工人衣着及皮肤上的很容易吸附、携带带到家庭引起更加严重的危害。

在半导体行业中，对汞的操作环境除了加大环境通风以外，通常采用物理方法收集外漏的汞滴和采用硫黄等化学试剂吸附残余汞的方法。两种方法一般结合使用，但如果这些操作必须在净化厂房进行时，则面临如下几个问题：1.物理方法收集时意味着厂房所有人员与汞同时暴露在工作环境中，而化学吸附剂是极力避免沾污的半导体行业严重的潜在污染源；2.这两种方法并不能避免汞蒸汽出现在工作环境中；3.暴露在空气中的汞由于水汽和灰尘颗粒的原因很容易变脏，影响测试精度；4.空气中存在其它有机或无机的与汞有反应的分子，也会使汞变脏；5.由于汞非常容易与大多数金属形成汞齐，存在影响半导体金属工艺的可能，会造成工艺的不稳定。

类似的对其它需要危险、有毒的化工原料的设备和方法的使用和操作也存在同样的问题。

对类似汞这样的危险、有毒的化工原料的存储或实施操作，既要保证其不受污染，满足品质要求，又要防止其对人类健康的危害和对大气环境的污染，人们为了满足要求设计了各种各样的隔离式操作装置，能保证化工原料存储或使用操作的密封和氮气保护环境，从而保证化工原料的洁净来保证相关工作的质量和试剂的用量，同时使得操作人员与化工原料相互隔离，但是操作过程当中难免意外情况发生，例如出现化工原料洒落等情况，但是隔离式操作装置并未涉及对洒落的化工原料进行收集的结构设计，从而不可能在密封的隔离间不暴露在大气的情况下去除留在其中的化工原料，因此危控化工原料的再次污染和浪费的问题并没有得到一次性解决。所以仍无法完全避免化工原料对公众健康的伤害、对大气环境的污染以及对可再利用资源的浪费。手套操作箱作为一种常见的隔离式操作装置也存在同样的缺陷。人们为了提高效率和防止操作过程中手套破坏引起漏气造成危害，在隔离式操作装置的操作间中设置机械手对化工原料进行操作，但是其操作的准确性却随之降低，使之操作失误频繁出现，出现化工原料洒落等情况，所以对洒落的化工原料收集以利于进一步的处理或利用，防止二次污染和浪费的问题更加突出。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种安全、经济、实用、有效的能防止产生二次污染的氮气保护操作箱。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，用于危险、有毒的化工原料进行隔离操作的场合，相应装置的结构中包括与外界隔离的操作间、缓冲间和配套设置的气体排放系统，其关键改进在于在隔离式操作装置的结构设计中增设了对危险逸出物的收集处理系统。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该发明适用于防止各种危险、有毒的化工原料在隔离式操作装置中操作时产生的二次污染，用途广泛、实用性强。在隔离式操作装置的结构设计中增设了对危险逸出物的收集处理系统，该收集处理系统包括危险逸出物直接捕捉机构，实现了在不破坏操作间密封性的情况下收集其中的化工原料，并可处理再利用，可有效的解决隔离式操作装置二次污染和化工原料浪费的问题，安全有效。该收集处理系统还包括气体循环净化系统，促进逸出化工原料的回收和对排放气体进行过滤，进一步防止随气流逸出的化工原料污染环境和实现氮气可循环利用，更加安全有效、经济实用。实现该发明的隔离式操作装置是氮气保护操作箱，可提供密封的、氮气保护操作环境，从而使化工原料与净化厂房环境和人员相隔离，有效的减少了化工原料沾污的程度，提高了工作质量和减少了化工原料的用量，同时大大减少了人员操作时防护用具的使用量从而降低成本，更避免了人员受到的伤害。操作间上设有密封的玻璃视窗，以利于人员操作和观察，设有手套接口，可将与手套接口密封连接的手套伸进操作间，既方便操作又保证环境密封，使用安全。操作间氮气入口处设置的过滤器将充人的氮气转换为向下的层流，在一定流量的氮气下，操作间内的气流平稳向下流动，不存在带起尘埃的紊流，同时促使挥发出的化工原料的分子和颗粒在由上而下的无尘气流的作用下随气流向操作间底板运动，不能向上扩散，防止日积月累黏附在四壁和上壁，造成污染并难于清洗。操作间底板与四壁连接处形成向下倾斜面，可避免化工原料聚集，中心均匀排布的通气孔形成筛状使得逸出物顺利下落进入危险逸出物直接捕捉机构或随气流顺利进入排风装置。收集筒通过向后伸出的引排口与排风装置的排风管道初段相连，且相连处设有中心十字形开孔的橡胶垫，保证了操作间与大气的压力平衡，从而保证人员安全和化工原料的洁净以及氮气的使用量，收集筒的下部连有细长的逸出物收集瓶，可以尽可能多的收集化工原料，以减少因为化工原料满瓶需处理而打开密封腔体的次数。排风管道初段首先竖直向上，是为了将部分随气流进入排风装置的化工原料利用其重力自然下落回到危险逸出物直接捕捉机构，尽量多的回收化工原料再利用，既经济又减少对环境的污染，排风管道经两个直角折弯后垂直向下，可一定程度的减少氮气的用量，排风管道初段出口伸入杂质吸附回收器适当深度，使得挥发的化工原料充分被吸附，防止污染环境和伤害人员，杂质吸附回收器的直径比排风管道初段的直径大，可以降低内部气体的流速，使气体与吸附剂充分接触，有利于对化工原料的充分吸附，保证排出气体的洁净，杂质吸附回收器与排风管道初段连接处不密封，其内部相对于排风管道初段和工作环境为负压，不足的气体流量由从缝隙处进入的空气补足，合理调整排风量，使得操作间过来的氮气全部经过杂质吸附回收器，保证充分过滤将纯净氮气排出，内部填充的吸附剂可保证将随气流进入排风装置的化工原料吸附，防止进入大气，杂质吸附回收器的出口变细，排风管道末段的直径进一步小于排风管道初段，经两个直角折弯后竖直向上连接厂房的排风管道，可减少氮气的使用量，经济。

附图说明

图1是氮气保护操作箱装配示意图；

图2是氮气保护操作箱装配示意图；

图3是操作间示意图；

图4是过滤器示意图；

图5是缓冲间示意图；

图6是危险逸出物直接捕捉机构与排风装置和缓冲间的排风管道连接示意图；

其中，1、操作间，2、过滤器，3、缓冲间，4、危险逸出物直接捕捉机构，5、排风装置，6、支架，7、视窗，8、手套接口，9、内部操作仪电缆出口，10、过滤器的氮气入口管道，11、缓冲间的氮气出口，12、缓冲间的氮气入口管道，13、收集漏斗，14、收集筒，15、逸出物收集瓶，16、引排口，17、排风管道初段，18、杂质吸附回收器，19排风管道末段，20、缓冲间的排风管道，21、通气孔，22、操作间的氮气入口，23、开口。

具体实施方式

一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，用于危险、有毒的化工原料进行隔离操作的场合，相应装置的结构中包括与外界隔离的操作间1、缓冲间3和配套设置的气体排放系统，其改进在于在隔离式操作装置的结构设计中增设了对危险逸出物的收集处理系统。

所述的对危险逸出物的收集处理系统是在操作间1直接设置的危险逸出物直接捕捉机构4。

所述的对危险逸出物的收集处理系统中还包括设在操作间1和缓冲间3上的气体循环净化系统。

所述的隔离式操作装置是氮气保护操作箱，包括操作间1、缓冲间3，操作间1上设有视窗7、手套接口8、气体进出口，操作间1侧壁上连接缓冲间3，带有通气孔21的底板的下方设置了危险逸出物直接捕捉机构4。

所述的危险逸出物直接捕捉机构4中包括依次设置在操作间1底板下方的收集漏斗13、方形或圆形的收集筒14、逸出物收集瓶15，所述的危险逸出物直接捕捉机构4中的收集筒14上设置排风装置5，其结构中包括依次连通的排风管道初段17、杂质吸附回收器18、排风管道末段19，所述收集筒14和逸出物收集瓶15之间设有阀门，与危险逸出物直接捕捉机构4配套的操作间1底板与四壁连接处形成避免化工原料聚集的向下倾斜面，其中心均匀排布的通气孔21形成筛状。

所述的排风管道初段17的直径小于收集筒14的直径，排风管道初段17通过连接收集筒14向后伸出的引排口16实现与操作间1的连通，连接处设有中心十字形开孔的橡胶垫。

所述的杂质吸附回收器18内部填充吸附剂，采用物理吸附或化学吸附，所述的杂质吸附回收器18的入口和出口以外部分的直径大于排风管道初段17的直径，杂质吸附回收器18的入口和出口的直径与排风管道初段17和排风管道末段19的直径配套，所述的入口与排风管道初段17出口连接处留有缝隙，所述的出口与排风管道末段19入口采用密封方式连接。

所述的排风管道末段19经两个直角折弯后垂直向上，其出口与厂房排风管道相连，排风管道末段19的直径小于排风管道初段17的直径。

所述的操作间1经氮气入口22处设置的过滤器2上的氮气入口管道10充入的氮气经通气孔21进入排风装置5、缓冲间3经氮气入口管道12充入的氮气经连接氮气出口11和收集筒14的排风管道20进入排风装置5，分别形成气体循环净化系统。

实施例1

参照图1～图6，一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，其结构中主要包括操作间1、过滤器2、缓冲间3、危险逸出物直接捕捉机构4、排风装置5、支架6六个部分，并按图1和图2所示进行装配。

支架6支撑箱体至合适的高度，方便操作。将汞探针CV的探针台和真空泵部分，以及盛放清洁汞的器皿封入操作间1，操作间1根据使用情况开孔以便将内部放置的仪器与外界相连，如图中的内部操作仪电缆出口9，连接好后对该口做好密封，保证操作间1的密封性。手套接口8为两个法兰位于操作间1的前方，与橡胶手套相连并密封。操作间1的氮气入口22处设置过滤器2，氮气经氮气入口管道10进入过滤器2转换为向下层流，将操作间1的空气赶净后形成氮气保护环境。检查氮气保护操作箱是否漏气，若无漏气便可以开始使用了，使用时操作间1前上方设有密封的玻璃视窗7，可供操作人员随时观察操作情况。

若使用过程中，需要向操作间1供应或取出物品时可利用缓冲间3，操作间1通过开口23与缓冲间3连通，缓冲间3顶板上设有氮气入口管道12和底板上设有氮气出口11，氮气出口11通过排风管道20与危险逸出物直接捕捉机构4连通进而与排风装置5连通，并设有与操作间1相连的内密封门和与大气相连的外密封门，具体操作过程是，需把物品放入时，内密封门关闭，外密封门向外打开，物品放入缓冲间3，两个密封门都关闭，利用缓冲间3的气体通道完成气流清扫，再向内开启内密封门把物品放入操作间1，同时持续向缓冲间3吹入氮气从而保证对操作间1的气体流动方向，整个操作过程使得外界空气不会进入操作间1污染汞和防止汞逸出，从操作间1取出物品的操作方法同理。

开始测试时，过滤器2使氮气平稳的垂直向下吹过操作间1，既保证了操作间1中残余的微粒不会四处飘浮，被内壁和汞表面吸附，也避免了汞被空气和水汽等氧化，促使汞蒸气和灰尘颗粒向下运动经操作间1底板均匀排布的通气孔21进入与其紧密相连的危险逸出物直接捕捉机构4，危险逸出物直接捕捉机构4中部的收集筒14通过向后伸出的引排口16与排风装置5的排风管道初段17相连，相连的位置设置中心十字形开孔的橡胶垫，能够自动平衡操作间1内与排风装置5的压差，掺杂有汞蒸气和灰尘颗粒的氮气进入排风装置5，排风管道初段17经两个90°折弯后垂直向下进入杂质吸附回收器18适当的深度，约100毫米。杂质吸附回收器18直径适当变大，从而降低内部气体流速，保证气体与内部填充的吸附剂缓慢充分的接触，以利于对汞蒸汽、灰尘颗粒和少量汞滴的吸附，杂质吸附回收器18入口与排风管道初段17的出口连接处不密封，根据氮气流量和排风量留约1mm缝隙，因其内部相对于排风管道初段17和工作环境为负压，不足的气体流量由从缝隙处进入的空气补足来合理地调整排风量，以使从操作间1过来的氮气全部经过杂质吸附回收器18实现充分过滤，杂质吸附回收器18出口进一步变细，并直接与排风管道末段19入口密封焊接，其出口逐渐由粗到细是为了降低上游气流速度，减少汞滴被气流携带的机会。排风管道末段19再经两个90°折弯后垂直向上，与厂房排风管道相连，为了节省层流部分氮气的用量其直径应尽量小。整个过程实现将纯净气体排放至大气。

同时操作过程中滴落的汞滴也通过操作间1底板均匀排布的通气孔21进入危险逸出物直接捕捉机构4，操作间1底板与四壁连接处形成向下的倾斜面，避免出现汞滴聚集的情况，汞滴通过与操作间1底板紧密连接的收集漏斗13，经收集筒14落入逸出物收集瓶15，逸出物收集瓶15细长，可尽量多地容纳测试过程中产生的汞滴，减少因为处理液态废汞而打开密封腔体的次数，同时减小废汞与气体接触的表面积，降低蒸发量。收集筒14和逸出物收集瓶15之间有阀门，当需要清理废汞时关闭。排风管道初段17与引排口16相连的一段竖直向上，可使部分随气流进入排风装置5的汞滴利用其重力自然下落回到危险逸出物直接捕捉机构4。整个过程实现对汞的回收以实现再利用。

本发明同样适用于其它类似汞的危险、有毒的化工原料的隔离存储、分装或实施操作。

使用本发明除了可以直接避免危险、有毒的化工原料对现场人员的伤害和对环境的直接污染，还可以消除直接排放形成的间接污染、二次污染，同时可以加大回收处理、二次利用提高综合经济效益。

Claims (5)

1.一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，其包括操作间(1)、缓冲间(3)和配套设置的气体排放系统，所述操作间(1)上设有视窗(7)、手套接口(8)、气体进出口，所述操作间(1)侧壁上连接缓冲间(3)，其特征在于所述操作间(1)的带有通气孔(21)的底板的下方设置了危险逸出物直接捕捉机构(4)；所述的危险逸出物直接捕捉机构(4)中包括依次设置在操作间(1)底板下方的收集漏斗(13)、方形或圆形的收集筒(14)、逸出物收集瓶(15)；所述收集筒(14)上设置排风装置(5)，其结构中包括依次连通的排风管道初段(17)、杂质吸附回收器(18)、排风管道末段(19)；所述收集筒(14)和逸出物收集瓶(15)之间设有阀门，与危险逸出物直接捕捉机构(4)配套的操作间(1)的底板与四壁连接处形成避免化工原料聚集的向下倾斜面，其中心均匀排布的通气孔(21)形成筛状。

2.根据权利要求1所述的一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，其特征在于所述的排风管道初段(17)的直径小于收集筒(14)的直径，排风管道初段(17)通过连接收集筒(14)向后伸出的引排口(16)实现与操作间(1)的连通，连接处设有中心十字形开孔的橡胶垫。

3.根据权利要求1所述的一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，其特征在于所述的杂质吸附回收器(18)内部填充吸附剂，采用物理吸附或化学吸附，所述的杂质吸附回收器(18)的入口和出口以外部分的直径大于排风管道初段(17)的直径，杂质吸附回收器(18)的入口和出口的直径与排风管道初段(17)和排风管道末段(19)的直径配套，所述的入口与排风管道初段(17)出口连接处留有缝隙，所述的出口与排风管道末段(19)入口采用密封方式连接。

4.根据权利要求1所述的一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，其特征在于所述的排风管道末段(19)经两个直角折弯后垂直向上，其出口与厂房排风管道相连，排风管道末段(19)的直径小于排风管道初段(17)的直径。

5.根据权利要求1所述的一种能防止产生二次污染的氮气保护操作箱，其特征在于所述的操作间(1)经氮气入口(22)处设置的过滤器(2)上的氮气入口管道(10)充入的氮气经通气孔(21)进入排风装置(5)、缓冲间(3)经氮气入口管道(12)充入的氮气经连接氮气出口(11)和收集筒(14)的排风管道(20)进入排风装置(5)，分别形成气体循环净化系统。

Images