CN103228572A - 具有地震保护作用的氟气体设备 - Google Patents
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Abstract
在此披露了一种氟气体设备，该设备包括连接到一个氟供应管线(2)上的一个氟产生单元(1)，该氟供应管线具有一个氟的使用点(3)，该氟气体设备包括一个地震检波器。该地震检波器优选地是一种加速计，并且检测地震。它产生一个信号，该信号可以触发在该设备中正在运行的预定过程的关闭。
Description
本发明要求于2010年9月16日提交的欧洲专利申请号10177216.8的优先权(出于所有的目的将这个申请的全部内容通过引用结合在此)，并且涉及具有保护作用以免受可能由地震引起的损害的一种氟气体设备。
氟气体例如分子氟(F2)以及它的混合物例如在半导体制造工艺中作为用于处理室的清洁气体，或作为用于制造半导体、光电设备或平板显示器的蚀刻气体是有用的。
文件WO 2006/067364-A1披露了将高纯度氟递送到一个处理系统中的方法，其中一个现场氟发生器将高纯度氟供应到一个固定的存储装置中，该高纯度氟从该固定的存储装置被提供到处理系统中。
现场氟产生设备(“F2气体设备”)通常包含用于HF存储的罐，用于生产粗F2气以及作为副产物的H2的电解池、用于纯化该粗F2气以得到纯F2的装置、包括多个缓冲罐用于将该F2递送到使用点的装置、用于减少该F2气体设备从周围空气通风的气体中的F2以及HF的洗涤器、用于减少被认为是超过规格的F2的洗涤器、在泄露的情况下用于减少F2以及HF的应急洗涤器、用于从H2(H2也作为一种产物而形成)中去除HF的洗涤器、基于热调节的水的回路，该回路在电解反应开始之前将电解池加热，并且该回路在电解反应过程中将这些池冷却、并且该回路将离开这些池的粗F2气体冷却。HF被存储在HF罐中，这些HF罐被加压从而通过阀将HF递送到这些池中，当F2发生器生产F2时这些阀是打开的。蒸发器将热量提供给HF从而将它以蒸发的形式引入到这些池中。例如，除其他之外通过将所生产的F2穿过加热的NaF吸收塔来对它进行纯化。该设备通常包含用于分析粗的以及纯化的F2气体的装置，例如FT-IR以及UV光谱仪、用于将电流提供到这些电解池中的电整流器、变压器、实用设施以及便利设施，例如一个实验室、一个控制台室，其中过程数据可以在一个或多个控制台上进行控制、以及为人员提供的多个休息室，以及如果希望的话，一个应急电源，例如一个柴油发电机。在被传送到用户之前将所生产的F2加压。
元素的F2、HF、以及包含F2或HF的气体当然是潜在有害的化合物。结果，在F2气设备中要采取预防措施以避免危害。壳体得到良好地通风、使废气通过洗涤器、将多个气体检测器分布于设备中，存在多个烟雾检测器以及灭火设施、并且将多个应急按钮分布于该设备中用于手动关闭(如果需要时)。对于运行该设备所必要的多个零件是冗余的，例如多个泵以及洗涤器。
对于在氟气体设备的安全操作方面的改善仍然存在一种需要。本发明提供了一种改进的氟气体设备以及用于以更安全的方式来制造纯F2的一种改进的方法。
根据本发明的氟气体设备包括连接到一个氟气体供应系统2上的一个F2发生装置1，该氟气体供应系统具有一个氟气体使用点3，以及可连接到所述供应系统上的一个氟气体存储单元4，其中所述氟气体设备包含至少一个地震检波器15。参考符号参照图1中随附的图。如果希望的话，该设备的多个零件能够以滑动器的形式来组装。
附图简要说明
图1示出了根据本发明的一个氟气体设备。该设备包括一个氟气体存储单元4，该存储单元具有多个存储容器5，这些存储容器用于被递送到一个使用点3的F2。一个地震检波器15被附连到该氟气体存储单元5上。
发明详细描述
该地震检波器应当是对于腐蚀性介质具有耐受性的并且优选地包括一个对应的壳体。例如可以将它用螺栓固定到该氟气体设备的零件上或固定到地面上。优选地，为了冗余度预见至少要有2个地震检波器。
该设备优选地包括一个关闭系统。该关闭系统将预定的过程关闭。
在检测出地震的情况下该地震检波器产生一个信号。该信号是选自下组的至少一个信号，该组由以下各项组成：光信号、声信号、以及电信号，该信号被传送到一个接收器中(例如一个整合到控制台中的接收器)。优选地，这些地震检波器产生一种电信号，该电信号被传送到或者该设备的对应的装置中用于关闭，亦或传送到控制台中，该控制台致动该自动关闭开关从而关闭该氟气体设备中正在运行的至少一个过程。可以将该控制台组织为使得不同的过程被分配给一个单个的关闭开关或可以将每个过程分配给一个单独的关闭开关。
优选地，该地震检波器的信号被传送到该控制台上，该控制台进而自动地致动该一个或多个关闭开关。现在将以替代方案的形式来说明本发明，其中一个关闭开关使数个正在运行的过程停止。该关闭开关将该设备中所执行的预定过程关闭，例如电解过程、递送氟至使用点、或甚至在F2生产中所执行的所有过程，包括洗涤、纯化、以及分析。
地震检波器与自动关闭开关之间的连接可以是处于线缆的形式，通过该线缆可以发送数字的或模拟的电信号。可替代地，可以通过电磁波来连接地震检波器以及该关闭开关，这些电磁波从地震检波器中通过一个发射器来发送并且由一个接收器来接收。优选的是该地震检波器被连接到一个控制台上，该控制台包括该关闭系统。
该地震检波器检测地震活动，尤其是地震。如果检测出地震，该地震检波器将一个电信号发送到该自动关闭开关(或多个开关)上，优选地，该一个或多个开关被包括在控制台中。该关闭开关自动地将该氟气体设备的预定的正在运行的过程停止。优选地，该开关将穿过这些整流器进入电解池的电流中断，并且因此将F2产生过程停止。优选的是通过该地震检波器信号来启动警报信号，例如声信号、例如特定的声音或公告，或光信号，例如报警灯。该地震检波器还可以将一个信号发送至使用所产生氟气体的设施上，指示F2递送将被中断。“氟气体”应当被理解为具体地指代分子的氟(F2)及其混合物，特别是与惰性气体的混合物。这些惰性气体可以是选自例如N2O、氧、氩、以及氮。一种优选的氟气体是由或基本上由F2组成。
该地震检波器还可以触发其他动作。例如，包含HF、氟气体或F2的存储罐的阀可以被关闭这样使得没有气体通过多个管线以及管道被进一步分配，或可以将电加热关闭，该电加热被应用到热水或冷却液体上，该热水或冷却液体使电解池中电解质盐的的温度保持在约80℃至100℃之间范围内的一个温度下。可以将这些阀关闭以使得多个管线或管道隔离从而防止空气或湿气的侵入。可以增加风扇将设备的空气通风通过洗涤器的能力。可以将惰性气体吹入该氟气体设备的特定部分之中。例如，通过使N2穿过这些洗涤器或应急洗涤器可以迫使这些管线或管道中的气体或液体穿过这些洗涤器或应急洗涤器。这种措施对于防止空气或湿气侵入到这些管线或管道中也将是有用的，这改善了该设备的随后的重新开工。可以将预防措施的柴油发动机启动以保证电力供应。
优选地，该地震检波器是一种加速计。
使用地震检波器，尤其是加速计的优点是在检测发展中的地震方面它比人灵敏的多。由于早检测出地震，可以将设备以安全的或至少较少仓促的方式关闭，并且可以由设备中现有人员执行另外的安全措施，包括保护他们自己的措施。
适合应用于该F2气设备中的地震检波器是普遍已知的。加速计尤其适合作为地震检波器，因为它们能够非常良好地测量地震活动。具有非常不同的工作原理的加速计是已知的。例如，根据已知的多普勒效应，基于电阻率(电位法或延伸法)、诱导率、电磁学、静电学、压电阻、压电性或光电学的原理的加速计是适合的。这些加速计检测出的加速范围是从10-2ms-2(一些甚至从10-9msec-2)至102msec-2(一些甚至高达106msec-2)并且频率为＞0至102Hz(一些甚至高达104Hz)。
可以被应用于本发明的F2气设备中的一种特定设备是如US-A5,742,235中所述。在这个设备中，将一个质块吊在被安装在一个底座上的一个扁平弹簧的末端上，该底座被紧固到与地相接触的一个建筑物内的多个物体的多个元件上。使该质块的移动与底座的移动分离。当底座经历向上的加速作用以及位移时(大地震的初始冲击波的特征)，该质块的惯性在弹簧上施加了一个相对向下的力，关闭了电接触，从而允许电流从电池流过一个灯。通过调节该组件的惰性质块、弹簧以及阻尼力以及这些接触之间的距离，可以容易地将该组件的光谱响应调谐到任何希望的加速以及位移阈值。
现在将以优选方案的观点来说明本发明，其中包括F2的氟气体被存储在多个空心体中。在一个优选的实施方案中，该氟气体设备包括存储的F2以便为氟发生器提供支持(back up)。如果该氟气体设备包括连接到一个氟气体供应系统2上的一个F2产生装置1，该氟气体供应系统具有一个氟气体的使用点3，以及可连接到所述供应系统上的一个永久性的氟气体存储单元4，其中所述氟气体存储单元包括多个空心体5，则将需要量的氟气体稳定地并且经济地供应到一个使用点上同时将与存在F2相关的安全性风险降至最低是尤其有可能的。
“永久性的氟气体存储单元”被理解为具体地指代一种氟气体存储单元，该氟气体存储单元被整合到该氟气体设备中。优选地，该永久性氟气体存储单元被设计以包含相对于被存储在该设备中的氟气体的总重量大于90wt％，更优选地大于95wt％，最优选地约100wt％的氟气体。优选地，F2以气体的形式进行存储。
“氟气体供应系统”被理解为具体地指代一个元件，该元件可以包含氟气体并且该元件能够将氟气体从该F2产生装置输送到使用点。氟气体供应系统的可能的部件包括但不限于供应管线、压缩机、混合器以及缓冲罐。
“可连接的”被理解为具体地表示该永久性氟气体存储单元被装备为能够被连接到该氟气体供应系统的一个部件上。用于连接被连接到该氟气体供应系统的一个部件上的氟气体存储单元的适当的设备包括一个歧管6，该歧管通过一个管线连接到该氟气体存储单元的各空心体5上，并且优选地在各管线中具有一个关闭阀7以允许单独地隔离每个空心体，并且所述歧管被进一步连接到该氟气体供应系统的一个部件上。
该氟气体存储单元优选地包括从4个至25个空心体，更优选地从5个至8个空心体。这些空心体优选地具有基本上完全相同的形状以及大小。圆柱体形状的空心体是优选的。每个空心体优选地包含最大约6kg至10kg，优选约8kg的F2
在根据本发明的氟气体设备的一个优选的实施方案中，该氟气体存储单元被包含在一个封闭的空间8中。该封闭的空间总体上包括一个氟传感器，该氟传感器能够触发该封闭空间至一个氟销毁系统9的连接。适当地，该封闭的空间通过连接到一个泵11上的一个抽吸管线10被连接到该氟销毁系统上，该泵是可运行的从而将气体从该封闭的空间泵送至该氟销毁系统。
在一个进一步的实施方案中，根据本发明的氟气体设备进一步包括一个混合器12，优选地一个静态混合器，所述混合器优选地能够从氟产生单元1接收氟并且能够从惰性气体供应管线13中接收惰性气体，例如优选地氩和/或氮。
本发明还涉及一种用于供应氟气体的方法，包括使用根据本发明的氟气体设备来将氟气体供应至使用点。
图1显示了本发明的一个说明性的优选的氟气体设备。
F2发生装置1被连接到氟气体供应系统2上，该氟气体供应系统包括一个氟气体供应管线，该氟气体供应管线被连接到使用点3上，该使用点被连接到一个半导体制造设备上。在如虚线所示的一个任选的实施方案中，该氟气体供应管线被连接到混合器12上，该混合器被进一步连接到惰性气体供应管线13上，并且另一个氟气体供应管线通过阀14将混合器12连接到使用点3上。该氟气体供应系统2通过歧管6被进一步连接到氟气体存储单元4上，该歧管通过一个管线(并且优选地具有一个关闭阀7)被连接到该氟气体存储单元的每个空心体5上。该氟气体存储单元被包含在一个封闭空间8中，该空间包括一个氟传感器，该氟传感器能够触发封闭的空间至该氟销毁系统9的连接。该封闭的空间通过连接到一个泵11上的一个抽吸管线10被连接到该氟销毁系统上，该泵是可操作的从而将气体从该封闭的空间泵送至该氟销毁系统。一个地震检波器(加速计)15被定位在存储装置8的外壳上。它还可以被定位在设备中任何地方或甚至处于紧密邻近状态。它检测出地震震动并且将一个对应的信号提供给控制台，该控制台除其他之外例如自动地关闭任何空心体5，该空心体与多个将氟气体提供到使用点处的管线以及管道处于流体接触。
优选地，还将应急洗涤器置于“备用”，这样使得在检测出危险气体(HF或F2)的情况下，可以将包含危险气体的环境大气通风通过该应急洗涤器以达到减轻的目的。总体上，应急洗涤器能够销毁1或2个空心体中所包含的氟气体，尤其是F2，优选地能够销毁约1个空心体中所包含的氟气体，尤其是F2。
因此，以与一个地震检波器例如一个加速计相连接的多个空心体(每个空心体仅包含该设备的总F2支持的一部分)的形式提供一个F2支持的优选的实施方案提高了该氟气体设备的安全性。该地震检波器允许对发展中的地震进行快速反应，并且提供了仅包含一部分氟气体的多个空心体(如果与包含支持氟气体的总数的一个罐相比较)。如果存在具有减少F2逸出这些空心体中一个或多个的能力的应急洗涤器，情况尤其如此。
本发明还提供了一种用于在一个氟气体设备中生产氟气体的方法，该氟气体设备包括连接到一个氟供应系统2上的一个氟气体产生单元1，该氟供应系统具有一个氟气体使用点3，以及可连接到所述供应系统上的一个氟气体存储单元4，其中所述氟气体设备包括至少一个地震检波器，在该方法中一个电流穿过一个熔融的KF/HF组合物，该组合物被电解，由此形成F2以及H2，得到的粗F2被纯化并且递送(任选地在与惰性气体混合之后)到使用点和/或递送到一个氟气体存储单元中，并且其中如果该地震检波器检测出由地震引发的震动，一个信号被产生并且引起该氟气体设备中进行的一个或多个过程关闭。
优选地，该电解过程被关闭。
优选地，该氟气体递送至使用点也被关闭。
优选地，该信号关闭了一个阀从而关闭了该氟气体存储单元(4)。
优选的是所产生的信号被传送到一个控制台中，该控制台启动该一个或多个过程的关闭。
根据本发明的氟气体设备以及根据本发明的方法允许稳定的、经济的并且尤其是安全的氟气体供应，甚至在地震发生的区域中。具体地说，该地震检波器、氟气体存储系统以及任选地氟销毁系统是高度有效的，从而允许该设备的高度安全性。
若任何通过引用结合在此的专利、专利申请以及公开物中的披露内容与本申请的说明相冲突的程度至它可能使一个术语不清楚，则本说明应该优先。
实例
根据图1的基本方案的一个氟设备(无混合器以及惰性气体供应)包括一个地震检波器。在该设备中，在该F2产生单元1中穿过在熔融的KF·2HF电解质通过HF电解产生了约415kg/天的F2。该F2通过该氟气体供应系统2被输送到使用点3处，在那里F2被供应到使用F2进行室清洗的一个平板显示器制造设备中。根据需要将F2供应到该使用点。
通过在该F2产生单元中适配F2生产，该氟供应管线2中以及该F2存储装置4中的氟压力被保持在3.5巴表压(约55磅/平方英寸)。该F2存储单元4包括6个完全相同的圆柱形的容器，这些容器每一个具有1.3m3的内部体积。通过一个压力控制回路14，将使用点3处的氟压力进一步减少到1.5巴表压(约24磅/平方英寸)。
在正常操作中，关闭阀7是开放的并且该F2存储装置4与使用点3之间的压力差提供了一个缓冲，从而允许更平稳地控制所递送的氟气体流(甚至对于该使用点3处可变的消耗模式或在中断该F2产生单元的生产的过程中)。
如果该地震检波器15检测出地震特征的(或该设备附近的强烈爆炸)加速作用，它发送一个信号到该设备的控制台中，该信号可以是模拟的或数字的。该控制台，例如，除其他之外切断通往这些电解池的电流以及从装置至该供应系统2的氟供应。它还切断了存储在该F2存储装置4中的任何F2的供应。进一步地，HF进料罐的增压，HF蒸发，通往这些电解池的HF供应阀、用于NaF吸收塔的加热器以及将该F2或F2/惰性气体混合物递送至用户的阀被关闭。
来自该封闭空间的任何含氟气体体被通过抽吸管线10泵送至该氟销毁系统9中，该氟销毁系统是包含一种KOH/硫代硫酸钾或钠的水性混合物的一个洗涤器。该洗涤器能够处理15kg F2。
Claims (14)
1.一种氟气体设备，包括连接到氟供应系统(2)的氟产生单元(1)，该氟供应系统具有氟气体的使用点(3)；以及能够连接到所述供应系统的氟气体存储单元(4)，其中所述氟气体设备包括至少一个地震检波器。
2.如权利要求1所述的设备，其中该地震检波器是加速计。
3.如权利要求1或2所述的设备，包括关闭系统。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中该氟气体存储单元包括多个空心体(5)。
5.如权利要求4所述的设备，其中该氟气体存储单元包括5个至8个空心体。
6.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其中该地震检波器被连接到控制台并且将信号发送到该控制台。
7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，还包括能够减少至少一个空心体(5)的F2含量的应急洗涤器。
8.如权利要求3至7中任一项所述的设备，其中该关闭系统与用于F2产生单元的电源相连接。
9.如权利要求3至8中任一项所述的设备，其中该关闭系统与能够关闭该氟气体存储单元(4)的阀相连接。
10.一种用于在氟气体设备中生产F2气体的方法，该氟气体设备包括：连接到氟气体供应系统(2)的氟产生单元(1)，该氟气体供应系统具有氟气体的使用点(3)；以及能够连接到所述供应系统的氟气体存储单元(4)，其中所述氟气体设备包括至少一个地震检波器，在该方法中，将电流穿过熔化的KF/HF组合物，该组合物被电解以形成F2和H2，将得到的粗F2纯化并且递送到该使用点和/或氟气体存储单元，并且其中，如果该地震检波器检测到由于地震产生的振动，则产生信号并且导致在该氟气体设备中进行的一个或多个过程的关闭。
11.如权利要求10所述的方法，其中该电解过程被关闭。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中该氟气体至使用点的递送被关闭。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中该信号关闭阀以关闭该氟气体存储单元(4)。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所产生的信号被传送到控制台上，该控制台启动该一个或多个过程的关闭。
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