CN206103731U

CN206103731U - 一种有毒电子混合气体的配制装置

Info

Publication number: CN206103731U
Application number: CN201621140594.7U
Authority: CN
Inventors: 何经余; 许少鹏
Original assignee: Fujian Jiu Ce Gas Group Co Ltd
Current assignee: Fujian jiuce Gas Co., Ltd
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2026-10-20

Abstract

本实用新型涉及一种有毒电子混合气体的配制装置，包括配制室、设置于配制室内带有PLC控制单元的配气面板、回收甁、有毒气体甁和混合气体甁，回收甁、有毒气体甁和混合气体甁分别经回收管路、有毒气体管路和混合气体管路与位于配气面板上的主管路相连通，主管路与氮气管路、氦气管路和氢气管路相连通，主管路还连通有抽空管路和尾气排放管路；主管路上还连通设有压力检测计，混合气体甁下方还设置有电子秤，并且第一至第十控制阀、第一至第四减压阀、压力检测计和电子秤与PLC控制单元电连。本实用新型的有益效果在于：通过配气面板上的第一至第十控制阀、第一至第四减压阀、压力检测计，以及电子秤实现有毒电子混合气体的配制，安全可靠。

Description

一种有毒电子混合气体的配制装置

技术领域

本实用新型涉及有毒电子气体的配制领域，尤其涉及一种有毒电子混合气体的配制装置。

背景技术

电子工业用的气体统称电子气体，按其门类可分为纯气，高纯气和半导体特殊材料气体三大类。高纯气体主要用作稀释气和运载气，特殊材料气体主要用于外延，掺杂和蚀刻工艺。有毒电子混合气是特殊材料气体的一部分，是指用有毒电子气砷烷、磷烷、锗烷等与氢气、氮气、氦气等纯气体按一定比例混合配制的气体。由于这些电子气属剧毒气体，在配制过程中绝对不允许有泄漏，稍有疏忽就可能对人体造成伤害。

随着我国超大规模集成电路、平板显示器、光伏发电等产业的迅速发展，电子气体市场需求量明显增长，电子气体的国产化已是大势所趋。常见的高纯和超高纯气体都可以作电子气使用，但一般习惯将电子工业中应用较多的气体分为氢化物气体、氟化物气体、碳氟化合物气体三类，其中氢化物气体毒性很大。氢化物气体是指由氢元素和其它元素组成的二元化合物，电子工业常用的有硅烷、磷烷、砷烷、锗烷和乙硼烷。

由于氢化物气体的毒性，空气中含有3ppm以上磷烷时即可感到有特殊的臭味，当空气中磷烷浓度为几百ppm对生命有一定危险，达到2000ppm可立即致死。砷烷毒性比磷烷更大，当空气中砷烷浓度为几十ppm对生命就有危险，达到250ppm可立即致死。有毒电子混合气的配制是将有毒电子气砷烷、磷烷、锗烷等与氢气、氮气、氦气等纯气体按一定比例混合，配制过程中要将装有原料砷烷、磷烷、锗烷的气瓶瓶阀打开，通过管道和阀门将有毒气体充入混合气体钢瓶，并控制一定的充装量，然后将氢气、氮气、氦气等纯气体按一定比例充入混合气体钢瓶。为了使配制过程中人身绝对安全，必须将有毒电子混合气配制装置与人隔离，完全封闭在一个有效的空间内，防止毒气泄漏向外扩散。同时，为满足配气的需要，装置的所有阀门采取自动控制，而装有原料砷烷、磷烷、锗烷的气瓶瓶阀需要手动打开。另外，有毒电子混合气配制过程中还存在有毒尾气的排放，必须采取有效措施对有毒尾气进行处理，避免对环境造成污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种有毒电子混合气体的配制装置，实现安全配制，同时对有毒尾气进行处理，避免对环境造成污染。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：一种有毒电子混合气体的配制装置，包括一密闭的配制室、设置于配制室内的带有PLC控制单元的配气面板、用于回收剩余气体的回收甁、用于存储有毒气体的有毒气体甁和用于配制有毒电子混合气体的混合气体甁，所述回收甁、有毒气体甁和混合气体甁分别经一回收管路、有毒气体管路和混合气体管路与位于配气面板上的主管路相连通，所述主管路还与分别连通有氮气、氦气和氢气的氮气管路、氦气管路和氢气管路相连通，所述氮气管路、氦气管路和氢气管路分别经第一控制阀、第三控制阀和第五控制阀与所述主管路相连通，所述氮气管路还依次经第二控制阀和第一减压阀与所述主管路相连通，所述氦气管路还依次经第四控制阀和第二减压阀与所述主管路相连通，所述回收管路经第十控制阀与所述主管路相连通，所述有毒气体管路依次经第八控制阀和第四减压阀与所述主管路相连通，所述混合气体甁经第九控制阀与所述主管路相连通；还包括与所述主管路相连通的抽空管路和尾气排放管路，所述抽空管路经第六控制阀与所述主管路相连通，所述尾气排放管路依次经第七控制阀和第三减压阀与所述主管路相连通，所述主管路上还连通设有一用于检测主管路之间压力的压力检测计，所述混合气体甁下方还设置有一电子秤，并且第一至第十控制阀、第一至第四减压阀、压力检测计和电子秤与所述PLC控制单元电连，所述尾气排放管路还与一尾气处理系统相连通。

进一步的，所述主管路还连通一真空泵，所述真空泵与所述PLC控制单元电连。

进一步的，所述配制室内还设有一抽风机，所述抽风机的抽风口伸入至配制室内，所述抽风机的出风口设置于配制室外，所述抽风机与所述PLC控制单元电连。

进一步的，所述配制室内还设有一用于探测有毒气体外泄的有毒气体探测器，所述有毒气体探测器与所述PLC控制单元电连，所述PLC控制单元还电连有一报警模块和触摸显示模块。

进一步的，所述配制室还设有一个以上用于方便操作人员操作的手套，所述手套靠近有毒气体甁和混合气体甁设置。

进一步的，所述回收甁容置于一液氮桶内，所述液氮桶内的液氮温度为-196℃。

进一步的，所述尾气处理系统包括用于吸收尾气的尾气吸收塔、盛放有高锰酸钾溶液的容置槽、用于将高锰酸钾溶液泵入尾气吸收塔塔顶内的循环泵，所述尾气排放管路与尾气吸收塔的尾气入口管相连通，所述容置槽经一输液管与尾气吸收塔塔釜相连通，所述循环泵的入口端经一入口管与尾气吸收塔塔釜相连通，出口端经一循环管路与尾气吸收塔塔顶内相连通，所述循环管路还连通设有一支管路，所述支管路与一废液回收槽相连通；所述输液管与所述入口管相连通。

进一步的，所述尾气吸收塔塔顶还设有一排风机，所述尾气吸收塔塔釜内还设有一用于检测塔釜内高锰酸钾液位的液位传感器，所述排风机、循环泵和液位传感器与所述PLC控制单元电连。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：将回收甁、有毒气体甁和混合气体甁放置于密闭的配制室内，配制室与外界隔绝，由抽风机抽成负压。配制室还设有可以伸入配制室内的手套，操作人员在配制室外利用手套将有毒气体甁和混合气体甁的甁阀打开或者关闭。另外配制室内设置有毒气体探测器，一旦配制室有毒气体含量超过设定值，配制室外的报警模块进行报警，操作人员利用手套将有毒气体瓶关闭。电子秤用于配气计量，根据称重值计算混合气体的配比值。本实用新型通过配气面板上的第一至第十控制阀、第一至第四减压阀、压力检测计实现有毒电子混合气体自动配制，安全可靠。同时将有毒尾气输入至尾气处理系统进行有毒尾气进行处理，避免对环境造成污染。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1为本实用新型实施例的配制装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的尾气处理系统的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的配制装置的电路控制框图。

图中：

1-配制室；2-配气面板；3-有毒气体甁；4-混合气体甁；5-回收甁；6-液氮桶；7-电子秤；8-有毒气体探测器；9-手套；10-抽风机；11-压力检测计；12-氮气管路；13-氦气管路；14-氢气管路；15-抽空管路；16-尾气排放管路；17-回收管路；18-有毒气体管路；19-混合气体管路；20-第一减压阀；21-第二减压阀；22-第三减压阀；23-第四减压阀；24-尾气吸收塔；25-容置槽；26-循环泵；27-循环管路；28-入口管；29-输液管；30-第一控制阀；31-第二控制阀；32-第三控制阀；33-第四控制阀；34-第五控制阀；35-第六控制阀；36-第七控制阀；37-第八控制阀；38-第九控制阀；39-第十控制阀；40-支管路；41-废液回收槽；42-排风机；43-入口管；44-主管路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1～3所示，本实施例的一种有毒电子混合气体的配制装置，包括一密闭的配制室1、设置于配制室1内的带有PLC控制单元的配气面板2、用于回收剩余气体的回收甁5、用于存储有毒气体的有毒气体甁3和用于配制有毒电子混合气体的混合气体甁4，所述回收甁5、有毒气体甁3和混合气体甁4分别经一回收管路17、有毒气体管路18和混合气体管路19与位于配气面板2上的主管路44相连通，所述主管路44还与分别连通有氮气、氦气和氢气的氮气管路12、氦气管路13和氢气管路14相连通，所述氮气管路12、氦气管路13和氢气管路14分别经第一控制阀、第三控制阀和第五控制阀与所述主管路44相连通，所述氮气管路12还依次经第二控制阀和第一减压阀20与所述主管路44相连通，所述氦气管路13还依次经第四控制阀和第二减压阀21与所述主管路44相连通，所述回收管路17经第十控制阀与所述主管路44相连通，所述有毒气体管路18依次经第八控制阀和第四减压阀23与所述主管路44相连通，所述混合气体甁4经第九控制阀与所述主管路44相连通；还包括与所述主管路44相连通的抽空管路15和尾气排放管路16，所述抽空管路15经第六控制阀与所述主管路44相连通，所述尾气排放管路16依次经第七控制阀和第三减压阀22与所述主管路44相连通，所述主管路44上还连通设有一用于检测主管路44之间压力的压力检测计11，所述混合气体甁4下方还设置有一电子秤7，并且第一至第十控制阀、第一至第四减压阀23、压力检测计11和电子秤7与所述PLC控制单元电连，所述尾气排放管路16还与一尾气处理系统相连通。

从上述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过配气面板2上的第一至第十控制阀、第一至第四减压阀23、压力检测计11实现有毒电子混合气体自动配制，安全可靠。同时将有毒尾气输入至尾气处理系统进行有毒尾气进行处理，避免对环境造成污染。当有毒气体瓶的气体用完或瓶中气量不能满足配气所需时，可将有毒气瓶的气体回收到回收瓶。

在本实施例中，所述主管路44还连通一真空泵，所述真空泵与所述PLC控制单元电连。配制前，启动真空泵，对配气面板2中的主管路44进行抽真空，打开第六控制阀、第八控制阀、第九控制阀和第十控制阀，进行抽真空后，关闭第六控制阀，停止真空泵。

在本实施例中，所述配制室1内还设有一抽风机10，所述抽风机10的抽风口伸入至配制室1内，所述抽风机10的出风口设置于配制室1外，所述抽风机10与所述PLC控制单元电连。通过抽风机10在配制前，经配制室1抽空形成负压。

在本实施例中，所述配制室1内还设有一用于探测有毒气体外泄的有毒气体探测器8，所述有毒气体探测器8与所述PLC控制单元电连，所述PLC控制单元还电连有一报警模块和触摸显示模块。在配制前，通过打开第四控制阀，向配气面板2中的管路中充入0.5Mpa的氦气，通过氦气检漏仪，检测有毒气体甁3、混合气体甁4和回收甁5的甁阀连接处是否泄漏。当有毒气体瓶、混合气体瓶、回收瓶的瓶阀连接处检测无泄漏后，打开第七控制阀，排放氦气，排完后立即关闭。

在本实施例中，所述配制室1还设有一个以上用于方便操作人员操作的手套9，所述手套9靠近有毒气体甁3和混合气体甁4设置。配制室1还设有可以伸入配制室1内的手套9，操作人员在配制室1外利用手套9将有毒气体甁3和混合气体甁4的甁阀打开或者关闭。另外配制室1内设置有毒气体探测器8，一旦配制室1有毒气体含量超过设定值，配制室1外的报警模块进行报警，操作人员利用手套9将有毒气体瓶关闭。

在本实施例中，所述回收甁5容置于一液氮桶6内，所述液氮桶6内的液氮温度为-196℃。通过将回收甁5容置于液氮桶6中，实现将气体进行冷冻。

在本实施例中，所述尾气处理系统包括用于吸收尾气的尾气吸收塔24、盛放有高锰酸钾溶液的容置槽25、用于将高锰酸钾溶液泵入尾气吸收塔24塔顶内的循环泵26，所述尾气排放管路16与尾气吸收塔24的尾气入口管28相连通，所述容置槽25经一输液管29与尾气吸收塔24塔釜相连通，所述循环泵26的入口端经一入口管43与尾气吸收塔24塔釜相连通，出口端经一循环管路27与尾气吸收塔24塔顶内相连通，所述循环管路27还连通设有一支管路40，所述支管路40与一废液回收槽41相连通；所述输液管29与所述入口管43相连通。

在本实施例中，所述尾气吸收塔24塔顶还设有一排风机42，所述尾气吸收塔24塔釜内还设有一用于检测塔釜内高锰酸钾液位的液位传感器，所述排风机42、循环泵26和液位传感器与所述PLC控制单元电连。采用高锰酸钾（KMnO₄）溶液吸收尾气中的砷、磷等重金属，其化学反应式如下：

AsH₃+ MnO₄ — AsO₃ + MnO₂ + H₂O；

PH₃+ MnO₄ — PO₄ + MnO₂ + H₂O；

即砷烷或磷烷被高锰酸钾氧化吸收，生成三氧化砷或四氧化磷。

有毒电子混合气配制时排出的尾气进入尾气吸收塔24与塔釜高锰酸钾溶液直接接触，砷烷或磷烷被高锰酸钾氧化吸收，未被吸收的砷烷或磷烷气体上升进入吸收塔填料层，与由循环泵26打入塔顶回流的高锰酸钾溶液接触进一步氧化吸收，净化后的尾气由塔顶风机抽至15米高空排放。

本实施例的具体实施过程：

配制前，调节第一至第四减压阀23，控制主管路44压力为0.5MPa; 依次对氮气管路12、氦气管路13、氢气管路14以及主管路44进行吹除抽真空处理，并且对混合气体甁4和回收甁5进行加热干燥抽空处理；将配制室1通过抽风机10抽风成负压状态；开始配制混合气体，此时第一至第十控制阀处于关闭状态，具体包括以下步骤，打开有毒气体瓶的瓶阀，并且打开第八控制阀和第九控制阀，向混合气体瓶内充入有毒气体；通过电子秤7监测混合气体瓶是否达到所需重量，若是，则关闭第八控制阀；否则继续充入有毒气体；然后关闭混合气体甁4的甁阀，打开第八控制阀，关闭第九控制阀；依次打开第一控制阀、第三控制阀或第五控制阀，当主管路44中压力达1～2MPa时，关闭对应的第一控制阀、第三控制阀或第五控制阀，打开第九控制阀，氮气、氦气或氢气进入混合气体瓶，然后关闭第九控制阀；重复上述操作，直至将主管路44中的有毒气体充入混合气体瓶；关闭第八控制阀，打开第九控制阀，再依次打开第一控制阀、第三控制阀或第五控制阀，依次向混合气体甁4中充入特定量的氮气、氦气或氢气；直至混合气体甁4达到特定重量后，关闭第一控制阀、第三控制阀和第五控制阀，同时关闭混合气体瓶的瓶阀；打开第七控制阀，通过尾气排放管路16将尾气排至尾气处理系统的尾气吸收塔24进行吸收处理。

尾气排放时，通过压力检测计11检测主管路44的压力降为0MPa时，关闭第七控制阀，打开第二控制阀；若压力检测计11检测到压力上升至0.5MPa时，关闭第二控制阀，打开第七控制阀；根据压力检测计11检测的压力，反复控制第二控制阀和第七控制阀，直至将主管路44内的有毒气体置换干净后，关闭第九控制阀。

综上所述，本实用新型提供一种有毒电子混合气体的配制装置，自动配制，安全可靠，同时将有毒尾气输入至尾气处理系统进行有毒尾气进行处理，避免对环境造成污染。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：包括一密闭的配制室、设置于配制室内的带有PLC控制单元的配气面板、用于回收剩余气体的回收甁、用于存储有毒气体的有毒气体甁和用于配制有毒电子混合气体的混合气体甁，所述回收甁、有毒气体甁和混合气体甁分别经一回收管路、有毒气体管路和混合气体管路与位于配气面板上的主管路相连通，所述主管路还与分别连通有氮气、氦气和氢气的氮气管路、氦气管路和氢气管路相连通，所述氮气管路、氦气管路和氢气管路分别经第一控制阀、第三控制阀和第五控制阀与所述主管路相连通，所述氮气管路还依次经第二控制阀和第一减压阀与所述主管路相连通，所述氦气管路还依次经第四控制阀和第二减压阀与所述主管路相连通，所述回收管路经第十控制阀与所述主管路相连通，所述有毒气体管路依次经第八控制阀和第四减压阀与所述主管路相连通，所述混合气体甁经第九控制阀与所述主管路相连通；还包括与所述主管路相连通的抽空管路和尾气排放管路，所述抽空管路经第六控制阀与所述主管路相连通，所述尾气排放管路依次经第七控制阀和第三减压阀与所述主管路相连通，所述主管路上还连通设有一用于检测主管路之间压力的压力检测计，所述混合气体甁下方还设置有一电子秤，并且第一至第十控制阀、第一至第四减压阀、压力检测计和电子秤与所述PLC控制单元电连，所述尾气排放管路还与一尾气处理系统相连通。

2.根据权利要求1所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述主管路还连通一真空泵，所述真空泵与所述PLC控制单元电连。

3.根据权利要求1所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述配制室内还设有一抽风机，所述抽风机的抽风口伸入至配制室内，所述抽风机的出风口设置于配制室外，所述抽风机与所述PLC控制单元电连。

4.根据权利要求1所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述配制室内还设有一用于探测有毒气体外泄的有毒气体探测器，所述有毒气体探测器与所述PLC控制单元电连，所述PLC控制单元还电连有一报警模块和触摸显示模块。

5.根据权利要求1所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述配制室还设有一个以上用于方便操作人员操作的手套，所述手套靠近有毒气体甁和混合气体甁设置。

6.根据权利要求1所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述回收甁容置于一液氮桶内，所述液氮桶内的液氮温度为-196℃。

7.根据权利要求1所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述尾气处理系统包括用于吸收尾气的尾气吸收塔、盛放有高锰酸钾溶液的容置槽、用于将高锰酸钾溶液泵入尾气吸收塔塔顶内的循环泵，所述尾气排放管路与尾气吸收塔的尾气入口管相连通，所述容置槽经一输液管与尾气吸收塔塔釜相连通，所述循环泵的入口端经一入口管与尾气吸收塔塔釜相连通，出口端经一循环管路与尾气吸收塔塔顶内相连通，所述循环管路还连通设有一支管路，所述支管路与一废液回收槽相连通；所述输液管与所述入口管相连通。

8.根据权利要求7所述的一种有毒电子混合气体的配制装置，其特征在于：所述尾气吸收塔塔顶还设有一排风机，所述尾气吸收塔塔釜内还设有一用于检测塔釜内高锰酸钾液位的液位传感器，所述排风机、循环泵和液位传感器与所述PLC控制单元电连。