DE4215131A1 - Anlage zur sicheren Entsorgung eines Systems zum Transport von Gefahrgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur sicheren Entsorgung eines unter unterschiedlichen Drücken stehen­ den Systems zum Transport von Gefahrgasen mit mindestens einem Druckgasbehälter und einer Umsteuerungsarmatur.

In der Halbleiter-Industrie werden in zunehmendem Maße Druckgase in hochkonzentrierter Form (bis 100%) verwen­ det; diese als Gefahrgase bezeichneten Gase sind vor al­ lem hinsichtlich Explosionsfähigkeit, z. B. SiH₄ oder Giftigkeit, z. B. Arsin oder Phosphin, sehr gefährlich; derartige Reinstgase werden in der Regel in Druckgasbe­ hälter z. B. Druckgasflaschen unterschiedlicher Größe transportiert und gelagert. Die Druckgasflaschen dienen als Versorgungsreservoir für die Herstellungsprozesse.

Die Umsteuerungsarmaturen für derartige Gasversorgungs­ systeme werden gewöhnlich auf einer Platte oder in einem Schrank gehalten bzw. untergebracht.

Derartige Reinstgasarmaturen entsprechen den höchsten Anforderungen an Sicherheit und Reinheitsgehalt, wobei zusatzlich entwickelt Reinigungsverfahren der Restgase für eine bleibende höchste Reinheit des transportierten Druckgases sorgen. Um die bei der Herstellung der Um­ steuerungsarmaturen und der Entnahmen erforderlichen Ga­ rantien einhalten zu können, werden alle Montagen und Prüfarbeiten unter Reinstraumbedingungen durchgeführt. Für die Armaturen werden Edelstahlmaterialien nach strengsten Maßstäben verwendet; bei den Werkstoffen wird die DIN 17 440 bzw. der ASM-Code berücksichtigt. Es liegt auf der Hand, daß bei der besonderen Gefährlichkeit der verwendeten Druckgase und andererseits der Notwendigkeit bei der Halbleiterindustrie ein Höchstmaß an Reinheit anzuwenden ist, etwaige Leckstellen im System oder auch aus irgendwelchen Gründen auftretende Uberdrücke in je­ dem Fall vermieden werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine zu­ sätzliche Sicherung im Störfalle nicht nur eine sichere Ableitung etwaig entstehender Restgase zu ermöglichen bzw. das gesamte Leitungssystem von derartigen Restgasen zu entlasten.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß mindestens ein zweiter Druckgasbehälter zur Aufnahme von Restgasen bzw. zur Entlastung des Versorgungsdruckgasbe­ hälters vorgesehen ist.

Durch die Möglichkeit, die Restgase, die sich im Raum zwischen dem Druckgasbehälter und dem Sicherheitsventil befindet, nicht nur gefahrlos zu entsorgen, sondern ge­ gebenenfalls einer Wiederverwendung zuzuführen, wird ei­ nerseits vermieden, daß wie bisher solche Restgase in unter Umständen verdünntem Zustand in die Atmosphäre entweichen können und damit die Umwelt belasten und daß u. U. eine Speicherung dieser Restgase erfolgen kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Druckgasbehälter über eine mindestens ein Si­ cherheitsventil aufweisende Nebenleitung an die Armatur angeschlossen. Mindestens ein Sicherheitsventil kann als Berstventil ausgebildet sein. Derartig auf einen genau definierten Druck reagierende Ventile haben sich in der Praxis weitgehend bewährt und sorgen normalerweise im Fall des Berstens über eine Hilfsarmatur für eine selbsttätige Schließung der Gaszufuhr vom Druckgasbehäl­ ter. Durch das Berstventil auf der einen Seite und die gesperrte Zufuhr von Druckgasen aus dem Druckgasbehälter andererseits entsteht ein Leitungsabschnitt, der mit Restgasen gefüllt ist, für deren Entsorgung die erfin­ dungsgemäße Anlage konzipiert ist. Die Reinigungsleitung kann mit einer ventilgesteuerten Ableitung an die freie Atmosphäre versehen sein; die hierdurch entweichenden Gase sind allerdings in einem derartig verdünnten Zu­ stand, daß eine Umweltschädlichkeit nicht mehr gegeben ist.

Um die Sicherheit der Anlage noch weiter zu erhöhen, kann bei einem dem ersten Sicherheitsventil nachgeschal­ teten zweiten Sicherheitsventil, zwischen beiden ein Druckmesseinrichtung vorgesehen sein.

Die Zuleitung zum zweiten Druckbehälter weist zweckmäßi­ gerweise eine ventilgesteuerte Verbindung mit der Ablei­ tung auf.

Auch ist es möglich, daß der zweite Druckgasbehälter ein inertes Gas mit maximal 0,5 bar enthält. Hierbei wird üblicherweise Stickstoffgas verwendet.

Der zweite Druckgasbehälter ist vorzugsweise mit seinen Ventilen in einem gesonderten Schrank untergebracht.

Auf der Zeichnung ist stark schematisiert ein Ausfüh­ rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage darge­ stellt.

Die Umsteuerungsarmatur für eine bestehende SiH₄-Versor­ gung ist in einem Schrank 1 untergebracht.

Aus einem üblichen Druckgasbehälter in Form einer Druck­ gasflasche 2 kann ein Gefahrgas jeweils nach Abruf ent­ nommen werden. Dieses wird über ein Sicherheitsventil 36 einer Ableitung 4, ein Druckminderventil 5, welches durch zwei Druckwächter 6 und 7 gesichert ist, einer weiteren Ableitung 8 zugeführt, die wiederum über zwei Absperrventile 9 und 10 Prozeßgase den Entnahmestellen 11 und 12 zuleitet; diese Entnahmestellen führen üb­ licherweise zur Wirkstelle, wo die Gase z. B. zur Her­ stellung von Halbleitern benutzt werden. Durch ein Druckminderventil 5 wird gewährleistet, daß das unter Hochdruck in der Druckgasflasche 2 stehende Gefahrgas auf einen Druck reduziert wird, der für die Anwendung der Gefahrgase erforderlich ist. Sofern dieser Druck aus irgendeinem Grund, z. B. einem undichten Ventil, den vor­ bestimmten Wert überschreitet, wird das als Berstventil 14 ausgebildete Sicherheitsventil eingedrückt, wodurch auch die Druckzuführung an dem Absperrventil 36 unmit­ telbar hinter der Druckgasflasche 2 gesperrt wird. Zwi­ schen der Sperrstelle 15 und dem Berstventil 14, welches gegebenenfalls noch durch ein weiteres federbelastetes Sicherheitsventil 16 abgesichert sein kann, wird gewährleistet, daß die Restgase nicht mehr zu den Ent­ nahmestellen 11 bzw. 12 geleitet werden, sondern über eine Ableitung 20 einem zweiten als Auffangbehälter aus­ gebildeten Druckgasbehälter 21 zugeführt werden, wo die Entsorgung der Restgase oder die Speicherung derselben vorgenommen wird.

Über eine Zuleitung 30 wird Stickstoffgas (N₂) in die Anlage eingeführt. Dieses Gas wird über Sicherheitsven­ tile 31, 32 und 33 geleitet, die Entnahmestelle ist mit dem Bezugszeichen 34 versehen. Diesen Weg beschreiten die Stickstoffgase, wenn das Ventil 3 geschlossen ist.

Das Ventil (Rückschlagventil) 35 öffnet den Zuweg zu den Ventilen 36 und 37, welche für die Entsorgung der mit Restgasen gefüllten Leitung sorgen. Die nunmehr stick­ stoffangereicherten Restgase werden über die Leitung 38 und ein Ventil 39 und das Ventil 33 der Abluft 34 zuge­ leitet.

Über die Leitung 20 werden die gegebenenfalls stickstof­ fangereicherten Restgase der Druckgasflasche bzw. dem Druckgasbehälter 21 zugeführt.

Gleichzeitig besteht die Möglichkeit über die Zuleitung 40 Stickstoff der zweiten Druckgasflasche zuzuführen, wobei auch hier eine Nebenleitung 41 vorgesehen ist, durch welche diese Stickstoffzuführung unmittelbar mit der freien Atmosphäre 42 verbunden ist.

Die Zuführung der gegebenenfalls stickstoffangereicher­ ten Restgase über die Leitung 20 - gegebenenfalls noch weiter mit Stickstoffgas über die Leitung 40 versehen - erfolgt über das Ventil 43, während die reinen von der Leitung 40 stammenden Stickstoffgase über die Ventile 44 und 45 aufgegeben werden. In der Anlage sind selbstver­ ständlich Druckmesser 46, 47 und 48 vorgesehen, so daß eine visuelle Kontrolle der Anlage ohne weiteres möglich ist.

Ein Vakuum-Generator (Ventil 50), welcher zur Ableitung 42 an die Atmosphäre führt, kann entweder die aus den Leitungen 40, 41 stammenden Stickstoffgase oder die mit Stickstoff stark verdünnten Restgase aus der Auffang­ bzw. Druckflasche 21 weiterleiten.

Die in der Druckgasflasche 21 gesammelten Restgase kön­ nen u. U. wiederverwertet werden, da die Beigabe der In­ ertgase, also z. B. des Stickstoffgases, bei der Wieder­ verwertung unschädlich ist; es kann auch eine Reinigung des im Druckgasbehälter 21 enthaltenen Mischgase erfol­ gen.

Durch das geschlossene System gemäß der erfindungsgemä­ ßen Anlage werden die bisher üblichen Gaswäscher oder Adsorptionsanlagen ersetzt, bei dem der Schadstoff aus­ gewaschen oder adsorbiert wird, bevor er an die Atmo­ sphäre abgegeben wird. Diese Systeme sind nicht nur man­ gelhaft, sondern aufwendig und haben auch Probleme hin­ sichtlich der Entsorgung der abgeschiedenen Produkte zur Folge.

Demgegenüber erfolgt die Abgabe bei der erfindungsgemä­ ßen Anlage an die Atmosphäre nur dann, wenn die Stick­ stoffanreicherung ein Ausmaß erreicht hat, daß jegliche Umweltbelastung ausgeschaltet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage ist es möglich, den mit Restgasen belasteten Abschnitt des Leitungssystems mit inertem Gas zu spülen und somit das Gefahrgas beliebig stark zu verdünnen. Auf der anderen Seite besteht die Möglichkeit, das Gefahrgas in der zweiten Druckgasfla­ sche einem gasherstellenden Unternehmen zur ordentlichen Entsorgung bzw. Wiederverwendung zurückzugeben; schließ­ lich besteht die Möglichkeit, das aufgefangene Gas un­ mittelbar wiederzuverwenden.

Claims (9)

1. Anlage zur sicheren Entsorgung eines unter unterschiedlichen Drücken stehenden Systems zum Transport von Gefahrgasen mit mindestens einem Druckgasbehälter und einer Umsteuerungsarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter Druckgasbehälter zur Aufnahme von Restgasen bzw. zur Entlastung des Druckgasbehälters vorgesehen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckgasbehälter über eine mindestens ein Sicherheitsventil aufweisende Nebenleitung an die Umsteuerungsarmatur angeschlossen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens ein Sicherheitsventil als Berstventil ausgebildet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zum zweiten Druckgasbehälter an eine mit einem inerten Gas be­ aufschlagbare Reinigungsleitung angeschlossen ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsleitung mit einer ventilgesteuerten Ableitung an die freie Athmosphäre versehen ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei hintereinander geschalteten Sicherheitsventilen eine Druckmesseinrichtung vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zum zweiten Druckbehälter eine ventilgesteuerte Verbindung mit der Ableitung aufweist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckgasbehälter ein inertes Gas mit maximal 0,5 bar enthält.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckgasbehälter mit einem Ventil in einem gesonderten Schrank unterge­ bracht ist.