DE4215131C2 - Anlage zur sicheren Entsorgung von in einem Druckgasbehälter gespeicherten Gefahrgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur sicheren Entsorgung von in einem Druckgasbehälter gespeicherten Gefahrgasen.

In der Halbleiter-Industrie werden in zunehmendem Maße Druckgase in hochreiner Form (bis 100%) verwendet; diese als Gefahrgase bezeichneten Gase sind vor allem hin­ sichtlich Explosionsfähigkeit, z. B. SiH₄ oder Giftig­ keit, z. B. Arsin oder Phosphin, sehr gefährlich; derar­ tige Reinstgase werden in der Regel in Druckgasbehältern z. B. Druckgasflaschen unterschiedlicher Größe transpor­ tiert und gelagert. Die Druckgasflaschen dienen als Ver­ sorgungsreservoir 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 zusätzlich entwickelte 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 17440 bzw. der ASM-Code berücksichtigt. Es liegt auf der Hand, daß einerseits bei der besonderen Gefähr­ lichkeit der verwendeten Druckgase und andererseits in­ folge der Notwendigkeit ihrer Verwendung in der Halblei­ terindustrie ein Höchstmaß an Reinheit anzuwenden ist und etwaige Leckstellen im System oder auch aus irgend­ welchen Gründen auftretende Überdrücke in jedem Fall vermieden werden müssen.

So ist aus der WO 91/13 679 bekannt, zur sicheren Entsorgung von Gefahrgasen eine Anlage vorzusehen, bei der eine Gasflasche in einem Sicherheitsschrank angeord­ net ist. Dieser die Gasflasche und auch die Entnahmear­ maturen umgebende Schrank ist über eine Leitung mit ei­ nem weiteren Behälter strömungsverbunden, wobei an die­ ser Leitung noch zusätzlich ein Gaswäscher angeordnet werden kann.

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

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst.

Durch die Möglichkeit, die Restgase, die sich in der Leitung zwischen dem Druckgasbehälter und der Sicher­ heitseinrichtung befinden, nicht nur gefahrlos zu ent­ sorgen, sondern gegebenenfalls einer Wiederverwendung zuzuführen, wird einerseits vermieden, daß wie bisher solche Restgase in unter Umständen verdünntem Zustand in die Atmosphäre entweichen und damit die Umwelt belasten können, und andererseits wird erreicht, 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 Überdruck enthält. Hier­ bei wird üblicherweise Stickstoffgas verwendet.

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

In 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 Ventil 36, eine Ab­ leitung 4 und ein Druckminderventil 5, welches durch zwei Druckwächter 6 und 7 gesichert ist, einer weiteren Ableitung 8 zugeführt, die wiederum über zwei Absperr­ ventile 9 und 10 Gefahrgas den Entnahmestellen 11 und 12 zuleitet; diese Entnahmestellen führen üblicherweise zur Wirkstelle, wo die Gase z. B. zur Herstellung von Halbleitern benutzt werden. Durch das Druckminderventil 5 wird gewährleistet, daß das unter Hochdruck in der Druckgasflasche 2 stehende Gefahrgas auf einen Druck re­ duziert wird, der für die Anwendung der Gefahrgase er­ forderlich ist. Sofern dieser Druck aus irgendeinem Grund, z. B. einem undichten Ventil, den vorbestimmten Wert überschreitet, wird das als Berstventil 14 ausge­ bildete Sicherheitsventil eingedrückt, wodurch auch die Druckzuführung an dem Absperrventil 36 über eine Hilfs­ armatur hinter der Druckgasflasche 2 gesperrt wird. Es wird gewährleistet, daß die vorhandenen Restgase nicht mehr zu den Entnahmestellen 11 bzw. 12 zwischen der Sperrstelle 15 und dem Berstventil 14, welches gegebe­ nenfalls noch durch ein weiteres federbelastetes Sicher­ heitsventil 16 abgesichert sein kann, geleitet werden, sondern über eine Ableitung 20 einem zweiten als Auf­ fangbehälter ausgebildeten Druckgasbehälter 21 zugeführt werden, wo die Entsorgung der Restgase oder die Speiche­ rung derselben vorgenommen wird.

Über eine Zuleitung 30 wird Stickstoffgas (N₂) in die Anlage eingeführt. Dieses Gas wird über Spülventile 31, 32 und 33 dem Ablauf zugeleitet. 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 während der Spülung für die Entsorgung der mit Restgasen gefüllten Leitung 4 sorgen. Die nunmehr stickstoffangereicherten Restgase werden über die Leitung 38 und ein Ventil 39 und das Ventil 33 der Abluft 34 zugeleitet.

Über die Leitung 20 werden die gegebenenfalls stickstoff­ angereicherte 40 Restgase dem zweiten 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 als Strahlpumpe dargestellter Vakuum-Generator 50, welcher zur Ableitung 42 an die Atmosphäre führt, kann entweder die aus den Leitungen 40, 41 stammenden Stick­ stoffgase oder die mit Stickstoff stark verdünnten Rest­ gase 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 Mischgases erfolgen.

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 solches 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 (8)

1. Anlage zur sicheren Entsorgung von in einem Druckgasbehälter (2) gespeicherten Gefahrgasen, die durch unzulässige Betriebszustände in einem Rohrleitungssystem (3, 4, 8, 11) das zur regulären Gasentnahme mit dem Druckgasbehälter (2) verbunden ist, einen vom Betriebsdruck abweichenden Druck aufweisen, mit einer von der Hauptleitung (8) des Rohrlei­ tungssystems (3, 4, 8, 11) abzweigenden Sicherheitsleitung (20) in der mindestens eine Sicherheitseinrichtung (14, 16) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung (14, 16) eine Sicherheitsarmatur (14) aufweist, und daß die Sicherheitsleitung (20) an einen zweiten Druckgasbehälter (21) zur Aufnahme der Gase angeschlossen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsarmatur ein Berstventil (14) ist.

3. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sicherheitsarmatur ein federbelaste­ tes Sicherheitsventil (16) ist.

4. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sicherheitsleitung (20) über eine Umsteuerungsarmatur (43, 44, 45) ventilgesteuert mit einem Inertgas (40) beaufschlagbar ist.

5. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gefahrgas aus dem zweiten Druckgas­ behälter (21) über die Umsteuerungsarmatur (43, 44, 45) ventilgesteuert einer weiteren Behandlung oder einer Ent­ sorgung (42) zugeführt wird.

6. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei Sicherheitseinrichtungen (14, 16) hintereinandergeschaltet sind und zwischen beiden eine Druckmeßeinrichtung vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Druckgasbehälter (21) ein inertes Gas mit maximal 0,5 bar Überdruck enthält.

8. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Druckgasbehälter (21) mit der Umsteuerungsarmatur (43, 44, 45) in einem gesonderten Schrank angeordnet ist.