TW201219686A - Fluorine gas plant with seismic protection - Google Patents
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Description
201219686 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明要求於20 10年9月16日提交的歐洲專利申請號 1 0 1 772 1 6.8的優先權(出於所有的目的將這個申請的全部 內容藉由引用結合在此),並且涉及具有保護作用以免受 可能由地震引起的損害的一種氟氣體設備。 【先前技術】 氟氣體例如分子氟(F2 )以及它的混合物例如在半導 體製造工藝中作爲用於處理室的清潔氣體,或作爲用於製 造半導體、光電設備或平板顯示器的蝕刻氣體係有用的。 檔WO 2006/067364-A1揭露了將高純度氟遞送到一處 理系統中的方法,其中一現場氟發生器將高純度氟供應到 一固定的存儲裝置中,該高純度氟從該固定的存儲裝置被 提供到處理系統中。 現場氟產生設備(“F2氣體設備”)通常包含用於HF 存儲的罐,用於生產粗F2氣以及作爲副產物的H2的電解池 、用於純化該粗F2氣以得到純f2的裝置、包括多個緩衝罐 用於將該F2遞送到使用點的裝置、用於減少該?2氣體設備 中向周圍空氣通風的氣體中的F2以及HF的洗滌器、用於減 少被認爲是超過規格的F2的洗滌器、在洩露的情況下用於 減少F2以及HF的應急洗漉器、用於從H2(H2也作爲一產 物而形成)中去除HF的洗滌器、基於熱調節的水的回路 ,該回路在電解反應開始之前將電解池加熱,並且該回路 -5- 201219686 在電解反應過程中將該等池冷卻、並且該回路將離開該等 池的粗F2氣體冷卻。HF被存儲在HF罐中,該等HF罐被加 壓從而通過閥將HF遞送到該等池中,當F2發生器生產?2時 該等閥係打開的。蒸發器將熱量提供給HF從而將它以蒸 發的形式引入到該等池中。例如,除其他之外藉由將所生 產的F2穿過加熱的NaF吸收塔來對它進行純化。該設備通 常包含用於分析粗的以及純化的F2氣體的裝置,例如FT-IR以及UV光譜儀、用於將電流提供到該等電解池中的電 整流器、變壓器、實用設施以及便利設施,例如一實驗室 、一控制台室,其中過程資料可以在一或多個控制台上進 行控制、以及爲人員提供的多個休息室,以及如果希望的 話,一應急電源,例如一柴油發電機。在被傳送到用戶之 前將所生產的F2加壓。 元素的F2、HF、以及包含F2或HF的氣體當然是潛在 有害的化合物。結果,在F2氣設備中要採取預防措施以避 免危害。殼體得到良好地通風、使廢氣通過洗滌器、將多 個氣體檢測器分佈於設備中,存在多個煙霧檢測器以及滅 火設施、並且將多個應急按鈕分佈於該設備中用於手動關 閉(如果需要時)。對於運行該設備所必要的多個零件係 冗餘的,例如多個泵以及洗滌器。 【發明內容】 對於在氟氣體設備的安全操作方面的改善仍然存在一 種需要。本發明提供了 一改進的氟氣體設備以及用於以更 -6- 201219686 安全的方式來製造純F2的一改進的方法。 根據本發明的氟氣體設備包括連接到氟氣體供應系統 2上的一 ?2發生裝置1,該氟氣體供應系統具有氟氣體使用 點3,以及包括可連接到所述供應系統上的氟氣體存儲單 元4,其中所述氟氣體設備包含至少一個地震檢波器15。 參考符號參照圖1中隨附的圖。如果希望的話,該設備的 多個零件能夠以滑動器的形式來組裝。 發明詳細描述 該地震檢波器應當是對於腐蝕性介質具有耐受性的並 且較佳的是包括一對應的殻體。例如可以將它用螺栓固定 到該氟氣體設備的零件上或固定到地面上。較佳的是,爲 了冗餘度預見至少要有2個地震檢波器。 該設備較佳的是包括關閉系統。該關閉系統將預定的 過程關閉。 在檢測出地震的情況下該地震檢波器產生一信號。該 信號係選自下組的至少一個信號,該組由以下各項組成: 光信號、聲信號、以及電信號,該信號被傳送到一接收器 中(例如一整合到控制台中的接收器)。較佳的是,該等 地震檢波器產生一電信號,該電信號被傳送到或者該設備 的對應的裝置中用於關閉,亦或傳送到控制台中,該控制 台致動該自動關閉開關從而關閉該氟氣體設備中正在運行 的至少一個過程。可以將該控制台組織爲使得不同的過程 被分配給一個單個的關閉開關或可以將每個過程分配給一 201219686 個單獨的關閉開關。 較佳的是,該地震檢波器的信號被傳送到該控制台上 ’該控制台進而自動地致動該一或多個關閉開關。現在將 以替代方案的形式來說明本發明,其中一關閉開關使數個 正在運行的過程停止。該關閉開關將該設備中所執行的預 定過程關閉,例如電解過程、遞送氟至使用點、或甚至在 F2生產中所執行的所有過程,包括洗滌、純化、以及分析 〇 地震檢波器與自動關閉開關之間的連接可以是處於線 纜的形式,通過該線纜可以發送數位的或類比的電信號。 可替代地,可以藉由電磁波來連接地震檢波器以及該關閉 開關,該等電磁波從地震檢波器中藉由一發射器來發送並 且由一接收器來接收。較佳的是該地震檢波器被連接到控 制台上,該控制台包括該關閉系統。 該地震檢波器檢測地震活動,尤其是地震。如果檢測 出地震,該地震檢波器將一電信號發送到該自動關閉開關 (或多個開關)上,較佳的是,該一或多個開關被包括在 控制台中。該關閉開關自動地將該氟氣體設備的預定的正 在運行的過程停止。較佳的是,該開關將穿過該等整流器 進入電解池的電流中斷,並且因此將F2產生過程停止。較 佳的是藉由該地震檢波器信號來啓動警報信號,例如聲信 號 '例如特定的聲音或公告,或光信號,例如報警燈。該 地震檢波器還可以將一信號發送至使用所產生氟氣體的設 施上,指示F2遞送將被中斷。“氟氣體”應當被理解爲具
-8- 201219686 體地指代分子的氟(F2 )及其混合物,特別是與惰性氣體 的混合物。該等惰性氣體可以是選自例如N2〇、氧、氬、 以及氮。一較佳的氟氣體係由或基本上由F2組成。 該地震檢波器還可以觸發其他動作。例如,包含HF 、氟氣體或F2的存儲罐的閥可以被關閉這樣使得沒有氣體 通過多個管線以及管道被進一步分配,或可以將電加熱關 閉’該電加熱被應用到熱水或冷卻液體上,該熱水或冷卻 液體使電解池中電解質鹽的溫度保持在約80。(:至100。(:之 間範圍內的一溫度下。可以將該等閥關閉以使得多個管線 或管道隔離從而防止空氣或濕氣的侵入。可以增加風扇將 設備的空氣通風通過洗滌器的能力。可以將惰性氣體吹入 該氟氣體設備的特定部分之中。例如,藉由使N2穿過該等 洗滌器或應急洗滌器可以迫使該等管線或管道中的氣體或 液體穿過該等洗滌器或應急洗滌器。這種措施對於防止空 氣或濕氣侵入到該等管線或管道中也將是有用的,這改善 了該設備的隨後的重新開工。可以將預防措施的柴油發動 機啓動以保證電力供應。 較佳的是,該地震檢波器係加速計。 使用地震檢波器,尤其是加速計的優點是在檢測發展 中的地震方面它比人靈敏的多。由於早檢測出地震,可以 將設備以安全的或至少較少倉促的方式關閉,並且可以由 設備中現有人員執行另外的安全措施,包括保護他們自己 的措施。 適合應用於該?2氣設備中的地震檢波器係普遍已知的 -9- 201219686 。加速計尤其適合作爲地震檢波器,因爲它們能夠非常良 好地測量地震活動。具有非常不同的工作原理的加速計係 已知的。例如,根據已知的多普勒效應,基於電阻率(電 位法或延伸法)、誘導率、電磁學、靜電學、壓電阻、壓 電性或光電學的原理的加速計係適合的。該等加速計檢測 出的加速範圍係從1〇·2 ms·2 (—些甚至從l〇_9mseC_2)至 102 msec_2( —些甚至高達106 msec·2)並且頻率爲>0至 1 02 Hz (—些甚至高達1 04 Hz )。 可以被應用于本發明的F2氣設備中的一特定設備係如 US-A 5,742,235中所述。在這個設備中,將一質塊吊在被 安裝在一底座上的一扁平彈簧的末端上,該底座被緊固到 與地相接觸的一建築物內的多個物體的多個元件上。使該 質塊的移動與底座的移動分離。當底座經歷向上的加速作 用以及位移時(大地震的初始衝擊波的特徵),該質塊的 慣性在彈簧上施加了一相對向下的力’關閉了電接觸’從 而允許電流從電池流過一燈。藉由調節該元件的惰性質塊 、彈簧以及阻尼力以及該等接觸之間的距離’可以容易地 將該元件的光譜回應調諧到任何希望的加速以及位移閎値 〇 現在將以較佳方案的觀點來說明本發明’其中包括F2 的氟氣體被存儲在多個空心體中。在一較佳的實施方式中 ,該氟氣體設備包括存儲的f2以便爲氟發生器提供支援( back up)。如果該氣氣體設備包括連接到一氟氣體供應 系統2上的一 F2產生裝置1 ’該氟氣體供應系統具有一氟氣 -10- 201219686 體的使用點3,以及可連接到所述供應系統上的一永久性 的氟氣體存儲單元4,其中所述氟氣體存儲單元包括多個 空心體5,則將需要量的氟氣體穩定地並且經濟地供應到 一使用點上同時將與存在F2相關的安全性風險降至最低是 尤其有可能的。 “永久性的氟氣體存儲單元”被理解爲具體地指代一 氟氣體存儲單元,該氟氣體存儲單元被整合到該氟氣體設 備中。較佳的是,該永久性氟氣體存儲單元被設計以包含 相對於被存儲在該設備中的氟氣體的總重量大於90 wt% ,更佳的是大於95 wt%,最佳的是約100 wt%的氟氣體。 較佳的是,F2以氣體的形式進行存儲。 “氟氣體供應系統”被理解爲具體地指代一元件,該 元件可以包含氟氣體並且該元件能夠將氟氣體從該F2產生 裝置輸送到使用點》氟氣體供應系統的可能的部件包括但 不限於供應管線、壓縮機、混合器以及緩衝罐。 “可連接的”被理解爲具體地表示該永久性氟氣體存 儲單元被裝備爲能夠被連接到該氟氣體供應系統的一部件 上。用於連接被連接到該氟氣體供應系統的一部件上的氟 氣體存儲單元的適當的設備包括一歧管6,該歧管通過一 管線連接到該氟氣體存儲單元的各空心體5上,並且較佳 的是在各管線中具有一關閉閥7以允許單獨地隔離每個空 心體,並且所述歧管被進一步連接到該氟氣體供應系統的 一部件上。 該氟氣體存儲單元較佳的是包括從4個至25個空心 -11 - 201219686 體,更佳的是從5個至8個空心體。該等空心體較佳的是具 有基本上完全相同的形狀以及大小。圓柱體形狀的空心體 係較佳的。每個空心體較佳的是包含最大約6 kg至l〇kg, 較佳的是約8kg的F2。 在根據本發明的氟氣體設備的一較佳的實施方式中, 該氟氣體存儲單元被包含在一封閉的空間8中。該封閉的 空間總體上包括一氟感測器,該氟感測器能夠觸發該封閉 空間至一氟銷毀系統9的連接》適當地,該封閉的空間通 過連接到一泵11上的一抽吸管線1〇被連接到該氟銷毀系統 上,該泵係可運行的從而將氣體從該封閉的空間泵送至該 氟銷毀系統。 在一進一步的實施方式中,根據本發明的氟氣體設備 進一步包括一混合器12,較佳的是一靜態混合器,所述混 合器較佳的是能夠從氟產生單元1接收氟並且能夠從惰性 氣體供應管線1 3中接收惰性氣體,例如較佳的是氬和/或 氮。 本發明還涉及一種用於供應氟氣體的方法’包括使用 根據本發明的氟氣體設備來將氟氣體供應至使用點。 圖1顯示了本發明的一說明性的較佳的氟氣體設備。 F2發生裝置1被連接到氟氣體供應系統2上’該氟氣體 供應系統包括一氟氣體供應管線’該氟氣體供應管線被連 接到使用點3上,該使用點被連接到一半導體製造設備上 。在如虛線所示的一可隨意的實施方式中’該氟氣體供應 管線被連接到混合器1 2上,該混合器被進一步連接到惰性 -12- 201219686 氣體供應管線13上,並且另一氟氣體供應管線通過閥14將 混合器12連接到使用點3上。該氟氣體供應系統2通過歧管 6被進一步連接到氟氣體存儲單元4上,該歧管通過一管線 (並且較佳的是具有一關閉閥7)被連接到該氟氣體存儲 單元的每個空心體5上。該氟氣體存儲單元被包含在一封 閉空間8中,該空間包括一氟感測器,該氟感測器能夠觸 發封閉的空間至該氟銷毀系統9的連接。該封閉的空間通 過連接到一泵11上的一抽吸管線10被連接到該氟銷毀系統 上,該泵係可操作的從而將氣體從該封閉的空間泵送至該 氟銷毀系統。一地震檢波器(加速計)1 5被定位在存儲裝 置8的外殼上。它還可以被定位在設備中任何地方或甚至 處於緊密鄰近狀態。它檢測出地震震動並且將一對應的信 號提供給控制台,該控制台除其他之外例如自動地關閉任 何空心體5,該空心體與多個將氟氣體提供到使用點處的 管線以及管道處於流體接觸。 較佳的是,還將應急洗滌器置於“備用”,這樣使得 在檢測出危險氣體(HF或F2 )的情況下,可以將包含危險 氣體的環境大氣通風通過該應急洗滌器以達到減輕的目的 。總體上,應急洗滌器能夠銷毀1或2個空心體中所包含的 氟氣體,尤其是F2,較佳的是能夠銷毀約1個空心體中所 包含的氟氣體,尤其是F2。 因此,以與一地震檢波器例如一加速計相連接的多個 空心體(每個空心體僅包含該設備的總F2支援的一部分) 的形式提供一 F2支援的較佳的實施方式提高了該氟氣體設 -13- 201219686 備的安全性。該地震檢波器允許對發展中的地震進行快速 反應,並且提供了僅包含一部分氟氣體的多個空心體(如 果與包含支持氟氣體的總數的一罐相比較)。如果存在具 有減少F2逸出該等空心體中一或多個的能力的應急洗滌器 ,情況尤其如此。 本發明還提供了一用於在一氟氣體設備中生產氟氣體 的方法,該氟氣體設備包括連接到氟供應系統2上的氟氣 體產生單元1,該氟供應系統具有氟氣體使用點3,以及包 括可連接到所述供應系統上的氟氣體存儲單元4,其中所 述氟氣體設備包括至少一個地震檢波器,在該方法中電流 通過熔融的KF/HF組合物,該組合物被電解,而形成F2以 及H2,得到的粗?2被純化並且遞送(可隨意地在與惰性氣 體混合之後)到使用點和/或遞送到氟氣體存儲單元中, 並且其中如果該地震檢波器檢測出由地震引發的震動,信 號被產生並且引起該氟氣體設備中進行的一或多個過程關 較佳的是,該電解過程被關閉。 較佳的是,該氟氣體遞送至使用點也被關閉。 較佳的是,該信號關閉了 一閥從而關閉了該氟氣體存 儲單元(4 )。 較佳的是所產生的信號被傳送到控制台中,該控制台 啓動該一或多個過程的關閉。 根據本發明的氟氣體設備以及根據本發明的方法允許 穩定的、經濟的並且尤其是安全的氟氣體供應,甚至在地 -14- 201219686 震發生的區域中。具體地說,該地震檢波器、氟氣體存儲 系統以及可隨意地氟銷毀系統係高度有效的’從而允許該 設備的高度安全性。 若任何藉由引用結合在此的專利案、專利申請案以及 公開物中的揭露內容與本申請案的說明相衝突的程度至它 可能使一術語不清楚’則本說明應該優先。 【實施方式】 實例 根據圖1的基本方案的一氟設備(無混合器以及惰性 氣體供應)包括一地震檢波器。在該設備中,在該F2產生 單元1中穿過在熔融的KF_ 2HF電解質藉由HF電解產生了 約415 kg/天的F2。該F2通過該氟氣體供應系統2被輸送到 使用點3處,在那裡F2被供應到使用F2進行室清洗的一平 板顯示器製造設備中。根據需要將F2供應到該使用點。 藉由在該F2產生單元中適配F2生產,該氟供應管線2中 以及該F2#儲裝置4中的氟壓力被保持在3.5巴表壓(約55 磅/平方英寸)。該F2存儲單元4包括6個完全相同的圓柱 形的容器,該等容器每一個具有1.3 m3的內部體積。通過 一壓力控制回路1 4,將使用點3處的氟壓力進一步減少到 1.5巴表壓(約24磅/平方英寸)。 在正常操作中,關閉閥7係開放的並且該F2存儲裝置4 與使用點3之間的壓力差提供了 一緩衝,從而允許更平穩 地控制所遞送的氟氣體流(甚至對於該使用點3處可變的 -15- 201219686 消耗模式或在中斷該F2產生單元的生產的過程中)° 如果該地震檢波器1 5檢測出地震特徵的(或該設備附 近的強烈爆炸)加速作用,它發送一信號到該設備的控制 台中,該信號可以是類比的或數位的。該控制台’例如’ 除其他之外切斷通往該等電解池的電流以及從裝置至該供 應系統2的氟供應。它還切斷了存儲在該F2存儲裝置4中的 任何F2的供應。進一步地,HF進料罐的增壓,HF蒸發, 通往該等電解池的HF供應閥、用於NaF吸收塔的加熱器以 及將該F2S F2/惰性氣體混合物遞送至用戶的閥被關閉。 來自該封閉空間的任何含氟氣體體被通過抽吸管線10 泵送至該氟銷毀系統9中,該氟銷毀系統係包含一 KOH/硫 代硫酸鉀或鈉的水性混合物的一洗滌器。該洗滌器能夠處 理 1 5 kg F2。 【圖式簡單說明】 圖1示出了根據本發明的一氟氣體設備。該設備包括 一氟存儲單元4,該存儲單元具有多個存儲容器5,該等存 儲容器用於被遞送到一使用點3的F2。~地震檢波器15被 附連到該氟存儲單元5上。 【主要元件符號說明】 1 :氟產生單元 2 :氟供應系統 3 :氟氣體的使用點
-16- 201219686 4:氟氣體存儲單元 5 :空心體 6 :歧管 7 :關閉閥 8 :封閉空間 9 :氟銷毀系統 1 〇 :抽吸管線 1 1 :泵 1 2 :混合器 1 3 :惰性氣體供應管線 14 :閥 1 5 :地震檢波器
Claims (1)
- 201219686 七、申請專利範圍: 1. 一種氟氣體設備,包括連接到氟供應系統(2)上 的氟產生單元 (1),該氟供應系統具有氟氣體的使用 點(3 ),以及包括可連接到所述供應系統上的氟氣體存 儲單元(4),其中所述氟氣體設備包括至少一個地震檢 波器。 2 ·如申請專利範圍第1項之設備,其中該地震檢波器 係加速計。 3. 如申請專利範圍第1項之設備,包括關閉系統。 4. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該氟氣體存儲 單元包括多個空心體(5)。 5. 如申請專利範圍第4項之設備,其中該氟氣體存儲 單元包括從5個至8個空心體。 6. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該地震檢波器 被連接到控制台上並且將信號發送到該控制台上。 7. 如申請專利範圍第1項之設備,進一步包括能夠減 少至少一個空心體(5 )的F2含量的應急洗滌器。 8. 如申請專利範圍第3項之設備,其中該關閉系統與 用於氟產生單元的電源相連接。 9 .如申請專利範圍第3或8項之設備,其中該關閉系統 與能夠關閉該氟氣體存儲單元(4 )的多個閥相連接。 10.—種用於在氟氣體設備中生產?2氣體之方法,該 氟氣體設備包括連接到氟氣體供應系統(2 )上的氟產生 單元(1 ),該氟氣體供應系統具有氟氣體的使用點(3 ) -18- 201219686 ,以及能夠連接到所述供應系統上的氟氣體存儲單元(4 ),其中所述氟氣體設備包括至少一個地震檢波器,在該 方法中將電流通過熔化的KF/HF組合物,該組合物被電解 而形成了 F2以及H2,將得到的粗?2純化並且遞送到該使用 點和/或氟氣體存儲單元中,並且其中,如果該地震檢波 器檢測到由於地震產生的振動,則產生信號並且導致在該 氟氣體設備中進行的一或多個過程的關閉。 11.如申請專利範圍第10項之方法,其中該電解過程 被關閉。 12·如申請專利範圍第10項之方法,其中該氟氣體遞 送至使用點被關閉。 13. 如申請專利範圍第10項之方法,其中該信號關閉 一閥從而關閉了該氟氣體存儲單元(4)。 14. 如申請專利範圍第10項之方法,其中所產生的信 號被傳送到控制台上,該控制台啓動了該一或多個過程的 關閉。 -19-
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