CN210266695U - 一种超高纯气体的钢瓶处理*** - Google Patents

Abstract

一种超高纯气体的钢瓶处理***，包括置换气源、减压器、吸附器、过滤器组、钢瓶组、加热烘箱、真空泵和分析装置；置换气源的输出端连通至减压器的输入端；减压器的输出端连通管至吸附器的输入端，减压器的输出端还连通至分析装置的输入端；吸附器的输出端连通至过滤器组的输入端；钢瓶组包括多个钢瓶和总管，多个钢瓶连通至总管，多个钢瓶放置于加热烘箱内；过滤器组的输出端连通至总管的输入端，总管的输出端连通至真空泵的输入端。本实用新型根据上述内容提出一种超高纯气体的钢瓶处理***及方法，使钢瓶内部的洁净度达到电子气体的使用要求。

Description

一种超高纯气体的钢瓶处理***

技术领域

本实用新型涉及钢瓶处理领域，尤其涉及一种超高纯气体的钢瓶处理***。

背景技术

半导体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。特殊材料气体主要用于外延、掺杂和蚀刻工艺；高纯气体主要用作稀释气和运载气。电子气体是特种气体的一个重要分支。电子气体按纯度等级和使用场合，可分为电子级，LSI(大规模集成电路)级，VLSI(超大规模集成电路)级和ULSI(特大规模集成电路)级。

储存电子气体的钢瓶也是影响电子气体纯度的重要因素之一，因此需要对钢瓶内部进行除杂处理后才能对电子气体进行储存。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种超高纯气体的钢瓶处理***，使钢瓶内部的洁净度达到电子气体的使用要求。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超高纯气体的钢瓶处理***，包括置换气源、减压器、吸附器、过滤器组、钢瓶组、加热烘箱、真空泵和分析装置；

所述置换气源的输出端连通至减压器的输入端；

所述减压器的输出端连通管至吸附器的输入端，所述减压器的输出端还连通至分析装置的输入端；

所述吸附器的输出端连通至过滤器组的输入端；

所述钢瓶组包括多个钢瓶和总管，多个钢瓶连通至总管，多个钢瓶放置于加热烘箱内；

所述过滤器组的输出端连通至总管的输入端，所述总管的输出端连通至真空泵的输入端。

进一步，所述置换气源的置换气体储存在集装格的气瓶中，所述集装格的数量为二，分别为第一集装格和第二集装格，置换气体为氮气、氩气或者氦气中的一种。

进一步，所述过滤器组包括第一级过滤器和第二级过滤器，所述第一级过滤器的输出端连通至第二级过滤器的输入端。

进一步，还包括排空管，其一端连通至总管，所述排空管设有排空阀。

进一步，还包括气体检测管，所述气体检测管的一端连通至过滤器组的输出端，所述气体检测管的另一端连通至分析装置的输入端。

进一步，还包括分管，所述分管的一端连通至气体检测管，所述分管的另一端设有软管活接头。

进一步，还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门；

所述第一阀门设于所述第一集装格的输出端，所述第二阀门设于第二集装格的输出端，所述第三阀门设于所述分析装置的输入端，所述第四阀门设于所述吸附器的输入端，所述第五阀门设于过滤器组的输入端，所述第六阀门设于所述第一过滤器的输出端，第七阀门设于所述气体检测管，所述第八阀门设于所述总管的输入端，所述第九阀门设于所述分管，所述第十阀门设于所述真空泵的输入端。

进一步，还包括第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表和第五压力表；

所述第一压力表设于所述减压器的输出端，所述第二压力表设于所述第五阀门的输出端与第一过滤器的输入端之间，所述第三压力表设于所述第一过滤器的输出端与第六阀门的输入端之间，所述第四压力表设于所述第二过滤器的输出端与第八阀门的输入端之间，所述第五压力表设于总管。

本实用新型根据上述内容提出一种超高纯气体的钢瓶处理***及方法，使钢瓶内部的洁净度达到电子气体的使用要求。

置换气源内的置换气可以是氦气、氩气或者氮气的其中一种，先把置换气源内的置换气通入至减压器进行减压处理，保证经减压器处理后的置换气压力在控制在0.8-2MPa之间，保证管道内气体的工作压力保持稳定状态；经减压器处理后的置换气先通入分析装置进行组分检测，分析装置包括色谱仪、水分仪和尘埃粒子测试仪，分析装置检测到置换气的纯度要求达到4N5(99.995％)以上置换气才算合格。

置换气的检测合格后，再把置换气源内的置换气经减压器处理，再将经减压器处理后的置换气通入至吸附器内，吸附器内装载有吸附剂，吸附剂可以是3A吸附剂、4A吸附剂、5A吸附剂或13X吸附剂中的一种或几种混合，吸附剂主要是吸附置换气中的氧气和水分，提高置换气的纯度。

经吸附器处理后的置换气通入至过滤器组进行过滤处理，把置换气中的固体颗粒以及油分过滤掉，进一步提高置换气的纯度。经过滤器组处理后的置换气再次通入至分析装置进行含杂分析，更进一步地保证置换气的纯度，含杂分析合格后才把置换气通入至总管，由于多个钢瓶连通至总管，因此，打开钢瓶自身的阀门，把置换气通入至钢瓶内，而整个***内的管道均为EP级316L不锈钢管，加热烘箱对钢瓶进行加热，把钢瓶内壁的水分变成水蒸气，然后反复地对钢瓶进行抽真空和通入置换气的处理，最终置换气连同钢瓶内的杂质一同被抽空，最终使钢瓶内部的洁净度达到电子气体的使用要求。

附图说明

图1是本实用新型其中一个实施例的结构示意图。

其中：置换气源1、第一集装格101、第二集装格102、第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16、第七阀门17、第八阀门18、第九阀门19、第十阀门110、第一压力表1011、第二压力表1012、第三压力表1013、第四压力表1014、第五压力表1015、减压器2、吸附器3、过滤器组4、第一级过滤器41、第二级过滤器42、钢瓶组5、钢瓶51、总管52、加热烘箱6、真空泵7、分析装置8、排空管91、排空阀911、气体检测管92、分管93、软管活接头931。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种超高纯气体的钢瓶处理***，包括置换气源1、减压器2、吸附器3、过滤器组4、钢瓶组5、加热烘箱6、真空泵7和分析装置8；

所述置换气源1的输出端连通至减压器2的输入端；

所述减压器2的输出端连通管至吸附器3的输入端，所述减压器2的输出端还连通至分析装置8的输入端；

所述吸附器4的输出端连通至过滤器组4的输入端；

所述钢瓶组5包括多个钢瓶51和总管52，多个钢瓶51连通至总管52，多个钢瓶51放置于加热烘箱6内；

所述过滤器组4的输出端连通至总管52的输入端，所述总管52的输出端连通至真空泵7的输入端。

置换气源1内的置换气可以是氦气、氩气或者氮气的其中一种，先把置换气源1内的置换气通入至减压器2进行减压处理，保证经减压器2处理后的置换气压力在控制在0.8-2MPa之间，保证管道内气体的工作压力保持稳定状态；经减压器2处理后的置换气先通入分析装置8进行组分检测，分析装置8包括色谱仪、水分仪和尘埃粒子测试仪，分析装置8检测到置换气的纯度要求达到4N5(99.995％)以上置换气才算合格。

置换气的检测合格后，再把置换气源1内的置换气经减压器2处理，再将经减压器2处理后的置换气通入至吸附器3内，吸附器3内装载有吸附剂，吸附剂可以是3A吸附剂、4A吸附剂、5A吸附剂或13X吸附剂中的一种或几种混合，吸附剂主要是吸附置换气中的氧气和水分，提高置换气的纯度。

经吸附器3处理后的置换气通入至过滤器组4进行过滤处理，把置换气中的固体颗粒以及油分过滤掉，进一步提高置换气的纯度。经过滤器组4处理后的置换气再次通入至分析装置8进行含杂分析，更进一步地保证置换气的纯度，含杂分析合格后才把置换气通入至总管52，由于多个钢瓶51连通至总管52，因此，打开钢瓶51自身的阀门，把置换气通入至钢瓶51内，而整个***内的管道均为EP级316L不锈钢管，加热烘箱6对钢瓶51进行加热，把钢瓶51内壁的水分变成水蒸气，然后反复地对钢瓶51进行抽真空和通入置换气的处理，最终置换气连同钢瓶51内的杂质一同被抽空，最终使钢瓶51能够洁净度达到电子气体的使用要求。

进一步，所述置换气源1的置换气体储存在集装格的气瓶中，所述集装格的数量为二，分别为第一集装格101和第二集装格102，置换气体为氮气、氩气或者氦气中的一种。

两个集装格为一开一备的状态，例如在本实施例中，先使用第一集装格101内的置换气，此时第一阀门11处于打开状态，第二阀门12处于关闭状态；当第一集装格101内的置换气使用完之后，打开第二阀门12，关闭第一阀门11，使用第二集装格102内的置换气；因此，可保证原料置换气的供应，无需频繁更换原料置换气，减少作业人员的工作负荷。

集装格是现有的集装格；集装格内设有多个气瓶，同一个集装格内的所有的气瓶的出气口是连通至一条总气管中，总气管中具有一个总出气口，气体便是从这个总出气口中排出至管道使用。

进一步，所述过滤器组4包括第一级过滤器41和第二级过滤器42，所述第一级过滤器41的输出端连通至第二级过滤器42的输入端。

第一级过滤器41的精度为0.01μm，第二级过滤器42为高精度超净过滤器，其精度为0.003μm，通过两级过滤器，能够保证不同大小的固体颗粒以及油分过滤掉。

进一步，还包括排空管91，其一端连通至总管52，所述排空管91设有排空阀911。

将排空管91连通至总管52，更方便对钢瓶51进行排空处理；因为总管52上连通有多个钢瓶51，而当把置换气通入这些钢瓶51之前，如果钢瓶51内气体的压力大于0.2MPa,就要先打开排空阀911，把钢瓶51内气体的压力排至0.05MPa。

进一步，还包括气体检测管92，所述气体检测管92的一端连通至过滤器组4的输出端，所述气体检测管92的另一端连通至分析装置8的输入端。

因为经过滤器组4处理后的置换气需要再次通入至分析装置8进行含杂分析，更进一步地保证置换气的纯度，含杂分析合格后才把置换气通入至总管52。因此，打开第七阀门17，此时第八阀门18处于关闭状态，能够把置换气通入至分析装置8。

进一步，还包括分管93，所述分管93的一端连通至气体检测管92，所述分管93的另一端设有软管活接头931。

因为当钢瓶组5内的钢瓶51已经完成加热、通入置换气、抽真空的处理后，钢瓶组5内的其中一个钢瓶51是需要再次通入置换气的，且需要将这个留有置换气的钢瓶51通过软管活接头931连通至分管93，打开第九阀门19，把置换气通入至分析装置8对这个钢瓶51内的置换气进行含杂分析；若含杂分析合格，则对这个钢瓶51进行抽真空处理，若含杂分析不合格，则钢瓶组5内所有的钢瓶51重新进行加热抽真空处理，从而能够确保整个钢瓶组5内的钢瓶51洁净度达到电子气体的使用要求。

进一步，还包括第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13、第四阀门14、第五阀门15、第六阀门16、第七阀门17、第八阀门18、第九阀门19和第十阀门110；

所述第一阀门11设于所述第一集装格101的输出端，所述第二阀门12设于第二集装格102的输出端，所述第三阀门13设于所述分析装置8的输入端，所述第四阀门14设于所述吸附器3的输入端，所述第五阀门15设于过滤器组4的输入端，所述第六阀门16设于所述第一过滤器41的输出端，第七阀门17设于所述气体检测管92，所述第八阀门18设于所述总管52的输入端，所述第九阀门19设于所述分管93，所述第十阀门110设于所述真空泵7的输入端。

进一步，还包括第一压力表1011、第二压力表1012、第三压力表1013、第四压力表1014和第五压力表1015；

所述第一压力表1011设于所述减压器2的输出端，所述第二压力表1012设于所述第五阀门15的输出端与第一过滤器41的输入端之间，所述第三压力表1013设于所述第一过滤器41的输出端与第六阀门16的输入端之间，所述第四压力表1014设于所述第二过滤器41的输出端与第八阀门18的输入端之间，所述第五压力表1015设于总管52。

通过设置多个有压力表，便于工作人员观察***各处的压力状况。

使用所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***的方法，包括如下步骤：

步骤A：把置换气源1的置换气通入至减压器2进行减压处理；置换气源1内的置换气可以是氦气、氩气或者氮气的其中一种，先把置换气源1内的置换气通入至减压器2进行减压处理，保证经减压器2处理后的置换气压力在控制在0.8-2MPa之间，保证管道内气体的工作压力保持稳定状态；置换气源1的置换气体储存在集装格的气瓶中，两个集装格为一开一备的状态，例如在本实施例中，先使用第一集装格101内的置换气，此时第一阀门11处于打开状态，第二阀门12处于关闭状态；当第一集装格101内的置换气使用完之后，打开第二阀门12，关闭第一阀门11，使用第二集装格102内的置换气；因此，可保证原料置换气的供应，无需频繁更换原料置换气，减少作业人员的工作负荷。集装格是现有的集装格；集装格内设有多个气瓶，同一个集装格内的所有的气瓶的出气口是连通至一条总气管中，总气管中具有一个总出气口，气体便是从这个总出气口中排出至管道使用。

步骤B：把减压处理后的置换气通入至分析装置8进行组分检测，组分检测合格后，进入步骤C；分析装置8包括色谱仪、水分仪和尘埃粒子测试仪，分析装置8检测到置换气的纯度要求达到4N5(99.995％)以上置换气才算合格，此时第三阀门13是打开的，第四阀门14是关闭的。

步骤C：把减压处理后的置换气通入至吸附器3进行吸附处理，此时第四阀门14是打开的，第三阀门13是关闭的；吸附器3内装载有吸附剂，吸附剂可以是3A吸附剂、4A吸附剂、5A吸附剂或13X吸附剂中的一种或几种混合，吸附剂主要是吸附置换气中的氧气和水分，提高置换气的纯度。

步骤D：把吸附处理后的置换气通入至过滤器组4进行过滤处理；此时第五阀门15和第六阀门16是处于打开状态的，第一级过滤器41的精度为0.01μm，第二级过滤器42为高精度超净过滤器，其精度为0.003μm，通过两级过滤器，能够保证不同大小的固体颗粒以及油分过滤掉。

步骤E：把过滤处理后的的置换气通入至分析装置8进行含杂分析，含杂分析合格后，进入步骤F；打开第七阀门17，此时第八阀门18处于关闭状态，能够把置换气通入至分析装置8。

如果置换气为氩气或者是氦气，则需要分析其中的氧气、氮气、水分和颗粒度，其中要求氧气含量≤10ppbv，氮气含量≤10ppbv，水分含量≤50ppbv，气体颗粒度≤3PCS/L；如果置换气为氮气，只需要分析氧气、水分和颗粒度，氧气含量≤10ppbv，水分含量≤50ppbv，气体颗粒度≤3PCS/L。

步骤F：启动真空泵7，打开第十阀门110，对***管道进行抽真空处理，当***管道的真空度达到0.03Pa后，关闭第十阀门110，打开钢瓶组5内的钢瓶51自身的阀门，若钢瓶51内气体的压力大于0.2MPa,则打开排空阀911进行排空处理，把钢瓶51内气体的压力排至0.05MPa,然后关闭排空阀911，启动加热烘箱6，加热温度控制在80-120摄氏度；若钢瓶51内的气体压力过高，加热后的钢瓶有可能会发生***等意外，因此钢瓶51内气体的压力大于0.2MPa,需要打开排空阀911进行排空处理；对钢瓶51加热，使钢瓶51内的水蒸气蒸发。

步骤G：打开第十阀门110，对***进行抽真空处理，当***管道的真空度达到0.03Pa后，关闭第十阀门110；

步骤H：打开第八阀门18，把经过滤器组4处理后的置换气通入至钢瓶51内，通入钢瓶51内的气体压力控制在0.2MPa,让置换气在钢瓶51内静置20-30分钟，然后打开第十阀门110，再对钢瓶51进行抽真空处理直至***管道的真空度达到0.03Pa；

步骤I：反复进行步骤H2至4次，反复操作几次之后，能把钢瓶51内的杂质抽出，保证钢瓶51的洁净度达到电子气体的使用要求。

步骤J：向最靠近总管52输入端的一钢瓶51通入置换气，通入置换气51的该钢瓶51内的气体压力控制在0.8-1MPa，保证有足够的气体压力后续把置换气通过软管活接头931通入至分析装置8，其余钢瓶51自身的阀门关闭，其余钢瓶51保持真空状态，并把所有钢瓶51从加热烘箱6拆下；

步骤K：待钢瓶51的温度降至室温后，再把步骤J中已经通入置换气的所述钢瓶51连接至分管93的软管活接头931，打开第九阀门19，把置换气通入至分析装置8对该钢瓶51内的置换气进行含杂分析；若含杂分析合格，则对这个钢瓶51进行抽真空处理，若含杂分析不合格，则对从步骤J中拆下的该钢瓶组5重新进行步骤F-K。

如果置换气为氩气或者是氦气，则需要分析其中的氧气、氮气、水分和颗粒度，其中要求氧气含量≤100ppbv，氮气含量≤100ppbv，水分含量≤80ppbv，气体颗粒度≤5PCS/L；如果置换气为氮气，只需要分析氧气、水分和颗粒度，氧气含量≤100ppbv，水分含量≤80ppbv，气体颗粒度≤5PCS/L。

整个过程能够方便地判断该钢瓶组5内的钢瓶51是否达到电子气体的使用要求。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：包括置换气源、减压器、吸附器、过滤器组、钢瓶组、加热烘箱、真空泵和分析装置；

所述置换气源的输出端连通至减压器的输入端；

所述减压器的输出端连通管至吸附器的输入端，所述减压器的输出端还连通至分析装置的输入端；

所述吸附器的输出端连通至过滤器组的输入端；

所述钢瓶组包括多个钢瓶和总管，多个钢瓶连通至总管，多个钢瓶放置于加热烘箱内；

所述过滤器组的输出端连通至总管的输入端，所述总管的输出端连通至真空泵的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：所述置换气源的置换气体储存在集装格的气瓶中，所述集装格的数量为二，分别为第一集装格和第二集装格，置换气体为氮气、氩气或者氦气中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：所述过滤器组包括第一级过滤器和第二级过滤器，所述第一级过滤器的输出端连通至第二级过滤器的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：还包括排空管，其一端连通至总管，所述排空管设有排空阀。

5.根据权利要求4所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：还包括气体检测管，所述气体检测管的一端连通至过滤器组的输出端，所述气体检测管的另一端连通至分析装置的输入端。

6.根据权利要求5所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：还包括分管，所述分管的一端连通至气体检测管，所述分管的另一端设有软管活接头。

7.根据权利要求6所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门；

所述第一阀门设于所述第一集装格的输出端，所述第二阀门设于第二集装格的输出端，所述第三阀门设于所述分析装置的输入端，所述第四阀门设于所述吸附器的输入端，所述第五阀门设于过滤器组的输入端，所述第六阀门设于所述第一级过滤器的输出端，第七阀门设于所述气体检测管，所述第八阀门设于所述总管的输入端，所述第九阀门设于所述分管，所述第十阀门设于所述真空泵的输入端。

8.根据权利要求7所述的一种超高纯气体的钢瓶处理***，其特征在于：还包括第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表和第五压力表；

所述第一压力表设于所述减压器的输出端，所述第二压力表设于所述第五阀门的输出端与第一级过滤器的输入端之间，所述第三压力表设于所述第一级过滤器的输出端与第六阀门的输入端之间，所述第四压力表设于所述第二级过滤器的输出端与第八阀门的输入端之间，所述第五压力表设于总管。

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