特殊气体安全

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1、1,气体输送系统安全,2,气体输送系统安全,After this training, you will be able to: 了解半导体/电子行业气体种类及特性 了解低温气体的危害及防护 了解如何确保气体输送系统安全 了解如何正确操作钢瓶 了解gas-handling设备及其功能 了解系统输送系统的部件及其功能 了解gas cabinet和VMB/P,3,设计准则,气体输送系统的三大设计准则 Safety Process Control 工艺控制（流量、压力等） Purity Control 纯度控制（纯度/颗粒度）,4,气体分类一,根据气体储存形式不同，分为： Bulk Gas 大宗气体（

2、特指Ar, N2, O2, He, H2） Specialty Gas 特种气体 (SiH4, NH3, CF4, etc.) Compressed Dry Air干燥压缩空气,5,气体分类一大宗气体,Bulk Gas 大宗气体-N2/Ar/O2 通常半导体工厂，厂务N2/ Ar/ O2以液态储存在槽罐内,6,气体分类一大宗气体,低温液体 在常压下沸点低于-240oF (-115oC) 例如 O2液化温度(-297 oF) (-183oC) Ar液化温度(-302 oF) (-186oC) N2液化温度(-320 oF) (-196oC) oC=(oF-32)*5/9,7,气体分类一大宗气体,

3、低温液体危险性 低温 蒸气扩散 低温液体可能引起冻伤,8,气体分类一大宗气体,低温气体的其它危险 低温可能会引起周围物品的损伤危险 危险包括 过冷 过大的体积膨胀 雾,9,气体分类一大宗气体,低温引起的破裂,10,膨 胀 率,11,气体分类一大宗气体,低温危险防护 提供排风系统 正确操作气瓶 正确的系统设计 适当的个人防护设备,12,气体分类一大宗气体,Bulk Gas 大宗气体-H2 /He 由于H2和He的液化温度极低，加之自然界游离态气体极少，故H2和He一般以高压气态形式储存在钢瓶内（国外使用液态储存），并且以钢瓶组供应 H2常用电解水得到，He从矿石中提炼得到（绝大部分产自美国） H

4、2液化温度(-423 oF) (-253oC), He液化温度(-452 oF) (-269oC) 绝对零度为 -273oC,13,气体分类一特种气体,什么是Specialty Gas特种气体 大宗气体&CDA以外的气体 空气中极稀有气体（如Xe 氙气） 不存在空气中，人工合成之气体 （如AsH3砷烷） 特殊用途之超高纯气体（又称电子级气体）,14,气体分类二,根据气体危险性，气体分为： 不可燃气体 (N2, SF6, NF3等) 可燃性气体 (H2, SiH4, CH4等) 氧化性气体 (O2, N2O等) 毒性气体 (AsH3, PH3等） 腐蚀性气体 (Cl2, DCS等）,15,气体分

5、类二常见危险符号,不可燃性等级,可燃性等级,氧化性等级,毒性等级,腐蚀性等级,16,气体分类二不可燃气体,常见不可燃气体种类（通常指类似的惰性气体） 不可燃气体之危险性 窒息性 取代肺中的氧气 压强 单位面积所承受的压力 能量 气体在状态转变过程中产 生的能量,17,气体分类二不可燃气体,氧气被其他气提所取代之危害: 19.5% 人类正常生活所需要的最低氧气浓度极限 15-19.5% 工作能力下降，冠状动脉，肺部和循环系统出现先期症状， 12-14% 呼吸，脉搏加快，渐渐失去知觉 10-12% 呼吸，脉搏进一步加快，丧失判断能力，嘴唇发紫 8-10% 无意识，呕吐 6-8% 8 分钟死亡率10

6、0%，6分钟死亡率50%，4-5分钟尚可恢复 4% 40秒钟内昏迷，抽搐，停止呼吸，直至死亡,18,气体分类二可燃气体,常见可燃气体种类 H2/ SiH4等 可燃气体之危险性 窒息性 压力 可燃性 爆炸可能性,19,气体分类二可燃气体,20,气体分类二可燃气体,燃烧过后的不锈钢气瓶,21,气体分类二可燃气体,可燃性气体的危险防护 保证空气的流动，配备排风 正确的钢瓶操作流程 使用防爆设备 避免任何火化产生的可能,22,气体分类二氧化性气体,用途： O2 无法呼吸时，医生会用来维持呼吸 N2O - “笑气” ，牙医会用来做麻醉剂 这种气体怎么会有危险性?,23,气体分类二氧化性气体,引燃物,燃料

7、 氧化,燃烧三角形（三者缺一不可）,普通燃料 木头 碳 燃气 燃油,氧化物燃料 铝 不锈钢 碳钢,引燃物 压缩且隔热 (如柴油机) 冲击 高速度 摩擦 其他引燃物,24,气体分类二氧化性气体,用于氧化性气体输送系统的材料必须: 材料兼容（与活泼的氧化性气体不反应） 对材料系统作特殊清洁处理 (Oxygen clean) 过高含氧量的危害 当含氧量=23.5% 时，燃烧特性发生改变 可燃范围增大 自燃温度下降 通常不会燃烧的物质在 高氧环境会燃烧 通常会燃烧的物质在 高氧环境会极易燃烧，且燃烧速度极快,25,气体分类二氧化性气体,氧化性危险防护 提供排风系统 正确操作气瓶 使用相容的原料 避免引

8、燃点 确认系统经过适当的清洗,26,气体分类二毒性气体,例如 AsH3 PH3 B2H6 毒性气体之危险性 对身体毒害 中毒途径 吸入 通过皮肤吸收 吞食 注射,27,气体分类二毒性气体,专业术语 TWA (Time Weighted Average) 工人每天8小时，每周40小时，无任何防护措施的情况下允许的最高接触浓度，并且不会对人体产生伤害。 TLV (Threshold Limit Value) ACGIH允许的最高接触浓度，等同于TWA PEL (Permissible Exposure Limit) OSHA（美国职业安全与卫生管理局）建议的最高接触浓度。 Ceiling 工作中绝

9、对不可以达到的最高浓度。 IDLH (Immediately Dangerous to Life and Health) NIOSH（ 国立职业安全与健康研究所）允许的30分钟最高接触浓度。 LC50 (Lethal Concentration 50%) CGA（美国压缩气体协会）提出的 1小时内有50%可能性死亡的浓度。,28,气体分类二毒性气体,到底有多毒?,CO一氧化碳的毒性,容许浓度,体积浓度 (ppm-part per million百万分之一),29,气体分类二毒性气体,有毒气体危险防护 提供排风系统 正确操作气瓶 毒气监测系统 适当的个人装备 培训,30,气体分类二腐蚀性气体,低

10、腐蚀性 HF BCl3 SiCl4 高腐蚀性 HCl BF3 DCS 腐蚀性气体之危险性 摧毁人体生理组织 腐蚀设备 以下几种气体的危险性来自腐蚀性 HF, BCl3, SiCl4,31,气体分类二腐蚀性气体,被腐蚀的瓶口阀,32,气体分类二腐蚀性气体,腐蚀性危险的防护 提供排风系统 正确操作气瓶 采用相容的原材料 降低含水量 适当的个人防护设备,33,气体分类二腐蚀性气体,操作腐蚀性气体所应配备的个人防护设备 橡胶防护服 橡胶手套 面具 SCBA可选,34,气瓶操作,35,气瓶操作,单瓶运输车,36,气瓶操作,双瓶运输车,37,气瓶操作,多瓶运输车,38,气瓶操作,不要通过旋转来移动气瓶,3

11、9,气瓶操作,气瓶操作原则 不要机械撞击气瓶 不要用气瓶作为滚轮 不要通过气瓶盖吊升气瓶 不要用磁铁或吊索吊升气瓶 不要通过旋转来移动气瓶 固定住气瓶,40,气瓶操作,高温会引起瓶内压力上升 低温会引起瓶体易碎和瓶口阀实效,41,谢谢您的支持！,上海至纯洁净系统有限公司,42,半导体厂房的气体供应方式,Pipeline Cylinders Y Cylinders/ISO Modules Tube Trailers Cryogenic Tanks,43,气体供应方式,Bulk 大宗气体 Large quantity 3 methods may be supplied to the fab 1.

12、Nitrogen plants and pipelines N2空分站及管网 2. Cryogenic liquid 深冷液体供应 3. Tube trailer 鱼雷管（针对H2/He）,Cylinder 气体钢瓶 Small quantity Most labor intensive 1. Cryogenic liquid cylinders (dewars) 杜瓦供应 2. Gas cylinder 气体钢瓶,44,Onsite plants 室外空分站 厂务氮气 Fab size 30,000 sq ft (2787m2) Reliable (oil free compressors)

13、,Pipeline Commonly Nitrogen Reliable Multiple Customers,气体供应方式N2空分站及管网,45,2/17/97,6,大宗深冷液态气体,Why do we cool gas to a cryogenic state? Nitrogen Oxygen Argon Hydrogen Helium Liquid temperature: -183C (O2) to -423(H2),46,大宗深冷液态气体,Cryogenic liquid + heat = gas Liquid-to-gas expansion ratio from 694 (N2)

14、 to 857 (O2) 液态到气体的膨胀率694(N2)-857(O2),47,Storage & Supply System,48,Vaporizers蒸发器 provide the heat that converts the liquid back to a gas. Advantages: high reliability and low power (energy) cost. 高稳定性和低能耗 Disadvantage: the gas can be heated only to ambient temperature.气体只能升温至环境温度 Sized by both peak

15、 and continuous flow. 根据持续的最大流量来选择蒸发器规格。 Require usage patterns, peak flows and their duration, and monthly volumes for correct sizing. 根据实际使用模式、最大流量及其持续时间和月消耗量来更正蒸发器规格。,Storage & Supply System,49,Storage & Supply System,Purification 纯化 Many fab gas supply systems use onsite equipment to further pur

16、ify the gases. 半导体工厂通常使用纯化装置来纯化气体,50,Storage & Supply System,Pressure Regulation & Filtering 气体经过m以下级的过滤装置和减压阀组,51,Tube Trailer Supply,52,Each type of cylinder gas will exhibit different characteristics.,Types of Cylinder Gases,53,Compressed & Liquid Gases,Compressed Gas 压缩性气体 Easily transported through piping to the point of use (POU). 通过管网容易输送至各使用点 Pressure depletion in the cylinder allows the cyl