特殊气体安全

1气体输送系统安全2气体输送系统安全Afterthistraining,youwillbeableto: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gascabinet和VMB/P3设计准则气体输送系统的三大设计准则–Safety–ProcessControl工艺控制（流量、压力等）–PurityControl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：1.BulkGas大宗气体（特指Ar,N2,O2,He,H2）2.SpecialtyGas特种气体(SiH4,NH3,CF4,etc.)3.CompressedDryAir干燥压缩空气5气体分类一—大宗气体BulkGas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(-297oF)(-183oC)Ar液化温度(-302oF)(-186oC)N2液化温度(-320oF)(-196oC)oC=(oF-32)*5/97气体分类一—大宗气体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BulkGas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）H2液化温度(-423oF)(-253oC),He液化温度(-452oF)(-269oC)绝对零度为-273oC13气体分类一—特种气体什么是SpecialtyGas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：1.不可燃气体(N2,SF6,NF3等)2.可燃性气体(H2,SiH4,CH4等)3.氧化性气体(O2,N2O等)4.毒性气体(AsH3,PH3等）5.腐蚀性气体(Cl2,DCS等）15气体分类二—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100%，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Gas可燃范围(俗称爆炸极限)(在空气中的百分比)自然温度(°C)比重(空气为1)Acetylene乙炔2.5–100%3000.90Hydrogen氢气4–74%5790.07Methane甲烷5–14%5380.56Propane丙烷2.1–9.5%4501.56Ammonia氨气16–25%6510.6020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(Oxygenclean)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(TimeWeightedAverage)–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(ThresholdLimitValue)－ACGIH允许的最高接触浓度，等同于TWAPEL(PermissibleExposureLimit)－OSHA（美国职业安全与卫生管理局）建议的最高接触浓度。Ceiling－工作中绝对不可以达到的最高浓度。IDLH(ImmediatelyDangeroustoLifeandHealth)－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(LethalConcentration50%)－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?252001200376005001000150020002500300035004000Concentration(ppm)TWACeilingIDLHLC50ExposureLimitCarbonMonoxideToxicity系列1CO一氧化碳的毒性容许浓度体积浓度(ppm-partpermillion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,SiCl431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39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半导体厂房的气体供应方式PipelineCylindersYCylinders/ISOModulesTubeTrailersCryogenicTanks42气体供应方式Bulk大宗气体Largequantity3methodsmaybesuppliedtothefab1.NitrogenplantsandpipelinesN2空分站及管网2.Cryogenicliquid深冷液体供应3.Tubetrailer鱼雷管（针对H2/He）Cylinder气体钢瓶SmallquantityMostlaborintensive1.Cryogenicliquidcylinders(dewars)杜瓦供应2.Gascylinder气体钢瓶43Onsiteplants室外空分站厂务氮气Fabsize30,000sqft(2787m2)Reliable(oilfreecompressors)PipelineCommonlyNitrogenReliableMultipleCustomers气体供应方式－N2空分站及管网442/17/976大宗深冷液态气体Whydowecoolgastoacryogenicstate?–Nitrogen–Oxygen–Argon–Hydrogen–HeliumLiquidtemperature:-183°C(O2)to-423°(H2)45大宗深冷液态气体Cryogenicliquid+heat=gasLiquid-to-gasexpansionratiofrom694(N2)to857(O2)液态到气体的膨胀率694(N2)-857(O2)46Storage&SupplySystem47Vaporizers蒸发器providetheheatthatconvertstheliquidbacktoagas.Advantages:highreliabilityandlowpower(energy)cost.高稳定性和低能耗Disadvantage:thegascanbeheatedonlytoambienttemperature.气体只能升温至环境温度•Sizedbybothpeakandcontinuousflow.根据持续的最大流量来选择蒸发器规格。•Requireusagepatterns,peakflowsandtheirduration,andmonthlyvolumesforcorrectsizing.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&SupplySystem48Storage&SupplySystemPurification纯化Manyfabgassupplysystemsuseonsiteequipmenttofurtherpurifythegases.半导体工厂通常使用纯化装置来纯化气体49Storage&SupplySystemPressureRegulation&Filtering气体经过μm以下级的过滤装置和减压阀组50TubeTrailerSupply51Eachtypeofcylindergaswillexhibitdifferentcharacteristics.TypesofCylinderGases52Compressed&LiquidGasesCompressedGas压缩性气体Easilytransportedthroughpipingtothepointofuse(POU).通过管网容易输送至各使用点Pressuredepletioninthecylinderallowsthecylindercontenttobemonitored.可以通过瓶内压力的降低，监测钢瓶剩余气体量Thepressuredropwillbeseenonthehighpressuresideofthegasdeliverysystem.压力降可以在气体输送系统的高压侧看到。Asthepressureinthegascylinderisdepleted,thedeliverypressurewillincrease(equalize).53CompressedversusLiquidGasesLiquefiedcompressedgas液