[發(fā)明專利]批量工藝氣體凈化系統(tǒng)及相關方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911319002.6
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111346468A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: M·施洛特貝克;D·P·莫菲
• 申請（專利權）人: 恩特格里斯公司
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 李婷

本發(fā)明描述批量工藝氣體凈化系統(tǒng)及相關方法，其包含適于在容器的外表面處使用例如氣體流的一定體積的氣體以在再裝填步驟期間、在再裝填步驟之后的冷卻步驟期間或兩者期間控制容器內(nèi)部的溫度的系統(tǒng)。

技術領域

本發(fā)明涉及批量工藝氣體凈化系統(tǒng)及相關方法，其包含適于在容器的外表面處使用一定體積的氣體(例如，氣體流)以在再裝填步驟期間、在再裝填步驟之后的冷卻步驟期間或兩者期間控制容器內(nèi)部的溫度的系統(tǒng)。

背景技術

在電子工業(yè)中，許多操作需要高純度的特種氣體，例如氫氣、氬氣、氦氣、氧氣，二氧化碳、氮氣、氨氣(NH₃)及超潔凈干燥空氣，并且通常以高純度氣缸形式獲得或從在使用點(例如在半導體制造廠中)處凈化的批量氣體源獲得。高純度氣缸源能夠為氣態(tài)原料提供所需的高純度水平，但是在制造設施內(nèi)的多個使用點連續(xù)需要大量氣體的情況下，可能不方便或不具有成本效益。

作為氣缸源的替代，批量源特種氣體可用于某些類型的氣態(tài)原料。批量源特種氣體可以加壓或液化形式存儲在罐車、罐卡車、大規(guī)模現(xiàn)場存儲裝置或類似者中，或者可從位于使用點或使用點附近的壓氣機中獲取。可大量提供批量源特種氣體，但批量源特種氣體可能需要進行大量處理才能使氣體滿足所需的高純度標準。

當使用批量源特種氣體時，可使用能夠連續(xù)地凈化非常大量特種氣體的現(xiàn)場凈化系統(tǒng)來實現(xiàn)必要水平的高純度及高體積。此凈化系統(tǒng)可在制造廠內(nèi)集中操作以將氣態(tài)原料輸送到工廠內(nèi)的多個目的地，所述多個目的地可包含多個工作空間及多個制造設備(工具)。相對于提供氣態(tài)原料的其它模式，中央凈化系統(tǒng)的使用可導致效率及成本節(jié)省。

典型的現(xiàn)場凈化系統(tǒng)包含至少一個(但更典型的是至少兩個)凈化容器，其含有用于凈化特定類型的批量工藝氣體的凈化介質(zhì)(例如，過濾介質(zhì))。在典型的現(xiàn)場凈化系統(tǒng)的凈化過程中，批量工藝氣體流通過容器入口進入凈化容器，行進通過容器內(nèi)部包含的凈化介質(zhì)，且以經(jīng)凈化批量工藝氣體的形式通過容器出口離開容器，所述經(jīng)凈化批量工藝氣體接著被分配到制造設施內(nèi)的一或多個不同目的地。凈化介質(zhì)可包含過濾介質(zhì)，例如分離雜質(zhì)(例如水(濕氣)、碳氫化合物、微觀顆粒或其它污染物)的吸附劑。凈化過程在凈化溫度下操作。在一些系統(tǒng)中，凈化溫度的典型范圍是從攝氏10度到攝氏60度。應避免過高的凈化溫度，因為過高的溫度可能會降低凈化介質(zhì)分離污染物的能力，或甚至導致凈化介質(zhì)釋放先前分離的污染物。

為保持有效性，必須周期性地再生凈化容器內(nèi)的凈化介質(zhì)。在再生過程中，關閉容器入口及出口處的閥門以使容器脫機(即，對容器向其供應氣態(tài)原料的設備關閉)，并允許被加熱到再生氣體溫度的再生氣體行進通過凈化容器內(nèi)的過濾介質(zhì)。通常，為防止容器中過濾介質(zhì)的污染，再生氣體是經(jīng)凈化氣體，例如先前經(jīng)凈化的批量工藝氣體，例如已經(jīng)凈化過的并任選地存儲的批量工藝氣體(例如，使用相同容器或?qū)萜?。替代地，再生氣體可為除先前凈化的批量工藝氣體以外的氣體；如果是如此，再生氣體必須是高純度的，使得其有助于移除污染物。當行進通過容器時，典型的再生氣體溫度超過攝氏60度，通常遠遠超過攝氏60度，并且可在從攝氏250到攝氏450度的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

在再生步驟之后，僅在將容器及其容納的過濾介質(zhì)冷卻到有用操作溫度之后，才能使凈化容器恢復聯(lián)機并用于繼續(xù)生產(chǎn)。在一些系統(tǒng)中，再生過程包含再生步驟，隨后是冷卻步驟，在冷卻步驟期間，使處于冷卻氣體溫度(低于再生溫度)的冷卻氣體行進通過凈化容器內(nèi)的過濾介質(zhì)，以從過濾介質(zhì)移除熱量，并降低過濾介質(zhì)的溫度。冷卻氣體可為純凈氣體，例如經(jīng)凈化的批量工藝氣體，其可為先前被凈化及存儲的凈化批量工藝氣體，或者是從另一容器獲得的經(jīng)凈化批量工藝氣體。典型的冷卻氣體溫度可為從攝氏10度到攝氏60度。

典型的現(xiàn)場凈化系統(tǒng)包括至少兩個凈化容器以及隨附的導管及閥門，以允許一個容器繼續(xù)操作而另一容器被再生。