用于选择性收集过程流出物的方法和设备技术

本发明专利技术公开了用于从化学过程反应器的流出物回收需要的气体诸如二氟化氙、氙、氩、氦或氖的设备和方法，该化学过程反应器单独地或以气体混合物的形式或以变成分解的分子的形式利用这些气体，其中，该化学过程反应器使用不同气体组成的序列，并非所有气体组成包含需要的气体，且需要的气体只在需要的气体在流出物中的时间内被基本上捕获和回收。

Method and apparatus for selective collection of process effluent

The invention discloses a need for gas recovered from the reactor effluent of chemical process equipment and methods of two xenon fluoride, xenon, argon, helium or neon as the chemical reactor alone or by the gas, the gas mixture forms or molecules to become the decomposition of the form of the sequence of the chemical process the reactor using different gases, not all gas consists of gas and gas needs, need only in need in the effluent gases within the time basically capture and recovery.

【技术实现步骤摘要】
用于选择性收集过程流出物的方法和设备相关申请的交叉引用本专利申请要求2010年1月观日提交的美国临时专利申请第61Λ98，949号的 优先权。
技术介绍
存在着从以间断的(intermittent)和可变的气流提供的源气体或流出气体区分 和有效地收集含有高价值的需要的气体(如稀有气体(Kr、Xe))的过程气体(process gas) 的需要。非常重要的是，收集所需的气体的设备不应以任何方式干扰处理装置(如收集系 统所连接的化学过程反应器)的性能。来自半导体加工(如蚀刻)的流出气体通常在作用 泵(process pump)处稀释，然后通过泵接入共用流出气体歧管(其最终到达消除或净化系 统)后的气体歧管(manifold)转移。这种流出气体的混杂(comingling)最终稀释了感兴 趣的过程流出流，从而使得其非常难以有效地处理以移除感兴趣的物质(即需要的气体) 以用于回收，。从化学过程的废物流中回收作为污染流出物而不可接受的或具有足够的回收价 值的气体是已知的。参见US7，261，763。从流出物回收稀有气体用于包装和运输以提纯和循环利用。参见US7，294, 172和 US7,169，210。因为全球变暖的潜在问题，回收半导体加工的蚀刻气体是已知的。参见 US7, 258，725。从半导体加工的流出物收集稀有气体是已知的。参见US6，605，134。循环利用来自半导体加工的全氟化碳化合物(PFC)是已知的。参见US6，277，173。氙回收系统是已知的。参见US7J85，154。氙传感器是已知的。参见US2006/00211421。然而，这些方法没有解决以下问题从顺序通过化学过程流出系统的其他流出气 体不连续地收集(discrete collection)需要的气体，和避免在该不连续收集需要的气体 的过程中干扰这一化学过程的条件。通过下面更详细阐述的本专利技术获得了这些和其他的优势。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于从顺序利用两种或更多种气体组成(gas composition)的化 学过程反应器的流出物回收需要的气体的设备，包括(a)配备有用于将两种或更多种独立的气体组成引入化学过程反应器中的一个或 多个管线的化学过程反应器；(b)用于控制将独立的气体组成引入化学过程反应器中的过程控制器；(c)能够移除引入化学过程反应器的两种或更多种独立的气体组成的流出物的来 自化学过程反应器的流出物管线；(d)流出物管线中的止回阀，其允许移除来自化学过程反应器的流出物和防止流出物向化学过程反应器的任何实质流动；(e)能够从流出物管线移除需要的气体的回收管线；(f)回收管线中的自动阀；(g)过程控制器，其能够控制将两种或更多种气体组成顺序引入化学过程反应器 和能够控制回收管线中的自动阀的操作以使得在需要的气体作为气体组成的一部分在流 出物管线中时的至少一部分时间内自动阀开放，其中过程控制器能够通过与化学过程反应 器和自动阀的信号连接产生和接收过程信号；和(h)回收管线中的压缩器，其能够以足以关闭流出物管线中的止回阀的流量从流 出物管线移除需要的气体。本专利技术还涉及一种用于从顺序利用两种或更多种气体组成的化学过程反应器的 流出物回收需要的气体的方法，包括(a)通过到化学过程反应器的入口将包括需要的气体的两种或更多种气体组成顺 序引入化学过程反应器中；(b)在流出物管线中从化学过程反应器顺序移除包括两种或更多种气体组成和需 要的气体的流出物；(c)使流出物通过具有开启压力(crack pressure)设置的止回阀；(d)从止回阀上游的流出物管线移除流出物的一部分，该部分流出物包含大部分 的需要的气体，其中所述移除关闭止回阀，这种移除通过由自动阀控制的回收管线进行；(e)由与自动阀信号连通的过程控制器控制自动阀的操作，其中过程控制器至少 通过与化学过程反应器或其入口中的一个或多个的信号连通监控两种或更多种气体组成 引入化学过程反应器或其入口中；和(f)在需要的气体作为气体组成的一部分在流出物管线中时的至少一部分时间内 开放自动阀以从流出物管线回收包含需要的气体的气体组成。附图说明图1是用于从化学过程反应器流出物以不连续的方式收集需要的气体的本专利技术 实施方式的示意图。图2是图1的局部片断图，显示使用三通阀20A的替代阀设置。图3是图1的局部片断图，显示在压缩器观下游和保护床30上游具有缓冲罐31 的实施方式。具体实施例方式存在着从源气体或流出气体区分和有效地收集含有高价值物质的过程气体，如作 为需要的气体的稀有气体(Kr、Xe、He、Ne、Ar、foi)的需要，所述需要的气体以间断的和/或 可变的流提供，这与来自过程的流出气体连续流相反，例如由半导体工艺反应器示例的化 学过程反应器。希望的是，收集所需气体的设备不干扰收集系统连接的过程装置的性能，即 化学过程反应器。这一概念使得能够通过连接到控制系统(即过程控制器或计算机)和使 用在适当的时候启动的自动阀处理废气来收集需要的气体。一种替代方法是利用在化学过 程反应器之后的机载(onboard)传感器，诸如在来自化学过程反应器的流出物管线中。该传感器会检测感兴趣的物质(如以氙气为例的需要的气体)的存在，并激活过程控制器以 开始这种气体的回收或收集。通过基于对关键工艺参数的测量的逻辑控制自动阀的启动。 该系统包括提供收集和储存需要的气体所需的真空和容量的处理设备。这些设备产生适当 水平的容量，以使得流出气体中所含的需要的气体的稳定气流可以被定量输入富集系统， 如真空变压吸附系统(VSA)或变温吸附系统(TSA)或变压吸附系统(PSA)。本专利技术满足了对于从优选以间断形式包含需要的气体的多个过程流出流有效地 收集有价值的排出的需要气体(如氙)的方法的需要。该方法包括用于监控/测量工艺参 数的系统、控制逻辑、分流所选择的气体的自动阀、止回阀、真空系统和存储空间。界面通过 利用作用泵/压缩器之后回收气体歧管或回收管线与正常废气歧管或流出物管线之间的 压力差来运行。在接受来自过程控制器的信号后，自动阀(如电磁阀)开放。回收管线内 减小的压力迫使流出物管线中的止回阀关闭。此时这将流出气体转向回收管线。该系统还 包含处理逻辑(process logic)以选择性地在存在感兴趣的物质或需要的气体时发出信 号；以及如果感兴趣的物质或需要的气体不存在或可能对下游回收系统造成破坏的其他物 质存在，则切断流。处理逻辑也可以补偿感兴趣的物质或需要的气体(如氙)从化学过程 反应器移动到回收管线或自动阀所需要的时间。这通过自动阀的开放和关闭中的可调节的 延迟来实现。与化学过程反应器的界面可以包括接进流出物管线的T型接头、截流阀、分析端 口(任选的)、减小振动耦合(vibrational coupling)和应力的柔性管线、压力计(任选 的)、电磁阀和能够将化学过程反应器与回收系统隔离的手动截流阀。来自半导体或化学过程反应器(如蚀刻)的流出气体通常在作用泵处稀释，然后 通过泵后的气体歧管或流出管线转移入共用的流出气体歧管(其最终到达消除或净化系 统)。流出气体的这种混杂最终稀释过程流出组合物和感兴趣的需要的气体，从而使得非常 难以有效处理以移除感兴趣的物质或需要的气体而进行回收。因此，优选感兴趣的需要的 气本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于从顺序利用两种或更多种独立的气体组成的化学过程反应器的流出物回收需要的气体的设备，包括：（ａ）配备有用于将两种或更多种独立的气体组成引入化学过程反应器的一个或多个管线的化学过程反应器，具有至过程控制器的信号连接；（ｂ）至少一个连接所述化学过程反应器以将独立的气体组成引入化学过程反应器的入口；（ｃ）能够移除引入化学过程反应器中的两种或更多种独立气体组成的流出物的来自化学过程反应器的流出物管线；（ｄ）允许移除来自化学过程反应器的流出物和防止流出物向化学过程反应器的任何实质流动的流出物管线中的止回阀，其具有设置的开启压力；（ｅ）具有至流出物管线的连接、处于止回阀上游的回收管线，其能够从流出物管线移除需要的气体；（ｆ）回收管线中的自动阀，其具有至过程控制器的信号连接；（ｇ）过程控制器，其能够控制将两种或更多种气体组成顺序引入化学过程反应器并能够控制回收管线中的自动阀的操作以使得自动阀在需要的气体作为气体组成的一部分在流出物管线中时的至少一部分时间内开放，其中过程控制器能够通过与化学过程反应器和自动阀的信号连接产生和接收过程信号；和（ｈ）回收管线中的压缩器，其能够以足以在止回阀的开启压力设置之下关闭流出物线路中的止回阀的流量从流出物管线移除需要的气体。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·文彻斯特，M·J·伯斯科，G·W·克雷恩，I·P·韦斯特，R·L·桑姆萨尔，D·P·迪，A·D·约翰森，E·J·小卡瓦基，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US