一种NF3充装尾气回收的装置和方法与流程

本申请涉及电子特气充装尾气回收，特别涉及一种nf3充装尾气回收的方法和装置。

背景技术：

1、随着半导体行业的发展，高纯电子特种气体nf3的使用量急剧增加，三氟化氮是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，对硅和氮化硅蚀刻，采用三氟化氮比四氟化碳和四氟化碳与氧气的混合气体有更高的蚀刻速率和选择性，而且对表面无污染，尤其是在厚度小于1.5μm的集成电路材料的蚀刻中，三氟化氮具有非常优异的蚀刻速率和选择性，在被蚀刻物表面不留任何残留物，同时也是非常好的清洗剂。随着纳米技术的发展和电子工业大规模的发展技术，它的需求量将日益增加。由于充装高纯nf3过程中需频繁分析检测，且钢瓶使用后会残留部分余气，此部分尾气直接抽空处理掉会造成较大的浪费，因此充装高纯nf3过程中产生的充装尾气和钢瓶尾气的回收对于提产降耗就显得尤为重要。目前，由于充装尾气量较小，压力较低，对于如何高效的回收没有较好的办法。另外，对于充装尾气的回收可能影响分析仪器后压力的波动，影响分析结果，因此采用一套装置实现充装尾气和钢瓶尾气的回收就显得尤为困难。

2、公告为cn218327503u中国专利公开了一种气瓶残气回收利用装置，该实用新型通过真空气泵使得抽气管吸入气瓶内的残气然后经过与蒸馏水混合后进入到汽化器中汽化完成，再通过真空泵从传输管吸入到压缩机内部进行气体压缩，最后从输气管再次进入到气瓶中完成回收利用，虽然在一定程度上提高了资源的利用率，但是该装置结构复杂，操作繁琐，不容易上手。

3、公告号为cn203082543u的中国专利公开了一种回收钢瓶中氪氙的装置，该实用新型专利通过用真空泵将钢瓶中剩余的氪氙气体抽出，并通过低温冷冻技术将氪氙气体冷凝回用，但是该专利需要用真空泵将气体抽出，势必造成另一种资源的损耗，同时没有办法保证氪氙气体的高效回收。

4、综上所述，目前由于nf3气瓶残气量较小，压力较低，尚未有专门针对nf3充装尾气回收的装置，且对比文件中气瓶残气回收装置复杂，操作繁琐，另外，对于充装尾气的回收可能影响分析仪器后压力的波动，影响分析结果，因此本申请提出一种nf3充装尾气回收的装置及方法。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，为了优化现有高纯电子特种气体尾气回收技术，本申请提供了一种nf3充装尾气回收的装置和方法，不仅在一套装置中实现了充装尾气和钢瓶尾气的高效回收，也保证了分析仪器后压力的稳定，避免分析结果受到影响，设备简单，成本较低，容易操作且回收尾气效率较高，为生产单位的提产降耗提供了方法和思路。

2、本申请的技术方案如下：

3、一方面，本申请提出一种nf3充装尾气回收的装置，包括：

4、平衡罐和冷阱，所述平衡罐进气口连通充装尾气，所述平衡罐出口管路上设置有出口调节阀，所述冷阱进气口连通充装排上钢瓶残气、称重余气和所述平衡罐出气口，所述冷阱的出气口连通汽化器的进气口，所述汽化器上设置回流管路，所述汽化器出气口连通nf3储罐。

5、优选的，所述冷阱设置有压力表，所述冷阱底部连通尾氮气出口管路，所述冷阱顶部连通液氮进口调节阀，所述氮进口调节阀连通液氮进口管路。

6、优选的，所述回流管路一端连通汽化器的出气口，另一端连通冷阱，所述回流管路通冷阱返气，所述回流管路上设置有冷阱返气调节阀。

7、另一方面，本申请提出一种nf3充装尾气回收的方法，具体如下，

8、s1.nf3充装尾气进入平衡罐，平衡罐压力与出口调节阀隔膜阀联锁，控制平衡罐压力为-0.08～0.08mpa，当压力高于0.08mpa时出口调节阀打开，当压力低于-0.08mpa时出口调节阀关闭；

9、s2.随后进入平衡罐的尾气、钢瓶残气和称重余气中的一种或多种进入冷阱，随后液相的nf3进入汽化器；

10、s3.经过汽化之后，其中气相的nf3进入nf3储罐备用，同时气相的nf3还回流至冷阱以维持冷阱内液态nf3流入汽化器的压力差。

11、6.优选的，s1所述nf3充装尾气的进入平衡罐之前的压力为-0.1～0mpa；s2所述冷阱的压力为-0.1～0mpa，s3所述压力差的计算方公式如下，

12、p0＝pb-pc+pd

13、其中，p0为压力差，pb为冷阱的压力，pc为汽化器的压力，pd为冷阱和汽化器的高度差产生的压力差值。

14、本申请的有益效果：

15、(1)本申请提供了一种nf3充装尾气回收的方法和装置，不仅在一套装置中高效的实现了充装尾气和钢瓶尾气的回收，也保证了分析仪器后压力的稳定，避免分析结果受到影响，设备及方法简单，效率较高，为生产单位的提产降耗提供了方法和思路；

16、(2)本申请将充装尾气的进入平衡罐之前，设定在-0.1～0mpa范围内，形成一个微负压环境，保证充装尾气在负压环境下，有效地进入平衡罐；

17、(3)本申请将平衡罐的压力设定在-0.08～0.08mpa，且平衡罐压力与平衡罐出口隔膜阀联锁，从而达到有效稳定平衡罐压力的作用，同时避免压力过大或过小，影响阀门的开闭，进而影响回收效果；

18、(4)本申请保持冷阱处于负压状态，保证液相的nf3能够顺利流入汽化器，同时，在汽化器和冷阱之间设置了回流装置，利用气相nf3形成负压力差，整个系统设置可以内部调节压力，避免通过引入其他气体，影响回收气体的纯度。

技术特征：

1.一种nf3充装尾气回收的装置，其特征在于，包括：平衡罐(a)和冷阱(b)，所述平衡罐(a)进气口连通充装尾气(s1)，所述平衡罐(a)出口管路上设置有出口调节阀(1)，所述冷阱(b)进气口连通充装排上钢瓶残气(s2)、称重余气(s3)和所述平衡罐(a)出气口，所述冷阱(b)的出气口连通汽化器(c)的进气口，所述汽化器(c)上设置回流管路，所述汽化器(c)出气口连通nf3储罐(d)。

2.根据权利要求1所述的一种nf3充装尾气回收的装置，其特征在于，所述冷阱(b)上设置有压力表，所述冷阱(b)底部连通尾氮气出口管路(s7)，所述冷阱(b)顶部连通液氮进口调节阀(2)，所述氮进口调节阀(2)连通液氮进口管路(s6)。

3.根据权利要求1所述的一种nf3充装尾气回收的装置，其特征在于，所述回流管路一端连通汽化器(c)的出气口，另一端连通冷阱(b)，所述回流管路通冷阱返气(s4)，所述回流管路上设置有冷阱返气调节阀(3)。

4.一种nf3充装尾气回收的方法，其特征在于，具体如下：

5.根据权利要求4所述的一种nf3充装尾气回收的方法，其特征在于，s1所述nf3充装尾气(s1)的进入平衡罐(a)之前的压力为-0.1～0mpa；s2所述冷阱(b)的压力为-0.1～0mpa，s3所述压力差的计算方公式如下，

技术总结本申请涉及一种NF<subgt;3</subgt;充装尾气回收的装置和方法，具体包括：平衡罐和冷阱，所述平衡罐进口接充装尾气，平衡罐出口管路上设置有平衡罐出口调节阀，冷阱进口连通充装排上钢瓶残气、称重余气和平衡罐出口，冷阱的出气口连通汽化器的进气口，汽化器上设置回流管路，用于维持冷阱内液体流出的压力差，汽化器出口连通NF<subgt;3</subgt;储罐。本申请还提供一种NF<subgt;3</subgt;充装尾气回收的方法，基于本申请的装置，有效地回收了NF<subgt;3</subgt;充装尾气。本申请不仅在一套装置中高效的实现了充装尾气的回收，也保证了分析仪器后压力的稳定，避免分析结果受到影响，设备及方法简单，效率较高，成本低。技术研发人员：王中彪,张储桥,郝卓然,齐航,郭绪涛,王志民,李虹嶙,高晓良受保护的技术使用者：中船（邯郸）派瑞特种气体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/12