一氧化二氮的性质和使用安全事项

一氧化二氮 (氧化亚氮) 的性质和使用注意事项

俗称笑气Nitrous oxide,笑气是无色,有甜味的助燃气体,具有麻醉性。

纯度:99.9—99.999%         包装:40L钢瓶                  包装压力:20–23KG/瓶

CAS No:10028-97-2UN编号:1070
分子量:44.01熔点(℃):-90.8
沸点(℃):-88.5临界压力(MPa):7.26
临界温(℃):36.5相对密度(水=1):1.23
溶解性:溶于水、乙醇、乙醚、浓硫酸饱和蒸气压(kPa):506.62(-58℃)
笑气用途:用作医药麻醉剂、防腐剂,以及用于气密性检查、原子光谱仪用载气、半导体制造用气、标准气、火箭推进用氧化剂。

危险特性:吸入本品和空气的混合物,当其中氧浓度很低时可引起窒息;吸入80%本品和氧气的混合物引起深麻醉,苏醒后一般无后遗作用。遇乙醚、乙烯等易燃气体能起助燃作用,可加剧火焰的燃烧。

应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

灭火方法:本品不燃。用雾状水保持火场中容器冷却。迅速切断气源,用水喷淋保护切断气源的人员,然后使用干粉或二氧化碳灭火。

注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、还原剂分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂接触。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。

一氧化二氮(氧化亚氮)

氧化亚氮国家标准

GB/T 28729—2012 氧化亚氮(一氧化二氮)国家标准

  项目指标
医用工业用
氧化亚氮(N2O)纯度(体积分数)/10-2                ≥9999
气态酸、碱按4.5检验合格
卤化物(以卤素计)按4.6检验合格
易还原物按4.7检验合格
易氧化物按4.8检验合格
砷化氢、磷化氢按4.9检验合格
水分露点/℃-4343
氧(O2)含量(体积分数)/10-20.2
氮(N2)含量(体积分数)/10-20.8
一氧化碳(CO)含量(体积分数)/10-655
二氧化碳(CO2)含量(体积分数)/10-6100100

小气瓶0.95升装的一氧化二氮(氧化亚氮),可作为食品添加剂,用于乳业、蛋糕食品等行业,使这些奶品和蛋糕食用时更加酥松,香甜可口,国外客户对此有较大的需求(由于政策,此产品不面对国内用户)。


一氧化二氮 (氧化亚氮) 的性质和使用注意事项

俗称笑气Nitrous oxide,笑气是无色,有甜味的助燃气体,具有麻醉性。

纯度:99.9—99.999%         包装:40L钢瓶                  包装压力:20–23KG/瓶

CAS No:10028-97-2UN编号:1070
分子量:44.01熔点(℃):-90.8
沸点(℃):-88.5临界压力(MPa):7.26
临界温(℃):36.5相对密度(水=1):1.23
溶解性:溶于水、乙醇、乙醚、浓硫酸饱和蒸气压(kPa):506.62(-58℃)
笑气用途:用作医药麻醉剂、防腐剂,以及用于气密性检查、原子光谱仪用载气、半导体制造用气、标准气、火箭推进用氧化剂。



危险特性:吸入本品和空气的混合物,当其中氧浓度很低时可引起窒息;吸入80%本品和氧气的混合物引起深麻醉,苏醒后一般无后遗作用。遇乙醚、乙烯等易燃气体能起助燃作用,可加剧火焰的燃烧。

应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

灭火方法:本品不燃。用雾状水保持火场中容器冷却。迅速切断气源,用水喷淋保护切断气源的人员,然后使用干粉或二氧化碳灭火。

注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、还原剂分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂接触。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。

国外某公司的液化一氧化二氮运输槽车

国外某公司的一氧化二氮(氧化亚氮)运输槽车
液态一氧化二氮(氧化亚氮)移动式储罐- 双层绝热20立方米罐箱,可最大充装23吨氧化亚氮,皮重10吨,适合船舶,平板拖车运送。此图的罐箱未带液体泵,可依靠自身压力释放19吨氧化亚氮气体。

国外气体专家的一篇关于一氧化二氮的介绍和展望,虽然过去了几年,但还有一定意义,特此转载。

医学上的应用:基于一氧化二氮,也就是氧化亚氮吸入镇痛下拔多生牙的应用

  一氧化二氮,即氧化亚氮,是无色、无刺激、带有甜味的无机气体。氧化亚氮能够刺激β-内啡肤系统,从而起到镇静作用,可以明显减轻病人的心理焦虑。口腔科通过使用氧化亚氮吸入镇痛来减轻病人疼痛的同时,也有利于消除牙科焦虑病人的焦虑,并且对无牙科焦虑的病人起到抑制焦虑的发生。医生在拔除病人多生牙时不仅要拥有较高的技术,还要确保病人在治疗的过程能够觉得舒适、安全,及时消除病人的焦虑以及恐惧心理。

资料与方法:选取病人男20例,女40例;年龄8岁~45岁。随机分为对照组和观察组,每组30例,两组病人年龄、病情、病程等比较,差异无统计学意义,具有可比性。近1个月内牙齿未出现肿痛等炎症,误拔牙禁忌证;无长期服用镇静药物的习惯;非孕妇,未患有哮喘以及气道堵塞;未患有空气栓塞、气胸等疾病。

麻醉方法: 对照组采用传统麻醉对多生牙进行拔除。观察组采用氧化亚氮吸入麻醉结合传统麻醉对多生牙进行拔除。在病人坐上治疗椅后,根据病人自身的实际情况调整椅位,病人保持仰卧。将鼻罩放在病人的鼻部,病人没有其他反应就扣紧鼻部,先给足病人氧气,之后降低氧气的浓度,不断加大氧化亚氮的浓度,确保其浓度达保持在30%~50%之间,流量控制在3升/分钟~4升/分钟,保证吸入时间在5分钟~10分钟。以上操作完成后对病人眶下神经、鼻鳄神经等部位进行阻滞麻醉或浸润。

手术方法: 通过影像学(包含领骨曲而体层摄影片、普通牙片、CT等)确定牙位,并采用鳄侧入路,口腔上鳄靠近前牙的地方与牙弓的切口一致,呈弧形,止血、翻瓣、分离骨膜,在医生利用器械将多生牙松动时,使用牙钳将多生牙取出,并对牙局部进行止血,最后缝合伤口。

护理 ①术前准备。先要详细了解病人的情况,询问病人的病史,详细了解病人的口腔情况,检查病人的心率、血压等。认真询问病人是否存在氧化亚氮吸入禁忌证,如鼻呼吸障碍以及上呼吸道感染等,在认真确认后根据影像学找准牙位,然后使用氧化亚氮吸入镇痛技术。此外,在手术开始前2小时不能吃东西,病人可以口含1%过氧化氢溶液,保持1分钟,之后再用蒸馏水漱口。②术后护理。在多生牙取出后要停止氧化亚氮吸入,并且降低氧化亚氮浓度的同时加大氧气的浓度,直至给到100%的浓度,直到伤口缝合完毕。在手术结束后将病人面罩

取下,清理干净病人的面部,短暂的观察后,确保病人一切正常的情况下让病人离开医院。此外,手术后24h内可以吃温良的事物,忌辛辣刺激,保持口腔的干净。

 

讨论:氧化亚氮室温下呈气态,能够有效地缓解病人的疼痛,消除病人的焦虑。有调查显示,使用氧化亚氮拔多生牙能够降低病人的畏惧症状。氧化亚氮可以在术前将病人的恐惧心理消除,从而使得病人能够保持清醒,并且配合医生,更好地进行手术,从而获得较好的手术效果。相比传统的拔牙方法,使用氧化亚氮可以将病人的疼痛感降低,减少并发症的发生,从而减轻病人的痛苦。

  除了在术前、术后对病人进行护理外,还要注重加强病人术前、术后的心理方面的护理。可以及时进行心理疏导,与病人交流时要采用温和的语气,可以提前告诉病人氧化亚氮的相关知识以及作用,以及在使用后会出现的反映,从而打消病人的疑虑以及顾虑。总之,氧化亚氮可有效缓解病人的焦虑,既可保证病人的安全,又能确保手术效果,防止出现不良反应。

以下是一氧化二氮的安全技术说明书(msds of nitrous oxide)

msds-nitrous-oxide-unnamed-corporate-title-chinese

以下是一位专家文章探讨了小型气瓶(1升以下)充装运输一氧化二氮(氧化亚氮)的安全问题和有关规定

海关对于出口一氧化二氮(氧化亚氮)的监管要求

supervision-on-export-of-nitrous-oxide-202212

硅烷气体市场的动态

硅烷气体的市场

一、硅烷市场

硅烷一系列硅和氢的化合物总称,其中甲硅烷(四氢化硅)化学分子式为SiH4,习惯上称为硅烷。

硅烷的市场规模:

光伏行业2025年硅烷气需求大约18044吨;面板行业,预计2025年硅烷气需求2661吨;半导体行业(高纯度),预计2025年硅烷气需求341吨。气相沉积(CVD)法硅碳负极有望成为硅烷的第二增长点,硅碳负极领城26年合计的新增需求预计在2万吨。

二、硅烷技术

硅烷技术路线陆续出现硅化镁法、氢化锂法、氟硅法及歧化法,共四种工艺:

最早应用于工业生产的硅烷制备方法为硅化镁法,原始技术来源于日本,早期用盐酸与硅化镁反应,转化率很低,后来经过改造、提高,最终定型为用硅化镁与工业氯化铵在液氯介质中进行化学反应产生硅烷;

氢化锂法(锂硅法)最初由美国开发应用,经UCC公司进行改进开发,最后确定工业化生产方式为氢化锂与氯化钾、氯化锂一起在反应器中熔融,再与三氯氢硅或氯硅烷进行化学反应,生成硅烷;

氟硅法以氢化铝钠直接还原四氟化硅来制备硅烷,是美国MEMC公司开发的技术;

歧化法又称氯硅法,是以三氯氢硅为原料,通过歧化转化获得硅烷,该方法最早由美国UCC公司提出,硅烷科技对传统歧化法进行了改良,形成了改良歧化法的自有核心技术。

经过市场竞争及技术演变后,国内厂商中,除浙江中宁硅业有限公司采用氟硅法,其他企业均采用歧化法,是国内外先进的硅烷制造方法。

歧化法相较于氟硅法的主要优势在于:适用的生产规模更大、原材料易于取得、不依赖其他工业副产品或中间产品、环境更加友好、各类杂质含量极低;主要劣势在于:生产过程中的反应物包含氯硅烷,产品可能含有少量氯硅烷杂质。

三、国内硅烷气体厂

①河南硅烷科技发展股份有限公司

发展:成立于2012年5月,并于2015年下半年开始投产,2016年8月于新三板挂牌,2022年9月北交所主板上市,目前总市值44.22亿

股东背景:河南省国资委

产品:电子级硅烷气(稳定在6N级以上,最高可达到7N级)

产量:目前拥有产能2,600吨/年,2023年实际产能达到2200吨,即综合产能利用率84%;在建产能3,500吨/年(总投资额4.2亿元)已完工,试运行中。新增硅烷产能目前正处于试生产阶段,正式投产后,公司电子级硅烷气的设计产能将由当前的2,600吨/年提升至6,100吨/年

②内蒙古兴洋科技有限公司

发展:成立于2014年8月,2023年3月3日挂牌新三板,2023年7月北交所辅导备案,2023年9月21日,公司调入股转系统创新层。

位置:内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗

产品:电子级硅烷气(纯度在6N以上)

产量:截止2023年6月内蒙古兴洋科技设计产能3,000吨/年,实际产能1,800吨/年。兴洋科技全资子公司“嘉洋科技”,拟在准格尔旗辖区的准格尔经济开发区建设年产1.6万吨电子级硅烷配套1.2万吨颗粒状电子级多晶硅项目,项目总投资约18亿元。项目计划分两期建设,第一期建设年产8000吨电子级硅烷,配套2300吨颗粒状电子级多晶硅,第二期建设年产8000吨电子级硅烷,配套9700吨颗粒状电子级多晶硅。签署日期为2023年6月12日。

③浙江中宁硅业有限公司

成立于2007年12月,为多氟多控股子公司,主营产品包括电子级硅烷气、高纯纳米硅粉、电子级多晶硅等。其2023年7月6日安全生产许可证载明硅烷产能为1800吨/年。

该公司2023年5月11日发布拟实施2100吨年高纯硅烷系列产品技改,完成后,新增硅烷产能2,000吨年;2023年7月12日发布5000吨/年电子特气硅烷系列产品项目环境影响报告书环评公示,拟建设10万吨/年冷氢化装置,为5000吨/年硅烷及氯硅烷系列产品提供原料。

④陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司

成立于2014年7月24日,位于陕西省榆林市佳县,陕西省国资控股,公司官网披露,该公司电子级高纯硅烷气在满足电子级多晶硅、颗粒状多晶硅自用的同时,具备500吨/年电子级硅烷气充装外售能力。

⑤江苏中能硅业科技发展有限公司

成立于2006年3月7日,位于江苏省徐州市,为协鑫科技(3800.HK)控股子企业,主要从事高纯多晶硅的生产与销售。

⑥福建恒申电子材料科技有限公司

成立于2020年11月,注册地址位于福建省福州市连江县可门工业园,为恒申集团下属公司。拟建设新增3.156万吨电子级气体材料,其中硅烷产能2,000吨。

⑦浙江新安化工集团股份有限公司

2024年2月,新安股份发布公告称:公司将与电子级硅烷特气及半导体前驱体企业共同出资成立合资公司,利用双方资源与优势合作建设电子级甲硅烷及硅基特气等项目,面向半导体、显示面板、光伏和硅碳负极等行业提供相应产品。

又迅:

亿珂特种气体年产5000吨高纯电子硅烷气项目已于2024年8月21日桩基开工。

据悉,该项目建设单位为亿珂特种气体(包头)有限公司,建设地点为内蒙古包头市九原区工业园区,总投资5.17亿元,主要建设生产运营高纯电子级硅烷用办公区,生产区,罐装区以及相关配套设施。

新的三氟化氮项目在内蒙古开始投资和建设

2023年10月23日,南大光电(乌兰察布)有限公司年产8400吨高纯电子级三氟化氮项目已完成备案。

该项目乌兰察布市集宁区,总投资6亿元,建设电解槽等生产装置及其他相应设施、起止年限是2024年5月到2028年12月,投产后可年产8400吨高纯电子级三氟化氮。2021年12月南大光电发布公告称,投资12元在察哈尔开发区建设高纯氟系电子材料项目,年产7200吨三氟化氮、500吨六氟化钨、1000吨六氟乙烷四氟化碳联产项目等生产线,其中年产500吨六氟化钨项目已于今年3月奠基。

三氟化氮常温下为无色、不溶于水的气体,不与水、稀酸和稀碱溶液反应,但在100℃下与碱性溶液接触时会缓慢水解生成亚硝酸盐及氟化物。三氟化氮是一种氟化剂,约200℃时,其反应性与氧相当;400℃以上时,其反应性与氟相似,可解离成NF2·和F·的自由基,在化学合成中可作为NF2·和F·自由基的供给源。

三氟化氮主要用作等离子蚀刻气体和反应腔清洗剂,适用于半导体芯片、平板显示器、光纤、光伏电池等制造领域。和其他含氟电子气体相比,三氟化氮具有反应快、效率高的优点,尤其在对氮化硅等含硅材质的蚀刻中,具有较高的蚀刻速率和选择性,在被蚀刻物表面不留任何残留物,同时也是非常良好的清洗剂,而且对表面无污染,能够满足加工过程需求。

受益于下游集成电路制造工厂产能扩张、集成电路制程技术节点微缩、3D NAND多层技术的发展,芯片的工艺尺寸越来越小,堆叠层数增加,集成电路制造中进行刻蚀、沉积和清洗的步骤增加,高纯三氟化氮的需求将快速增长,预计2025年全球需求增长至6.37万吨左右。

华特股份将在江苏如东建设生产超纯氨气、氧化亚氮的电子气体基地

广东华特气体股份发布消息,根据公司目前发展计划,经与江苏省如东沿海经济开发区管理委员会协商,公司拟增加投资5亿元,即将该项目总投资额调整为10亿元,其中设备投资不低于总投资的40%,投资强度不低于450万元/亩(不含流动资金)。项目建成后可生产16000吨/年湿电子化学品,10000吨/年超纯氨、8650吨/年高纯氟碳类气体、1270吨/年高纯碳氢类气体、6000吨/年高纯氧化亚氮、3000吨/年高纯二氧化碳、300吨/年羰基硫、10吨/年乙硼烷、20000瓶/年超纯氮气、20000瓶/年超纯氩气、6000 瓶/年超纯氧气,200万Nm³/年氦气和10万Nm³/年超纯氢等电子气体,60000瓶/年标准气,70万瓶/年混合气,23吨/年前驱体以及分装1000吨/年二氧化硫,仓储经营各类电子化学品。

一氧化二氮的用途和制造及其发展前景

一氧化二氮,也称作氧化亚氮( N2O) 是一种无色有甜味气体,在一定条件下能支持燃烧,但在室温下稳定,有轻微麻醉作用。

N2O 是京都议定书中规定控制的6 种温室气体之一,因此开发和利用好氧化亚氮产品,减少温室气体排放是长期需要研究的课题。

1 用途

医疗:氧化亚氮是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一,早期被用于牙科手术的麻醉,现在外科手术、牙科麻醉等方面仍有应用。

食品:2015 年1 月国家卫生计生委批准了氧化亚氮为食品添加剂新品种,适用范围限定在“稀奶油( 淡奶油) 及其类似品的加工工艺”,奶油中添加了“氧化亚氮”之后,就会膨胀可塑,而且入口细腻。

电子产品生产:高纯氧化亚氮被更多地应用到微电子、光电子产品器件的生产过程中。在 IC( 半导体) 和LED( 发光二级管) 芯片的制作过程中,氧化亚氮作为其中的一种特气,经化学反应生成的SiO2膜被沉淀到硅衬底上,作为缓冲层阻止有害杂质的进入。氧化亚氮纯度影响到SiO2膜纯度,并最终影响到电子器件性能的好坏。因此这一领域对高纯氧化亚氮的需求在近几年将呈现持续增长,而且随着晶圆尺寸的升级换代,对高纯氧化亚氮产品质量的要求也越来越高。

在平板显示领域,目前薄膜晶体管占据主流显示器市场80% 以上的份额,有机发光二极管生产出的显示屏已应用到高端产品中。氧化亚氮在这两种显示器的制作过程中起到了至关重要的作用。显示器平板上形成的绝缘保护膜SiNx以前用氨气和硅烷反应来生成,现在越来越多地用氧化亚氮与氧化硅的反应来实现。

在太阳能光伏产业中,目前应用最广的是晶硅太阳能电池,在晶体硅电池片生产中的扩散工艺和刻蚀工艺中用到电子特气。

火箭推进剂和赛车加速:氧化亚氮基复合推进剂具有无毒、高比冲、使用系统简单等诸多优异性能,有望替代传统类推进剂用于多种航天器。在目前直线加速赛中,为了在瞬间提高发动机功率,利用的液态氮氧化物系统正是NOS。NOS 的工作原理是把N2O 形成高压的液态后装入钢瓶中,然后在发动机内与空气一道充当助燃剂与燃料混合燃烧N2O 可放出氧气和氮气,其中氧气就是关键的助燃气体,而氮气又可协助降温,以此增加燃料燃烧的完整度提升动力。

另外:氧化亚氮也可以用做检漏剂、制冷剂、防腐剂以及用作原子吸收光谱用的助燃剂。在工业上,用于地下的真空和带压管路的泄漏检测; 在实验室里,N2O 和C2H2燃烧用于难溶元素的分析。纵观氧化亚氮的各种用途,目前业界普遍看好的仍是高纯氧化亚氮在电子信息化产品领域的使用,其在半导体芯片和液晶面板生产过程中所发挥的独特的作用必将使其迎来一段快速发展的大好时期。

2 生产工艺

国内外生产氧化亚氮的方法主要是硝酸铵热分解法和混合气净化法。

硝酸铵热分解法:该方法是以硝酸铵为原料,通过高温分解产生工业氧化亚氮,然后将工业氧化亚氮分离提纯获得高纯氧化亚氮。

主要工艺流程: 颗粒状硝酸铵倒入融化锅的加料槽内,加入少量水和催化剂( 磷酸氢二铵) 加热,使其熔化,由注入泵注入到反应器。在反应器中分解的产物进入冷凝器、预洗器。在预洗器中反应物中的水蒸气冷凝成水,随同喷淋冷却水一同排出。反应物中水溶性杂质和机械杂质也被洗出。已除去大量水蒸气的气体进入净化系统。含有微量NO、NO2

和NH3的N2O 经净化塔水洗、碱洗、酸洗得到纯度为99% 的一氧化二氮,进入储气柜;

再由压缩机将其加压到5 ~ 8 MPa,通过高效水分离器分离除去压缩后的过饱和游离水,进入吸附干燥器进行干燥; 干燥气体在有水冷的高压冷凝器中液化为液体的一氧化二氮。

硝酸铵热分解法种方法生产工艺简单、质量较好,以往几乎占据了整个高纯氧化亚氮产品市场,该技术进口设备价格不菲,但目前技术已被国内专家突破,可以国产替代。但由于硝酸铵对热敏感,稍不慎将发生爆炸事故,因此要求控温很严; 另外该法中使用的原料硝酸铵为危险化学品,储存和生产过程中存在较大的安全隐患。再加之成本因素,该法生存空间将会越来越小。

尼龙单体工业尾气回收提纯工艺:在尼龙的生产过程中会产生富含氧化亚氮的工业尾气,如硝酸和己二酸生产过程中所产生的尾气,选用直接脱除的处理方法虽然可以满足环保要求,却也是一种对潜在资源的浪费。因此从尾气中回收提纯高纯氧化亚氮技术已经引起较多关注,多家企业已经或正在实现了工业化生产,经验证,从尾气中提纯出的高纯氧化亚氮产品质量完全可以替代硝酸铵法生产的高纯氧化亚氮,这种工艺由于其成本较低、生产工艺更绿色环保,正在逐步占据氧化亚氮产品大部分市场。

其他方法:如日本曾经采用过的尿素法、氮磺酸法、氨催化氧化法等,目前工艺化生产中已很少采用。

3 展望

电子气体纯度每提高一个数量级,都会极大的推动电子器件质的飞跃。氧化亚氮作为一种电子特气,正渐渐走进越来越多人的视线,发展前景看好。

目前尾气回收提纯高纯氧化亚氮产品已工业化量产,2023年国内产能还将还将大幅增长,加上国家“O2专项”计划的支持,氧化亚氮将成为国内首批特气国产化的高纯电子气体之一。此篇内容由平煤神马史先生文章为基础,特此感谢!

国外某公司的一氧化二氮生产设备,年生产能力2200吨,仅作参考。

The function, manufacturing and prospect of nitrous oxide (N2O)

(based on Mr.Shi’s article , translated by Tianjin Summit Special Gases)

Nitrous Oxide, with its formula as N2O, is a kind of gas with sweet odor but not color. It can , on some conditions, support the combustion. General is stable and slightly anaesthetic.

N2O is one of the six green-house gases to be controlled stipulated in Kyoto Protocol, and therefore is a long-term subject of study in the field of exploration, exploitation for the reduction of green house gases.

1  Application

Medication: nitrous oxide is one of earliest anaesthetics used by the human beings in the medical realm, and by now still used in the surgical and dental operation based on its anaesthetic 

Food: The national health & family planning commission approved the nitrous oxide as a new type of food additive, with its application limited to the “process of diluted cream, thin cream or its likes as the cream will be expandable and operational to the degree of tasting more smoothly.

Manufacturing of Electronic Parts: The nitrous oxide is used more and more in the process of manufacturing the micro-electronic and optical photoelectrons. In the process of production of integrated circuit (IC)and light emitting diode (LED), N2O, as a kind of special gases, silicon dioxide (SiO2) turned out through the chemical reaction is deposited to the silicon substrate to prevent the harmful impurities from entering. The purity of N2O is to affect the membrane purity of SiO2, further more bring the negative effect to the end electronic components. The demand on the nitrous oxide from this industry in on the rise steadily over the past few years. With the upgrading of chip sizes, the demand on the quality of nitrous oxide is more stricter.

In the field of panel display, more than 80% of the market is taken by thin film transistor, and the organic lighting diode is also put into production for the high end uses while the nitrous oxide plays an important role in the above processes. The insulated membrane of the panel displayer, i.e., silicon nitride previous made by reaction of ammonia and silane, now phased out with the replacement of reaction of nitrous and silicon dioxide. In the photovoltaic industry the mainstream process is the crystalline silicon cell, using this special gas in its etching and diffusion.

Rocket propellant and racing car acceleration:composite propellant based on based is of many advantages such as non-toxicity, high specific impulse and simple operation so that is the trend to replace the traditional propellants in various spacecrafts. In the drag racings of automobiles, NOS system makes use of liquid nitric oxide, which is of the high pressure liquid in gas cylinders, mixed with air in the engine, releasing nitrogen and oxygen after burning. The oxygen is the combustion supporting gas while the nitrogen helps the temperature decrease, thus the efficiency of combustion raised to boost the power.

In addition, the nitrous oxide is also used as leakage detection, refrigerant, preservative as well as the supportive agent of combustion in the atomic absorption spectrometer. In the industry, it is used to detect the leakage of underground piping and vacuum. N2O, matched with acetylene, is used in laboratory for the analysis of insoluble elements. In general, the best perspective of its quality use is still in the process of electronic products, i.e., the unique application in the manufacturing of semiconductor chips and liquid panel displayers will face a bright future of quick development.

2  Process of Plant Production

The main methods in China are the heating decomposition of ammonium nitrate, and chemical tail-gas purification.

Heating decomposition of ammonium nitrate: NH4NO3, decomposed into industrial grade N2O by way of heating, if necessary the high purity product can be obtained by further purification

Main Process: ammonium nitrate of granulation, dumped into the feed-tank of the melting vessel, with some quantity of water and diammonium hydrogen phosphate, a catalyst, supporting N2O’s dissolution before its pumping to the reactor by a injecting pump. All products in the reactor pushed to the condenser and pre-scrubber and the latter condenses the steam of all products into water and then discharged with the cooling water together. At the time all impurities of water-soluble and mechanical matters also washed away. The nitrous oxide while the water and steam excluded, is brought to the purification column, through the steps of water scrubbing, acid pickling, alkali wash, to eliminate the remaining nitric oxide, nitrogen dioxide, and ammonia. The product of 99% transmitted to the gas storage, compressed to a pressure up to5~8 megapascal (MPa) to get rid of the over-saturate free water due to the compression by means of high efficiency water separator, then dried in the adsorption and drying unit. The dried gas is liquified to the liquid N2O in the succedent high pressure condenser.

The decomposition of ammonium nitrate is of simple process, and better quality, dominating the high purity market of the gas. But the price of the imported equipment is not inexpensive. Fortunately the technique has already been studied and mastered by some experts in China and domestic equipment can be a good substitution. In addition, the ammonium nitrate is quite sensitive to the heat, a potential source of explosion if not handled carefully in terms of its temperature control. The ammonium nitrate, itself also a chemical material of danger, pose some unforeseen risks in the storage and operation, is finding its way not of wide perspective plus the consideration of purchase cost.

Recovery and Purification from Nylon Monomer: N2O rich gas turned out in the production of nylon such as in the processes of nitric acid and adipic acid. The direct scrubbing satisfied the environmental stipulation but also cause the waste of some potential resource. Therefore the recovery technology of nitrous oxide from the tail gas becomes the highlight of the industry. It is proved by the enterprises which have completed the production, that the quality of nitrous oxide is fully capable of replacing the high purity gas from the ammonium nitrate. Because of the low cost and more environment-friendly process, it is taking the market share drastically.

Other Methods: Some companies in Japan once take the urea treatment, aminosulfonic way, ammonia catalyze-oxidation., which are rarely used today.

3 Outlook

Each step upgraded in the electronic gas purity, will result in the quality leap of electronic components, and the nitrous oxide, as a newcomer in the electronic gases, is looked upon well by the related industries.

By now, the tail-gas recovery of nitrous oxide is in full swing with large amount turned out and the production is the year 2023 meets its new peak. With the account of governmental support in its decicated funds, the nitrous oxide will surely become the wholly china-make electronic gas.

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又讯:

2023-8-28蓝能公司官网消息,近日,公司自主研发的笑气长管拖车首次出口海外。笑气长管拖车是浙江蓝能特种气体储运装备系列产品之一,这次出口海外的工艺和质量达到国际先进水平。

笑气的化学名称是氧化亚氮(N2O),也叫作一氧化二氮,无色的可燃气体,略带甜味,没有刺激性,具有轻度麻醉作用。笑气是重要的工业气体和医疗气体,也是一种食品添加剂。但由于笑气是易燃的危险化学品,同时人体吸入后在体内的弥散速度很快,容易引发缺氧窒息,所以国内外对笑气包装容器的安全性、密封性要求极高。浙江蓝能在吸收国内外先进技术的基础上,自主研发了高标准的笑气储运装备,并达到量产条件。

manufacturing-of-high-purity-nitrous-oxide-written-by-GAO-T.L

特气在微电子半导体行业的使用发展态势

电子特种气体和它的发展趋势。

电子特种气体领域的国产化被视为我国芯片自主的重要战场,全球半导体产业链上我国占据重要地位,这也是我国电子特气市场增速远高于全球增速的重要原因,利用好半导体的高景气度将有助于国产电子特气加速发展。

电子特气,即电子特种气体,在电子产品制程工艺中广泛应用,涉及半导体、显示面板、太阳能、LED 等行业。如半导体制造就需使用到电子大宗气体如氮气、氢气、氩气、氦气、氧气和二氧化碳等,以及稀有气体如氖气、氪气、氙气,以及典型的专业性气体比如硅烷,高纯氨气,一氧化二氮(氧化亚氮)等。这些气体被称为半导体制造的“血液”,是半导体产业供应链中仅次于大硅片的第二大市场需求,在半导体用材料市场占比达到14%,每年用于半导体领域的电子特气价值超过50 亿美元。乃至于狭义的“电子气体”就是特指电子半导体行业用的特种气体。

电子特气贯穿应用于半导体和微电子工业的各个工艺流程,从单个芯片生成到最后器件的封装,几乎每一个环节都离不开电子气体,如芯片制造中的清洗、沉积/CVD、光刻、刻蚀、离子注入、成膜等工艺,电子特气都参与其中。电子特气的重要性在于,其对半导体器件性能好坏起着决定性作用,如性能、集成度、成品率等。为保证半导体器件的质量,特种气体产品要同时满足“超纯”和“超净”的要求,“超纯”要求气体纯度达到5N 甚至6N、7N (7个九纯度),作为特种气体的核心参数,纯度每提升1N,粒子、金属杂质含量浓度每降低一个数量级,都将带来工艺复杂度和难度的显著提升。

随着半导体领域技术的快速发展,电子特气企业紧密绑定优秀半导体厂商有望实现技术的快速积累突破与速更迭,制程技术从28nm、14nm、7nm 到5nm 渐次提高,对特种气体的纯度、混配精度等要求持续提升。电子特气技术包括气体的合成、深度纯化、混合气配置、ppm/ ppb/ ppt 级杂质的分析检测技术、配套器件及气瓶和管路。电子气体的包装与储运技术也决定着最终产品的质量,在其生产和运用中,需有相应的包装存储容器、气体输送管线、阀门和接口,以保证气体的纯度。半导体行业下游客户对气体供应商的选择非常严格,气体供应商的产品需要取得客户认证,通常光伏能源、光纤光缆领域的审核认证周期为半年到一年,显示面板通常为一到两年,集成电路领域的认证周期长达两到三年。长认证周期与强客户粘性对于新进入者形成较高的客户壁垒。

行业集中度高是电子特气领域的特色,美国空气化工(Air products & Chemicals)、法国液化空气 (Air Liquide)、日本酸素 (Nippon Sanso)、德国林德集团 (Linde Group)等海外气体企业集团占据全球电子特气市场9 成左右的份额,我国市场上外资巨头也控制着相当高的份额,从产品种类上看,据统计,目前用于集成电路生产的电子特气,国内仅能生产约25% 的品种。

多年发展,中国电子特气企业已在高纯砷烷、磷烷、硅烷、含氟气体等价值量较高的领域中实现技术突破,逐步进入台积电、英特尔、德州仪器、中芯国际、长鑫存储等半导体制造厂商,Osram、三安光电等LED 芯片厂商,以及京东方、惠科集团等显示面板厂商的供应链中。数据显示,2021 年我国氖气出口量为6.5 万立方,氪气出口量为2.5 万立方,氙气出口量为900 立方,部分产品已实现自主可控。

某种程度上海外大企业的发展轨迹我国企业可以复制,美国空气化工通过不断收购其他国家和地区的气体公司完成了全球化布局,巩固了市场地位;日本酸素同样通过并购实现了欧洲业务的拓展,最终搭建了其工业气体业务的全球网络。国内电子特气企业的并购已经有所动作,通过合理整合、布局增强区域乃至全球竞争力值得期待。电子特气行业单品市场容量小,开发单一产品很难实现企业做大做强的目的,收购整合发展平台型企业或是未来行业发展的方向,争取早日培育出具有国际气体标杆水平的中国电子气体企业。

鄂尔多斯新增氦气项目

2022年8月瑞信气体与鄂尔多斯宏基亿泰能源有限公司签订日产1700方高纯氦气的BOG提氦装置总承包合同和氦气销售合同,预计于2023年上半年投产,高纯氦气产量突破5000立方/天,约170万方/年。

万瑞三期提取氦气项目启动

氦气新建项目

2022年6月29日,“万瑞公司天然气三期日及BOG提氦项目开工奠基仪式”在内蒙古杭锦旗成功举办,这是四川杰瑞恒日天然气工程有限公司(下称杰瑞)与内蒙古万瑞天然气有限责任公司(下称万瑞)继二期液化项目及BOG气液氦联产项目后的第三次合作。2020年7月,杰瑞恒日承建的万瑞BOG提氦项目正式启动,2021年11月4日气氦装置顺利投产,12月液氦装置顺利投产,是首套气液氦联产装置。本次启动的万瑞三期LNG及BOG提氦项目总投资3.7亿元,建设周期为18个月,项目投产后,连同一期、二期等已投产项目,将为万瑞带来20亿元年营业收入。同时,该项目也是杰瑞恒日近一年内承建的第十套百万方级液化装置。

台积电面临氖气供应短缺

台积电用于芯片生产的原材料、辅助材料需要外购。公司的优势是芯片的制造技术提升和规模化生产。没有极紫外线光刻机,不可能制造5纳米芯片;如果在某些材料上短缺,就不能完成生产订单,比如其中的氖气。

关于氖气的问题,在俄罗斯与乌克兰的冲突时就已经被提到,当时台积电表示,有一定的安全库存。据了解在2021年底,该厂已储备了6个月的氖气库存。也就是说,储备的氖气最多可以用到6月份。

据媒体消息,有不少企业将很难采购到氖气,因为,乌克兰提供了全球几乎一半的半导体氖气,而该国三大氖气供应商的生产全受到影响,有的工厂甚至就在冲突的中心区域,就连光刻机大公司阿斯米都表示,受到了氖气供应的影响。

目前将进入5月份,这说明台积电的氖气储备也不多了,但是乌克兰的氖气生产没有恢复正常,当然也能有解决问题的办法。早在2015年就出现过一次困难,当时是因为乌克兰东部问题,中国的氖气供应补充了短缺,所以这次氖气的波动算是虚惊一场。

而现在的氖气情况,远比上次严重,而中国是氖气第二大生产国,所以中国的氖气供应显得很关键。目前看,台积电的氖气储备还能使用一段时间,如果乌克兰的氖气后面供应无法恢复,台积电将不得不依赖大陆的氖气供应。

另外,氖气也是有保质期的,一般半年的储备就够长了,多数芯片厂的储备只有两个月时间。据了解,目前市场上的散户价格在14000元/立方米左右。

内蒙古一氦气提纯项目开工

新的一家液化天然气BOG提氦项目开工

2022年4月,内蒙古雅海能源提氦项目(成都深冷能源设备公司与内蒙古雅海液化天然气公司合作)开工仪式在鄂托克前旗举行,项目建成后将成为全国最大的氦气提取基地。

该提氦项目是对年产60万吨液化天然气内产生的BOG气体中的氦进行提取,项目总投资6000万元,设计总规模BOG处理量为1599m³/h,生产的高纯氦气产品约为69m³/h,年产55万立方米,项目预计9月进入试车、试生产。

国内提氦技术源于40多年前的德国林德公司,目前初步做 BOG 提氦的工艺厂家较多,但多数只考虑单纯的 BOG 提氦工艺设备,无天然气工厂实际设计及运行经验,也无法结合工厂现有生产工艺情况进行整体优化处理。国内第一套液化天然气低温闪蒸提氦装置,是2020年7月,中科院理化所大型低温制冷技术项目演化出的北京中科富海低温科技公司,它经过两年多的研发,成功研制出国内首套液化天然气闪蒸汽(LNG-BOG)低温提氦装置,打通了BOG提氦联调全流程,产出合格液氦产品。

在液化天然气的生产中,节流阀在节流过程中会产生大量闪蒸气,而常压下氦气、氢气、氮气及甲烷的液化温度分别为-269℃、-253℃、-196℃和-162℃,在储罐压力下氦气、氢气及部分氮气会从液化天然气中挥发,此时相比原料天然气,由于烃类等气体被液化,因此氦气等不凝性气体得到了一次富集。氦气是重要资源,我国在部分天然气田中发现天然气中含氦量约0.04%~0.1%。节流阀出口的气液混合物之后通过lng低温管道进入lng大贮罐,由于储罐漏热和装车站也会产生蒸发汽(该部分气体主要为甲烷及氮气),两部分气体混合统称为bog气,闪蒸气体中氦含量最大会到8%,有利于氦气的提纯精制。

又讯:

液化天然气及其闪蒸氦气提取项目落户兴文

 气体分离   2022-06-01 近日,四川兴文县与天津市振津石油天然气工程有限公司、四川港荣投资发展集团有限公司共同签订了LNG暨BOG氦气建设项目。
LNG暨BOG提氦气建设项目总投资约10亿元,其中固定资产投资约6亿元,占地约150亩分两期建设,施工方正在推进项目一期工程场地平整工作,投产后预计年产值8亿元以上,创造就业岗位200个以上。