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。

丙烷 C3H8

丙烷,分子式C3H8,

  • 丙烷(C3H8)

丙烷-C3H8, 基本纯度99.9%, 精制的可达到99.99%,以上,用作标准气、校正气、在线仪表标准气;用于半导体器件制备工艺中等离子干刻工序;另外,用于燃料、冷冻剂、制备乙烯与丙烯的原料。

四氧化二氮(二氧化氮)

四氧化二氮(N2O4

在航天领域经常使用四氧化二氮作为推进剂,常温下的四氧化二氮是一种红棕色液体,冒红棕色的烟,具有强烈的刺激性气味,减压后变为二氧化氮(NO2),属于强氧化剂。

四氧化二氮也是生产二甲基亚砜的氧化剂,二甲基亚砜在医疗医药、石油化工、有机合成、合成纤维、农药、涂料、染料、合成树脂、气体分离、电子工业、制防冻剂等行业中得到广泛应用。

四氧化二氮的罐式集装箱,可装载24吨N2O4 。

氪气,氙气,氖气

氪气(Kr)、氙气(Xe)、氖气(Ne)

这三种稀有气体在空气中的含量微少, 三种气体总共不到大气中的0.002%。其中氪、氙含量最少, 氪在空气中含量仅占1.14 ×106 , 氙在空气中含量仅占0.09  ×106 , 而氖在空气中含量也仅占18.18 ×10-6

这三种稀有气体在照明、激光器、电子行业、中空玻璃、平板显示器、医疗麻醉、空间离子推进发动机等领域具有广泛应用。

稀有气体在激光上的应用

稀有气体可分别应用于ArF、KrF光刻机中准分子激光光源的生产和半导体刻蚀中,主要用于8英寸晶圆250-130nm成熟制程。其中,氖气是光刻机中产生“光源”的一种重要原材料,而光刻机对于光源的波长要求非常高。作为缓冲气体,氖气普遍存在于各种激光气体中,用于提供高效的能量。有了优质的光源之后,光刻机才能进一步制造芯片,更好地推动半导体行业的发展。

截至2022年年底,我国主要稀有气体生产企业的总产能,氙气为8691立方米/年,氪气为8.3万立方米/年,氖气为51.6万立方米/年,氦气为350.5万立方米/年。

赛美特公司发给客户的氙气小气瓶(2升铝瓶,可以压缩充装100升到400升氙气)

氖气的国家标准(2014版

氙气国家标准
standard-of-xenon-of-china-GBT-5828

稀有气体氖气的运输和固定支架。

氟气 F2

技术指标

项 目质 量 指 标
F2 % (V/V) ≥99.0
CF4 % (V/V) ≤0.05
空气 % (V/V) ≤0.45
HF % (V/V) ≤0.5
日常生产上,为了保证安全,纯氟气不是直接压缩充瓶,而是先和氮气混合后降低它的浓度后以混合气形态充瓶。

电解槽示意图

氟气生产的核心装置-电解槽

用户现场生产氟气F2-化学气相沉积CVD工艺的洁净高效清洗工艺

(编者按:这个关于现场制氟的短文,不代表本编辑观点)

在微电子产品薄膜制备过程中,微粒和分子清洁度对高工艺产出起着至关重要的作用。对于化学气相沉积(CVD)工艺腔室而言,由对氟气或含氟气体进行加热或等离子体活化产生的氟自由基是首选的原位清洗剂。它们与硅、二氧化硅、氮化硅、钨、铝等以及有机污染物有很高的反应性,加上反应产物具有挥发性,这确保腔室表面的微粒和分子污染物能够被清洗干净。

可连续性使用是衡量工艺进步的一个新指标,为了确保新工艺完全成功,应该在下列能够有所改进:

更少的对环境的影响。2008年国际半导体技术发展路线图要求减少高变暖潜能值气体的使用和排放,在这些气体中用量最大的是三氟化氮(NF3),随着液晶显示器LCD, LED面板的大量生产,三氟化氮的用量急升。

进一步研究,对薄膜光伏太阳能电池生产,显示三氟化氮的用量将超过半导体和液晶面板领域。三氟化氮的这一使用规模促使了Michael Prather (诺贝尔和平奖获得者-政府间气候变化专门小组的主要作者)将三氟化氮列为“京都议定书遗漏掉的温室气体”。联合国气候会谈把三氟化氮列入到将在2012年及之后替代京都议定书的新协议的限制排放气体名单内,而环境监测也显示了大气中的三氟化氮含量正有几倍数的增长。

形成对比的是,氟气的全球变暖潜能值为0,考虑到非现场生产的三氟化氮还需要额外的化工合成、处理和危化品运输车的电力、燃油需求,现场制氟的总碳会比三氟化氮少很多倍。

更高的生产率。相比三氟化氮和其他含氟气体,氟气较弱的键离解能使工艺能够在较低温度下进行更快更节约成本的清洗。对于300毫米晶圆硅片的气相沉积工艺,在机台上进行腔室清洗时,相比三氟化氮(NF3)或三氟化氯(CLF3),氟气能够减少清洗时间又仅需较低温度,从而延长了腔室石英元件的寿命,在单一基本平台上进行的研究表明,只需用原位射频等离子体源就能够有效激活氟气。

在可比的大流量情况下,相比三氟化氮气体,氟气对氮化硅、二氧化硅、非晶硅的清洗时间减少了50%以上。因为在TFT-LCD和薄膜光伏制造中会用到更大尺寸的腔室和更高的气体流量,远程激活是激活方法的一个选择。使用同样的远程等离子体源,氟气产生的氟自由基数量是三氟化氮产生数的3.3倍,而且由于清洗刻蚀率与反应产物有关,所以会直接减少一定比例的清洗时间。氟气相比三氟化氮更大的工艺优势是由几个参数显示出的“费用”节约。清洗时间能够显著缩减66%以上,或全放弃使用它而重新使用原位清洗气体活化。除了上述,其它的成本节约还来自气体消耗量的减少以及由于减少RPS或RF动力消耗而获得的能源节约。

改进的安全性。某国际气体公司现场制氟系统已能够符合半导体、液晶面板和光伏行业的严苛的安全性和可靠性各种典型的清洗气体的全球变暖潜能值对比Cleaning GasAtmospheric Lifetime [years] ,GWP [equivalent kg,CO2 / kg]100 year,CF4 50,000 6500,C2F6 10,000 9200,C3F8 2600 7000,SF6 3200 23,900

NF3 740 17,200,F2 0 0

从引入半导体LPCVD腔室清洗开始,已有大量商业化工厂的氟发生器在电子客户厂内运行,每台每年产氟气1~100吨。这些设备已经通过了该行业所有主要的安全标准,并已在安装时通过了所有其它的当地法规。由于现场氟气使用低压力输送并去掉了不断更换高压气瓶的环节,客户运行风险得以降低。

结论:现场制氟对现有的清洗气体进行了一个有效、可持续的改进。应用实践表明其有着微电子制造所要求的高度运营安全性。氟气还消除了三氟化氮巨大而且日益增长的全球变暖危险,同时减少了清洗工艺过程的碳排放。而产能的增加和设备成本的降低也给电子用户厂提供了商业价值和设备升级积极性,改造变得有吸引力,目前的趋势是国外客户会在CVD和薄膜行业的广泛领域内采用现场制氟。当然,由于国内安全观念和实践的不同,估计这个方式做起来会很缓慢。

含氟气的激光气体钢瓶(本图是进口氟气)

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什么是激光气体?为什么与氟气有重大关联?

准分子激光的产生原理
准分子激光是指受激二聚体所产生的激光。当惰性气体和卤素气体按一定比例和压力混合在一起时, 在激励源的作用下使气体原子从基态跃迁到激发态, 甚至被电离。处于激发态的原子或离子很容易结合成分子, 这种分子的寿命仅有几十个纳秒。当激发态的分子数多于基态准分子数, 就形成离子数反转。准分子从激发态跃迁回基态时, 释放出光子, 经谐振腔振荡发射出激光。同时稀有气体和卤素气体从准分子状态迅速解离成2 个原子。这些光子所释放出的光子能量非常大, 它们作用于生物组织时发生光化学效应, 使细胞组织汽化、分解, 从而达到切削组织的目的, 但对周围组织不产生影响, 因此被认为是一种“冷激光”。

准分子激光机的基本构成和性能
准分子激光机的主要构成是其激光传输系统。此系统是由谐振腔发出的激光束, 经过一系列透镜组、滤光器、驱动器、计算机系统、探测器等复杂的传输系统达到角膜, 这些部分组装在一起构成了完整的激光机的输出系统。准分子激光器的激发方式有电子束激励和快速放电激励等。基态的电子迅速排空造成激光下能级总是空的, 这样有利于离子数反转的形成, 即使在超短脉冲下运转, 也能保持四能级的特性, 从而可以获得较高的输出率。准分子激光器的能量转换效率一般为1%~5%, 激光脉冲宽度约几十到几百纳秒, 光束发散角约2 毫弧度, 每一个脉冲切除0.25μm的深度。目前多数为气体激光机,利用高压电能作为激励源激发激光腔内的工作物质( 氟化氩气体,也就是以某个指定浓度氟气为核心元素的混合气体,用氖气或者氦气作为平衡气体) , 从而实现粒子的反转, 在激光腔内形成激光振荡, 向外输出激光。因为高压电可达到几千伏特, 故必须在外层用金属板进行严密屏蔽以防电流的外漏导致危险。激光头由泵浦源、工作介质和谐振腔激光腔和激光电极等组成, 是激光机的最重要部分。

fluorine-and-its-function-202507

六氟化硫 SF6

六氟化硫

气体名称六氟化硫
Cas No.2551-62-4
分子式SF6
纯度99.99% ~ 99.9999%
钢瓶包装8L, 40L, 47L / 或长管车

制取六氟化硫(SF6)的工艺:

氟气与熔融硫磺反应

将反应器中的硫磺保持在85 ~ 105 ℃的熔融状态下与通入的氟气反应的。此法反应温度较易控制, 只要保证氟气与熔融硫磺液面呈平行方向导入即可保持较高的反应收率, 该方法为目前国内外六氟化硫生产厂家普遍所采用。

中国工业六氟化硫标准(2014版)

项目名称指标
六氟化硫(SF6)纯度(质量分数)/ 10-6                  ≥99.9
空气含量(质量分数)/ 10-6                                        300
四氟化碳(CF4)含量(质量分数)/ 10-6                    100
六氟乙烷(C2F6)含量(质量分数)/ 10-6                   200
八氟丙烷(C3F8)含量(质量分数)/ 10-6                   50
水(H2O)含量(质量分数)/ 10-6                                5.0
酸度(以HF计)(质量分数)/ 10-6                             0.2
可水解氟化物(以HF计)(质量分数)/ 10-6              1.0
矿物油含量(质量分数)/ 10-6                                     4.0
毒性生物试验无毒
msds-sf6-sulphur-hexafluoride

我国六氟化硫行业分析

中国六氟化硫(SF6)的研制开始于1960年代,原来的4 家发展到现在的十几家。

生产厂家:

成都科美特特征气体限公司、黎明化工研究院、中核红华特种气体(近年已停产)、中核504 厂(近年已停产)、四川银山(近年已停产)、河南利帆公司、河南华能公司、中昊晨光化工研究院、重庆大安特种气体有限公司、四川众力氟业有限责任公司、、青海信禾高精化工有限公司、福建邵武永飞化工有限公司、福建德尔化工、山东飞源等等。

六氟化硫SF6 主要用于各种高压电气设备,是由电解产生的氟气在中高温下与熔融硫磺反应来制备的,除六氟化硫SF6 外,还生成少量的四氟化碳等副产物,目前国内采用的纯化精制工艺主要有低温精馏和深度冷凝。其中,低温精馏得到的产品纯度更高,也有更好的操作连续性。

2 市场状况

六氟化硫 SF6 具有优异的电绝缘性能和灭弧能力。近年来国内电力系统中大量使用的G I S 变电站、SF6 断路器、SF6 电流互感器等各种高压电力设备中均充装SF6 气体,这些设备在实际应用中表现出了优异的性能。

在过去十年,随着新建六氟化硫 SF6 厂家陆续投入生产,产品由供不应求转变为供大于求。同行业市场竞争加剧,各生产企业经济效益有下降的趋势。

3 需求分析

根据电力发展目标:“十一五”期间电源新增装机容量超4×108 kW,总规模将超9×108 kW,全国电网建设总投资将超过12 000 亿元。2020 年年均新增装机容量为(5.5~6)×107 kW,2020 年装机容量将达到(1.4~1.5)×109 kW,全面实现全国联网和建设跨国联网。

电力行业六氟化硫的主要使用者:

西安西开电气股份有限公司、河南平高电气股份有限公司、沈阳沈开高压开关有限公司等大型高压开关企业年需求量约6000 t ;ABB、西门子、东芝、三菱等合资企业年需求量约2500 t;山东泰开高压开关有限公司、北京北开电气股份有限公司等其他厂家年需求量约2200 t,估计在2020年国内SF6 年均用量应该维持在10000 t 左右(含每年的高压开关维护补充气体量) 。

4 竞争态势

目前全国10 余家SF6 生产企业中,产能较大的有四川科美特、福建德尔、洛阳黎明等。

随着电力行业的持续发展,国内对六氟化硫有稳定的市场需求,同时电器设备技术的进步必将对六氟化硫的质量提出更高的要求。就国内市场而言,目前六氟化硫已产能过剩。在缺乏企业战略规划的情况下,过多的资源投入到产出相对有限的同一领域,其资源效率必然下降,不利于行业发展。中国政府均把生态建设和可持续发展问题放在十分重要的地位上,基于此,从未来社会发展看,六氟化硫气体回收和预防控制高压开关气体泄漏技术方面有巨大市场潜力有关企业应充分认识六氟化硫产业的发展,提高产品质量、完善服务体系,同时积极开拓国际市场(参考肖明亮先生资料,感谢)。

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为什么镁合金制造使用六氟化硫SF6气体?

数十年前,熔炼镁合金主要是采用熔剂进行保护,但容易产生熔剂夹杂,导致产品力学性能和抗腐蚀性能的下降,制约了镁合金的应用,而且熔剂与镁合金液反应生成腐蚀性烟气,破坏设备,恶化工作环境。20世纪70年代初,无熔剂熔炼技术的开发与应用引起人们的关注。其中,保护气体SF6 的应用,对于镁合金工业的发展有着革命性意义。

1 、六氟化硫作为保护气的原理

镁化学性质极活泼,在空气中被氧化,表面生成MgO,其致密度系数为0.79,这种疏松的氧化膜不能阻止反应继续进行。当温度超过其熔点650℃时,氧化迅速转变为燃烧,并放出大量的热。所以镁合金熔炼过程中必须采取保护措施。实验表明,CO2,SO2 和SF63种气体均能起到较好的保护作用,但尤以SF6 与其它气体按一定比例混合保护效果最佳。镁与含SF6 的混合气体发生如下反应:2Mg( L) + O2 2MgO( S) ,

2Mg( L) + O2 + SF6 ,2MgF2( S) + SO2F2( S) ,2MgO( S) + SF6 2MgF2( S) + SO2F2.其中主要产物是MgO,也含有少量致密系数为1.6的MgF2,由MgO +MgF2 组成的混合膜变为连续、致密的膜,因而含SF6 的气氛有防止镁合金熔体氧化燃烧的作用。

保护气体的阻燃机理主要是气体与镁合金液发生反应,在熔体表面生成不同防护作用的表面膜,这些膜致密度大,能够阻止反应继续进行,也能够阻止镁合金液的蒸发。其次,这些气体密度大于空气,在一定程度上隔绝镁合金液与氧的反应。

2、镁合金熔液用六氟化硫气体保护

六氟化硫气体保护熔炼具有如下特点:

六氟化硫是一种无毒、无味、化学惰性很强的气体,对人体不会造成直接危害,SF6 气体用量较少,通常与空气、CO2 等气体混合使用,在SF6+CO2+空气的混合气体中,只要加入少量的SF6 就能起到保护作用,因此成本低;SF6 不会对镁液产生污染,用保护气体可以

大大减少由于熔剂熔炼而带来的夹杂缺陷,有效地降低镁合金铸件的腐蚀速率,提高耐蚀性能。因此SF6 气体保护熔炼已经成为国外镁合金熔炼中广泛采用的生产技术。SF6 连同空气一起作用于合金液表面,会形成一种和合金液暴露于空气中所形成的氧化镁完全不一样的改性氧化镁薄膜,其间混入了少量的致密度大的MgF2.这一层薄膜是有金属色泽、致密、连续的,以此来阻止镁合金液的进一步氧化而获得了保护能力。但它只能维持几分钟,故混合气体要不间断地供应。对镁合金的保护主要是通过形成厚层保护膜来实现的,镁与氧反应生成MgO,进一步镁与SF6 反应生成MgF2,然后MgF2 与MgO 结合形成致密的膜层,从而达到有效保护的目的。

3、六氟化硫 混合气体的体积与流量

为了得到SF6 混合气体保护镁合金熔液的满意效果,关键是SF6 的体积分数与混合气体的流量,六氟化硫过大,不仅造成浪费,而且有严重的副作用。所以在调整体积分数与流量时,必须做到有效、安全、节约。在用SF6 混合气体保护镁合金熔液时,空气是一种必不可少的组元,空气中有氧存在才使这一抗氧化剂起作用。如果剔除空气,只用SF6 一种气体则不能保护镁合金熔液,因为MgO 膜中只要混入少量的MgF2 后就能成为有效的保护膜,所以SF6 这一组元是极微量的。但φ( SF6) =0.1%是必须的,0.3%是足够的,但不能超过0.4%。CO2 的含量并不严格,其体积分数可在0%~50%之间。

到目前为止,国际上认为采用六氟化硫混合气体保护镁合金熔液的方法是最好的。不论与覆盖剂相比,还是与其它气体保护相比,它几乎是一种无毒无腐蚀的保护方法。使用这种方法保护镁合金熔液产生的废渣少,金属收得率高;它能使熔液免遭覆盖剂污染,从而保证了高纯度镁合金的耐腐性,可与碳钢、铝合金媲美。SF6 的价格较贵,但消耗量极少,最好时只有镁合金总产量的万分之一,所以在经济方面也能与覆盖剂相比(参考李明照先生资料,感谢)。

五氟化锑 SbF5

五氟化锑

气体产品五氟化锑
Cas No.7783-70-2
分子式SbF5
纯度99.5%
钢瓶规格8L, 40L, 400L 不锈钢容器包装

五氟化锑主要用作催化剂,目前用量较大的一个领域是“全氟烷基碘(perfluroalkyliodides,缩写PFAIS)。PFAIS是生产特种专用膜材料(如超滤膜,以渗透膜等)的中间体。PFAIS也是灭火剂中的表面活性剂;医用麻醉剂、润滑剂、血液替代品、塑料等产品生产的中间体。五氟化锑还于空调制冷剂二氟甲烷(R-32)生产的催化剂。目前R-32是替代氯氟烷烃制冷剂的主要产品。五氟化锑用于新型炸药和喷气燃料生产的催化剂,有于药品生产(如氟甲基奎啉)生产的催化剂,用于改进汽油品质的异丁烷基化生产催化剂。  

五氟化锑的不锈钢容器,可以装3-6公斤产品,最大的容器可装1000公斤。

四氟化碳CF4

carbon tetrafluoride,tetrafluoromethane

气体名称四氟化碳,四氟甲烷
Cas No.75-73-0
分子式CF4
纯度99.9% ~ 99.9999%
气瓶规格高压钢瓶8L, 40L, 47L / 或长管车

Carbon tetrafluoride , also called tetrafluoromethane, a gas without odour and color, is used as an etching agent in plasma process of silicon, silicon oxide, tungsten. Also used widely in the surface cleaning of appliances, manufacturing of photovoltaic cell, laser technique, low temperature & refrigeration , gas insulation, detection of leakage, posture control of space rocket, cleaner of PCB, lubrication, brake fluid. It is applied in the metal smelting and plastics owing to its extremely chemical stability.

美标DOT钢瓶,瓶阀CGA580,装载30-32千克四氟化碳。

林德在宿迁签署新的气体投资协议

林德计划在宿迁投资5000万美元

转载自 气体分离 1周前

11月5日,第四届中国国际进口博览会在上海举办。作为江苏交易团的配套活动,宿迁市在举办了上海2021宿迁(上海)投资环境说明会,取得了圆满成功。借着第四届进博会的东风,本次宿迁外出招商引资,共签约20个项目,协议总投资额196亿元。

20个项目中,有4个是外资项目,协议投资1.85亿美元,外资招引呈稳步上升势态,成为本次招商活动的最大亮点。

德国林德是全球领先的工业气体和工程公司之一。这次林德集团与宿迁经济技术开发区成功“牵手”,计划在宿迁投资5000万美元。“我们作为服务型企业,一方面是顺着长三角产业转移,逐步把业务从苏南地区转移到了宿迁地区。”谈及来宿迁投资兴业的原因,林德气体(中国)有限公司投资总监周渊坦言,“第二个原因是宿迁的良好投资环境吸引了我们,更坚定了我们来宿迁投资的决心和信心。”

与世界“牵手”,在开放中共赢。广大外商对宿迁的赞许和青睐,在今年外资利用中完全可以得到印证。据统计,今年1至9月,宿迁市实际使用外资8.1亿美元,同比增长87.5%,高于全省平均水平70.3个百分点,增幅全省第一。