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CN104147892B - 用于选择性收集过程流出物的方法和设备 - Google Patents

用于选择性收集过程流出物的方法和设备 Download PDF

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CN104147892B CN201410407628.3A CN201410407628A CN104147892B CN 104147892 B CN104147892 B CN 104147892B CN 201410407628 A CN201410407628 A CN 201410407628A CN 104147892 B CN104147892 B CN 104147892B
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Abstract

本发明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。

Description

用于选择性收集过程流出物的方法和设备
本申请为申请号为201110034896.1、申请日为2011年01月28日、发明名称为“用于选择性收集过程流出物的方法和设备”的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2010年1月28日提交的美国临时专利申请第61/298,949号的优先权。
发明背景
存在着从以间断的(intermittant)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US7,285,154。
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发明获得了这些和其他的优势。
发明内容
本发明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。
本发明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发明实施方式的示意图。
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28下游和保护床30上游具有缓冲罐31的实施方式。
具体实施方式
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、Rn)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)。
本发明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体在到达共用的集气管(header)之前与其他废气流隔离。为了实现这一点，将感兴趣的需要的气体转向处理室和共用集气管的入口之间的回收系统。此外，这种转移必须以防止对流过化学过程反应器的处理气体的任何干扰的方式进行。这种破坏可以导致在加工过程的失败，而这可能导致产率损失。因此，废气收集系统应该是对于化学过程反应器透明的。本发明使得能够实现有效和及时的流出气体(其包含用于回收的感兴趣的物质或需要的气体)的转移。此外，它以基本上不会干扰化学过程反应器内的处理过程的方式进行这种转移。
这种收集设备解决的另一个问题是，它使得能够同时从可能只是以间断的方式使用感兴趣的需要的气体进行处理的许多处理室收集气体流或需要的气体。界面通过接受来自任何化学过程反应器或其流出物管线的信号并确定用于回收的感兴趣的需要的气体何时存在于流出气体流中而执行这种功能。此外，如果恰好是在过程间隔期中存在回收系统不希望接受的物质，则有可能通过来自化学过程反应器的另外的信号和将流出物流的这些部分不转向到回收系统的预先确定的时机来对它进行编程。
处理气体的正常流是通过化学过程反应器到达位于化学过程反应器的流出物管线上的作用泵。这些泵可以为许多类型，包括：涡轮分子泵、低温泵和扩散型泵，以实现高真空。然后使用压缩流出气体用于排出的机械泵来支持这些泵。在机械泵处，通常进行氮稀释以降低流出气体的可燃性极限，稀释流出气体至致死剂量水平(LDL)以下，帮助冷却运转的作用泵以及密封泵以防止泄漏。添加氮稀释可能还有其他的原因。在此时，流出气体随后移动通过气体歧管到达较大的排气歧管，其中来自许多过程的流出气体在此混杂。为了从流出气体有效地回收高价值的物质，如以氙气为例的需要的气体，需要将含有感兴趣的物质或需要的气体的流出气体转向离开这一收集歧管并朝向回收系统。进行这种转移的原因包括：存在足够高浓度的感兴趣的物质(需要的气体)以使得能够有效回收，可能危害或降低收集效率的来自其他过程的污染物的减少，以及到达回收系统的流出气体总体积降低至对于回收系统的尺寸更易控制的体积。
将转移系统置于化学过程反应器的流出物管线上的难题在于：该转移系统不应损害化学过程反应器中正在进行的处理。对于气体流的任何干扰都有可能破坏压力、气体流量和泵送效率。这些可能导致处理中断，而这可能导致产品产率的损失。因此，希望的是以对于化学过程反应器透明的方式实现反应器界面。另一个难题是，化学反应器时常完成多种类型的任务。这些任务中的一些可能包括希望用于回收的物质(需要的气体)，而在其他时间感兴趣的物质(需要的气体)可能不是流出气体流的部分。在这些时候，不需要收集和处理流出气体，因为它会导致效率低下。另一个难题是，在包含感兴趣的物质(需要的气体)的处理气体的气流中，可能存在由于对于回收系统的安全性或风险而不适合收集的其他物质。通常情况下，这些物质在过程中是破坏性的，且需要的只是在工艺方案中的各个不同点从收集过程中排除它们。最后，常常存在多个化学过程反应器，且各个化学过程反应器在按间断的时间间隔利用预期用于回收的需要的气体。因此，希望的是具有独立地在各个化学过程反应器处向用于回收系统的集气管转移需要的气体的能力。
这一反应器界面发明解决了上述各个难题，从而使得能够从过程流出气体流有效地回收需要的气体。
可能存在许多可潜在地用于将用于转移过程流出气体到回收系统的系统置于化学过程反应器上的选择。本发明所要求保护的方法将界面结合在位于排出排气泵(exhausteffluent pump)的大气侧的止回球阀的上游。在正常操作中，流出气体在稍微高于大气压力(0.04psig)的压力下从该泵流出。该止回球阀使气体只能沿从排气泵向流出气体歧管的方向流动。该反应器界面通过作用泵和止回球阀之间的T型接头连接。该界面由压力计(任选的)、自动(电磁或气动致动的)阀及当需要维护时能够安全关闭来自回收系统的管线的截流阀组成。电的反应器界面控制器连接到自动阀(电磁阀等)上以便当含有待回收的物质(需要的气体)的流出气体存在于流出物流中时开放/关闭该阀。恰在反应器界面单元之前，截流阀、分析端口和柔性软管可以连接到T型接头以利于运行和降低化学过程反应器和回收系统之间的振动耦合。
在回收系统的上游，压缩器存在于回收气体管线上。保持回收管线中的压力低于排出排气泵的正常排出压力，通常回收管线低于1个大气压。当自动阀(电磁阀等)被激活开放以开始向回收系统转移气体时，降低的压力导致止回球阀关闭流向主流出气体歧管的气流，并将其转移到回收气体歧管系统。然后过程流出气体流出排出排气泵并流向回收系统以用于处理。当给予过程信号以停止流向回收系统的气流时，这一操作释放在止回球阀内的球，并使得气流能够再次从化学过程反应器流向流出气体歧管。
反应器界面的构建材料应能承受高达100℃的处理温度。这是优选的，因为离开真空泵的流出气体的温度可能会接近这个温度。
因为可能存在其中流出物流包含不希望的物质的情况，当这些物质存在时，电子控制器具备能够实现气体转移的切断的处理逻辑能力。这可以以多种方法完成，包括使用过程传感器和在线过程分析器。采用的另一种方法是使用来自化学过程反应器的过程信号和相对于阈限的比较以确定何时这些物质存在。使用来自化学过程反应器的信号和分析的组合是解决这一问题的另一种办法。来自流出物管线的信号也是可能的。
下面参考附图以一个实施方式描述本发明的设备和方法。
在图1中，两种或更多种气体组成以规定的顺序通过入口11引入半导体化学过程反应器10中以帮助进行半导体制造的各个步骤，包括安置在台板12上的半导体基底14的蚀刻和/或副产物意外沉积的反应器10内表面的清洗。基底14可以是一个或多个半导体晶片如在其边缘堆叠的一系列晶片的“舟皿(boat)”或载体(carrier)。将基底14通过加载锁15从加载室16引入反应器10中。可以通过与过程控制器94的信号连接99和98控制和/或监测反应器10和入口11。例如，过程控制器可以通过信号连接99监测反应器10，调整它的温度，控制等离子体条件和保持压力到设置的参数。
同样，可以通过与过程控制器94的信号连接98监测和/或控制各种不同的气体组成的流动，以使得气体组成的序列通过入口11引入反应器10中，包括至少一种包含元素形式或分子形式的需要的气体的气体组成。一个例子是引入作为蚀刻气体的二氟化氙，其中，二氟化氙在反应器10中的条件下分解，且氙希望作为反应器10的流出物中的需要的气体被回收以用于再次使用和循环。
来自反应器10的流出物可以经过任选的第二加载锁17进入排出排气泵/压缩器19和流出物管线18。流出物继续通过防止流出物向反应器10回流的止回阀20。止回阀20设置有最小开启压力，它代表在该压力下止回阀开放以允许流动和在低于该压力止回阀将关闭以防止向反应器10回流的压力。
在另一种配置中，不是使用止回阀来使气体转向，而是可以使用如图2所示的三通阀20A来使流出气体转向回收系统。这种用于使废气转向的方法相对于止回阀方式可能不是优选的，因为存在以下可能性：在流出物管线中可能出现压力峰，这可能影响过程反应器中的压力。然而，对于对压力和流量的变化不如此敏感的过程，这种转移的方法可能是可以接受的。
通过止回阀20的流出物在管线22中被输送到消除、净化和排气系统23，以在排出残余流出气体之前分解、燃烧或吸附有毒、有害、腐蚀性或全球变暖的气体。
回收管线24连接到止回阀20上游的流出物管线18。回收管线24受自动阀26控制，自动阀26可以是气动致动阀或电磁阀或类似的能够根据回收系统过程控制器104发出的气动、电或其他信号运行的自动阀，回收系统过程控制器104可能不一定连接到过程控制器94，这种回收系统过程控制器通过信号连接95与自动阀26通讯。过程控制器94和回收过程控制器104可以是离散的(discrete)，或对于本发明的各种不同实施方式它们的功能可以合并在一个控制器中。
回收管线可以通过防止振动从流出物管线传递到回收管线24或从回收管线24传递到流出物管线18的柔性管线21与流出物管线18振动隔离。例如为了保养，回收管线也可以通过手动的截流阀25手动地从流出物管线关闭。
当自动阀26开放时，位于回收管线24中的压缩器28从流出物管线18移除流出物。压缩器28能够降低回收管线24的压力并因此降低流出物管线18的压力，从而使得止回阀20关闭。止回阀20两端的压差必须高于止回阀20的开启压力。以这种方式，流出物管线18中的整个流出气体流可以被转移到回收管线24中。这通常在将气体组成顺序引入反应器10的过程中当需要的气体被引入反应器中时，在需要的气体在流出物管线中流出物的气体组成中时发生，或者当需要的气体在流出物管线18中从反应器10排出时在从这一引入时间延迟的相位时间(phase time)发生。由过程控制器94通过其信号连接96、98和99和回收系统过程控制器104及其与自动阀26的信号连接95监测和/或控制这种从流出物的整体上基本连续的流不连续地移除和回收需要的气体的时机、顺序和延迟的定相时间(phased time)。如上所述，这些控制器可以是离散的，或它们的功能可以合并在一个控制器中。监测流出物流的组成也是可能的。
当自动阀26开放且通过压缩器28移除需要的气体时，气体随后经过吸附保护床30以去除可能包含在需要的气体中的腐蚀性、有毒、有害或全球变暖类气体成分，以及其他气体诸如以氮为例的惰性气体。在如图3所示的本发明的实施方式中，缓冲罐31位于压缩器28的下游和保护床30的上游。缓冲罐31缓和由于不同的反应器10向管线24输入需要的气体造成的任何压力变化，从而使得床40和42具有基本上恒压的进气。需要的气体然后通过管线34中的止回阀32，并在并行切换的吸附分离床40和42中交替地进行选择性吸附分离，或者通过交替经过阀36或38中的任一个进行进气吸附(feed sorption)和逆流降压及清除(purge)。在氙作为氮载气中的需要的气体的情况下，氮通常被吸附剂(如活性炭、沸石和氧化铝)吸附的强度最弱，并不吸附地经过床40或42，而氙被床40和42中的吸附剂吸附。正好在氙穿透到进行进料的床的下游末端之前，如分别在管线44或46附近，进行进料的该床分别通过关闭阀36或38和分别关闭阀48或50取消进料。完成进料的床然后分别通过阀64或66逆流减压，通过管线68和70，并在另外的压缩器72中压缩通过管线74到稳压罐(surgetank)76，以收集气体并将其混合均匀。相对于管线24中的气体，这种气体含有富集的需要的气体如氙。压缩的需要的气体如氙进一步在额外的压缩器78中压缩，且可以再循环到反应器10，用于进一步的处理或通过止回阀84并交替地和分别地通过阀86和88存储在一个或多个存储容器90和92中。优选地，当两个容器90和92中的一个容器被填充时，另一容器被移除用于远程处理且空的容器连接到管线82以在剩余容器充满时进行充气。
除了通过逆流降压从床40和42回收吸附的需要的气体如氙外，也考虑通过压缩器72进行的抽空进一步去除吸附的需要的气体。进一步或可选择地，可以根据床40或42哪一个处于减压模式，由通过管线58和交替地通过阀60或62引入的载气(诸如以氮为例的惰性气体)从床40和42解吸附需要的气体，从而从床40和42中的吸附剂清除需要的气体。
在通过床40和42基本未吸附的气体混合物(消除了需要的气体)的未回收的和未吸附的气体组分分别通过阀48和50去除以返回到管线52、阀54和管线56，到达流出物管线22以在消除和排气系统23中被处理，从而在残余流出气体排出之前分解、燃烧或吸附有毒、有害、腐蚀性或全球变暖的气体。
因此，本发明提供了以下各项内容：
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。
2.根据项1的设备，包括与回收管线流动连通并与回收管线和流出物管线连接点的下游的流出物管线流动连通的再循环管线，其能够将至少一部分气体组成返回到流出物管线。
3.根据项1或2的设备，其中，所述止回阀具有在压缩器运行时关闭的设定点。
4.根据项1-3中任一项的设备，其中，所述回收管线包括吸附保护床以从流出物去除腐蚀性或反应性的气体。
5.根据项1-4中任一项的设备，包括至少一个能够从流出气体选择性地分离需要的气体且连接到回收管线的吸附分离床。
6.根据项5的设备，其中，所述吸附分离床连接与至少一个能够存储需要的气体的储存容器流动连通的管线。
7.根据项6的设备，其中，另外的压缩器连接所述存储容器以压缩需要的气体。
8.根据项5-7中任一项的设备，其中，所述吸附分离床包括两个通过流动线路和能够与回收管线定相连接(in phased connection)操作的阀并联的吸附分离床。
9.根据项5-8中任一项的设备，其中，缓冲罐在回收管线中的压缩器的下游和吸附分离床的上游。
10.一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该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所述自动阀的操作，其中所述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所述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。
11.根据项10的方法，其中，所述化学过程反应器是半导体制造过程反应器。
12.根据项10或11的方法，其中，所述需要的气体是稀有气体，优选选自氦、氩、二氟化氙和氙。
13.根据项10-12中任一项的方法，其中，所述包含大部分需要的气体的流出物的部分在至少一个吸附分离床中分离，以回收浓缩的需要的气体和另外的流出气体。
14.根据项13的方法，其中，在至少一个存储容器中捕获所述浓缩的需要的气体。
15.根据项10-14中任一项的方法，其中，通过回收管线移除来自流出物管线的流出物的一部分通过降低止回阀处的流出物压力至低于其开启压力设置而关闭止回阀。
16.根据项10-15中任一项的方法，其中，在将需要的气体引入化学过程反应器中之后的时间，自动阀通过来自过程控制器的信号连通被开放，其中，所述之后的时间包括需要的气体流动通过化学过程反应器并进入流出物管线所需的时间。
17.一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中的一个或多个管线的化学过程反应器，其具有至过程控制器的信号连接；
(b)至少一个连接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的所述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)流出物管线中的三通阀，其允许将来自化学过程反应器的流出物移除到回收管线；
(e)具有至流出物管线的连接的回收管线，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，其中所述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，其能够从流出物管线移除需要的气体。
18.一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所述两种或更多种气体组成和需要的气体的流出物；
(c)使流出物通过三通阀；
(d)通过三通阀从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，这种移除通过由自动阀控制的回收管线进行；
(e)通过与自动阀信号连通的过程控制器控制自动阀的操作，其中所述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所述两种或更多种气体成分引入化学过程反应器或其入口；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。

Claims (14)

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中的一个或多个管线的化学过程反应器，其具有至过程控制器的信号连接；
(b)至少一个连接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的所述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)流出物管线中的三通阀，其允许将来自化学过程反应器的流出物移除到回收管线；
(e)具有至流出物管线的连接的回收管线，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)所述过程控制器，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，其中所述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；
(h)回收管线中的压缩器，其能够从流出物管线移除需要的气体；和
(i)至少一个吸附分离床，其能够从流出气体选择性地分离需要的气体且连接到回收管线。
2.根据权利要求1的设备，包括用于除去未回收的和未吸附的气体的管线，其与回收管线流动连通且与回收管线和流出物管线连接点的下游的流出物管线流动连通，能够将未回收的和未吸附的气体返回到流出物管线。
3.根据权利要求1或2的设备，其中所述回收管线包括吸附保护床以从流出物去除腐蚀性或反应性的气体。
4.根据权利要求1或2的设备，其中所述吸附分离床连接与至少一个能够存储需要的气体的储存容器流动连通的管线。
5.根据权利要求4的设备，其中，另外的压缩器连接所述储存容器以压缩需要的气体。
6.根据权利要求1或2的设备，其中所述吸附分离床包括两个通过流动线路和能够与回收管线定相连接操作的阀并联的吸附分离床。
7.根据权利要求1或2的设备，其中，缓冲罐在回收管线中的压缩器的下游和吸附分离床的上游。
8.一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所述两种或更多种气体组成和需要的气体的流出物；
(c)使流出物通过所述流出物管线中的三通阀；
(d)通过三通阀从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，这种移除通过由自动阀控制的回收管线中的压缩器进行；
(e)通过与自动阀信号连通的过程控制器控制自动阀的操作，其中所述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所述两种或更多种气体成分引入化学过程反应器或其入口；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，其中包含需要的气体的流出物的部分在至少一个吸附分离床中分离，以回收浓缩的需要的气体和另外的流出气体。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述化学过程反应器是半导体制造过程反应器。
10.根据权利要求8或9的方法，其中，所述需要的气体是稀有气体。
11.根据权利要求10的方法，其中，所述需要的气体选自氦、氩、二氟化氙和氙。
12.根据权利要求8或9的方法，其中，在至少一个储存容器中捕获所述浓缩的需要的气体。
13.根据权利要求8或9的方法，其中，在将需要的气体引入化学过程反应器中之后的时间，自动阀通过来自过程控制器的信号连通被开放，其中，所述之后的时间包括需要的气体流动通过化学过程反应器并进入流出物管线所需的时间。
14.一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)所述过程控制器，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；
所述设备还包括用于除去未回收的和未吸附的气体的管线，其与回收管线流动连通且与回收管线和流出物管线连接点的下游的流出物管线流动连通，能够将至少一部分未回收的和未吸附的气体返回到流出物管线；以及消除和排气系统，以处理来自所述流出物管线的所述未回收的和未吸附的气体。
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