[发明专利]容器惰化

说明书

本发明总的来说涉及一种惰化容器的至少一个内部空间的方法，具体地说，涉及一种提高容器内部空间的惰化速度的方法，尤其是当至少一个膜用作为惰性液体源时的情况。

惰性流体，尤其是惰性气体，常被用来调节容器或贮器内部空间的气氛。例如，在用容器运输易腐烂的物品或在容器中制造半导体晶片时，通常用惰性流体中的氮气来惰化容器内部空间。为了向容器内部空间提供氮气或其它惰性气体，使用各种惰性气体源。这些惰性气体源包括钢瓶、液槽、膜气体分离装置以及变压或变温吸附装置。然而，对于具体的惰化方法，选择哪一种惰性气体源，取决于容器内部空间的惰化速率以及与惰化方法相关的能量(动力)消耗，因为在工业操作过程中，惰化速率和能量消耗是极为重要的因素。因此，不管使用哪种惰性气源，都要求提高容器内部空间的惰化速率，同时降低与惰化方法相关的动力消耗。

本发明的目的是提供一种惰化容器内部空间的方法。

根据本发明，上述目的可以通过变浓度净化(Phascdconccntration purge)来完成，包括：

(a)平稳地将一种富惰性流体物流引入到所述容器的所述内部空间，所述富惰性流体物流中的惰性流体浓度大于所述容器的所述内部空间中的惰性流体的浓度；

(b)在富惰性流体物流引入所述容器期间，提高其中惰性流体的浓度；和

(c)从所述容器的所述内部空间中排出含有至少一种杂质和惰性气体的废气物流。

在初始阶段，富惰性流体物流引入到容器内部空间的流速应为与向容器内部空间引入富惰性流体物流的任意惰性流体源相连的压缩或泵装置所能产生的最大或几乎为最大的流速，例如至少一台压缩机或泵与至少一套用于产生富氮物流的膜气体分离系统相连。在富惰性流体物流中的惰性流体浓度可以以间歇、连续、渐进或逐步的方式提高。当容器内部空间的至少一种杂质(如氧气)减少到容器内部空间所有气体的1％～10％(体积)时，富惰性流体物流中的惰性流体浓度优选提高到93％(体积)以上或99％(体积)以上。随着富惰性流体物流中惰性流体浓度的增加，富惰性流体物流流速可降低。从容器内部空间排出的废气物流可任选循环到作为富惰性流体物流源的流体分离系统。当流体分离系统或惰性流体源为至少一套由含非渗透侧和渗透侧的膜构成的膜组件时，则至少一部分废气可以送至组件中膜的非渗透侧以提高富惰性流体气体中惰性流体的浓度和/或将至少一部分废气送到膜的渗透侧以净化其中的水分或氧气，从而促进富惰性流体物流的生产。

这里所说的“惰性流体”指在当时的气氛(如氮和/或氧)和温度条件下不与容器内部空间中的物质发生有害化学反应的任何流体。

在此所用术语“富惰性流体物流”指其中所含的惰性流体浓度大于容器内部空间所含惰性流体浓度的物流。

在此所用术语“惰化”指增加容器内部空间中惰性流体浓度的过程。

在此所用术语“至少一种杂质”指在当时的气氛条件下与容器内部空间中的物质起化学反应的任何一种流体或物质，如氧气或一氧化碳。

在此所用术语“容器”或“容器内部空间”指在惰性条件下，可用于贮存，处理或制备材料(如易腐烂的物品或半导体晶片)的密闭空间。

图1和图2是作为本发明优选实施方案的容器惰化系统的示意流程图。

图3所示是在图1所示的容器惰化系统中，对于富氮气体中不同的氮气浓度，容器内部空间的氧气浓度随时间的变化图。

图4所示的是在图2所示的容器惰化系统中，对于富氮气体中不同的氮气浓度，容器内部空间氧气的浓度随时间的变化图。

本发明主要涉及下述发现，在富惰性流体物流引入容器内部空间的过程中，通过变化物流中惰性流体的浓度(变浓度净化)，可以显著提高容器内部空间的惰化速率，同时减少惰化过程的动力消耗。在上述过程中，如果在改变物流中惰性流体浓度的同时，也改变富惰性流体物流的流速，则惰化速率和惰化过程的动力消耗还会进一步得以改善。也说是说，随着富惰性流体物流中惰性流体浓度的增加，也应降低其流速。为了进一步提高惰化过程的效率，在初始阶段，富惰性流体物流引入容器内部空间时，其流速应为连接导入流体的导管和/或与容器内部空间存在流体连通的惰性流体源的任何泵或压缩装置所能产生的最大或几乎最大的流速。

本发明优选的容器惰化系统将参考图1、图2进行阐述。然而，容易理解的是这些优选的实施方案的描述绝不排除其它大量的容器惰化系统，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。