Gase. Dr. Ralf Meyer

Transkript

1 Gase Dr. Ralf Meyer

2 Die Gefährdung ist real! Brandschaden durch Silan Ausgebrannter Scrubber nach zu schnell abgelassenem Silan

3 Gefährdungskategorien von Gasen Toxisch Brennbar / Explosiv Arsin AsH 3 Phosphin PH 3 Chemische Waffen! Wasserstoff H 2 Silan SiH 4 Methan CH 4 Sauerstoff O 2 Ätzend Chlor Cl 2 Bortrichlorid BCl 3 Siliziumtetrachlorid SiCl 4 In Verbindung mit Feuchtigkeit ätzend (Schleimhäute) Erstickend Stickstoff N 2, LN 2 Helium He Kohlendioxid CO 2 Tetraflourmethan CF 4 Di-Chlor-Di-Fluormethan CCl 2 F 2 Schwefelhexafluorid SF 6 Gase aus allen Kategorien werden am WSI eingesetzt!

4 Eigenschaften der toxischen Gase Arsin (AsH 3 ) Im Ersten Weltkrieg Einsatz als chemischer Kampfstoff (Grünkreuz) Eigenschaften: Toxizität: Wirkung: - unter Normaldruck gasförmig, farblos - Geruch: Knoblauchartig - Einsatz als verflüssigtes Gas (15 bar bei 20 C) - explosionsfähig (Vol.% in Luft: 4-78) - relative Dichte zu Luft: 2,7 - letale Dosis: 20 ppm über 50 min (Sehr giftig) - Vergiftung: 3-10 ppm nach mehreren Stunden - Geruchsschwelle: ca. 1 ppm - MAK-Wert: 0,05 ppm ( = Alarmschwelle) Schädigung der roten Blutzellen und des Zentralnervensystems (zeitverzögert)

5 Eigenschaften der toxischen Gase Phosphin (PH 3 ) Einsatz als Schädlingsbekämpfungsmittel Eigenschaften: Toxizität: Wirkung: - unter Normaldruck gasförmig, farblos - Geruch: verfaulter Fisch - Einsatz als verflüssigtes Gas (35 bar bei 20 C) - selbstentzündlich (Vol.% in Luft: 1-100) - relative Dichte zu Luft: 1,2 - letale Dosis: 20 ppm über 50 min (Sehr giftig) - Geruchsschwelle: ca. 1 ppm - MAK-Wert: 0,1 ppm ( = Alarmschwelle) Reizung der Augen, Haut und Atmungsorgane; Schädigung des Zentralnervensystems; zeitverzögert tödliches Lungenödem möglich

6 Eigenschaften der ätzenden Gase Chlor (Cl 2, giftig) Chemischer Kampfstoff im Ersten Weltkrieg (Chlorgas) Eigenschaften: Toxizität: Wirkung: - gelbgrünes Gas (unter Normalbedingungen) - stechender Geruch - nicht brennbar, aber sehr, sehr reaktionsfähig - relative Dichte zu Luft: 2,5 - letale Dosis: 5000 ppm ( = 0,5%, giftig) - Geruchsschwelle: ca. 0,1 10 ppm - MAK-Wert: 0,5 ppm ( = Alarmwert) giftig beim Einatmen, bei großen Mengen Lebensgefahr; mit Feuchtigkeit stark ätzende Wirkung Sehr starke Reizung der Atemwege, aber auch Augen, Haut und Verdauungssystem

7 Eigenschaften der ätzenden Gase Siliziumtetrachlorid (SiCl 4 ) Eigenschaften: - farblose, flüchtige, an Luft rauchende Flüssigkeit - erstickender Geruch - mit Feuchtigkeit Bildung von HCl (!) - relative Dichte zu Luft: 5,9 Bortrichlorid (BCl 3 ) Eigenschaften: - farbloses, an feuchter Luft stark rauchendes Gas - erstickender Geruch - mit Feuchtigkeit Bildung von Salz- und Borsäure - Einsatz als verflüssigtes Gas (1,3 bar bei 20 C) - relative Dichte zu Luft: 4,1

8 Eigenschaften der ätzenden Gase Gesundheitsschädigende Wirkung über die Bildung der Säuren HCl Eigenschaften: Toxizität: Wirkung: - stark korrodierend - relative Dichte zu Luft: 1,3 - Geruchsschwelle: ca. 10 ppm - Alarmschwelle: 10 ppm mit Feuchtigkeit ätzende Wirkung Reizung der Schleimhäute der Augen und Atemwege

9 Metallorganische Verbindungen Ausgangsstoffe für Gasphasenepitaxie (MOVPE) Zusammensetzung : Metall + organischer Rest z.b.: Tri Methyl Indium = TMIn, In(CH 3 ) 3 Vorhandene Verbindungen: TMGa, TEGa, TMIn, TMSb, DMZn Eigenschaften: Wirkung: - farblose, ölige Flüssigkeiten (TMIn fest) - Dampfdrücke < 100 mbar - selbstentzündlich an Luft bei Verbrennung Entstehung giftiger Metallstäube lungenschädigend Brände löschen mit Sand, Pulver oder CO 2! (nicht mit Wasser oder Halonen!)

10 Gaslager im Untergeschoss des WSI AsH 3, PH 3 Chloride SiH 4, CH 4, H 2 Mediengang (frei halten!) Gaslager

11 Kritische Laborbereiche im WSI Obergeschoss H 2 N2 04 Reinraum RIE Cl 2 SiCl 4 SiH 4 MOVPE AsH 3 PH 3 MO s H 2 Seminarraum Erdgeschoss

12 Kritische Laborbereiche im ZNN Erdgeschoss WSI Gaslager H 2, N 2 Seminarraum RIE Reinraum Cl Standort 2 / BCl 3 Gasflaschen / SF 6

13 Sicherheitseinrichtungen Passive Sicherheit - eigenes Gaslager mit Sicherheitsschränken (F90) - heliumleckgeprüfte, z. T. doppelwandige Rohrleitungen - normally closed -Ventile - Flussbegrenzer im Flaschenanschluss Aktive Sicherheit - permanente Überwachung der Um- und Abluft mit automatischer Abschaltung aller Gasflaschen und Anlagen Alarmierung der Feuerwehr - starke Lüftung - Verwendung von Abgasreinigern (Trockenabsorbern)

14 Sicherheitsüberwachungssystem

15 Sicherheitsüberwachungssystem (Bsp. MOVPE)

16 Verhaltensregeln im Störfall Gasalarm wird durch Feuersirene angezeigt, Feuerwehr erhält gesonderten Alarm 1 Anlage oder Experiment in sicheren Zustand bringen! 2 Kümmern um Gäste, Studenten, Lieferanten, Service-Techniker, 3 Zügiges Verlassen des Gebäudes (1 min) Sammelstelle : Eingangsbereich Physik II Im Alarmfall : Kontrollieren, ob alle Mitarbeiter in Sicherheit! (Gruppenleiter!)