三氯氢硅合成工艺.docVIP

PAGE PAGE 13 三氯氢硅合成工艺 摘要：随着太阳能光伏产业的发展，对多晶硅的需求量增加，同时增加了三氯氢硅的需求量。本文介绍了三氯氢硅的理化性质及安全知识，阐述了三氯氢硅的合成的原理、工艺及流程；并且从影响三氯氢硅合成生产和工艺控制要求的角度出发，就相关生产问题找出控制方案；为了实现闭合回路，对合成尾气成分进行分析，探索合成尾气的治理方案。 关键词：三氯氢硅；生产工艺；工艺控制；尾气治理 1引言 随着全球范围内传统化石能源的枯竭以及石油价格不断攀升, 太阳能作为环境友好的可再生能源而受到全世界的广泛关注。对于能源消费大国的中国而言，自身所拥有的石油量非常少，急切寻找到新的能源来替代化石能源，除了应用核能发电、水力发电外，太阳能光伏产业得到了前所未有的发展，进而导致多晶硅的市场需求出现爆炸性增长。目前世界光伏产业以31.2％的年平均增长率高速发展，居全球能源发电市场增长率的首位。预计到2030年光伏发电将占到世界发电总量的30％以上，成为全球重要的能源支柱[1-2]。在光伏产业中，多晶硅作为主要的原材料。 多晶硅是利用工业硅粉通过化学、物理的途径提纯而制得，生产所用的主要配套原料是硅粉、H2和Cl2。我国的多晶硅生产技术由于投资大、配套原料难、技术难度大等限制，发展相当缓慢，电子工业所需的多晶硅绝大部分依赖进口.目前，多晶硅的生产方法主要有改良西门子法（即三氯氢硅法）、四氯化硅法、物理冶金法和硅烷法，世界上多晶硅的生产技术以改良西门子法为主[1，3]，其关键技术已发展到闭环生产，可以将产物中H2，SiHCl3，SiCl4，HCl等循环利用。而每生产1t多晶硅，大约需要补充5-6t三氯氢硅。 同时，三氯氢硅又因带有氢键和含氯较多，可与其他有机基团反应形成一系列的有机硅产品，常用于有机硅烷、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅烷偶联剂中最基本的单体，这也需要大量的三氯氢硅。因此，三氯氢硅合成的运行直接影响下游装置的连续运行[4]。 2 三氯氢硅的理化性质及安全知识 2.1三氯氢硅的理化性质 三氯氢硅又名三氯硅烷、硅氯仿，在常温常压下为具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明液体，溶于苯、醚等有机溶剂。 HYPERLINK /view/346251.htm \t _blank 分子量:135.43， HYPERLINK /view/118854.htm \t _blank 熔点(101.325kPa)：-134℃； HYPERLINK /view/81200.htm \t _blank 沸点(101.325kPa)：31.8℃；液体 HYPERLINK /view/38960.htm \t _blank 密度(0℃)：1350kg/m3；相对密度( HYPERLINK /view/10082.htm \t _blank 气体，空气=1)：4.7；蒸气压(-16.4℃)：13.3kPa；(14.5℃)：53.3kPa；燃点：-27.8℃；自燃温度：175℃；闪点：-14℃；爆炸极限：6.9～70%。 三氯氢硅在空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，三氯氢硅燃烧时发出红色火焰和白色烟；三氯氢硅的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气，受热时引起猛烈的爆炸；三氯氢硅在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾；遇潮气时发烟，与水激烈反应；在碱液中分解放出氢气；三氯氢硅与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷；在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下，三氯氢硅可被还原为硅烷。容器中的液态三氯氢硅，当容器受到强烈撞击时会着火；无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀，但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。 2.2火灾危险性分析 生产三氯氢硅的原始原料都是不燃物质，但是其生产过程中的产物大都是易燃易爆物质，如氢气、氯气等。 氢气的获得需要电解水，这个工序中的火灾危险性包括电解时有强大的电流通过，如果电气绝缘不良极易产生电火花；氢气泄漏，遇到电火花或其他明火会发生燃烧或爆炸。 三氯氢硅的合成是在280-320℃的温度下进行的，已经超过了其自燃温度 2.3 防火防爆对策 在三氯氢硅生产的各个工序中，为防止火灾、中毒事故发生，要严格执行消防安全制度，严格控制工艺指标。 （1）火源管理：进行检修时，使用的工具应该是不产生火花的工具，严禁用铁器敲打设备或管道，工作人员应穿棉质工作服；生产和贮罐区禁止明火，生产中动火要严格执行有关安全管理制度。 （2）防止跑、冒、滴、漏：日常工作中要搞好安全检查，不留死角；设备要定期检修，发现问题及时采取补救措施。 （3）配备应急工具和消防设施：配备一定数量的防毒面具、自给正压式空气呼吸器、手套、堵漏工具、灭火器等应急工具和消防设施；应急队的人员要经常进行演练，熟练掌