三氯氫硅生產(chǎn)方法1、 硅氫氯化法該方法是用冶金級(jí)硅粉，作原料，與氯化氫氣體反應(yīng)?？墒褂勉~或鐵基催化劑。反應(yīng)在200---800和0.05 3mpa下進(jìn)行2Si+HCL======HsiCL3+SiCL4+3H2該反應(yīng)所用反應(yīng)器經(jīng)歷了從固定床、攪拌床到流化床的發(fā)展過(guò)程。工藝也從間歇發(fā)展到連續(xù)。反應(yīng)器由碳鋼制成，預(yù)先將歸粒子加入到反應(yīng)器，加熱到所需地溫度后，從底部連續(xù)通入氯化氫氣體，產(chǎn)物及未反應(yīng)物料被連續(xù)輸出，經(jīng)除塵精制后，用于生產(chǎn)高純多晶硅和高純硅烷。上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為-141。8千焦/摩爾升高溫度有利于提高反應(yīng)速率，但同時(shí)導(dǎo)致三氯氫硅選擇性下降，通過(guò)優(yōu)化反映溫度，可明顯提高三氯氫硅的選擇率。例如在300---425度和2到5千帕條件下使硅和氯化氫反應(yīng)，產(chǎn)物以600---1000千克/小時(shí)輸出，三氯氫硅的選擇率竟高達(dá)80-88%，副產(chǎn)物包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%--2%二氯硅烷和1—4%的縮聚物，其余為四氯化硅。氯化氫氣體中的水分三氯氫硅的收率優(yōu)很大影響。，因此必須嚴(yán)格干燥。硅與氯化氫生成三氯氫硅的反應(yīng)應(yīng)該是零級(jí)反應(yīng)，使用純度大于99。99%的硅原料時(shí)氫硅的收率較低。在一個(gè)微型反應(yīng)器中作了研究，結(jié)果表明冶金級(jí)原料中所含雜質(zhì)鋁對(duì)反應(yīng)有催化作用，可使反應(yīng)溫度降低，三氯氫硅收率提高。2、 四氯化硅氫化法3SiCL4+2H2+Si===============4HsiCL3反應(yīng)溫度400 800壓力2---4兆帕該反應(yīng)為平衡反應(yīng)，為提高三氯氫硅的收率，優(yōu)選在氯化氫存在下進(jìn)行，原料采用冶金級(jí)產(chǎn)產(chǎn)品通過(guò)預(yù)活化除去表面的氧化物后，可進(jìn)一步提高三氯氫硅的收率三氯氫硅與四氯化硅沸點(diǎn)差距25度，且不產(chǎn)生共沸物，所以比較容易分離。三氯氫硅生產(chǎn)工藝流程1、 三氯氫硅合成將硅粉卸至轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，通過(guò)管道用氣體輸送至硅粉倉(cāng)，再加入硅粉干燥器，經(jīng)過(guò)圓盤(pán)給料機(jī)并計(jì)量后加入三氯氫硅合成爐。在三氯氫硅合成爐內(nèi)，溫度控制在80—310r，硅粉和氯化氫發(fā)生反應(yīng)，生成三氯氫硅和四氯化硅。生成的三氯氫硅和四氯化硅氣體經(jīng)沉降器、旋風(fēng)分離器和袋式過(guò)濾器除去粉塵及高氯硅烷，經(jīng)水冷后經(jīng)隔膜壓縮機(jī)加壓，再用-35r冷媒冷凝為液體。不凝性氣體通過(guò)液封罐進(jìn)入尾氣淋洗塔，經(jīng)酸堿淋洗達(dá)標(biāo)后排放。2、 三氯氫硅分離三氯氫硅和四氯化硅混合料（三氯氫硅含量為80—85%）進(jìn)入加壓塔，采用兩塔連續(xù)提純分離，通過(guò)控制一定的回流比，最終得到三氯氫硅含量為99%以上的產(chǎn)品和四氯化硅含量為95%以上的副產(chǎn)物。含塵廢氣主要是輸送硅粉的氮?dú)?，先?jīng)布袋除塵回收硅粉，然后經(jīng)水洗滌，洗滌廢水經(jīng)沉淀后循環(huán)使用，尾氣洗滌后排入大氣。布袋除塵器除塵率為99%，洗滌除塵率按50%計(jì)，總除塵效率達(dá)到99.5%，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。不凝氣體主要含有保護(hù)氣體，其余還含有少量的氯硅烷、氯化氫等。經(jīng)過(guò)低溫冷凝后剩余的不凝氣送廢氣處理裝置，氯硅烷系列遇水迅速分解成硅酸和氯化氫，氯化氫氣體先被稀鹽酸循環(huán)吸收為濃鹽酸回收使用，微量部分被堿液吸收、反應(yīng)。廢氣主要成份有氮?dú)?，廢氣經(jīng)淋洗處理后，通過(guò)車間排氣筒達(dá)標(biāo)排放。在滿足要求的前提下盡量選用轉(zhuǎn)速低、噪聲小的設(shè)備；同時(shí)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)設(shè)獨(dú)立的隔聲間，與所在的樓層分開(kāi)，以減輕振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲；對(duì)空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)氣管裝消音器，并設(shè)隔聲操作室，減少室內(nèi)噪聲污染，改善工人作業(yè)環(huán)境。煙筒設(shè)置足夠的高度，使煙氣的排放符合國(guó)家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。三氯氫硅生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)及對(duì)策三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿，英文名稱：trichlorosilane或silicochloroform，分子式為SiHCl3,用于有機(jī)硅烷和烷基、芳基以及有機(jī)官能團(tuán)氯硅烷的合成，是有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單體，也是生產(chǎn)半導(dǎo)體硅、單晶硅的原料，隨著有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)供不應(yīng)求，生產(chǎn)量越來(lái)越大。一、 三氯氫硅的理化特性及生產(chǎn)原理三氯氫硅是采用硅粉與氯化氫氣體在流化床反應(yīng)器中生成。它是無(wú)色液體，易揮發(fā)，易潮解，在空氣中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白煙，遇水分解，溶于苯、醚等有機(jī)溶劑。屬一級(jí)遇濕易燃物品，易燃易爆，遇水反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體；它與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，遇明火、高熱時(shí)發(fā)生燃燒或爆炸。其物理特性如下：比重：1.35；相對(duì)氣體密度：4.7；沸點(diǎn)：31.8°C；飽和蒸氣壓(14.5°C)53.33Kpa；閃點(diǎn)：一13.9C(開(kāi)杯)；自燃溫度：175C；爆炸下限：6.9%；爆炸上限：70%；溶解性：溶于苯、醚等有機(jī)溶劑；具有急性毒性。二、 三氯氫硅生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析三氯氫硅生產(chǎn)的原料都是不燃物質(zhì)，但是其生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)物大都是易燃易爆物質(zhì)，如氫氣、三氯氫硅、氯氣等。1、 電解食鹽水的火災(zāi)危險(xiǎn)性電解時(shí)有強(qiáng)大的電流通過(guò)，如果電氣的絕緣不良極易產(chǎn)生電火花，電解車間經(jīng)常有氫氣泄漏，遇到電火花或其它明火會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。如氫氣與氯氣相混，達(dá)到爆炸極限范圍，遇光也會(huì)發(fā)生爆炸。2、 三氯氫硅合成的火災(zāi)危險(xiǎn)性SiHCl3的合成是在280C?300C的溫度下進(jìn)行的，已經(jīng)超過(guò)了SiHCl3的自燃溫度175C，在合成過(guò)程中如果SiHCl3發(fā)生泄漏，或者空氣進(jìn)入反應(yīng)器，極易引起燃燒、爆炸或中毒事故。并且SiHCl3有毒、遇水燃燒，給火災(zāi)撲救帶來(lái)一定的困難。3、 三氯氫硅貯罐的火災(zāi)危險(xiǎn)性SiHCl3的貯罐如果發(fā)生泄漏，其危險(xiǎn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工藝管道泄漏的危險(xiǎn)性，因?yàn)槠滟A量大，一旦發(fā)生泄漏，如果不及時(shí)堵漏，影響會(huì)不斷擴(kuò)大。貯罐區(qū)因?yàn)槔鋮s用水的需要，經(jīng)常有水存在，泄漏的SiHCl3遇水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生有毒的HCl，向四周擴(kuò)散，給搶險(xiǎn)救援工作帶來(lái)困難。三、 防火防爆對(duì)策在三氯氫硅生產(chǎn)的各個(gè)工序中，為防止火災(zāi)、中毒，要嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)消防安全制度，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，嚴(yán)格操作規(guī)程。加強(qiáng)對(duì)設(shè)備管道的維護(hù)保養(yǎng)，嚴(yán)防跑、冒、滴、漏。具體預(yù)防措施如下:1、 火源管理。在生產(chǎn)中進(jìn)行檢修時(shí)使用的工具應(yīng)該是不產(chǎn)生火花的工具，嚴(yán)禁用鐵器敲打設(shè)備或管道，工作人員應(yīng)穿棉制品工作服。生產(chǎn)和貯罐區(qū)禁止明火，生產(chǎn)中動(dòng)火要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)安全管理制度。2、 防止跑、冒、滴、漏。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大都是易燃易爆有毒物質(zhì)，生產(chǎn)設(shè)備、工藝管道和貯罐如果發(fā)生泄漏極易釀成火災(zāi)、爆炸和中毒事故。因此，日常工作中要做好安全檢查，不留死角，設(shè)備要定期檢修，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取補(bǔ)救措施，修復(fù)存在跑、冒、滴、漏的部位。3、 配置應(yīng)急工具和消防設(shè)施。應(yīng)該配備一定數(shù)量的防毒面具、自給式空氣呼吸器、手套、堵漏工具。應(yīng)急隊(duì)的人員要經(jīng)常進(jìn)行演練，熟練掌握各種情況下的堵漏方法和處置措施。貯罐區(qū)常備干砂的量最好不少于一個(gè)貯罐的容積，廠內(nèi)倉(cāng)庫(kù)存放一定的水泥作應(yīng)急之用。配備一定數(shù)量的手提式二氧化碳和干粉滅火器。4、 生產(chǎn)工藝中的防火防泄漏措施。（1） 三氯氫硅的合成、除塵和精餾工段。HCl氣體緩沖罐與合成爐之間應(yīng)設(shè)止回閥，防止合成爐的SiHCl3回到緩沖罐。應(yīng)控制HCl氣體的流量，控制合成爐內(nèi)的溫度。對(duì)設(shè)備管道要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，防止三氯氫硅泄漏。在生產(chǎn)中要保持整個(gè)系統(tǒng)的密閉，用99.99%的氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。（2） 三氯氫硅的儲(chǔ)存。三氯氫硅的沸點(diǎn)較低，需在低溫下儲(chǔ)存，三氯氫硅的貯罐設(shè)置低溫保護(hù)裝置和降溫措施。由于三氯氫硅有潛在的燃燒爆炸危險(xiǎn)，所以它的貯罐應(yīng)與生產(chǎn)裝置要有一定的防火間距，并且要設(shè)防火堤，降溫水的排放管道經(jīng)過(guò)防火堤處要設(shè)閘閥。貯罐應(yīng)設(shè)靜電接地裝置和避雷裝置。貯罐內(nèi)的氣相要與氮?dú)庀到y(tǒng)相連進(jìn)行保護(hù)，貯罐的氣相與外部連通的平衡管（放空管）應(yīng)與尾氣回收系統(tǒng)相連，不能直接排空，并應(yīng)設(shè)止回閥和阻火器。貯罐區(qū)應(yīng)設(shè)一個(gè)備用罐，緊急情況下應(yīng)將泄漏的貯罐內(nèi)的物料轉(zhuǎn)移至備用罐，防止大量泄漏。四、泄漏處理和火災(zāi)撲救生產(chǎn)和儲(chǔ)存中如果發(fā)生三氯氫硅泄漏，應(yīng)根據(jù)泄漏量的大小劃出一定的警戒范圍，禁止無(wú)關(guān)人員和車輛進(jìn)入警戒區(qū)，切斷警戒區(qū)內(nèi)的所有火源，迅速撤離泄漏污染區(qū)內(nèi)的人員至安全地帶。如果是貯罐發(fā)生泄漏，又不能及時(shí)排除泄漏，就應(yīng)該將發(fā)生泄漏的貯罐內(nèi)的三氯氫硅用氮?dú)鈮喝雮溆霉迌?nèi)。如果是生產(chǎn)中的設(shè)備和管道發(fā)生泄漏，應(yīng)立即停止生產(chǎn)，并迅速關(guān)閉有關(guān)閥門(mén)切斷物料輸送。泄