（精）“三氯氢硅”调查报告打印.docx

三氯氢硅”调查报告第一章、三氯氢硅概况1.1三氯氢硅的基本概况三氯氢硅是由硅粉和氯化氢气体在一定温度和压力下反应生成的主要产物，为无色透明 液体是生产太阳能级与微电子多晶硅的重要原料，同时也是合成有机硅的重要中间体，用 于有机硅烷和烷基、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, 也是生产半导体硅、单晶硅的原料，也可用于制造硅酮化合物我国经济的飞速发展，尤其是精细化工、有机硅产业、电了产品、光纤通讯等行业的快 速发展，为三氯氢硅的生产和下游产品的开发提供了巨大的市场空间和机遇随着有机硅烷 偶联剂工业的发展而出现供不应求，生产量越来越大1.2三氯氢硅基本理化性质三氯氢硅又称三氯硅烷、硅氯仿，分子式：SiHC13o三氯氢硅是无色液体，易挥发，易 潮解，在空气中发生反应产生白烟，遇水分解，溶于苯、醍等有机溶剂属一级遇湿易燃物 品，易燃易爆，遇水反应产生氯化氢气体；它与氧化剂发生强烈反应，遇明火、高热时发生 燃烧或爆炸其物理特性如下：比重：1.35；相对气体密度：4.7；熔点：-134°C，沸点：31.8°C；饱 和蒸气压（14.5°C） 53.33Kpa；闪点：一13.9°C （开杯）;自燃温度:175°C；爆炸下限：6.9%； 爆炸上限：70%；密度：相对密度（水=1）1.37；相对密度（空气=1）4.7；稳定性:稳定；危险标 记10, 7（遇湿易燃物品）；溶解性：溶于苯、醍等有机溶剂；具有急性毒性。

1.3三氯氢硅的安全、贮存及运输等1.3.1三氯氢硅生产的火灾危险性分析二氯氢硅生产的原料都是不燃物质，但是其生产过程中的产物大都是易燃易爆物质，如 氢气、三氯氢硅、氯气等1、 电解食盐水的火灾危险性（1） 、电解时有强大的电流通过，如果电气的绝缘不良极易产生电火花，电解车间经常有 氢气泄漏，遇到电火花或其它明火会发生燃烧或爆炸2） 如氢气与氯气相混，达到爆炸极限范围，遇光也会发生爆炸2、 二氯氢硅合成的火灾危险性SiHC13的合成是在280°C~300°C的温度下进行的，已 经超过了 SiHC13的自燃温度175°C,在合成过程中如果SiHC13发生泄漏，或者空气进入反 应器，极易引起燃烧、爆炸或中毒事故并且SiHC13有毒、遇水燃烧，给火灾扑救带来一 定的困难3、 三氯氢硅贮罐的火灾危险性SiHC13的贮罐如果发生泄漏，其危险性远远大于工艺 管道泄漏的危险性，因为其贮量大，一旦发生泄漏，如果不及时堵漏，影响会不断扩大贮 罐区因为冷却用水的需要，经常有水存在，泄漏的SiHC13遇水发生反应，产生有毒的HC1, 向四周扩散，给抢险救援工作带来困难1.3.2防火防爆对策在二氯氢硅生产的各个工序中，为防止火灾、中毒，要严格执行各项消防安全制度，严 格控制工艺指标，严格操作规程。

加强对设备管道的维护保养，严防跑、冒、滴、漏具体 预防措施如下：1、火源管理在生产中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，工作人员应穿棉制品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、漏生产过程中产生的大都是易燃易爆有毒物质，生产设备、工 艺管道和贮罐如果发生泄漏极易酿成火灾、爆炸和中毒事故因此，日常工作中要做好安全 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，修复存在跑、冒、滴、漏 的部位3、 配置应急工具和消防设施应该配备一定数量的防毒面具、自给式空气呼吸器、手 套、堵漏工具应急队的人员要经常进行演练，熟练掌握各种情况下的堵漏方法和处置措施 贮罐区常备干砂的量最好不少于一个贮罐的容积，厂内仓库存放一定的水泥作应急之用配 备一定数量的手提式二氧化碳和干粉灭火器4、 生产工艺中的防火防泄漏措施1) 三氯氢硅的合成、除尘和精馅工段HC1气体缓冲罐与合成炉之间应设止回阀， 防止合成炉的SiHC13回到缓冲罐应控制HC1气体的流量，控制合成炉内的温度对设备 管道要经常进行维护保养，防止三氯氢硅泄漏在生产中要保持整个系统的密闭，用99. 99% 的氮气进行保护。

2) 三氯氢硅的储存三氯氢硅的沸点较低，需在低温下储存，三氯氢硅的贮罐设置 低温保护装置和降温措施由于三氯氢硅有潜在的燃烧爆炸危险，所以它的贮罐应与生产装 置要有一定的防火间距，并且要设防火堤，降温水的排放管道经过防火堤处要设闸阀贮罐 应设静电接地装置和避雷装置贮罐内的气相要与氮气系统相连进行保护，贮罐的气相与外 部连通的平衡管(放空管)应与尾气回收系统相连，不能直接排空，并应设止回阀和阻火器 贮罐区应设一个备用罐，紧急情况下应将泄漏的贮罐内的物料转移至备用罐，防止大量泄漏1.3.3泄漏处理和火灾扑救1、 泄漏应急处理生产和储存中如果发生三氯氢硅泄漏，应根据泄漏量的大小划出一定的警戒范围，禁止 无关人员和车辆进入警戒区，切断警戒区内的所有火源，迅速撤离泄漏污染区内的人员至安 全地带切断火源如果是贮罐发生泄漏，又不能及时排除泄漏，就应该将发生泄漏的贮罐 内的三氯氢硅用氮气压入备用罐内如果是生产中的设备和管道发生泄漏，应立即停止生产， 并迅速关闭有关阀门切断物料输送泄漏地带有水源时，应用干砂土围成隔离带，将泄漏的 三氯氢硅与水隔离开来抢险人员进入危险区域时应佩戴自给正压式呼吸器或防毒面具从 上风处进入现场。

应先查明泄漏部位的泄漏状况由于贮存三氯氢硅的容器为常压容器，应 针对不同的泄漏部位采取不同的堵漏措施，切断泄漏源，用砂土、水泥吸收残留液尽可能 切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸 附或吸收大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容；用泡沫覆盖，降低蒸气灾害在专家指导下清 除三氯氢硅泄漏后发生燃烧时，应采用干砂、二氧化碳、干粉、水泥灭火，禁止直接用水 和泡f沫扑救2、 防护措施呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)紧急事态 抢救或撤离时，建议佩戴自给式呼吸器眼睛防护：呼吸系统防护中已作防护身体防护：穿胶布防毒衣手防护：戴橡胶手套其它：工作现场禁止吸烟、进食和饮水工作毕，淋浴更衣保持良好的卫生习惯3、急救措施皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，用大量流动清水冲洗，至少15分钟眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处保持呼吸道通畅如呼吸困难，给输氧如呼吸停 止，立即进行人工呼吸食入：误服者用水漱口，给饮牛奶或蛋清灭火方法：消防人员必须佩戴过滤式防毒面具（全面罩）或隔离式呼吸器、穿全身防火防 毒服，在上风处灭火。

灭火剂：干粉、干砂切忌使用水、泡沫、二氧化碳、酸碱灭火剂第二章、三氯氢硅的生产工艺2.1三氯氢硅生产方法2.1.1氯化氢合成H=+C12=2HC12.1.2二氯氢硅合成Si + 3HCl = SiHCl3+H2Si+4HCl = SiCli+2H2SiHCl3+HCl = SiCl4+H2三氯氢硅合成将硅粉卸至转动圆盘，通过管道用气体输送至硅粉仓，再加入硅粉干燥 器，经过圆盘给料机并计量后加入三氯氢硅合成炉在三氯氢硅合成炉内，温度控制在80 —310°C,硅粉和氯化氢发生反应，生成三氯氢硅和四氯化硅生成的三氯氢硅和四氯化硅 气体经沉降器、旋风分离器和袋式过滤器除去粉尘及高氯硅烷，经水冷后经隔膜压缩机加压, 再用-35°C冷媒冷凝为液体不凝性气体通过液封罐进入尾气淋洗塔，经酸碱淋洗达标后排 放2.1.3三氯氢硅分离三氯氢硅分离三氯氢硅和四氯化硅混合料（三氯氢硅含量为80—85%）进入加压塔， 采用两塔连续提纯分离，通过控制一定的回流比，最终得到三氯氢硅含量为99%以上的产品 和四氯化硅含量为95%以上的副产物2.1.4含尘废气处理含尘废气主要是输送硅粉的氮气，先经布袋除尘回收硅粉，然后经水洗涤，洗涤废水经 沉淀后循环使用，尾气洗涤后排入大气。

布袋除尘器除尘率为99%,洗涤除尘率按50%计, 总除尘效率达到99.5%,经处理后达标排放不凝气体主要含有保护气体，其余还含有少 量的氯硅烷、氯化氢等经过低温冷凝后剩余的不凝气送废气处理装置，氯硅烷系列遇水迅速分解成硅酸和氯化 氢，氯化氢气体先被稀盐酸循环吸收为浓盐酸回收使用，微量部分被碱液吸收、反应废气 主要成份有氮气，废气经淋洗处理后，通过车间排气筒达标排放在满足要求的前提下尽量 选用转速低、噪声小的设备；同时对鼓风机设独立的隔声间，与所在的楼层分开，以减轻振 动而产生的噪声；对空压机、鼓风机、泉等进气管装消音器，并设隔声操作室，减少室内噪声污染，改善工人作业环境烟筒设置足够的高度，使烟气的排放符合国家《大气污染物综合排放标准》二级标准的 要求2.2三氯氢硅工艺技术改进2.2.1三氯氢硅合成的原理在沸腾炉中，硅粉和氯化氢主要按下列反应生成三氯氢硅：2»）V - 3201Si+3HC1， SiHCL+H^+Q （1）并伴随有如下副反应：SiHCl3+HClj=ESiCl4+H2 （2）在合成反应中，温度、氯化氢量、硅粉粒度、氯化氢中氧和水份等，都对合成产物中三 氯氢硅含量有很大影响。

因此，必须严格控制操作条件由反应式（1）可得：P SHCI3 * PH2Kpi = —R *HCI即：(1)同理，由反应式（2）可得：c P$HU3'PhTIPS.CU = * p„(2)（1）、（2）两式相乘并整理得(3)?叫=1<叶阳瓷由于（1） （2）两反应处于同一平衡体系中，则得：PsiHClj _ P><2 PsiCU Kp2，PhCJ式中：Kpi、Kp2 是平衡常数；Pha Phci、PsiHCH、PSici4 分别是 玦、HC1、SiHCl3, SiCl4 的平衡分压由此得出：适当加入氢气，系统中氯化氢浓度相应降低，PS1HC13/PSlC14比值增大，其摩 尔比也相应增大，则二氯氢硅含量增加又由反应式（2）可知：此反应是一平衡可逆反应，在合成系中，适当加入四氯化硅产出量，降低硅粉消耗，提高二氯氢硅产出量2.2.2传统工艺及问题其合成工艺流程示意图如下图1所示：图L传统三氯氯硅合成工艺流程示意图（DSiHCb合成炉（2）袋式过穗群（3）预冷器（4）冷凝器（5）计量嫌（6）硅费干燥炉（7）旋风除尘器（8）硅椅计2.2.3存在问题：2.2.3.1在合成氯化氢过程中，由于水份不能除净，并被带入沸腾炉，使合成三氯氢硅 含量降低，并随其水量的增加而更加严重，见图2：10090700.1 0.2 0.3 0,4 g 中舍水量（％）图2 HC1中含水■对SiHCG含■的影响示意图2.2.3.2山于水份的带入，使少量氯化氢以盐酸形式进入沸腾炉，造成设备腐蚀，降低 了设备寿命。

2.2.3.3山于水份进入，与系统中的二氯氢硅水解成氧化硅，容易发生管道堵塞等，从 而影响生产2.2.3.4沸腾炉中温度分布不均，如果温度大于350°C,则发生如下反应：Si+4HCl=SiCl4+H2+Q,从而造成三氯氢硅含量降低2.2.3.5传统工艺并没有考虑化学平衡及如何减少15-20%副产物四氯化硅产生，从而降 低硅粉消耗高等问题2.2.4改进型三氯氢硅合成工艺2.2.4.1工艺流程改进型二氯氢硅合成工艺流程如图3所示：图3 改进型三氯氯硅合成工艺流程示意图（DSiUCJj合成炉（2）袋式过滤器 （3）预冷器 冷楚器（5）计址籍（6）硅粉干燥炉（。