三氯氫硅簡(jiǎn)介

10000t/a一、市場(chǎng)需求推測(cè)三氯氫硅(HSiCl3導(dǎo)體工業(yè)中制造超純多晶硅和高純硅烷的原料及外延生長(zhǎng)的硅源。產(chǎn)品的性質(zhì)及用途密集、附加值高、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有肯定地位的型工業(yè)體系，并使相關(guān)行業(yè)獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。有機(jī)硅產(chǎn)品人致分為硅4將三氯氫硅與氯乙烯或氯丙烯進(jìn)展合成反響，再經(jīng)精餾提增加樹脂、周密陶瓷纖維和光纖保護(hù)膜等方面扮演著重要角色，硅生產(chǎn)中極為重要的原輔料，同樣具有寬闊的市場(chǎng)需求空間。1品德排列成很多晶核，假設(shè)這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，陽(yáng)能級(jí)、電子級(jí)。多晶硅產(chǎn)品的主要用途：可做成太陽(yáng)能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?2)高純的晶體硅是重要的半導(dǎo)體材料；金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料；光導(dǎo)纖維通信，最的現(xiàn)代通信手段；(5)性能優(yōu)異的硅有機(jī)化合物。生產(chǎn)三氯氫硅的主要副產(chǎn)品四氯化硅也是制造有機(jī)硅的主要原料，它的制成品有硅酸酯、有機(jī)硅油、高溫絕緣漆、有機(jī)硅二氧化硅、無(wú)機(jī)硅化合物、石英纖維以及光導(dǎo)纖維的重要原料。三氯氫硅進(jìn)呈現(xiàn)狀我國(guó)有機(jī)硅工業(yè)的進(jìn)展起始于205080年月以后，尤其是進(jìn)入90年月，有機(jī)硅產(chǎn)品生產(chǎn)廠家迅猛涌現(xiàn)，普及全國(guó)各地。工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)高純?nèi)葰涔?，最大的生產(chǎn)商是德國(guó)的Wacher公司和美國(guó)的DowCorning20世紀(jì)90年月初已建成肯定規(guī)模中低端應(yīng)用，高純度級(jí)別三氯氫硅仍需依靠進(jìn)口外先進(jìn)水平的差距。2三氯氫硅市場(chǎng)分析進(jìn)展，對(duì)三氯氫硅的需求量快速增加。各地紛紛擴(kuò)建三氯氫硅工程。在政策支持上，德國(guó)、美國(guó)、日本的政策指引最為有效，通過(guò)立法、5年以后，實(shí)際可以利用的材料將為行業(yè)供給100GW2012年，多晶硅產(chǎn)能原本依靠進(jìn)口的巨大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。原輔材料供給分析本工程生產(chǎn)所用的原輔材料為金屬級(jí)硅、氯氣、氫氣、以及銅催均可購(gòu)得，供貨有保證。公司原有離子膜燒堿和PVC裝置，有充裕的氯氣和氫氣，并有氯化氫合成設(shè)施，并且設(shè)施符合且有富有，加上PVC裝置開工率較低，PVC目前效益不佳，燒堿又要擴(kuò)建，氯化氫的供給有保障。產(chǎn)品價(jià)格分析價(jià)格定位等綜合因素，初步定價(jià)為：3三氯氫硅：10000元/噸；〔暫不計(jì)價(jià)〕付產(chǎn)鹽酸：少量，價(jià)值較低，暫不計(jì)價(jià)。二、產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模產(chǎn)品方案本工程產(chǎn)品方案為：三氯氫硅、四氯化硅、鹽酸。序號(hào)123產(chǎn)品名稱序號(hào)123產(chǎn)品名稱鹽酸規(guī)格SiHCl≥99%3SiCl≥99%4HCl≥30%標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)——————100002650生產(chǎn)規(guī)模10000t/a年操作時(shí)間：8000三、工藝技術(shù)方案三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿，是一種易揮發(fā)、易潮解的無(wú)色液體。同時(shí)也是一種應(yīng)用廣泛的有機(jī)硅單體，廣泛用于有機(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)劑中最根本的單體，也是生產(chǎn)多晶硅的主要原料。目前，三氯氫硅的合成方法主要有24成方法即沸騰氯化法；另一種是通過(guò)四氯化硅的氫化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。后一種方法需要在高溫壓下完成，且能耗高、對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)峻、資金投入也大。目前，三氯氫硅的生產(chǎn)主要以沸騰氯化法為主。生產(chǎn)原理三氯氫硅是通過(guò)高純氯化氫氣體與冶金級(jí)單體硅(質(zhì)量分?jǐn)?shù)98.0％～99.0％)在肯定溫度、壓力條件下反響制備的。反響方反響(1)為主反響，反響(2)、(3)為副反響。反響(1)在動(dòng)141.8kJ／mol。上升反響溫度雖可加快反響速度，但不利于主產(chǎn)物的性。例如在溫度為300-425℃、壓力為2～5kPa600～1000kg／h三氯氫硅選擇性高達(dá)8％88％％0％的二氯二氫硅和l％～4％的縮聚物，其余為四氯氫硅。該合成反響中，溫度、壓力、硅粉粒度、氯化氫氣體的流速、氯化氫中OHO2 255(1)氣體反響物集中到催化劑外表；(2)反響物分子吸附于外表；(3)外表反響；(4)形成的分子從外表解吸；(5)產(chǎn)物集中到氣相反響過(guò)程中。在用單質(zhì)銅做催化劑時(shí)，氯化氫被吸附在觸體外表，并離解成氫離子和氯離子，211外表化合物，它又與另一個(gè)氯化氫分子結(jié)合成三氯氫硅。生產(chǎn)工藝技術(shù)方案比較和確定60％～80％．流化床反響器中三氯氫硅的收率則可達(dá)80％～90％。沸騰氯化法承受流化床反響器．其生產(chǎn)過(guò)程主要包括氯化氫的制備、三氯氫硅合成、氣固分別、合成氣冷凝、精餾提純等工序，4.2.1。6圖3.2.1 三氯氫硅生產(chǎn)流程框圖氯化氫的制備目前氯化氫的制備主要有合成法和解吸法。合成法技術(shù)成的(H2：C12=1．05：1．00～1．10：1.00)，合成后的氯化氫經(jīng)霧分別器，最終將得到的氯化氫氣體送入緩沖罐。三氯氫硅合成參加，固體顆?；旌暇鶆蚝?，通過(guò)外部加熱器加熱到預(yù)定溫度，然后將氯化氫氣體從反響器底部以肯定速度吹入，開頭反響。在流化床反響器中，溫度、壓力、硅粉粒度、氯化氫氣體的流速以及純度(尤其是含水量和含氧量)對(duì)三氯氫硅的收率影響很大。由于該反響為猛烈放熱反響，對(duì)溫度的掌握要求很高，溫度太低，氯化氫與硅粉不能發(fā)生反響；溫度太高，三氯氫硅的350℃7，大量反響熱被釋放出來(lái)，不僅需要停頓外加熱器，并且需要通過(guò)循環(huán)冷凝水準(zhǔn)時(shí)移走反響器中的熱量以保持反響器溫度325℃左右。0.15MPa(表壓)80～120反響中，氯化氫的氣流速度是影響操作穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，接觸，合成氣夾帶多；氣速過(guò)小，會(huì)降低反響器的處理力量，降0.188％；當(dāng)氯化氫氣體中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)到達(dá)0.465％，并且水能溶解局部的氯化氫氣體形成鹽酸，腐蝕設(shè)備大大縮短設(shè)備的使用壽命，并能與系統(tǒng)中的三氯氫硅發(fā)生反三氯氫硅是一種很強(qiáng)的復(fù)原劑， 極其簡(jiǎn)潔與氧作用生成 ，大大降低了三氯氫硅的收率；三氯氫硅和氧氣的混合物是高度易燃、易爆混合氣體，在遇到明火的狀況下，猛烈反響，甚至發(fā)生爆炸。術(shù)含量最高、操作最簡(jiǎn)單的工序。在該工序中，影響反響的因素8很多，很多參數(shù)確實(shí)定需要在實(shí)踐中進(jìn)一步探究。氣固分別〔以三氯氫硅和四氯化硅為主，經(jīng)過(guò)緩沖罐首先進(jìn)入旋風(fēng)分別器，經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)處理后重進(jìn)入循環(huán)，分別后的氣體則進(jìn)入下一工序。合成氣冷凝該工序主要是將混合氣體冷凝液化，便于將三氯氫硅和四氯化硅混合液送入精鎦塔中進(jìn)展精鎦操作。水對(duì)其進(jìn)展預(yù)冷，再將預(yù)冷后的氣體通入鹽水冷凝器進(jìn)一步冷－40～－30℃左右，在冷凝器中，三氯氫硅的冷凝效率也只有8515％的三氯氫硅未冷凝。精鎦提純?cè)摴ば蚴峭ㄟ^(guò)精鎦裝置將混合液體中的雜質(zhì)除去，并且將三氯氫硅和四氯化硅分開，得到高純度的三氯氫硅液體。925℃，并且不形成共沸物，比較簡(jiǎn)潔氯化硅混合料〔80％～85％〕進(jìn)入精鎦塔，承受兩塔連續(xù)提純分別，通過(guò)掌握肯定的回流比，最終得到99％95％以上的副產(chǎn)品。壓力的上升，二者的相對(duì)揮發(fā)度與沸點(diǎn)差成正比的原理實(shí)現(xiàn)的，可以用一般循環(huán)水代替低溫鹽水，降低生產(chǎn)本錢。工藝方案確定工藝，低壓0.15Mpa表壓，32℃反響，掌握氯化氫中水和氧溫鹽水系統(tǒng)〔負(fù)荷有富有，為降低設(shè)備制造本錢和操作危急性〔削減泄漏風(fēng)險(xiǎn)，承受常壓精鎦工藝。工藝流程10000t/a三氯氫硅生產(chǎn)工藝過(guò)程主要包括氯化氫合成、三氯氫硅合成、氯硅烷分別提純、尾氣處理工序等四個(gè)工序。10氯化氫合成從氫氣制備與凈化工序來(lái)的氫氣和從合成氣干法分別工序序來(lái)的氯氣經(jīng)氯氣緩沖罐，也引入氯化氫合成爐的底部的燃燒器、深冷卻器、霧沫分別器后，被送往三氯氫硅合成工序。器和兩套鹽酸循環(huán)槽、鹽酸循環(huán)泵組成的氯化氫氣體吸取系統(tǒng)，11系統(tǒng)保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可隨時(shí)接收并吸取裝置排出的氯化氫氣體。并處理含氯、氯化氫氣體。三氯氫硅合成80—320℃，硅粉和氯化氫發(fā)生反響，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、-30經(jīng)酸堿淋洗達(dá)標(biāo)后排放。氯硅烷分別提純氯氫硅用泵抽出，經(jīng)過(guò)計(jì)量罐計(jì)量后送入氯硅烷分別的精餾塔硅貯槽；塔底蒸餾剩余物〔四氯化硅〕用泵送入四氯氫硅貯槽。尾氣處理工序生成二氧化硅和溶于水的氯化氫。該方法工藝簡(jiǎn)潔，技術(shù)成熟，投資少，通過(guò)掌握噴淋系統(tǒng)的12水量和中和池的氫氧化鈉的投入量，也可以很好地實(shí)現(xiàn)合格排放。時(shí)氯化氫溶于水形成鹽酸。主要原材料消耗定額〔以每噸產(chǎn)品計(jì)〕或氯化氫1.028t表3.3.1 或氯化氫1.028t一序號(hào)名稱原料和關(guān)心材料規(guī)格單位消耗定額1硅粉t/t0.282液氯t/t1．003氫氣Nm3/t290物料平衡3.4.1。表3.4.1 裝置物料平衡13液氯 1.2530.010000氫氣或氯化氫320.776256水875217000合計(jì)出方三氯氫硅9912503010000四氯化硅98331.257.952650鹽酸30合計(jì)物料名稱純度〔m%〕物料名稱純度〔m%〕kg/ht/dt/a入方硅粉983508.42800三氯氫硅合成收率，其主要影響因素是：合成爐的溫度、壓力，冷卻水的溫度和壓力，硅粉的參加量等。掌握主要技術(shù)條件：上、中、下溫度:280～320℃爐頂壓力:100～140mmHg壓差:110～170mmHg分布板壓:19～21(分布板上的阻上差約等于)mmHg除塵器溫度:150℃左右硅粉粒度:80～120主要設(shè)備選型144.6.1。表4.6.1 主要設(shè)備規(guī)格一覽表序號(hào)一設(shè)備編號(hào) 設(shè)備名稱氯化氫〔甲類〕型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量材質(zhì)備注1V101 氯氣緩沖罐D(zhuǎn)N1000X2500臺(tái)116MnR三類2V102 氫氣緩沖罐D(zhuǎn)N1000x2500臺(tái)116MnR一類3V103 鹽酸貯槽DN1600x4500臺(tái)1FRP4V104 除霧器DN1200x1400臺(tái)3Q2355V105 氣液分別器DN800x1500臺(tái)3Q2356R101 氯化氫合成爐DN1400x6300臺(tái)3Q2357X101 氫氣阻火器DN500x850臺(tái)3Q235一類8E101 氯化氫冷凝器40m2臺(tái)3石墨9E102 氯化氫深冷器40m2臺(tái)3石墨10E103 氯化氫預(yù)熱器60m2臺(tái)3石墨11P101 水流噴射泵臺(tái)2PVC12二P102 鹽酸泵三氯氫硅〔甲類〕Q=20m3/hH=20m臺(tái)2襯四氟防爆13V106 真空緩沖罐D(zhuǎn)N800x1200臺(tái)1Q23514V107 真空分別器DN800x1200臺(tái)1Q23515V108 硅粉枯燥器DN450X3150臺(tái)6Q23516V109 硅粉枯燥器DN450X3150臺(tái)6Q23517V110 硅粉過(guò)濾器DN1000臺(tái)1Q23518V111 網(wǎng)袋過(guò)濾器臺(tái)6Q23519V112 空冷器臺(tái)6Q235一類20V113 硅粉緩沖罐D(zhuǎn)N1000x3400臺(tái)1Q23521V114A 粗品計(jì)量槽DN1600x4000臺(tái)3Q23522V114B 粗品計(jì)量槽DN1600x4000臺(tái)3Q23523V115 粗品高位槽DN1600x3500臺(tái)3Q23524V116 熱水槽DN2800x4000臺(tái)1Q23525V117A 精品計(jì)量槽DN1600x4000臺(tái)3Q23526V117B 精品計(jì)量槽DN1600x4000臺(tái)3Q23527V118DN1600x4000臺(tái)1Q2351529 V12030 V12131 V12232 E10433 E10534 E10635 E10736 E10837 E10938 T10139 R10240 T10241 T10342 T10443 T10544 P10345 P10446 P105

槽28V119 DN3000x8000 臺(tái) 2 Q235槽28V119 DN3000x8000 臺(tái) 2 Q235尾氣除霧器塔釜加熱器尾氣冷凝器器器精鎦塔合成爐磁力泵

DN3000x8000 2DN3000x8000 臺(tái) 1DN1600 臺(tái) 3DN1600x3600 臺(tái) 365m2 臺(tái) 365m2 臺(tái) 3DN1000x2000 臺(tái) 3DN1000x2000 臺(tái) 3DN1000x2000 臺(tái) 3DN800x16500 臺(tái) 3臺(tái) 6DN800x1500 臺(tái) 3DN600x3000 臺(tái) 3DN600x3000 臺(tái) 3DN600x3000 臺(tái) 3CQ20412/28 臺(tái) 2Q=80m3/hH=30m 臺(tái) 2Q=80m3/hH=30m 臺(tái) 2

Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235PVCPVCPVCPVC47 P10648 P107

SiCl4SiHCl

磁力泵磁力泵

Q=20m3/hH=20m 臺(tái) 2 防爆Q=50m3/hH=20m 臺(tái) 2 防爆49 P10850 P109

3磁力泵

Q=50m3/hH=20m 臺(tái) 1臺(tái) 1

防爆PVC自控技術(shù)方案自動(dòng)化水平和主要掌握方案本設(shè)計(jì)為10000t/a三氯氫硅工程中的過(guò)程檢測(cè)和掌握系統(tǒng)方案，16等。過(guò)程、操作、監(jiān)視和治理。儀表類型確實(shí)定同時(shí)儀表選型盡量廠家集中，以便于維護(hù)。對(duì)處于具有爆炸危急環(huán)境中場(chǎng)所的儀表設(shè)計(jì)，依據(jù)《爆炸和火災(zāi)該區(qū)域防爆等級(jí)的要求。腐和隔離措施，以保證儀表的正常測(cè)量。A、溫度儀表就地溫度檢測(cè)儀表選用雙金屬溫度計(jì)。集中溫度檢測(cè)一般選用Ptl00鉑熱電阻。在防爆區(qū)內(nèi)選用隔爆型，在防爆區(qū)外選用防水型。B、壓力儀表集中的壓力點(diǎn)選用智能壓力變送器節(jié)閥。C17流量就地檢測(cè)，一般選用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；只要累積的場(chǎng)合可選用水表。送器；測(cè)鹽水、鹽酸、燒堿流量承受電磁流量計(jì)。D就地液位計(jì)一般承受玻璃管、玻璃板液位計(jì)；集中的液位點(diǎn)一般承受智能液位變送器和法蘭遠(yuǎn)傳式差壓變送器；超聲波液位計(jì)；浮筒液位開關(guān)位開關(guān)。E調(diào)整閥承受氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，配電/氣閥門定位器和空氣過(guò)濾減壓閥。依據(jù)介質(zhì)的特性分別選用隔膜閥、耐酸調(diào)整閥、蝶閥和球閥；二ON/OFF閥配有電磁閥、空氣過(guò)濾減壓閥和限位開關(guān)等。就地選用自力式壓力調(diào)整閥。調(diào)整閥和二位閥的型式及閥體、閥芯、隔膜的特性來(lái)選擇。儀表用電儀表和掌握系統(tǒng)電源電壓等級(jí)為220V50Hz。掌握系統(tǒng)〔DCS〕供給后備電源〔電池組30分鐘時(shí)間。UPS電源質(zhì)量要求如下：溝通輸出：220V2%；18頻率：50士0.2HZ；波形失真率：5%；紋波電壓：<0.2%；切換時(shí)間：5～10ms儀表氣源700kPaG降到500kPaG20分鐘。氣源質(zhì)量要求如下：溫度：常溫；露點(diǎn)：在操作壓力下低于工作環(huán)境歷史上年〔季〕極端溫度至少l0℃；含塵料直徑：<3μm；油份含量：<8ppm〔w〕四、原料、關(guān)心材料及動(dòng)力供給4.1表4.1 主要原材料、關(guān)心材料供給序號(hào)材料名稱規(guī)