三氯氫硅簡介

10000t/a一、市場需求推測三氯氫硅(HSiCl3導體工業(yè)中制造超純多晶硅和高純硅烷的原料及外延生長的硅源。產品的性質及用途密集、附加值高、在國民經濟中占有肯定地位的型工業(yè)體系，并使相關行業(yè)獲得了巨大的經濟效益。有機硅產品人致分為硅4將三氯氫硅與氯乙烯或氯丙烯進展合成反響，再經精餾提增加樹脂、周密陶瓷纖維和光纖保護膜等方面扮演著重要角色，硅生產中極為重要的原輔料，同樣具有寬闊的市場需求空間。1品德排列成很多晶核，假設這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，陽能級、電子級。多晶硅產品的主要用途：可做成太陽能電池，將輻射能轉變?yōu)殡娔埽?2)高純的晶體硅是重要的半導體材料；金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料；光導纖維通信，最的現(xiàn)代通信手段；(5)性能優(yōu)異的硅有機化合物。生產三氯氫硅的主要副產品四氯化硅也是制造有機硅的主要原料，它的制成品有硅酸酯、有機硅油、高溫絕緣漆、有機硅二氧化硅、無機硅化合物、石英纖維以及光導纖維的重要原料。三氯氫硅進呈現(xiàn)狀我國有機硅工業(yè)的進展起始于205080年月以后，尤其是進入90年月，有機硅產品生產廠家迅猛涌現(xiàn)，普及全國各地。工業(yè)規(guī)模生產高純三氯氫硅，最大的生產商是德國的Wacher公司和美國的DowCorning20世紀90年月初已建成肯定規(guī)模中低端應用，高純度級別三氯氫硅仍需依靠進口外先進水平的差距。2三氯氫硅市場分析進展，對三氯氫硅的需求量快速增加。各地紛紛擴建三氯氫硅工程。在政策支持上，德國、美國、日本的政策指引最為有效，通過立法、5年以后，實際可以利用的材料將為行業(yè)供給100GW2012年，多晶硅產能原本依靠進口的巨大的國內市場。原輔材料供給分析本工程生產所用的原輔材料為金屬級硅、氯氣、氫氣、以及銅催均可購得，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，并有氯化氫合成設施，并且設施符合且有富有，加上PVC裝置開工率較低，PVC目前效益不佳，燒堿又要擴建，氯化氫的供給有保障。產品價格分析價格定位等綜合因素，初步定價為：3三氯氫硅：10000元/噸；〔暫不計價〕付產鹽酸：少量，價值較低，暫不計價。二、產品方案及生產規(guī)模產品方案本工程產品方案為：三氯氫硅、四氯化硅、鹽酸。序號123產品名稱序號123產品名稱鹽酸規(guī)格SiHCl≥99%3SiCl≥99%4HCl≥30%標準依據(jù)——————100002650生產規(guī)模10000t/a年操作時間：8000三、工藝技術方案三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿，是一種易揮發(fā)、易潮解的無色液體。同時也是一種應用廣泛的有機硅單體，廣泛用于有機硅烷和烷基、芳基以及有機官能團氯硅烷的合成．是有機硅烷偶聯(lián)劑中最根本的單體，也是生產多晶硅的主要原料。目前，三氯氫硅的合成方法主要有24成方法即沸騰氯化法；另一種是通過四氯化硅的氫化技術來實現(xiàn)。后一種方法需要在高溫壓下完成，且能耗高、對設備腐蝕嚴峻、資金投入也大。目前，三氯氫硅的生產主要以沸騰氯化法為主。生產原理三氯氫硅是通過高純氯化氫氣體與冶金級單體硅(質量分數(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141.8kJ／mol。上升反響溫度雖可加快反響速度，但不利于主產物的性。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)產物集中到氣相反響過程中。在用單質銅做催化劑時，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，它又與另一個氯化氫分子結合成三氯氫硅。生產工藝技術方案比較和確定60％～80％．流化床反響器中三氯氫硅的收率則可達80％～90％。沸騰氯化法承受流化床反響器．其生產過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。合成法技術成的(H2：C12=1．05：1．00～1．10：1.00)，合成后的氯化氫經霧分別器，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?，通過外部加熱器加熱到預定溫度，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)對三氯氫硅的收率影響很大。由于該反響為猛烈放熱反響，對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，不僅需要停頓外加熱器，并且需要通過循環(huán)冷凝水準時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)定性的一個重要因素，接觸，合成氣夾帶多；氣速過小，會降低反響器的處理力量，降0.188％；當氯化氫氣體中水的質量分數(shù)到達0.465％，并且水能溶解局部的氯化氫氣體形成鹽酸，腐蝕設備大大縮短設備的使用壽命，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的復原劑， 極其簡潔與氧作用生成 ，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。術含量最高、操作最簡單的工序。在該工序中，影響反響的因素8很多，很多參數(shù)確實定需要在實踐中進一步探究。氣固分別〔以三氯氫硅和四氯化硅為主，經過緩沖罐首先進入旋風分別器，經過兩級過處理后重進入循環(huán)，分別后的氣體則進入下一工序。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展精鎦操作。水對其進展預冷，再將預冷后的氣體通入鹽水冷凝器進一步冷－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。精鎦提純該工序是通過精鎦裝置將混合液體中的雜質除去，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，比較簡潔氯化硅混合料〔80％～85％〕進入精鎦塔，承受兩塔連續(xù)提純分別，通過掌握肯定的回流比，最終得到99％95％以上的副產品。壓力的上升，二者的相對揮發(fā)度與沸點差成正比的原理實現(xiàn)的，可以用一般循環(huán)水代替低溫鹽水，降低生產本錢。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)〔負荷有富有，為降低設備制造本錢和操作危急性〔削減泄漏風險，承受常壓精鎦工藝。工藝流程10000t/a三氯氫硅生產工藝過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工序。10氯化氫合成從氫氣制備與凈化工序來的氫氣和從合成氣干法分別工序序來的氯氣經氯氣緩沖罐，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)運轉，可隨時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沉降器、-30經酸堿淋洗達標后排放。氯硅烷分別提純氯氫硅用泵抽出，經過計量罐計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。該方法工藝簡潔，技術成熟，投資少，通過掌握噴淋系統(tǒng)的12水量和中和池的氫氧化鈉的投入量，也可以很好地實現(xiàn)合格排放。時氯化氫溶于水形成鹽酸。主要原材料消耗定額〔以每噸產品計〕或氯化氫1.028t表3.3.1 或氯化氫1.028t一序號名稱原料和關心材料規(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合計出方三氯氫硅9912503010000四氯化硅98331.257.952650鹽酸30合計物料名稱純度〔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主要設備選型144.6.1。表4.6.1 主要設備規(guī)格一覽表序號一設備編號 設備名稱氯化氫〔甲類〕型號規(guī)格單位數(shù)量材質備注1V101 氯氣緩沖罐DN1000X2500臺116MnR三類2V102 氫氣緩沖罐DN1000x2500臺116MnR一類3V103 鹽酸貯槽DN1600x4500臺1FRP4V104 除霧器DN1200x1400臺3Q2355V105 氣液分別器DN800x1500臺3Q2356R101 氯化氫合成爐DN1400x6300臺3Q2357X101 氫氣阻火器DN500x850臺3Q235一類8E101 氯化氫冷凝器40m2臺3石墨9E102 氯化氫深冷器40m2臺3石墨10E103 氯化氫預熱器60m2臺3石墨11P101 水流噴射泵臺2PVC12二P102 鹽酸泵三氯氫硅〔甲類〕Q=20m3/hH=20m臺2襯四氟防爆13V106 真空緩沖罐DN800x1200臺1Q23514V107 真空分別器DN800x1200臺1Q23515V108 硅粉枯燥器DN450X3150臺6Q23516V109 硅粉枯燥器DN450X3150臺6Q23517V110 硅粉過濾器DN1000臺1Q23518V111 網袋過濾器臺6Q23519V112 空冷器臺6Q235一類20V113 硅粉緩沖罐DN1000x3400臺1Q23521V114A 粗品計量槽DN1600x4000臺3Q23522V114B 粗品計量槽DN1600x4000臺3Q23523V115 粗品高位槽DN1600x3500臺3Q23524V116 熱水槽DN2800x4000臺1Q23525V117A 精品計量槽DN1600x4000臺3Q23526V117B 精品計量槽DN1600x4000臺3Q23527V118DN1600x4000臺1Q2351529 V12030 V12131 V12232 E10433 E10534 E10635 E10736 E10837 E10938 T10139 R10240 T10241 T10342 T10443 T10544 P10345 P10446 P105

槽28V119 DN3000x8000 臺 2 Q235槽28V119 DN3000x8000 臺 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 1DN1600 臺 3DN1600x3600 臺 365m2 臺 365m2 臺 3DN1000x2000 臺 3DN1000x2000 臺 3DN1000x2000 臺 3DN800x16500 臺 3臺 6DN800x1500 臺 3DN600x3000 臺 3DN600x3000 臺 3DN600x3000 臺 3CQ20412/28 臺 2Q=80m3/hH=30m 臺 2Q=80m3/hH=30m 臺 2

Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235PVCPVCPVCPVC47 P10648 P107

SiCl4SiHCl

磁力泵磁力泵

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

3磁力泵

Q=50m3/hH=20m 臺 1臺 1

防爆PVC自控技術方案自動化水平和主要掌握方案本設計為10000t/a三氯氫硅工程中的過程檢測和掌握系統(tǒng)方案，16等。過程、操作、監(jiān)視和治理。儀表類型確實定同時儀表選型盡量廠家集中，以便于維護。對處于具有爆炸危急環(huán)境中場所的儀表設計，依據(jù)《爆炸和火災該區(qū)域防爆等級的要求。腐和隔離措施，以保證儀表的正常測量。A、溫度儀表就地溫度檢測儀表選用雙金屬溫度計。集中溫度檢測一般選用Ptl00鉑熱電阻。在防爆區(qū)內選用隔爆型，在防爆區(qū)外選用防水型。B、壓力儀表集中的壓力點選用智能壓力變送器節(jié)閥。C17流量就地檢測，一般選用玻璃轉子流量計；只要累積的場合可選用水表。送器；測鹽水、鹽酸、燒堿流量承受電磁流量計。D就地液位計一般承受玻璃管、玻璃板液位計；集中的液位點一般承受智能液位變送器和法蘭遠傳式差壓變送器；超聲波液位計；浮筒液位開關位開關。E調整閥承受氣動執(zhí)行機構，配電/氣閥門定位器和空氣過濾減壓閥。依據(jù)介質的特性分別選用隔膜閥、耐酸調整閥、蝶閥和球閥；二ON/OFF閥配有電磁閥、空氣過濾減壓閥和限位開關等。就地選用自力式壓力調整閥。調整閥和二位閥的型式及閥體、閥芯、隔膜的特性來選擇。儀表用電儀表和掌握系統(tǒng)電源電壓等級為220V50Hz。掌握系統(tǒng)〔DCS〕供給后備電源〔電池組30分鐘時間。UPS電源質量要求如下：溝通輸出：220V2%；18頻率：50士0.2HZ；波形失真率：5%；紋波電壓：<0.2%；切換時間：5～10ms儀表氣源700kPaG降到500kPaG20分鐘。氣源質量要求如下：溫度：常溫；露點：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、關心材料及動力供給4.1表4.1 主要原材料、關心材料供給序號材料名稱規(guī)