【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制備、硅烷凈化等。其工藝流程如圖所示。主要是將硅粉或石英砂、螢石或磷肥副產(chǎn)品、氫化鋁鈉混合后經(jīng)螺旋加料機(jī)送到回轉(zhuǎn)爐中，在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)與濃硫酸在一定的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成四氟化硅和氟化氫氣體，然后提取四氟化硅進(jìn)行下一步反應(yīng)。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)在于制備過程中沒有氯離子的存在，硅烷純度比較高，一度被寄予厚望，但其工藝技術(shù)上的不成熟表現(xiàn)卻不容忽視。某某公司就是引進(jìn)的該工藝路線的工藝包，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)四氟化硅的產(chǎn)率僅67%，有接近三分之一的原料被當(dāng)做廢渣排掉，消耗高，環(huán)境壓力大。同時(shí)，反應(yīng)和提純不能在塔器內(nèi)完成，一般單套規(guī)模也不易做大，生產(chǎn)成本較高。在當(dāng)今太陽能大幅降價(jià)的今天，該公司不得不大幅減產(chǎn)，基本不生產(chǎn)多晶硅，只是生產(chǎn)一部分硅烷來維持生存。硅化鎂法采用的是硅化鎂粉與氯化銨在液氨環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制備硅烷，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：Mg2Si + NH4CL MgCL2 6NH3 + SiH4硅化鎂法又稱小松法，是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的硅烷制備技術(shù)，也是目前國(guó)內(nèi)最為成熟的制備技術(shù)之一，該工藝的生產(chǎn)過程包括硅化鎂的合成、硅烷合成、分子篩吸附、氨氣尾氣吸收等；反應(yīng)原料主要為硅粉、鎂粉和氯化銨、氨水等，這些原料市場(chǎng)供應(yīng)充足，價(jià)格也相對(duì)低廉，同時(shí)，該工藝操作簡(jiǎn)單，溫度（20℃）和壓力（）容易達(dá)到；但該技術(shù)的缺點(diǎn)也較為明顯。首先，如果氯化銨干燥不徹底將極大的影響到硅烷的收率。同時(shí)，由于鎂粉易與氨氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以導(dǎo)致鎂粉、氯化銨的干燥對(duì)環(huán)境要求極為嚴(yán)格，無形中增加了成本。其次，其反應(yīng)產(chǎn)生的大量副產(chǎn)物六氨氯化鎂不易回收和利用。再次，由于該反應(yīng)在液氨環(huán)境下進(jìn)行，液氨消耗量較大，所有這些都增加了生產(chǎn)成本，對(duì)三廢處理的要求高。并且，硅化鎂法的單套規(guī)模不易做大，適合小規(guī)模生產(chǎn)。氯硅烷歧化法采用的是四氯化硅進(jìn)行氫化反應(yīng)生成三氯氫硅，然后三氯氫硅經(jīng)過歧化反應(yīng)生成二氯二氫硅，二氯二氫硅再次進(jìn)行歧化反應(yīng)生成硅烷，其反應(yīng)方程式為：SiCL4 + H2 + Si HSiCL3HSiCL3 SiH2CL2 + SiCL4SiH2CL2 HSiCL3 + SiH4 氯硅烷歧化法又稱 UCC法，應(yīng)該算作有機(jī)化學(xué)方法，流程最符合大化工概念，極少?gòu)U物產(chǎn)生，并可靈活實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品，非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。過去因國(guó)外技術(shù)封鎖，國(guó)內(nèi)目前沒有該技術(shù)的工廠。UCC法制備硅烷使用的原料為SiHCl3，通過催化劑歧化SiHCl3的方法來制備硅烷，該方法是目前世界制備硅烷成本較低的一種技術(shù)。1976年，美國(guó)聯(lián)合炭化公司(UCC)的Carl 總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，使用離子交換樹脂作為催化劑，使用固定床反應(yīng)器，首先對(duì)樹脂進(jìn)行除水，然后SiHCl3以氣態(tài)通過固定床，終于成功制備出了SiH4。后人在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行創(chuàng)新、改進(jìn)，最終形成了UCC法制備硅烷。氯硅烷歧化法由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開發(fā)。此工藝，硅烷的制備方法采用SiCl4逐步氫化。SiCl4與硅、 MPa和500℃下首先生成SiHCl3，SiHCl3經(jīng)歧化反應(yīng)生成SiH2Cl2，SiH2Cl2通過再次歧化反應(yīng)生成硅烷。 目前國(guó)外硅烷生產(chǎn)廠主要是MEMC和REC公司。 MEMC公司利用自身優(yōu)勢(shì)，鄰近一家較大的磷肥廠，MEMC充分利用磷肥副產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，他們選擇的硅烷制備方法就是氫化鋰鋁法。 REC公司 REC公司由于歷史原因，一直采用的是氯硅烷歧化法，該公司的硅烷大部分銷售給林德氣體公司、美國(guó)液體化學(xué)、法液空等公司，再通過這些公司進(jìn)行分包裝銷售給世界各地。還有部分高純硅烷氣生產(chǎn)多晶硅。 工藝技術(shù)的選擇 比較制備硅烷的四種方法，硅烷法的成本最低，副產(chǎn)品最少，投資也最少。經(jīng)過與國(guó)內(nèi)外多家技術(shù)提供商的技術(shù)交流以及生產(chǎn)廠商的現(xiàn)場(chǎng)考察，本項(xiàng)目擬引進(jìn)某科技的三氯氫硅歧化技術(shù)和部分關(guān)鍵設(shè)備，整合國(guó)內(nèi)先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，汲取國(guó)內(nèi)外多家生產(chǎn)廠商和技術(shù)提供商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，形成消耗小、成本低、污染少的氯硅烷歧化法制硅烷新工藝，建設(shè)年產(chǎn)1000噸高純硅烷氣裝置。本項(xiàng)目生產(chǎn)方法主要技術(shù)特點(diǎn)如下：1）采用先進(jìn)的氯硅烷歧化精餾工藝。每一步都有較高的單程轉(zhuǎn)化率。同時(shí)最大幅度的降低能耗。2）采用先進(jìn)的硅烷精餾技術(shù)，可以將硅烷的純度提高到9個(gè)9，甚至達(dá)到11個(gè)9。3）能耗低 ，采用最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，綜合利用、回收能量。 綜上所述，采用某技術(shù)生產(chǎn)制備高純硅烷氣體，其原料消耗、公用工程消耗、單位成本等指標(biāo)均明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，達(dá)到或超過國(guó)外先進(jìn)水平。、燃料和動(dòng)力供應(yīng) 原材料、輔助材料及公用工程消耗指標(biāo)本項(xiàng)目工藝生產(chǎn)裝置所需的原材料、輔助材料消耗指標(biāo)見表 原材料、輔助材料規(guī)格、消耗量及來源表（工藝生產(chǎn)裝置）序號(hào)名稱及規(guī)格小時(shí)消耗量( 噸)年消耗量( 噸 )來源1三氯氫硅17350國(guó)內(nèi)采購(gòu)2液氮85國(guó)內(nèi)采購(gòu)3甲醇1340國(guó)內(nèi)采購(gòu)4歧化催化劑10國(guó)內(nèi)采購(gòu)5吸附劑國(guó)內(nèi)采購(gòu)630%氫氧化鈉溶液160國(guó)內(nèi)采購(gòu) 主要生產(chǎn)單元公用工程消耗量匯總情況詳見表 公用工程規(guī)格及消耗指標(biāo)表（生產(chǎn)單元匯總）序號(hào)名稱及規(guī)格小時(shí)消耗量年消耗量來源1工業(yè)電380V6500（）來自園區(qū)變電所2500（Nm3）來自空壓制氮站3100（KG）800來自空壓制氮站4175（Nm3）來自空壓制氮站5循環(huán)水Δt=10℃800（t）來自循環(huán)水站6（t）30000來自園區(qū)自來水廠7蒸汽 25（t）來自園區(qū)熱電站8冷量40℃Δt=10℃（t）140000來自制冷站（循環(huán)量）第六章．建廠條件和廠址初步方案建廠條件現(xiàn)場(chǎng)的自然條件年平均氣溫： ℃極端最高氣溫： ℃極端最低氣溫： ℃年平均風(fēng)速： m/s最大風(fēng)速： m/s地震設(shè)防烈度(設(shè)計(jì)基本地震加速度)： VII()度本項(xiàng)目區(qū)域位置詳見附圖區(qū)域位置圖。區(qū)域優(yōu)勢(shì) 地形、地貌、地質(zhì)氣象、地質(zhì)特征自然資源基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)環(huán)境本項(xiàng)目地理位置詳見附圖區(qū)域位置圖。⑴ 符合總體規(guī)劃，滿足生產(chǎn)工藝流程要求，遵循防火、防爆、環(huán)保和安全等有關(guān)規(guī)范，充分考慮生產(chǎn)操作、檢修、消防等作業(yè)需求；充分利用地形、地質(zhì)、氣象等自然條件，因地制宜，合理利用原有廠區(qū)條件，節(jié)約用地，降低工程造價(jià)?？偲矫娌贾迷诰C合各種影響因素，經(jīng)過多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)確定。本建設(shè)項(xiàng)目所需公用工程盡量全部依托老公司原有的公用工程設(shè)施，不再另外新建。老公司原有公用工程設(shè)施完全可以滿足本項(xiàng)目滿負(fù)荷開車的需要至于本項(xiàng)目所需要的液氮可以外購(gòu)。其他輔助設(shè)施，如分析等均依托老公司原有裝置，不再另外新建。、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)原則在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下，建筑物的平面布置、空間尺寸以及結(jié)構(gòu)造型等滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，做到構(gòu)件預(yù)制化、標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。本項(xiàng)目在建筑防火設(shè)計(jì)中從防止火災(zāi)發(fā)生和安全疏散兩方面考慮。防火方面：所有建筑均采用一、二級(jí)耐火等級(jí)，室內(nèi)裝修均采用不燃或難燃材料，使火災(zāi)不易發(fā)生，即使發(fā)生也不易迅速蔓延，同時(shí)建筑內(nèi)均設(shè)置了消火栓。防火分區(qū)面積滿足建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范要求。疏散方面：建筑的平面布局、樓梯間距、樓梯寬度要求等均滿足防火疏散的要求，樓梯間在首層均靠近直接對(duì)外出口，方便人員疏散。有爆炸危險(xiǎn)的生產(chǎn)用房、庫房等，室內(nèi)設(shè)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)以排除室內(nèi)液體揮發(fā)的易燃易爆氣體。同時(shí)，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采取大開窗以滿足泄壓要求。廢氣污染源、污染物排放及治理方法見表108。表108 廢氣污染源排放及治理方法一覽表序號(hào)污染源廢氣量Nm3/h污染物排放濃度及排放量排放方式處理方式2尾氣處理后87氮?dú)猓?2%v氫氣：8%v高空排放合計(jì)87說明：表中“裝置放空氣”是指除渣漿處理裝置和尾氣回收裝置之外的裝置。廢水污染源及污染物排放治理見表109。表109 廢水排放及治理方法情況表序號(hào)廢水名稱主要污染物組成水量及排放特征處理措施及去向2尾氣處理裝置廢水Na2SiO3：46%公司污水處理站合計(jì)采用某新材料技術(shù)有限公司的硅烷歧化技術(shù)，整個(gè)裝置無廢渣排放。第九章．衛(wèi)生安全措施項(xiàng)目建設(shè)中充分貫徹 “安全第一、預(yù)防為主”和“安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全”的設(shè)計(jì)思想，對(duì)工程中的易燃、易爆、有毒、有害物質(zhì)設(shè)置必要的防范措施，并實(shí)施有效控制，防止事故的發(fā)生。嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家各項(xiàng)抗震防災(zāi)技術(shù)和行政法規(guī)，切實(shí)采取各種有效的防范措施，使其具有較高的綜合抗震能力。選用先進(jìn)、可靠、安全的工藝流程，盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化，減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低體能消耗，保證操作人員的作業(yè)和工作環(huán)境，滿足安全衛(wèi)生的要求。嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家、地方、行業(yè)及企業(yè)規(guī)定的各項(xiàng)有關(guān)安全衛(wèi)生的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，做到勞動(dòng)安全衛(wèi)生與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入生產(chǎn)和使用。生產(chǎn)過程中職業(yè)危險(xiǎn)、危害因素分析項(xiàng)目項(xiàng)目涉及物料及危險(xiǎn)特性的劃分物料極危險(xiǎn)特性劃分見表。表 物料及其危險(xiǎn)化學(xué)品種類劃分序號(hào)名稱危險(xiǎn)貨物編號(hào)UN號(hào)分類1氫氣210011049第2類第1項(xiàng)：易燃?xì)怏w2四氯化硅810431818第8類第1項(xiàng)：酸性腐蝕品3三氯氫硅