三氯氫硅合成工藝-資料下載頁
2024-12-01 22:35本頁面
【導讀】本文介紹了三氯氫硅的理化性質及安全知識，闡述了三氯氫硅的合。析，探索合成尾氣的治理方案。環(huán)境友好的可再生能源而受到全世界的廣泛關注。對于能源消費大國的中國而。晶硅的市場需求出現(xiàn)爆炸性增長。目前世界光伏產(chǎn)業(yè)以％的年平均增長率高。速發(fā)展，居全球能源發(fā)電市場增長率的首位。作為主要的原材料。配套原料是硅粉、H2和Cl2。而每生產(chǎn)1t多晶硅，大約需要補充5-6t三氯氫硅。硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單體，這也需要大量的三氯氫硅。三氯氫硅與氧化性物質接觸時產(chǎn)生爆炸性反應。與乙炔、烴等碳氫化合物反應產(chǎn)。生有機氯硅烷；在氫化鋁鋰、氫化硼鋰存在條件下，三氯氫硅可被還原為硅烷。在合成過程中，如果三氯氫硅發(fā)生泄漏，或者空氣進入反應器，極易。引起燃燒、爆炸或中毒事故。三氯氫硅貯罐如果泄漏，其危險性遠遠大于工藝管。防安全制度，嚴格控制工藝指標。期檢修，發(fā)現(xiàn)問題及時采取補救措施。便緊急情況下將泄漏的物料轉移至備泄漏處理和火災撲救。
【正文】 氫氣等組成尾氣 ； 尾氣中含有大量的氯化物 , 如果處理不當必定 12 會對環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。 合成爐尾氣特性 三氯氫硅合成尾氣各主要成分的質量或體積分數(shù)分別為 ： TCS： %， HCl： %， H2:%， STC： %， IC5： %， DCS： %， DS： w%。很明顯 , 合成爐尾氣均為可回收的產(chǎn)品或可循環(huán)使用的原料。對尾氣進行有效的治理 , 不僅可以提高原料的利用率 , 還可以降低三廢的排放量。為了合理治理尾氣 , 必須根據(jù)尾氣的特性、成分、壓力等 , 選擇適當?shù)墓に嚵鞒毯图夹g條件 [11]。 治理原理 三氯氫硅合成尾氣的主要成分是 TCS、 氯化氫和氫氣 , 約 占尾氣的 96%, 其余是少量的二氯二氫硅 、四氯化硅 等。雖然三氯氫硅的沸點為 ℃ , 很易被冷凝。按 照道爾分壓定律 , 氣體混合物的總壓等于混合氣體中每種氣體的分壓之和 , 經(jīng)計算 , 在尾氣壓力為 , 其分壓僅為 。 三氯氫硅飽和蒸氣壓與溫度的關系為 : TP /1 5 0 38 3 3 ?? 式中 : P— 三氯氫硅飽和蒸氣壓 , kPa。 T— 溫度 , K。 當尾氣中三氯氫硅的分壓為 時 , 其對應的溫度為 28～30 ℃。 由此 可見 , 如果想將尾氣中大部分三氯氫硅冷凝下來 , 就要有很低的 溫度，這樣勢必需要消耗大量的能源，并且要 求回收裝置的體積要大。根據(jù)三氯氫硅飽和蒸氣壓與溫度的關系式可以看出 , 適當?shù)靥岣呶矚獾膲毫涂梢蕴岣呷葰涔璧姆謮?, 與分壓對應的溫度也就比較高 , 也就是說 , 在較高的壓力和不太低的溫度下 , 將大部分三氯氫硅冷凝。 治理方法 將從三氯氫硅合成爐排出的尾氣 , 經(jīng)壓縮使其壓力達到 后進入水冷卻器進行初步冷卻 ,然后再進入冷凝器經(jīng) 25℃冷媒進一步冷卻 , 這樣絕大部分三氯氫硅被冷凝成液體 , 與氯化氫、氫氣分離。冷凝的三氯氫硅液體與合成的三氯氫硅一起送中間產(chǎn)品貯罐 , 未被冷凝的少量氯硅烷、氯化氫和 氫氣 , 可以采取以下 3 種方法回收 ： （ 1） 綜合回收方法 未被冷凝下來的氯化氫、氫氣、氯氣返回氯化氫合成系統(tǒng)，氫氣與氯氣按一定比例混合，燃燒生成氯化氫，循環(huán)使用。采用綜合回收方法使合成工序開路工藝流程變?yōu)殚]路循環(huán)，提高原材料利用率，降低了原材料單耗，實現(xiàn)了無廢氣排出，徹底解決了環(huán)境污染問題。但是，尾氣中含有的微量氯硅烷容易與氯化氫中的水反應生成固體二氧化硅堵塞管道，降低三氯氫硅的收率。 （ 2） 淋洗中和處理方法 氯化氫、氫氣和少量的未冷凝的氯硅烷送尾氣淋洗塔 , 用大量水進行噴淋吸收 , 氯化氫溶解于水中 , 三氯 氫硅等氯硅烷水解生成二氧化硅和溶于水的氯化 13 氫 , 氯化氫水溶液經(jīng)氫氧化鈉中和達標后排放。 淋洗中和處理方法工藝簡單， 技術 成熟，投資少，通過控制噴淋系統(tǒng)的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。缺點是沒有對氯化氫和氫氣進行二次利用，使消耗增高。另外尾氣中的氯硅烷與水反應生成不溶于水的二氧化硅和鹽酸，同時氯化氫溶于水也形成鹽酸，三廢處理量較大 。 （ 3） 尾氣吸附處理方法 利用活性炭對氯硅烷的吸附作用。當尾氣中氯化氫、氫氣及少量未液化的氯硅烷經(jīng)過活性炭后 , 其中的氯硅烷就被活性炭吸附 , 當活性炭吸附飽 和后 , 由蒸汽加熱 , 脫出吸附的氯硅烷 , 與合成產(chǎn)品一同送分離系統(tǒng)進行分離。未被吸附的氯化氫經(jīng)水吸收后 , 變?yōu)楦碑a(chǎn)品鹽酸外售。剩余的氫氣送氯化氫合成系統(tǒng)按一定比例與氯氣燃燒生成氯化氫循環(huán)使用。 吸附塔吸附方法是在回收少量的氯硅烷的 基礎 上，尾氣中的氯化氫被水吸收后成為鹽酸。不但解決了酸性水排放的問題，同時增加了副產(chǎn)品鹽酸，增加了經(jīng)濟效益。但是該方法對活性炭的要求較高，蒸汽用量較大，經(jīng)濟性差。 6 結語 光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展帶動了三氯氫硅生產(chǎn)技術向大型化、專業(yè)化、自動化方向的發(fā)展，為適應現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，就必須要 對三氯氫硅合成工藝進行學習與研究，這樣才能保證合成車間可以為后續(xù)多晶硅生產(chǎn)工藝提高高品質的三氯氫硅，進而為多晶硅的產(chǎn)品質量提供原料保障。通過借鑒、學習和研究現(xiàn)有的成功案例，著手解決本車間三氯氫硅產(chǎn)量和質量的相關問題，以保障 所生產(chǎn)出來的三氯氫硅產(chǎn)品的品質。 本文 從三氯氫硅產(chǎn)品的理化特性、安全防范措施、工藝流程、控制方案、尾氣處理等方面闡述了 三氯氫硅合成工藝 的相關面 ， 并且 在實際的工業(yè)生產(chǎn)中得到了驗證。 同時，本文從安全、工藝流程、工藝控制、尾氣處理等角度闡述了三氯氫硅合成工藝，為節(jié)能減排、降低三氯氫硅生產(chǎn)成本、保證 合成的三氯氫硅品質提供了技術保障，尤其在多晶硅市場不景氣的情況下更為重要。 參考文獻 [1]鄧豐，唐正林 .多晶硅生產(chǎn)技術 [M].北京：化學工業(yè)出版社 ， 2020. [2]劉奇聲 .多晶硅和石英玻璃的聯(lián)合制備法 [M]．北京：冶金工業(yè)出版社， 2020． [3] 梁駿吾 . 電子級多晶硅的生產(chǎn)工藝 [J]. 中國工程科學 , 2020,2(12): 34?39. [4]張祖光．三氯氫硅生產(chǎn)及工藝 [J]．河北化工， 2020， 32(8)： 53． [5]丁國江．改進型三氯氫硅合成工藝初探 [J]．四川有色金屬， 1998， (4)： 1011． [6]聶少林．三氯氫硅生產(chǎn) 工 藝的改進 [J]．氯堿工業(yè)， 2020， (3)： 3031， 33． [7]吳占松，馬潤田，汪展文．流化態(tài)技術及應用 [M]．北京：化學工業(yè)出版社 ，2020． [8]袁麗娟 ， 關納新 。 三氯氫硅工藝概況及發(fā)展趨勢 [J]。 中國氯堿， 2020，（ 5）：3031. [9]李京．化工自動化 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 2020． 14 [10]李文光，李光茜，羅平，譚宗國 .三氯氫硅合成工藝及控制 [J]。云南冶金，2020， （ 5）： 4447. [11]王小輝 , 何佳華。三氯氫硅合成爐尾氣的治 理 [J]。中國氯堿， 2020，（ 6）：3940.
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