三氯氢硅操作规程(不含氯化氢合成)

三氯氢硅操作规程(不含氯化氢合成) 三氯氢硅生产操作规程 ,试车暂行～不含氯化氢合成, 2009年2月 1、概述: 1.1本品又名三氯硅烷、硅氯仿～分子式为SiHCl,常温下为无色透明易挥3 发的液体。易水解和溶于有机溶剂;水解时产生氯化氢气、具有强烈刺激性、空气中能燃烧。 主要物性如下: 比重,液态31.5?, 1.315 沸点 31.5? ? 熔点 -125 比热 0.23千卡/公斤? 闪点 28? 燃点 175? 蒸发热,31.5?, 6.36千卡/克分子 粘度,20?, 0.29厘泊 1.2三氯硅烷是生产半导体用硅的主要原料。近年来由它和一些有机基团作用而生成的硅烷偶联剂种类繁多～在橡胶、纺织、涂料等行业～对产品改性～扩大应用～提高质量～降低成本等方面起到了良好作用。 1.3生产本品同时～还联产约20%的四氯化硅～其分子式为SiCl～常温下4也为无色透明易挥发液体。液体比重1.49～沸点57.6?用于涂料、铸造。粘结剂～也可生产多晶硅、气相白碳黑、人造石英等。 1.4产品质量: 1.4.1三氯氢硅:,1,外观:无色或微黄色透明液体。 ,2,纯度:?99.5, 1.4.2四氯化硅:,1,外观:无色或微黄色透明液体。 ,2,纯度:?96, 1.5主要原料: 1 1.5.1硅粉:,1,工业二级硅以上～粒度80，180目 ,2,纯度:?98, 1.5.2氯化氢: ,1,纯度:?98, ,2,HF:?100PPM ,3,水分:?50 PPM 1.5.3氮气:,1,纯度:?99.5, ,2,水分:?100 PPM 1.6主要化学反应式: Si+3HCl?SiHCl+H+50千卡 32 Si+4HCl?SiCl+2H+57.4千卡 42 1.7工艺方框图: 1.8工艺过程简述: 来自R22生产装置的氯化氢经减压到0.15mP后送入本装置的氯化氢缓冲罐。经计量后的氯化氢和计量后的工业氮气与加热干燥后的硅粉在三氯氢硅合成炉内进行流态反应～反应气经网袋过滤器去除硅尘～经空冷器去除铝、铁等氯化物后～在低温下冷凝为粗三氯氢硅再经计量、检验后放入粗三氯氢硅储罐。 粗三氯氢硅用泵打入塔釜和精馏高位槽～再经精馏塔拄分离～塔顶馏出的三氯氢硅流入计量罐～经检验合格后放入三氯氢硅成品储罐～作为产品包装出厂～塔釜液四氯化硅达到96%浓度后～经冷却放入四氯化硅储罐作为副产品包装出厂。 合成尾气和精馏、本装置中的储罐、计量罐等尾气经回收冷凝后分别经水洗～达标后排入大气。网袋过滤器内的硅尘吹入水洗塔～经水洗、沉淀后出售或填埋。 本生产可分为氯化氢制备、三氯氢硅合成、精馏等三个主要岗位～各岗位开、停车操作和工艺技术指标分述如下: 2、三氯氢硅合成 2.1岗位任务: R22生产装置送来的干燥氯化氢气和CMS二厂送来的氮气经计量混合后 2 再与在本岗位干燥后的硅粉反应生成三氯氢硅与四氯化硅的混合气体～经除尘、除氯化物后冷凝为液体,简称粗品,经计量后～放入粗三氯氢硅中间储罐～供精馏岗位提纯后成为三氯氢硅产品。 2.2流程概述: 硅粉先在干燥器内预热干燥。用氮气吹入合成炉～同经计量后的氯化氢进行反应～反应气体经网袋过滤器除尘～在常温下冷却～以除去反应生成的铝、铁、钙高沸氯化物～然后经低温冷凝生成的粗三氯氢硅液体经计量和检验后～流入储罐供精馏岗位使用。 2.3主要工艺指标: 2.3.1氯化氢纯度: 98%～压力?0.1MPa。 2.3.2氮气纯度: 99.5%～压力:0.1?MPa 2.3.3硅粉干燥时间: ?5小时～ 后期温度300?20?。 2.3.4硅粉每次加入量: 300公斤。 2.3.5合成炉中温: 320?10? 四点最大温差?50?。 2.3.6合成炉床层压差: 0.01-0.02 MPa。 2.3.7过滤器阻力: ?0.03 MPa。 2.3.8粗三氯氢硅纯度: ?80%。 2.3.9冷盐水温度: ?-30?。 2.4开车前的准备和检查: 2.4.1设备完好～管道通畅～电器仪正常～无缺件、不泄漏～氢气跳闸信号准确。 2.4.2工、用具及所需备件、防护用品、记录文具齐全。 2.4.3氯化氢岗位已运行或准备开车～水、电、气、冷及真空、热水、氮气 3等系统正常～粗品储罐空位不少于20m,硅粉储量不少于5吨。 2.4.4硅粉已按规定干燥～可随时使用。 2.4.5启闭各主要物料管球阀2-3次～使其松活～防止卡死。 32.4.6新开车或检修后开车需从合成炉底部通入氮气10-15m～从水洗塔排出～对系统置换。 2.4.7开合成炉电加热器～使底部和中部温度在400-420?范围。 2.5开车操作: 3 2.5.1关干燥器放空、真空、进料等阀门～将器内硅粉用氮气送入合成炉内～每次为300公斤,新炉和空炉第一次加入400公斤,。 2.5.2开电加热器将合成炉内硅粉加热到中温400?20?。 2.5.3开通系统物料气到水洗塔所有球阀～开冷凝器冷盐水、水洗塔洗水并检查关闭其它阀门。 2.5.4将已达到要求的氯化氢气送入合成炉内～并关紧到水流泵的球阀。 2.5.5开始反应～由于放热～合成炉内的温度开始上升～应及时小开降温热水仔细将炉中温控制在320?10?。 2.5.6当冷凝器已有液体流下～水洗池已有白色漂浮物时～将冷凝物放入计量罐～并开尾气阀。 2.6正常操作: 2.6.1和氯化氢岗位密切配合～使进入合成炉的氯化氢压力和纯度保持正常和稳定。 2.6.2调节降温热水和开电加热器～保持合成炉温度在320?10?。 2.6.3从反应时间～出料量和四点温度变化及时向合成炉补充硅粉～操作如下: 2.6.3.1调度和通知R22生产装置后关闭氯化氢和氮气阀～关降温热水～开电加热器。 2.6.3.2关过滤器去空冷器球阀～开去水洗塔球阀。 2.6.3.3关干燥器放空、真空、进料等阀及电加热～开氮气及干燥器下料球阀及合成炉进料球阀～用氮气缓冲罐0.3 MPa的氮气将干燥器的热硅粉一次送入炉内。 2.6.3.4关干燥器下料球阀、氮气阀及合成炉进料阀。干燥器重新抽入硅粉并加热至320?20?。 2.6.4补充硅粉时～同时吹扫过滤器～操作如下: 2.6.4.1关过滤器物料气进出球阀～开底部去水洗塔球阀～开水洗塔水。 2.6.4.2用氮气缓冲罐0.3 MPa氮气～逐个吹扫三个小网袋的硅尘,如阻力较大～可多吹一至二次,～吹氮同时～用木槌敲击网袋顶部～帮助除灰。 2.6.4.3关氮、关水及底部阀。开通物料气进出阀。 2.6.5报告调度室和通知R22生产装置后开氯化氢和氮气阀进入合成系统～ 4 调节流量、各点温度压力～开始反应后关电加热器。 2.6.6计量罐液位到80%时应切换～粗品取样后分析同时放入储罐。 2.6.7生产一定时间～合成炉内反映速度减慢～一般是硅渣及氯化物增多～应停炉排放硅渣。或系统阻力增大到0.07MPa以上～要在阻力所在或清洗喷板或更换过滤布～或清洗冷凝器管板及局部管道～可请示后停炉处理。 2.6.8正常运行时～应经常观察系统压力、各点温度及氯化氢流量～每小时巡回检查一次出料情况和冷凝器、计量罐、水洗塔的运行情况。 2.7停车操作: 2.7.1正常停车 2.7.1.1将合成炉内的硅粉尽量反应干净～四点温度差?80?。 2.7.1.2通知调度室和R22生产岗位～准备停车。关闭进炉氯化氢和氮气阀。停电加热器及热水。关干燥器电加热器～报告调度室并通知相关岗位。 2.7.1.3关闭系统物料气管所有球阀及冷却水、冷冻盐水、蒸气、尾气等阀门。 2.7.1.4视情况吹扫过滤器及干燥器抽入的硅粉。 2.7.1.5如停车时间较长～可将合成炉内硅渣放出～并清洗喷板～复装后～用氮气置换系统。 2.7.2紧急停车 2.7.2.1立即关闭氯化氢气和氮气进料阀～停降温热水～报告调度和通知有关部门。 2.7.2.2如能短期恢复～应开合成炉电热。如短期不能恢复～参照正常停车处理。 2.8真空泵开停操作: 2.8.1新开车及检修后开车～应先检查电机绝缘～空车运行半小时。 2.8.2检查泵外观、轴承加油、螺栓紧固、盘车灵便。 2.8.3开车前～先盘车～开泵进水～观察流出。 2.8.4启动真空泵电机～泵运行正常后,逐步打开进口阀～真空度达到-0.07MPa时即可使用。 2.8.5真空使用后～关泵进口～停泵～关水～开缓冲罐放空。 2.9硅粉干燥操作: 5 2.9.1向合成炉加入硅粉后～应尽快向干燥器补充硅粉。 2.9.2启动真空泵～关干燥器放空阀～开进料、真空阀～待真空度达到-0.05MPa时开抽料球阀～吸入硅粉～每次300公斤。 2.9.3硅粉吸入后～停真空～关真空及进料阀～开放空阀。 2.9.4开干燥器电加热器～升温到300?20?～保温待用。 2.10不正常情况及处理: 2.10.1较长停电、停水及冷冻盐水～或系统严重泄漏着火爆炸～均应紧急停车～通知有关单位。 2.10.2如上述停顿时间较短～可视情况对合成炉加热保温或降低合成炉氯化氢、氮气量～保持维持性生产,如短期停水、停电,。 2.10.3合成炉内温度异常:如四点温差较大～检查床层压差～补充硅粉或检查热偶位置是否有误。如四点温度过高～可加大降温水量～或加大氮气加入量来降低氯化氢气纯度。如四点温度均低～应减少或关闭降温水。如中温已低于310?～应速开电热或减少氮气投入量来提高氯化氢纯度。 2.10.4系统压力异常:合成系统各点压力是判别生产状况的要点～变化较多～如炉前压力较高～可能是因氮气含水量太高～或降温管渗漏～或过氯而造成喷板堵塞和炉内结块造成的。又如过滤器前压力增长较快～也是氮气含水量高或硅粉不够干燥或降温管泄漏而造成的。冷凝器前压力增长较快则是空冷器运行不良或冷凝器自身泄漏而造成～上述现象均应停车检查。 2.10.5粗品三氯氢硅含量较低:,一,氯化氢或氮气含水较高～及时调整操作。,二,氯化氢流量过小～流化不好～可适当加大流量。,三,硅粉质量较差～或粗粒较多。,四,冷盐水温度偏高～或冷凝器结垢严重。,五,四点温度计误差较大～及时分析并调整操作参数。 2.11安全及其它 2.11.1三氯氢硅燃点低～闪点为28?～属甲级易燃易爆物。它和氯化氢都是有毒有害物体～卫生特征属二级。应严格遵守“操作规程”和“安全规程”。 2.11.2设备检修前需用氮气置换～与相邻设备断开～配备安全帽、防毒面具等保护用品。 2.11.3水洗塔堵塞疏通～必须先断开进口管道～穿帆布工作服～戴安全帽 6 和面罩～用木制工具～并有人监护。 2.11.4空冷器和冷凝器中的固形物能自燃～应用蒸气处理和清洗。 2.11.5网袋过滤器内硅尘在空气中也会自然。拆除前应将其中硅尘尽量吹出在水洗塔内,三次以上,。 2.11.6吹扫和置换用氮。缓冲罐压力一般为0.3MPa～最高不得超过0.4MPa。 2.11.7本岗位属甲级防火～无关人员禁止入内。 3、精馏 3.1岗位任务: 将合成岗位所产粗三氯氢硅经本岗位精馏后成为符合标准要求的三氯氢硅和四氯化硅产品。 3.2流程概述: 粗三氯氢硅由粗品储罐通过泵打入塔釜和高位槽～用热水加热蒸发～通过塔柱和冷凝器回流进行传质和传热～将沸点较低的三氯氢硅凝聚于塔顶而分离馏出。同时从高位槽不断向塔釜流入定量的粗三氯氢硅形成连续操作。而当釜温逐渐上升到50?以上～中温升到36?时此时馏出物为中间料。并停止进料～继续加热精馏～当釜温升至60?以上～顶温也在50?以上时停塔。 馏出的三氯氢硅产品流入计量罐经检验合格后放入三氯氢硅产品储罐～停塔后的釜料用泵打入四氯化硅产品储罐～分别包装出厂。 中间料则经计量罐检验后放入粗品储罐再精馏。 3.3主要工艺指标: 33.3.1塔釜加料量: 5-6m 热水温度: 85-90?。 3.3.2全回流时间: 1-2 h。 3.3.3回流比: 5-10 :1 回流量: 1400-1500L/时。 3.3.4进料量: 260-390L/h 3.3.5馏出量: 200-300升/时。 3.3.6各点温度: 塔顶:31.5?0.5? 塔中:33.5?1? 7 热水: 85-90? 冷却水: 5-10? 3.4开车前的准备和检查: 3.4.1设备完好～管道通畅～电器仪表正常～无缺件、不泄漏～氢气跳闸信号准确。 3.4.2工、用具及所需备件、防护用品、记录文具齐全。 3.4.3热水系统正常～水位合格～温度已达到规定。向泵加油和盘车。 3.4.4水、电、蒸汽、冷冻盐水供给正常～近期不会停车。 3.4.5合成岗位正常运行。 33.4.6产品及四氯化硅均有一定的空位在10 m以上。 3.5开车操作: 3.5.1开缓冲罐尾气出口阀～打开冷凝器冷却水、冷冻盐水及水洗塔进水阀门。 .5.2将粗品用泵打入塔釜及高位槽至规定液位。 3 3.5.3开启热水泵～向塔釜加热器通入热水～使塔釜在一小时内沸腾,此时釜温约40?, 3.5.4当塔顶温度升至30?,塔顶馏出物全部回流至塔～计算全回流时间。 3.5.5控制调整好热水量～使回流量稳定在规定范围内。 3.5.6全回流时间到规定～系统稳定正常～按规定馏出产品到计量罐。5-10分钟后～按馏出量的1.2-1.3倍由高位槽向塔釜连续补加粗三氯氢硅进行连续进料～连续采出。 3.6正常操作: 3.6.1调节好蒸汽～保持热水温度和液位。 3.6.2控制好热水量～使塔柱各点温度和回流保持稳定。 3.6.3调整好进料量、回流量和馏出量使塔釜保持液位在规定范围内。高位槽粗品每班补充一次到规定液位要求。 3.6.4当釜温在50?以下时～馏出量控制在300L/h～50?以上时控制在200-250L/h。 3.6.5计量罐液位到85%时～取样经检验合格后～放入三氯氢硅产品储罐～不合格放入粗三氯氢硅储罐。 8 3.6.6釜温逐渐升高～中温升至36?时～将馏出物流入另一计量罐作为中间料放入粗品储罐。 3.6.7釜温升至60?以上～且顶温也升至50?以上时停塔。 3.6.8二台计量罐轮换使用～液位到85%时倒换～倒换时做到进料先开后关。 3.6.9缓冲罐如呈负压～用氮气补充～每次开塔前～将罐中料液放入塔釜。 3.6.10保持冷凝器冷却水或冷冻水的稳定～不要轻易调整。 3.6.11经常观察回流量、馏出量和塔板液沫。每小时巡回检查一次塔釜、冷凝器、热水系统的运行情况。 3.7正常停车 .7.1关闭馏出～关停热水～精馏塔进行全回流。 3 3.7.2待无回流时～关冷凝器冷却水、或冷冻水。 3.7.3釜温降至50?以下时～将塔釜料液用泵打入四氯化硅产品储槽。 3.7.4向塔内补氮至略成正压。 3.8紧急停车:关闭馏出及热水阀～并视情况再作其它处理。 3.9热水系统操作: 3.9.1热水桶内注入80%软水或自来水。 3.9.2开启蒸汽将水加热至规定温度,85-90?,。 3.9.3热水泵加油盘车～启动电机～从回流阀保持出口压力在0.3MPa。 3.9.4运行中如换泵应先启动备用泵～正常后再停运行泵。 3.9.5系统停车:先停泵～关进出口阀～再关加热蒸气和回流。 3.9.6保持热水桶液位是80%～液位,60%时补充软水至要求液位～平时应尽量减少泵轴漏水。 3.10磁力泵操作: 3.10.1新泵安装后～认真检查电机绝缘和完好、部件紧固。 3.10.2泵使用运行时～应打开进口阀和回流阀～再启动电机～运行正常后打开出口阀～关小回流阀至出口压力达到要求。 3.10.3泵运行中要观察出口压力、噪音和温升。检查物料是否泵走。 3.10.4停泵先关进口～停电机～稳后关出口。 3.11不正常情况及处理: 3.11.1如系统泄漏着火或加热器、冷凝器漏水～停电、停水均应停车。 9 3.11.2系统运行不稳～回流波动大～应检查尾气、冷却水或冷冻水是否畅通。下料管是否堵塞～必要时应停车处理。 3.11.3产品质量不稳或下降～应检查: a、回流不稳定, b、计量假象, c、馏出量过大, d、冷却水不够或水温偏高。 3.11.4跑料:当缓冲罐放料较多～或进出料液相差较大～或水洗池水解物不断时～应检查冷凝器下料有无堵塞～冷却水或冷冻水量不够。如故障短时不能排除～应停塔～找出原因后进行检修处理。 3.11.5液泛:如釜温突然升高～塔柱内有液体冲击声～或窥孔内注满液体～应关闭或关小热水～待液泛停止后重新开塔。 3.11.6如产品不合格或色度较差～可从计量罐或储罐返回精馏塔返工重蒸处理。 3.12安全及其它: 3.12.1三氯氢硅医燃易爆～应严格遵守“操作规程”及“安全规程”等制度。 3.12.2氯化氢、三氯氢硅具毒性较大～要做好设备维护～严防泄漏～如有中毒情况～应离开现场～到上风处休息～重者应就医。 3.12.3本岗位属甲级防火防爆～无关人员～不要入内。 3.12.4经常观察塔顶窥孔、过滤器、流量计有无白色水解物～严防冷凝器泄漏。 3.12.5注意塔釜液位～进料量决不能超过规定并和储罐液面核对～防止假象和差错。 3.12.6开塔前将冷凝器冷凝水、冷冻水量一次开好～运行中尽量不调整～防止波动。 3.12.7泵料和产品装车专人负责～作好记载～严防差错。装料槽罐做到专用～装料时～绝对避免多装、错装或混装等严重事故。 3.12.8系统停车后～注意向系统经常补氮～保持微正压。 3.12.9本岗位属甲级防火～无关人员禁止入内。 10 4、氯硅烷装车规定 4.1操作: 4.1.1车辆应是危险品专用车并持有《危险化学品道路运输许可证》。 4.1.2槽罐必须符合国家有关规定～并检查其外观、容量、阀体完好齐全～判明原装物料。 4.1.3登记来车单位、车号、经办人名～去地磅称空车重。 4.1.4排除槽罐内尾气～压力表至0。检查磁力泵～接好连接管和气相平衡管～开启汽车槽罐进料阀和尾气阀～开泵进出口阀～和气相平衡阀。 4.1.5根据装量～计算好储罐液面尺度～开储罐出料阀和气相平衡阀～启动磁力泵～将储罐内的三氯氢硅或四氯化硅用泵打入槽罐。 4.1.6装料至规定尺度～停泵～关闭所有阀门～拆除连接管～去地磅称重。 4.2安全及其他: 4.2.1不是危险化学品的专用车及不合格和不明物料的槽罐禁止装料。 .2.2新槽罐用氮气置换后才能准许装三氯氢硅。 4 4.2.3按槽罐容积85%进行罐装～夏天充装容积减少5%～切忌超装。 4.2.4手续不齐的槽罐不装料。 4.2.5装车时应戴胶手套、护目镜～穿工作服、工作鞋～二人操作。 4.2.6操作细心～宜慢～在槽罐上操作时注意溜滑。 4.2.7储罐及装车操作由经考核合格的操作人员进行～严禁无证操作。 三氯氢硅项目组 2009.2 11