三氯氢硅
一、技术
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
1、硅氢氯化法:该法使用硅粉为原料,与氯化氢气体反应,用铜或铁基催化剂生成三氯氢硅。反应在280~320℃和0.05~3Mpa下反应。
主反应化学方程式:
Si+3HCl→SiHCl3+H2↑ d!
副反应化学方程式为:
( l, ~8 D, i* N: }; {Si+2HCl→SiH2Cl2 (T<280℃)
0 J: D5 G8 R, [Si+4HCl→SiCl4+2H2↑(T>350℃)
预先将硅粉加入反应器,加热至所需温度后,从底部连续通入HCl气体,产物及未反应原料被连续输出,经除尘、精制后,用于生产高纯多晶硅或高纯硅烷。: f5 A. ?8 i2 q. b$ y$ x# s; q
2、四氯化硅法:该反应为平衡反应,为提高三氯氢硅的收率,优选在氯化氢存在下进行,原料采用冶金级产品通过预活化除去表面的氧化物后,可进一步提高三氯氢硅的收率:
3SiCl4+2H2+Si=4SiHCl3
从成熟、实用方面,国内外普遍适用第一种方法(硅氢氯化法),即硅粉在氯化氢气流下反应生成三氯氢硅,再精馏提纯的工艺路线。
装置包括硅粉储存及输送、三氯氢硅的合成及除尘,合成气冷却及冷凝、产品精制与氯化氢、氢气回收、尾气洗涤等单元,以及加热、冷冻等配套设施。
二、反应路线
三氯氢硅的生产大多采用沸腾氯化法,主要包括氯化氢合成、三氯氢硅合成、三氯氢硅精制等工序。氯气和氢气在氯化氢合成炉内通过燃烧反应生成氯化氢,氯化氢气体经空冷、水冷、深冷和酸雾捕集脱水后进人氯化氢缓冲罐,然后送三氯氢硅合成炉。硅粉经过干燥后加入到三氯氢硅合成炉,与氯化氢在300℃左右的高温下反应,生成三氯氢硅和四氯化硅。生成的粗三氯氢硅气体经过旋风分离和除尘过滤后,进入列管冷凝器进行水冷和深冷,不凝气通过液封送入尾气洗涤塔,处理后达标排放,冷凝液蒸馏塔分离提纯,通常采用二塔连续提纯,一塔塔顶排低沸物,二塔塔底排高沸物四氯化硅,同时塔顶出三氯氢硅产品。
三、工艺流程
1、三氯氢硅合成
将硅粉卸至转动圆盘,通过管道用气体输送至硅粉仓,再加入硅粉干燥器,经过圆盘给料机并计量后加入三氯氢硅合成炉。在三氯氢硅合成炉内,温度控制在80—310℃,硅粉和氯化氢发生反应,生成三氯氢硅和四氯化硅。生成的三氯氢硅和四氯化硅气体经沉降器、旋风分离器和袋式过滤器除去粉尘及高氯硅烷,经水冷后经隔膜压缩机加压,再用-35℃冷媒冷凝为液体。不凝性气体通过液封罐进入尾气淋洗塔,经酸碱淋洗达标后排放。
2、三氯氢硅分离
三氯氢硅和四氯化硅混合料(三氯氢硅含量为80—85%)进入加压塔,采用两塔连续提纯分离,通过控制一定的回流比,最终得到三氯氢硅含量为99%以上的产品和四氯化硅含量为95%以上的副产物。
3、含尘废气处理
含尘废气主要是输送硅粉的氮气,先经布袋除尘回收硅粉,然后经水洗涤,洗涤废水经沉淀后循环使用,尾气洗涤后排入大气。布袋除尘器除尘率为99%,洗涤除尘率按50%计,总除尘效率达到99.5%,经处理后达标排放。不凝气体主要含有保护气体,其余还含有少量的氯硅烷、氯化氢等。
经过低温冷凝后剩余的不凝气送废气处理装置,氯硅烷系列遇水迅速分解成硅酸和氯化氢,氯化氢气体先被稀盐酸循环吸收为浓盐酸回收使用,微量部分被碱液吸收、反应。废气主要成份有氮气,废气经淋洗处理后,通过车间排气筒达标排放。在满足要求的前提下尽量选用转速低、噪声小的设备;同时对鼓风机设独立的隔声间,与所在的楼层分开,以减轻振动而产生的噪声;对空压机、鼓风机、泵等进气管装消音器,并设隔声操作室,减少室内噪声污染,改善工人作业环境。
烟筒设置足够的高度,使烟气的排放符合国家《大气污染物综合排放标准》二级标准的要求。
四、市场现状
近几年,我国三氯氢硅发展迅速,2004年总产能4280吨/年,仅4家生产企业。2005年发展到总产能2.2万吨/年,产量约1.2万吨,14家生产企业,其中产能在2000吨/年以上企业有6家。2006年总产能约为3万吨。由于近两年三氯氢硅产品持续热销,价格不断上扬,利润丰厚,且投资少,属于典型的“短、平、快”项目,导致2006~2007年,有一大批三氯氢硅生产企业扩大产能及新企业加入行业竞争。
当前,我国三氯氢硅市场价格介于14000~16000元/吨,出厂价约为12000~13000元/吨,生产厂家也由原来的不足10家发展到现在的20多家,生产能力也已超过3万吨/年。
据不完全据统计,截至2009年8月份,国内三氯氢硅生产能力突破30万t/a,预计2010年将达到40万t/a。尽管世界主要多晶硅生产厂家都在做扩产
计划
项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载
,但总产量将不会超过4万t/a。国内的多晶硅主要用于光伏产业。预计到2010年,全球将需要5万~6万t/a的多晶硅,其中中国的需求量将超过2万t/a。生产1 t多晶硅消耗20 t三氯氢硅,即到2010年国内三氯氢硅总需求量为40万t/a。我国三氯氢硅生产企业主要分布在江西、河北唐山、四川重庆、湖北武汉及上海市。目前国内规模比较大的三氯氢硅生产企业或地区有唐山三孚、四川永祥(扩建项目)、湖北荆州(扩建项目)、江西赣中(扩建项目)、浙江开化(新建项目)、河南三门峡(新建项目)。国内目前主要生产企业见表。
表 我国主要三氯氢硅生产企业产能统计表 (吨/年)
序号
生产厂家
现有产能
拟建产能
备注
1
唐山三孚硅业有限公司
12000
60000
目标10万吨/年
2
湖北荆州华翔化工有限公司
3000
13000
扩建至15000吨/年
3
河南三门峡金友化工公司
0
12000
在建
4
四川乐山永祥树脂有限公司(通威集团与四川巨星集团合资)
5000
20000
与多晶硅配套
5
江西赣中氯碱制造公司(樟树)
3000
7000
扩建至10000吨/年
6
浙江开化合成材料公司
10000
0
07年底投产
7
徐州中兴化工有限公司
0
10000
已进行环评公示
8
浙江新安化工集团股份有限公司
3000
7000
扩建至10000吨/年
9
四川乐山福华农药科技有限公司
0
20000
已获政府批准
10
浙江捷马化工有限公司
0
10000
在建
11
河南焦煤集团有限公司
0
40000
拟建,氯碱一体化
12
河南洛阳市微苑硅微粉有限公司
0
6000
13
唐山中友硅业有限公司
3500
0
14
重庆市天原化工总厂
2500
0
扩建至3000吨/年
15
重庆宏原化工公司
2500
500
16
湖北应城市东诚有机硅有限公司
4800
0
07年投产
17
唐山冀东氯碱有限公司
2300
0
18
南京迪普斯化工有限公司
4000
0
生产基地不详
19
上海棱光实业股份有限公司
3000
0
20
河南焦作氯碱厂
3000
0
21
唐山欧力石油化工有限公司
2300
0
22
焦作中盛精细化工有限公司
2000
0
23
武汉天祥化工有限公司
2000
0
24
南昌赣宇有机硅有限公司
1000
0
25
洛阳中硅高科技有限公司
1000
0
自产自用