改良西门子工艺生产多晶硅各工序危险设别

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改良西门子工艺生产多晶硅各工序危险设别多晶硅, 环境, 装置, 风险, 生产技术
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1、氢气制备 本环节存在的危险物质主要为氢气，其具有燃爆特性。 （1）电解过程意外产生火花，发生燃爆现象。主要会对工艺设备、厂房构筑物等造成损害，对外环境空气基本无影响； （2）氢气输送管线、冷却和分离装置由于构件、操作或检修等问题，引起泄露，会在一定程度上使得周围环境空气有一定燃爆可能。         2、三氯氢硅合成 （1）氯化氢管线因为自身重量问题或检修失误、误操作等问题引起阀门、管线发生爆裂或泄漏，导致氯化氢气体外溢。此事故会对外环境空气和地表水体产生影响； （2）三氯氢硅固定床反应器内压力是2.76MPa，500℃。反映器内温度相对较高，其有一定正压，在反应器及其连接的三氯氢硅输出管线、连接处、控制阀等发生泄漏事故后，将会外溢一定量的三氯氢硅，遇水会快速与水反应，易对外环境空气和地表水体产生影响； （3）三氯氢硅储罐在管理、设备、操作过程中可能发生罐体泄漏事故，其事故发生时会产生与上述情况一致的影响，并且在事故救援时产生一定量的固体废物（干粉、砂土等含有三氯氢硅、氧化硅、氯化氢等物质的灭火、吸附剂料）； （4）伴随反应生成的氢气也会发生泄漏、燃爆的可能。         3、合成气干法分离工序 工艺过程可能发生的风险类型和环节主要有以下几个部分： （1）旋风除尘器效率故障：此事故不会引起上述三种气体的外溢，从而导致外环境空气影响，仅仅会影响下一环节的效率。此事故仅需要将合成气再次返回旋风除尘器多次除尘即可，或者将此除尘器停止运行，选用备用除尘器或将此装置的合成气转至另外一台正常运行的除尘器即可； （2）三氯氢硅洗涤塔：由于此过程是合成气处理的第一阶段，合成器中含有一定量的三氯氢硅、氢气和氯化氢，洗涤塔或进气管线、控制阀门等发生泄漏后，易造成三氯氢硅、氢气和氯化氢气体的泄露，对外环境空气产生一定影响；第二阶段的氯化氢洗涤塔中仅含有一定量个的氢气、氯化氢和少量的三氯氢硅，此过程发生泄漏后的主要危险物质为氯化氢和氢气；上述两次洗涤后的气体含有微量的氯化氢和三氯氢硅，发生泄漏事故后仅可能导致火灾爆炸事故，对外环境空气质量影响较小。         4、氯硅烷分离提纯工序 工艺过程中所涉及的危险物质主要有三氯氢硅、四氯化硅和聚氯硅烷等，主要通过11级精馏塔对原料三氯氢硅进行精馏处理，除去其中的低沸点、高沸点杂质。可能发生风险的类型主要为以下方面： 从储罐送来的三氯氢硅原料含有少量的四氯化硅和聚氯硅烷，均以液态形式存在，11级精馏塔具有基本相同的工艺特点，其依靠自身的位差来促进精馏后的液体逐级流动。其中主要馏出的物质包括四氯化硅和三氯氢硅，四氯化硅送往氯化氢化工艺用于合成三氯氢硅，精馏后的三氯氢硅送往CVD还原工序。由于本工艺的采用的精馏塔较多，其潜在的危险系数就较大，在精馏塔与管线、管线与精馏塔之间的连接、控制阀门发生渗漏、开裂、断裂乃至爆裂的事故后，均会引起三氯氢硅精馏液的溢出，并且会引起其中少量的四氯化硅溢出，此两种物质的急速挥发会对外环境空气产生一定影响，同时也会产生救援所采用的吸附剂和灭火剂，处理不当也会对外环境产生影响。         5、三氯氢硅氢还原工序 此工艺主要是将精馏后的三氯氢硅和氢气送入还原炉，在给定的方形硅芯棒上沉积多晶硅的过程。此工艺主要包括三氯氢硅的汽化和三氯氢硅还原生成多晶硅的两个过程，其可能发生的风险事故如下： （1）还原气体氢气的泄露：此工艺过程的还原气体主要来自电解过程的产品气和合成气分离的氢气（统一的氢气储罐），此过程中发生泄漏事故后会导致气体泄漏，可能会发生燃爆事故，对装置和周围的构筑物产生一定损伤，对外环境空气的影响相对较小； （2）三氯氢硅汽化：来自原料罐的三氯氢硅液体被送入三氯氢硅汽化器，加热汽化后送入还原炉，此过程由于三氯氢硅处于气态状态，其处于相对高的温度，在发生泄漏事故后，三氯氢硅迅速进入外环境空气，对外环境产生一定影响； （3）三氯氢硅还原：还原炉内存在的物质主要包括三氯氢硅气体、氢气和多晶硅，还有还原反应生成的二氯二硅烷、四氯化硅、氯化氢和氢气，还原炉发生泄漏事故后，其泄漏物料包括上述各种原料和副产品，由于其炉内的量较小，对外环境空气的影响也相对较小。         6、还原尾气干法分离工序 还原炉中未反应完全的三氯氢硅、氢气和还原产生的二氯二硅烷、四氯化硅、氯化氢和氢气一并送入干法分离器中，选用类似于合成气分离工序的技术，对尾气进行分离处理。 通过变压吸附后得到高纯度的氢气，一部分送入原料储罐，大部分送入三氯氢硅还原，其余部分送入四氯化硅氢化；再经过氯化氢解析塔除去尾气中的氯化氢，送往用于三氯氢硅合成的缓冲罐中；余下的氯硅烷液体送入氯硅烷贮存工序的还原氯硅烷贮槽。此工艺过程中处理的尾气有毒有害物质含量相对较低，，风险值远远小于上述工艺过程，发生事故对外环境要素产生的影响也相对较小。         7、四氯化硅氢化工序 本工艺所涉及危险物质主要包括：四氯化硅、氢气、三氯氢硅、氯化氢等。反应后的气体将送入氢化气干法分离工序。本工艺过程可能发生风险事故的类型主要有以下方面： （1）四氯化硅汽化：此过程主要通过热水加热汽化后送入氢化炉，发生泄漏事故后将会引起四氯化硅气体外溢进入外环境空气，其直接影响的环境要素为环境空气； （2）氢化炉：氢化反应发生后，氢化炉内的危险物质主要包括三氯氢硅、氯化氢和未反应的四氯化硅和氢气。反应炉发生泄漏后，会引起导致上述几种物质进入外环境空气，产生一定影响。        8、氢化气干法分离工序 从四氯化硅氢化工序来的氢化气经此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。氢化气干法分离的原理和流程与三氯氢硅合成气干法分离工序十分类似。 此过程主要对工艺废气进行分离回收处理，所涉及的有毒有害物质主要包括四氯化硅、氢气、三氯氢硅 9、其他工序 在通过上述原料精馏、产品精馏、尾气处理的过程后，再通过硅芯制备工序、产品整理工序、废气和残液处理工序。   （1）硅芯制备工序：此工艺过程会使用氢氟酸、硝酸等进行酸蚀处理，会有少量的氟化氢和氮氧化物气体产生，但不会发生风险事故，对外环境产生突发危害；   （2）产品整理工序：主要对产品多晶硅棒进行切割、破碎，然后用氢氟酸和硝酸进行酸蚀，并利用集气罩将散逸气体