三氯氢硅及合成工艺

K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

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三氯氢硅及合成一、三氯氢硅的基本性质

三氯氢硅在常温常压下为具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无色透明液体。分子量:135.43，熔点(101.325kPa)：-134℃；沸点(101.325kPa)：31.8℃；液体密度(0℃)：1350kg/m3；相对密度(气体，空气=1)：4.7；蒸气压(-16.4℃)：13.3kPa；(14.5℃)：53.3kPa；燃点：-27.8℃；自燃点：104.4℃；闪点：-14℃；爆炸极限：6.9～70%；在空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，三氯氢硅燃烧时发出红色火焰和白色烟；三氯氢硅的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气，受热时引起猛烈的爆炸。它的热稳定性比二氯硅烷好，三氯氢硅在900℃时分解产生氯化物有毒烟雾；遇潮气时发烟，与水激烈反应；在碱液中分解放出氢气；三氯氢硅与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷；在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下，三氯氢硅可被还原为硅烷。容器中的液态三氯氢硅当容器受到强烈撞击时会着火。可溶解于苯、醚等。无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀，但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。

二、三氯氢硅的用途

用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅偶联剂中最基本的单体，同时也是制备多晶硅的主要原料。将三氯硅烷与氯乙烯或氯丙烯进行合成反应，再经精馏提纯，得到乙烯基或丙烯基系列硅烷偶联剂产品。硅烷偶联K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

2 剂几乎可以与任何一种材料交联，包括热固性材料、热塑性材料、密封剂、橡胶、亲水性聚合物以及无机材料等，在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要的角色，并在这些行业中发挥着不可或缺的重要作用。

三、三氯氢硅生产工艺

1、主要化学反应方程式为：

Si + 3HCl = SiHCl3 + H2

Si + 4HCl = SiHCl4 + 2H2

2、生产装置主要由氯化氢干燥、三氯氢硅合成、三氯氢硅提纯和分离工序组成。生产工艺流程简述如下：

用管道送来的氯化氢气体，经冷却除水干燥、加压后依次进入氯化氢缓冲罐、-35℃石墨冷却器，酸雾脱水后，进入硫酸液环泵加压。加压后的氯化氢先经酸雾捕集器、氯化氢缓冲罐、再分别经流量调节阀、流量计、止逆阀进入三氯氢硅合成炉。外购袋装硅粉倒入硅粉池，用胶管借水环真空泵的抽力吸至硅粉干燥器，干燥后的硅粉经计量罐计量后由给料阀加入三氯氢硅合成炉，与来自氯化氢缓冲罐氯化氢在合成炉反应生成三氯氢硅和四氯化硅。

氯化氢与硅粉在三氯氢硅合成炉内反应生成三氯氢硅、四氯化硅、氢气。混合气体经沉降器、旋涡分离器、袋式过滤器、一级水冷器、二级水冷器、-35℃冷凝器，大部分三氯硅烷在膜压机前先冷凝下来，进入机前计量罐中，未冷凝的少量三氯硅烷、氯化氢和氢气进入隔膜压缩机加压，再经机后水冷凝器、-35℃盐水冷凝器冷凝，液体经机后产品计量罐计量后进入中间产品贮罐，不凝气送尾气变压吸附回收系统回收微量的三氯氢硅和氯化氢，氢气从尾气淋洗塔顶放空。变压吸附装置吸附的三氯氢硅和氯化氢定期用干式真空泵抽真空解析、并用隔膜压缩机加压送至硫酸液循K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

3 环泵后氯化氢缓冲罐与新鲜氯化氢混合后送至三氯氢硅合成炉参与反应。

中间产品贮罐中的三氯氢硅、四氯化硅混合液，借隔膜压缩机的压力，经电磁浮子流量计计量后，加入加压分离塔，通过控制塔底再沸器及塔顶冷凝器的温度和压力，将HCl、H2等低沸点物质分离，从塔顶冷凝器顶部经尾凝冷凝后排入尾气淋洗塔，合格的三氯氢硅产品经流量计进入三氯氢硅成品贮罐，塔底的混合液（大部分是四氯化硅）进入加压提纯塔，通过控制加压提纯塔的塔底再沸器及塔顶冷凝器的温度和压力，并且控制合适的回流量，塔顶冷凝器冷凝液除回流部分外，一部分进入中间计量罐，从而确保塔底四氯化硅＞97%的情况下，塔底液体经计量进入四氯化硅成品贮罐。当成品贮罐液位达80%时，倒罐隔离，充N2加压装车外售。

制氮工艺流程简述：从空压装置来的干燥仪表空气（压力≥06MPa、露点：-40℃）经缓冲罐、活性炭过滤罐后、经制氮分子筛吸附氧后，进入氮气缓冲罐，经流量计进入氮气贮罐共各工序使用，富氧空气用管道引至室外排放。

3、生产工艺流程简图：

四、主要技术指标

硅粉转化率： 95%

氯化氢利用率： 99%

加压冷凝率： ≥95%

三氯氢硅收率： ≥98%

四氯化硅收率 -100%

冷凝产物组分：

其中：三氯氢硅含量：～83% K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

4 四氯化硅含量：～17%

提纯总收率： 95%

五、主要设备

设备名称 型号及规格 材质 单位 数量

氯化氢缓冲罐 25m3 玻璃钢 个 2

酸雾捕集器 Φ1800*3910 碳钢 个 2

-35℃冷却器 圆孔块式，石墨 石墨 台 2

氯化氢压缩机 1800Nm3/h 台 6

螺旋板冷却器 台 6

分离器 个 6

浓硫酸高位槽 6m3 Q235-B 个 1

盐酸中间储罐 0.025 m3 玻璃钢 个 2

盐酸储罐 5 m3 玻璃钢 个 1

硅粉袋滤器 Φ1300*3451 Q235-B 台 1

硅粉干燥器 Φ1200/1300*4250 Q235-B 台 4

硅粉池 混凝土内衬 个 2

三氯氢硅合成炉 D*H=800*7500 16MnR 台 16

沉降器 Q235-B 台 2

旋涡分离器 台 2

存渣罐 Q235-B 台 2

机前冷却器 石墨台 8 K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

5 /16MnR

机前-35℃冷凝器 Φ1200*6071 16MnDR 台 2

机后冷却器 Φ800*4058 16MnR 台 1

机后-35℃冷凝器 Φ800*4058 16MnR 台 1

计量罐 16MnR 台 2

隔膜压缩机 GD134-80-100 台 14

三氯氢硅分离塔 Φ2200*23000 16MnR 台 1

三氯氢硅再沸塔 Φ1800*4200 16MnR 台 1

三氯氢硅塔顶冷凝器 Φ2200*4000 石墨 台 1

四氯化硅分离塔 Φ1200*21000 16MnR 台 1

四氯化硅再沸器 Φ1200*4200 16MnR 台 1

四氯氢硅塔顶冷凝器 Φ1200*4000 石墨 台 1

尾气冷凝器 Φ500*3693 16Mn 台 1

三氯氢硅冷凝器 Φ219*1500 碳钢 台 1

四氯化硅冷却器 Φ219*1500 碳钢 台 1

低沸物计量罐 Φ1400*2766 16MnR 台 1

三氯氢硅储罐 V=95m3 16MnR 台 1

四氯化硅储罐 V=95m3 16MnR 台 1

六、三氯氢硅原料消耗：（1t三氯氢硅、0.4t四氯氢硅、250Nm3氢气

硅粉： 0.3t 11000元/t

HCl: 1.2t

蒸汽： 2.2t

电： 500 kwh K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

6 氮气： 50 Nm3

五月份三氯氢硅市场价格

地区 价格（元/吨） 备注

山东 11000 含税出厂

四川 11000 含税出厂

江西 10500 含税出厂

河北 11000 含税出厂

江苏 11000 含税出厂

重庆 10500-11000 含税出厂

四川晨光工程设计院技术原料成本在7000元左右，目前市场价格在10500-11000元，4万吨规模投资在4900万元左右。

七、国内三氯氢硅主要生产厂家及产能统计表

生产厂家 产能(万吨) 2010年产量(万吨) 目标产能(万吨)

江西嘉柏新材料有限公司 6 5 10

河南尚宇新能源股份公司 6

山东新龙硅业 6 6

江西蓝恒达 6 4

唐山三孚硅业 6

浙江新安化工集团股份有限公司 5

徐州隆天硅业有限公司 4 0.3-0.4 8

河北邢矿硅业科技有限公司 3

唐山金诺实业有限公司 3

山东齐泉硅业 2.4 1.2

济宁正茂化工有限公司 2 0.5

阿拉善达康精细化工股份有限公司 2

怀化市洪江区恒渝化工有限责任公司 2

徐州中兴化工有限公司 2 1

泰兴中能远东硅业有限公司 2

重庆南川宏源化工有限公司 1.5 0.6

湖北东诚有机硅公司 1.5

重庆三阳化工有限公司 1.5

重庆天原化工 1.5 10

山东东营大地 1 0.8 2

湖北江钻天祥化工有限公司 1 3

浙江德山化工 1 3

河南焦作中盛精细化工有限公司 1 0.5 K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案

7 南昌赣宇有机硅有限公司 1

湖北泉江天祥化工有限公司 1 3

江苏正翔硅业有限公司 1 1

湖北荆州市华翔化工有限公司 1.5

江油华兴化工有限责任公司 1.5 2.5

八、市场情况

世上没有一件工作不辛苦，没有一处人事不复杂。不要随意发脾气，谁都不欠你的