摘要：随着太阳能光伏产业的发展，对多晶硅的需求量增加，同时增加了三氯氢硅的需求量。本文介绍了三氯氢硅的理化性质及安全知识，阐述了三氯氢硅的合成的原理、工艺及流程；并且从影响三氯氢硅合成生产和工艺控制要求的角度出发，就相关生产问题出控制方案；为了实现闭合回路，对合成尾气成分进行分析，探索合成尾气的治理方案。 输液恒温器
关键词：三氯氢硅；生产工艺；工艺控制；尾气治理
1引言
随着全球范围内传统化石能源的枯竭以及石油价格不断攀升陶瓷保险丝
, 太阳能作为环境友好的可再生能源而受到全世界的广泛关注。对于能源消费大国的中国而言，自身所拥有的石油量非常少，急切寻到新的能源来替代化石能源，除了应用核能发电、水力发电外，太阳能光伏产业得到了前所未有的发展，进而导致多晶硅的市场需求出现爆炸性增长。目前世界光伏产业以31.2％的年平均增长率高速发展，居全球能源发电市场增长率的首位。预计到2030年光伏发电将占到世界发电总量的30％以上，成为全球重要的能源支柱[1-2]。在光伏产业中，多晶硅作为主要的原材料。 多晶硅是利用工业硅粉通过化学、物理的途径提纯而制得，生产所用的主要配套原料是硅粉、H2和Cl2。我国的多晶硅生产技术由于投资大、配套原料难、技术难度大等限制，发展相当缓慢，电子工业所需的多晶硅绝大部分依赖进口.目前，多晶硅的生产方法主要有改良西门子法（即三氯氢硅法）、四氯化硅法、物理冶金法和硅烷法，世界上多晶硅的生产技术以改良西门子法为主[1，3]，其关键技术已发展到闭环生产，可以将产物中H2，SiHCl3，SiCl4，HCl等循环利用。而每生产1t多晶硅，大约需要补充5-6t三氯氢硅。
同时，三氯氢硅又因带有氢键和含氯较多，可与其他有机基团反应形成一系列的有机硅产品，常用于有机硅烷、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅烷偶联剂中最基本的单体，这也需要大量的三氯氢硅。因此，三氯氢硅合成的运行直接影响下游装置的连续运行[4]。
2 三氯氢硅的理化性质及安全知识
2.1三氯氢硅的理化性质
三氯氢硅又名三氯硅烷、硅氯仿，在常温常压下为具有刺激性恶臭、易流动、易挥发的无
透明液体，溶于苯、醚等有机溶剂。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℃；自燃温度：175℃；闪点：-14℃；爆炸极限：6.9～70%。
三氯氢硅在空气中极易燃烧，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火焰和白烟；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；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；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。
2.2火灾危险性分析
生产三氯氢硅的原始原料都是不燃物质，但是其生产过程中的产物大都是易燃易爆物质，如氢气、等。
氢气的获得需要电解水，这个工序中的火灾危险性包括电解时有强大的电流通过，如果电气绝缘不良极易产生电火花；氢气泄漏，遇到电火花或其他明火会发生燃烧或爆炸。 三氯氢硅的合成是在280-320℃的温度下进行的，已经超过了其自燃温度(175 ℃)。在合成过程中，如果三氯氢硅发生泄漏，或者空气进入反应器，极易引起燃烧、爆炸或中毒事故。三氯氢硅贮罐如果泄漏，其危险性远远大于工艺管道泄漏的危险性，因为其贮量大，如果堵漏不及时，影响会不断扩大。同时，泄漏的三氯氢硅遇水会发生反应，产生有毒的氯化氢气体向四周扩散，给抢险工作带来困难。
2.3 防火防爆对策
在三氯氢硅生产的各个工序中，为防止火灾、中毒事故发生，要严格执行消防安全制度，严格控制工艺指标。
（1）火源管理：进行检修时，使用的工具应该是不产生火花的工具，严禁用铁器敲打设备或管道，工作人员应穿棉质工作服；生产和贮罐区禁止明火，生产中动火要严格执行有关安全管理制度。
（2）防止跑、冒、滴、漏：日常工作中要搞好安全检查，不留死角；设备要定期检修，发现问题及时采取补救措施。
（3）配备应急工具和消防设施：配备一定数量的防毒面具、自给正压式空气呼吸器、手套、堵漏工具、灭火器等应急工具和消防设施；应急队的人员要经常进行演练，熟练掌握各种情况下的堵漏和处置方法。
（4）氯化氢气体缓冲罐与合成炉之间应设止回阀，防止合成炉内的三氯氢硅回到缓冲罐；应控制氯化氢气体的流量，控制合成炉内的温度；对设备管道要经常进行维护保养；在生产中要确保整个系统密闭，用高纯氮气进行保护，防止空气或水进入设备及管道。
（5）三氯氢硅的沸点较低，尽量在低温条件下储存，其贮罐应设置低温保护装置，采取降温措施；贮罐与生产装置之间要留有一定的防火间距，并且要设防火堤；降温水的排放管道经过防火堤处要设闸阀；贮罐应设静电接地装置和避雷装置；罐内的气相要与氮气系统相连，贮罐的气相与外部连通的平衡管应和尾气回收系统相连，不能直接排空，并设止回阀和阻火器；贮罐区应设一个备用罐，以便紧急情况下将泄漏的物料转移至备推板炉泄漏处理和火灾扑救。
2.4 三氯氢硅泄露处理和火灾扑救
环己甲酸（1）生产和贮存过程中如果发生三氯氢硅泄漏，应根据泄漏量的大小划出警戒区，禁止无关人员和车辆进入警戒区；抢救人员应该佩戴自给正压式空气呼吸器、防化服、防化手套等必备的防护用具从上风向进入现场，抢救中毒受伤人员，切断警戒区内的所有火源，尽量切断泄露气源，迅速将泄漏污染区内的人员转移至安全地带。
（2）如果是贮罐发生泄漏，又不能及时堵漏，就应该将贮罐内剩余的三氯氢硅用氮气压入备用罐内。
（3）如果是生产中的设备和管道发生泄漏，应立即停止生产，并迅速关闭相关阀门，切断物料输送。
（4）泄漏地带有水源时，应用于砂土围成隔离带，将泄漏的三氯氢硅与水隔离开来；抢险人员进入危险区域时应佩戴自给式呼吸器或防毒面具，先查明泄漏情况；由于贮存三氯氢硅的容器为常压容器，应针对不同的泄漏部位采取不同的堵漏措施，切断泄漏源，用砂土、水泥吸收残液。
（5）氯氢硅泄漏后发生燃烧时，应用干砂、二氧化碳、干粉、水泥灭火，禁止直接用水和泡沫扑救。人工天竺黄
3 三氯氢硅合成原理及工艺
3.1 三氯氢硅合成原理
三氯氢硅合成一般采用硅氢氯化法：该方法是用冶金级硅粉作原料，与氯化氢气体反应，使用铜或铁基催化剂，反应在280—320℃和0.05—3MPa下进行反应，HCI和硅粉只有在温度达到280—320℃时所发生的反应才是本工艺流程所需要的反应，其反应式如下：
面包炉 此反应为放热反应，为保持炉内反应稳定在上述温度范围内变化以提高产品质量和实收率，必须利用相应的冷媒将FBR中的反应热及时带走。随着温度的不断升高，SiCl4 的生成量会不断变大，合成产物中SiHCl3的含量会下降，当温度超过或大于350℃后，生成大量的SiCl4。
此反应还产生各种氯硅烷，Fe、C、P、B 等的聚卤化合物，CaCl2、AgCl、MnCl2 AlCl3、ZnCl2、TiCl4、FeCl3、BCl3、PCl3 等，若温度过低，将生成二氯二氢硅等低沸物。
因此，在合成三氯氢硅过程中，温度的精确控制是保证合成三氯氢硅质量、得率和产量的关键[5]。
3.2 三氯氢硅合成工艺
生产三氯氢硅的工艺流程包括:氯化氢合成和三氯氢硅合成等工序。
3.2.1 HCl合成工序
HCl合成工序主要包括汽化脱水工段和HCl合成工段两个工段。
3.2.1.1 汽化脱水工段
该工段的目的是将通过汽化脱水后得到更纯的，以满足HCl合成对的品质要
求。汽化是利用钢瓶出来的与热水进行间接换热，吸收热水的热量而汽化成送至纯化器脱水，经两级纯化器脱水后的Cl2送至HCl合成工段使用，其汽化脱水工艺流程见图1。
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