三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿,英文名稱:trichlorosilane或silicochloroform,分子式為SiHCl3,用于有機(jī)硅烷和烷基、芳基以及有機(jī)官能團(tuán)氯硅烷的合成,是有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單體,也是生產(chǎn)半導(dǎo)體硅、單晶硅的原料,隨著有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)供不應(yīng)求,生產(chǎn)量越來越大。
一、三氯氫硅的理化特性及生產(chǎn)原理
三氯氫硅是采用硅粉與氯化氫氣體在流化床反應(yīng)器中生成。它是無色液體,易揮發(fā),易潮解,在空氣中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生白煙,遇水分解,溶于苯、醚等有機(jī)溶劑。屬一級(jí)遇濕易燃物品,易燃易爆,遇水反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體;它與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),遇明火、高熱時(shí)發(fā)生燃燒或爆炸。
其物理特性如下:比重:1.35;相對(duì)氣體密度:4.7;沸點(diǎn):31.8℃;飽和蒸氣壓(14.5℃)53.33Kpa;閃點(diǎn):-13.9℃(開杯);自燃溫度:175℃;爆炸下限:6.9%;爆炸上限:70%;溶解性:溶于苯、醚等有機(jī)溶劑;具有急性毒性。
二、三氯氫硅生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
三氯氫硅生產(chǎn)的原料都是不燃物質(zhì),但是其生產(chǎn)過程中的產(chǎn)物大都是易燃易爆物質(zhì),如氫氣、三氯氫硅、氯氣等。
1、電解食鹽水的火災(zāi)危險(xiǎn)性
?。?)電解時(shí)有強(qiáng)大的電流通過,如果電氣的絕緣不良極易產(chǎn)生電火花,電解車間經(jīng)常有氫氣泄漏,遇到電火花或其它明火會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。
?。?)如氫氣與氯氣相混,達(dá)到爆炸極限范圍,遇光也會(huì)發(fā)生爆炸。
2、三氯氫硅合成的火災(zāi)危險(xiǎn)性
SiHCl3的合成是在280℃~300℃的溫度下進(jìn)行的,已經(jīng)超過了SiHCl3的自燃溫度175℃,在合成過程中如果SiHCl3發(fā)生泄漏,或者空氣進(jìn)入反應(yīng)器,極易引起燃燒、爆炸或中毒事故。并且SiHCl3有毒、遇水燃燒,給火災(zāi)撲救帶來一定的困難。
3、三氯氫硅貯罐的火災(zāi)危險(xiǎn)性
SiHCl3的貯罐如果發(fā)生泄漏,其危險(xiǎn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工藝管道泄漏的危險(xiǎn)性,因?yàn)槠滟A量大,一旦發(fā)生泄漏,如果不及時(shí)堵漏,影響會(huì)不斷擴(kuò)大。貯罐區(qū)因?yàn)槔鋮s用水的需要,經(jīng)常有水存在,泄漏的SiHCl3遇水發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生有毒的HCl,向四周擴(kuò)散,給搶險(xiǎn)救援工作帶來困難。
三、防火防爆對(duì)策
在三氯氫硅生產(chǎn)的各個(gè)工序中,為防止火災(zāi)、中毒,要嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)消防安全制度,嚴(yán)格控制工藝指標(biāo),嚴(yán)格操作規(guī)程。加強(qiáng)對(duì)設(shè)備管道的維護(hù)保養(yǎng),嚴(yán)防跑、冒、滴、漏。具體預(yù)防措施如下:
1、火源管理。在生產(chǎn)中進(jìn)行檢修時(shí)使用的工具應(yīng)該是不產(chǎn)生火花的工具,嚴(yán)禁用鐵器敲打設(shè)備或管道,工作人員應(yīng)穿棉制品工作服。生產(chǎn)和貯罐區(qū)禁止明火,生產(chǎn)中動(dòng)火要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)安全管理制度。
2、防止跑、冒、滴、漏。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大都是易燃易爆有毒物質(zhì),生產(chǎn)設(shè)備、工藝管道和貯罐如果發(fā)生泄漏極易釀成火災(zāi)、爆炸和中毒事故。因此,日常工作中要做好安全檢查,不留死角,設(shè)備要定期檢修,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取補(bǔ)救措施,修復(fù)存在跑、冒、滴、漏的部位。
3、配置應(yīng)急工具和消防設(shè)施。應(yīng)該配備一定數(shù)量的防毒面具、自給式空氣呼吸器、手套、堵漏工具。應(yīng)急隊(duì)的人員要經(jīng)常進(jìn)行演練,熟練掌握各種情況下的堵漏方法和處置措施。貯罐區(qū)常備干砂的量最好不少于一個(gè)貯罐的容積,廠內(nèi)倉庫存放一定的水泥作應(yīng)急之用。配備一定數(shù)量的手提式二氧化碳和干粉滅火器。
4、生產(chǎn)工藝中的防火防泄漏措施。
?。?)三氯氫硅的合成、除塵和精餾工段。HCl氣體緩沖罐與合成爐之間應(yīng)設(shè)止回閥,防止合成爐的SiHCl3回到緩沖罐。應(yīng)控制HCl氣體的流量,控制合成爐內(nèi)的溫度。對(duì)設(shè)備管道要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),防止三氯氫硅泄漏。在生產(chǎn)中要保持整個(gè)系統(tǒng)的密閉,用99.99%的氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。
?。?)三氯氫硅的儲(chǔ)存。三氯氫硅的沸點(diǎn)較低,需在低溫下儲(chǔ)存,三氯氫硅的貯罐設(shè)置低溫保護(hù)裝置和降溫措施。由于三氯氫硅有潛在的燃燒爆炸危險(xiǎn),所以它的貯罐應(yīng)與生產(chǎn)裝置要有一定的防火間距,并且要設(shè)防火堤,降溫水的排放管道經(jīng)過防火堤處要設(shè)閘閥。貯罐應(yīng)設(shè)靜電接地裝置和避雷裝置。貯罐內(nèi)的氣相要與氮?dú)庀到y(tǒng)相連進(jìn)行保護(hù),貯罐的氣相與外部連通的平衡管(放空管)應(yīng)與尾氣回收系統(tǒng)相連,不能直接排空,并應(yīng)設(shè)止回閥和阻火器。貯罐區(qū)應(yīng)設(shè)一個(gè)備用罐,緊急情況下應(yīng)將泄漏的貯罐內(nèi)的物料轉(zhuǎn)移至備用罐,防止大量泄漏。
四、泄漏處理和火災(zāi)撲救
生產(chǎn)和儲(chǔ)存中如果發(fā)生三氯氫硅泄漏,應(yīng)根據(jù)泄漏量的大小劃出一定的警戒范圍,禁止無關(guān)人員和車輛進(jìn)入警戒區(qū),切斷警戒區(qū)內(nèi)的所有火源,迅速撤離泄漏污染區(qū)內(nèi)的人員至安全地帶。如果是貯罐發(fā)生泄漏,又不能及時(shí)排除泄漏,就應(yīng)該將發(fā)生泄漏的貯罐內(nèi)的三氯氫硅用氮?dú)鈮喝雮溆霉迌?nèi)。如果是生產(chǎn)中的設(shè)備和管道發(fā)生泄漏,應(yīng)立即停止生產(chǎn),并迅速關(guān)閉有關(guān)閥門切斷物料輸送。泄漏地帶有水源時(shí),應(yīng)用干砂土圍成隔離帶,將泄漏的三氯氫硅與水隔離開來。搶險(xiǎn)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)應(yīng)佩戴自給式呼吸器或防毒面具。應(yīng)先查明泄漏部位的泄漏狀況。由于貯存三氯氫硅的容器為常壓容器,應(yīng)針對(duì)不同的泄漏部位采取不同的堵漏措施,切斷泄漏源,用砂土、水泥吸收殘留液。
三氯氫硅泄漏后發(fā)生燃燒時(shí),應(yīng)采用干砂、二氧化碳、干粉、水泥滅火,禁止直接用水和泡沫撲救。