Статус документа

ИТС 34-2020 Производство прочих основных неорганических химических веществ

3.1 Описание технологических процессов, используемых в производстве трихлорсилана и тетрахлорсилана

Промышленный способ получения трихлорсилана - гидрохлорирование кристаллического кремния. Процесс состоит из следующих стадий:

- дробление и размол кремния кристаллического;

- получение хлористого водорода;

- производство смеси трихлорсилан-тетрахлорсилан;

- производство трихлорсилана;

- производство тетрахлорсилана.

Технологическая схема производства приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема производства три- и тетрахлорсилана

Дробление и размол кремния осуществляются в щековой дробилке и шаровой мельнице.

Хлористый водород получают десорбцией из соляной кислоты в отпарной колонне, заполненной фторопластовыми кольцами Рашига. Соляная кислота десорбирует хлористый водород и в виде азеотропа стекает вниз колонны. Хлористый водород из верхней части колонны поступает на стадию осушки в конденсаторы, охлаждаемые оборотной водой, и далее в холодильники, охлаждаемые рассолом с температурой -20°С, с последующим направлением в фазоразделитель. Осушенный хлористый водород от фазоразделителя направляется на компримирование и далее на синтез.

Гидрохлорирование молотого кремния осуществляется в реакторе - вертикальном цилиндрическом стальном аппарате, снабженном сепаратором и двухсекционной рубашкой для подачи пароконденсата, распределительной решеткой в нижней части реактора. Молотый кремний из бункера азотом загружается в среднюю часть реактора. В нижнюю часть реактора под распределительную решетку подается хлористый водород. Хлорирование кремния проводится при температуре от 280 до 350°С и давлении от 0,05 до 0,43 МПа. Из реактора парогазовая смесь трихлорсилан-тетрахлорсилан поступает на стадию сухой очистки парогазовой смеси от пыли кремния и солей металлов, далее на стадию мокрой очистки парогазовой смеси.

Сухая очистка парогазовой смеси производится в циклонах, мокрая очистка - в барботажном кубе и в колонне.

Парогазовая смесь из верхней части барботажной колонны поступает на конденсацию в последовательно расположенные теплообменники, охлаждаемые оборотной водой и рассолом с температурой -20°С.

Конденсат затем передается на ректификацию.

Трихлорсилан марки А, Б и улучшенный получают путем трехступенчатой ректификации смеси трихлорсилан-тетрахлорсилан. Кубовая жидкость направляется на выделение тетрахлорсилана.

Выделение тетрахлорсилана осуществляется в отдельной колонне.

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.1, перечень основного оборудования - в таблице 3.2.

Таблица 3.1 - Описание технологического процесса производства три- и тетрахлорсилана


Входной поток	Стадия	Выходной поток		Основное	Природоохранное
	технологического процесса	Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии	технологическое оборудование	оборудование
1	2	3.1	3.2	4	5
Кремний	Дробление кремния кристаллического	Кремний кристаллический дробленый		Щековая дробилка
Кремний кристаллический дробленый	Размол кремния кристаллического	Кремний кристаллический молотый на стадии производства смеси трихлорсилана и тетрахлорсилана		Шаровая мельница
Кислота соляная очищенная	Десорбция хлористого водорода (стриппинг)	Азеотропная соляная кислота Хлористый водород		Десорбер, ресивер, емкость
Хлористый водород	Осушка хлористого водорода	Хлористый водород на стадию производства смеси трихлорсилана и тетрахлорсилана		Конденсаторы, холодильники
Кремний кристаллический молотый Хлористый водород	Производство смеси трихлорсилан- тетрахлорсилан	Парогазовая смесь трихлорсилан- тетрахлорсилан		Реактор синтеза
Парогазовая смесь трихлорсилан-тетра- хлорсилан	Очистка и конденсация парогазовой смеси	Смесь трихлорсилан- тетрахлорсилана Пыль кремния		Барботажный куб, барботажная колонна, теплообменники
Смесь трихлорсилан- тетрахлорсилан	Выделение фракции трихлорсилана	Трихлорсилан марки В Кубовая жидкость		Ректификационная колонна
Трихлорсилан марки B	Производство трихлорсилана	Трихлорсилан марки А, Б улучшенный		Ректификационная колонна
Кубовая жидкость	Выделение тетрахлорсилана	Тетрахлорсилан		Ректификационная колонна

Таблица 3.2 - Перечень основного технологического оборудования производства три- и тетрахлорсилана


Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Дробилка щековая	Дробление кремния кристаллического	Со сложным движением щеки
Мельница шаровая	Размол кремния кристаллического	Сухого помола, тип МШ 25,5x14,5
Колонна отпарная	Стадия стриппинга	Вертикальный цилиндрический аппарат с плоскими днищем и крышкой, заполнен фторопластовыми кольцами Рашига
Реактор синтеза	Синтез смеси трихлорсилана и четыреххлористого кремния	Вертикальный цилиндрический аппарат с эллиптическими днищем и крышкой, снабжен сепаратором и многосекционной рубашкой для охлаждения пароконденсатом, распределительной решеткой в нижней части реактора
Гидролизер	Суспендирование отработанной пыли кремния	Вертикальный цилиндрический аппарат с приварным эллиптическим днищем и съемной эллиптической крышкой, снабжен рубашкой, объем 6,3 м
Куб барботажный	Очистка парогазовой смеси	Вертикальный цилиндрический аппарат с приварной эллиптической крышкой и коническим днищем
Колонна барботажная	Дополнительная очистка парогазовой смеси	Вертикальный цилиндрический аппарат с приварными эллиптическими днищем и крышкой
Колонна ректификационная	Выделение фракции трихлорсилана	Колонна с тарелками струйно-направленного типа с выносным кубом-кипятильником, обогреваемым паром
Колонна ректификационная	Очистка трихлорсилана от высококипящих примесей	Колонна с тарелками струйно-направленного типа с выносным кубом-кипятильником, обогреваемым паром
Колонна ректификационная	Очистка трихлорсилана от низкокипящих примесей	Колонна с тарелками струйно-направленного типа с выносным кубом-кипятильником, обогреваемым паром
Колонна ректификационная	Выделение трихлорсилана марки А, трихлорсилана улучшенного	Колонна с тарелками струйно-направленного типа с выносным кубом-кипятильником, обогреваемым паром
Колонна ректификационная	Выделение тетрахлорида кремния	Колонна с тарелками струйно-направленного типа с выносным кубом-кипятильником, обогреваемым паром