多晶硅工藝管道設(shè)計探討

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1、多晶硅工藝管道設(shè)計探討：多晶硅裝置中工藝管道的壓力管道類別判定；工藝管道的設(shè)計要點；工藝過程危險、有害因素分析。關(guān)鍵詞：多晶硅;壓力管道;設(shè)計。0前言　　多晶硅生產(chǎn)工藝流程的主要工藝包括，三氯氫硅合成、四氯化硅的熱氫化（有的采用冷氫化），精餾，還原，尾氣回收，還有一些小的主項，制氫、氯化氫合成、廢氣廢液的處理、硅棒的整理等等。主要的工藝介質(zhì)是硅粉、氯氣、三氯氫硅、四氯化硅、氫氣、二氯硅烷?！　?.多晶硅工藝介質(zhì)的特性　　多晶硅生產(chǎn)過程中主要危險、有害介質(zhì)為氯氣、氫氣、三氯氫硅、氯化氫、四氯化硅。危險特性總結(jié)如表1.　　表1主要危險

2、、有害介質(zhì)特性　　序號介質(zhì)危險類別危險特性　　1氯氣乙類黃綠色，有刺激性氣味。有劇毒，1L空氣中最多可允許含氯氣0.001mg，超過這個量就會引起人體中毒。相對密度2.49，比空氣重。爆炸極限11%~94.5%（在H2中）?！　?氫氣甲類氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體；與空氣混合能形成爆炸性混合物爆炸極限為4.0%-74.2%?！　?氯化氫乙類氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體。純鹽酸為無色液體，強腐蝕性。對眼和呼吸道粘膜有強烈的刺激作用　　4三氯氫硅甲B類三氯硅烷在常溫常壓下為具有刺激性惡臭易流動易揮發(fā)的無色透明液體。熔點(10

3、1.325kPa)：-134℃；沸點(101.325kPa)：31.8℃；液體密度(0℃)：1350kg/m3；相對密度(氣體，空氣=1)：4.7；蒸氣壓(-16.4℃)：13.3kPa；(14.5℃)：53.3kPa；燃點：-27.8℃；自燃點：104.4℃；閃點：-14℃；爆炸極限：6.9～70%；毒性級別：3；易燃性級別：4?！　?四氯化硅甲B類無色透明發(fā)煙液體，易流動，易揮發(fā)，具有難聞的窒息性氣體。熔點-70℃，沸點57.6℃，相對密度1.483(20℃),折射率1.412(20℃).遇水時水解成硅酸和氯化氫。蒸汽對呼吸道

4、有刺激，嚴(yán)重者可引起化學(xué)性肺炎或肺水腫，對皮膚有腐蝕性；中度毒性III。　　　　2.多晶硅工藝管道的壓力管道類別判定　　在《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程一工業(yè)管道》適用范圍內(nèi)管道按照設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、　　介質(zhì)毒性程度、腐蝕性和火災(zāi)危險性劃分為GC1、GC2、GC3三個等級。劃分標(biāo)準(zhǔn)為：　?。?）GC1級　　符合下列條件之一的工業(yè)管道為GC1級：　　a輸送GB5044-85《職業(yè)接觸毒物危害程度分類》中規(guī)定的毒性為極度危害介質(zhì)的管道；　　b甲乙類可燃?xì)怏w或甲類液體，且設(shè)計壓力P≥4.0MPa的管道；　　c可燃流體、有毒流體且設(shè)計壓力P

5、≥4.0MPa，設(shè)計溫度T≥400℃的管道；　　d流體且設(shè)計壓力P≥10MPa?！　。?）GC2級　　除GC3級管道外，介質(zhì)毒性危害程度、火災(zāi)危險性、設(shè)計壓力和設(shè)計溫度小于GC1的管道。　?。?）GC3級　　輸送無毒、非可燃流體介質(zhì)，設(shè)計壓力小于或等于1.0MPa，且設(shè)計溫度大于-20℃但小于185℃的管道?！　“碐B5044—85《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的規(guī)定，確定一種介質(zhì)是否為極度危害毒物的　　指標(biāo)有：　　(1)急性毒性：吸入，LC50,mg/m3<200；經(jīng)皮,LD50,mg/kg

6、25。　　(2)急性中毒發(fā)病狀況生產(chǎn)中易發(fā)生中毒，后果嚴(yán)重?！　?3)慢性中毒患病狀況：患病率高(≥5％)?！　?4)慢性中毒后果：脫離接觸后，繼續(xù)進展或不能治愈。　　(5)致癌性人體致癌物?！　?6)最高容許濃度：<0.1mg／m3　　本文針對改良西門子法的多晶硅工藝進行探討，該工藝的提純、還原等各工藝設(shè)計壓力均小于4.0MPa，再結(jié)合介質(zhì)特性和《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》的規(guī)定，可以判定氯氣和氯化氫管道為GC1級，其他管道為GC2級?！　?多晶硅工藝管道的設(shè)計要點　　3.1管道設(shè)計壓力和設(shè)計溫度的確定　　正確地確定管道設(shè)計壓

7、力和溫度，是做好壓力管道設(shè)計工作的基礎(chǔ)。管道的設(shè)計壓力，應(yīng)不低于正常操作時由內(nèi)壓(或外壓)與溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的壓力。管道的設(shè)計溫度，應(yīng)不低于正常操作時由壓力和溫度構(gòu)成的最苛刻條件下的材料溫度?！　?.2管道材料的選用　　管道材料的選用必須依據(jù)管道的使用條件(設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、流體類別)、經(jīng)濟性、耐蝕性、材料的焊接及加工等性能，同時應(yīng)符合規(guī)范所提出的材料韌性要求及其它管規(guī)。例如：輸送液氯管道的設(shè)計中。依據(jù)《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則)，輸送GB5044—85《職業(yè)接觸毒物危害程度分級》中規(guī)定的毒性程度為極度危害介質(zhì)、高度危

8、害氣體介質(zhì)和工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)沸點的高度危害液體介質(zhì)的管道類別為GC1級。氯屬于高度危害介質(zhì)。此時，常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼不得用于液氯管道。污水管道設(shè)計中，由于污水中含有氯化氫水溶液呈酸性，污水管道應(yīng)選擇耐酸性好的鋼襯四氟管道。尾氣管道設(shè)計中，由于反應(yīng)后的