三氯氢硅生产企业消防安全现状分析及对策

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1、三氯氢硅生产企业消防安全现状分析及对策【】以实际三氯氢硅生产企业消防安全现状为例，针对三氯氢硅生产过程存在的火灾危险性进行分析，并提出有效的安全防护等方面的有效措施。　　【关键词】三氯氢硅；氯乙酸；离子膜烧碱；火灾危险性；消防安全　　　　三氯氢硅（SiHCl3），又名硅氯仿、硅仿、三氯硅烷。主要用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅烷偶联剂中最基本的单体，也是生产半导体硅、单晶硅的原料。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角色。本文以重庆三阳化工年产1.

2、5万吨SiHCl3项目为例，针对SiHCl3生产过程存在的火灾危险性进行分析，并提出有效的安全防护等方面的有效措施。　　一、三氯氢硅项目介绍及生产原理　　SiHCl3是采用硅粉与氯化氢气体在流化床反应器中生成，在生产中消耗大量的氯气和氢气，是氯碱企业的一种很好的平衡氯气提高经济效益的产品。大多数SiHCl3生产企业均与量产氯气、氢气的化工项目整合，形成产业链。以重庆三阳化工有限公司为例，其现有产能为3万吨/年离子膜烧碱、5000吨/年氯乙酸、1.5万吨/年SiHCl3。3万吨/年离子膜烧碱项目年产出氯气约1.4万

3、吨、氢气250吨，满足1.5万吨/年SiHCl3项目1万吨氯气、250吨氢气需求；0.4万吨氯气用于5000吨/年氯乙酸作为附加产能。因此，分析SiHCl3项目必须了解SiHCl3产业链条内各工艺阶段的生产原理。　　（一）离子膜烧碱项目生产原理　　离子膜烧碱是将盐水精制后，通过离子膜电解槽电解反应，将电能转换为化学能，将盐水电解，生成NaOH、Cl2、H2（图一）。　　　　图一：离子膜电解槽电解反应基本原理示意图　　（二）三氯氢硅物化性质及生产原理　　SiHCl3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

4、液体。易挥发，易潮解，在空气中发生反应产生白烟，遇水分解，溶于苯、醚等有机溶剂。属一级遇湿易燃物品，易燃易爆，遇水反应产生氯化氢气体；它与氧化剂发生强烈反应，遇明火、高热时发生燃烧或爆炸。其物理特性如下：比重：1.35；相对气体密度：4.7；沸点：31.8℃；饱和蒸气压（14.5℃）53.33Kpa；闪点：－13.9℃（开杯）；自燃温度：175℃；爆炸下限：6.9％；爆炸上限：70％；溶解性：溶于苯、醚等有机溶剂；具有急性毒性。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，燃烧时发出红色火焰和

5、白色烟，生成SiO2．HCl和Cl2。　　SiHCl3是通过高纯氯化氢气体与冶金级单体硅(质量分数98.0％～99.0％)在一定温度、压力条件下反应制备的。反应方程式如下：　　Si3HCL→SiHCL3H2①　　Si4HCL→SiCL42H2②　　Si2HCL→SiH2CL2③　　①为主反应，反应②、③为副反应。反应①在动力学上属于零级反应，热力学上属于放热反应，反应热为141.8kJ／mol。硅粉与HCl反应过程中，硅粉中的少量杂质Ca、Fe、Al、Zn、Ti、P、B等主要生成CaCl2、FeCl3、AlCl3

6、、ZnCl2、TiCl4、PCl3、BCl3化合物，这些物质大部分以固相在除尘时分离出去，仅少量随SiHCl3的混合气（液滴）进入冷凝器被溶解在料液中，这部分ppm级含量的杂质需通过精馏分离。　　二、三氯氢硅生产的火灾危险性分析　　SiHCl3生产的原料都是不燃物质，但是其生产过程中的产物大都是易燃易爆物质，如氢气、SiHCl3、氯气等。　　（一）电解食盐水的火灾危险性　　电解食盐水工艺段，涉及氯气、氢气、氢氧化钠、盐酸等危险有害介质。氯气泄露会引起人员中毒、酸碱接触发生化学灼伤，为火灾扑救或抢险救援带来障碍；如

7、氢气与氯气相混，达到爆炸极限范围，遇光也会发生爆炸。电解时有强大的电流通过，如果电气的绝缘不良极易产生电火花，电解车间经常有氢气泄漏，遇到电火花或其它明火会发生燃烧或爆炸。如2004年重庆天原化工厂“4.16”火灾，致9人死亡失踪案，就是典型的氯气泄露爆炸事故。该起事故原因为氯冷凝器列管腐蚀穿孔，含氯化钙盐水泄露进入液氯系统，生成NCL3爆炸物，在达到爆炸浓度极限范围后，因启动事故氯处理装置振动引爆酿制火灾爆炸事故发生。此类事故极难处置，一方面是因为国内对该类爆炸的机理和条件研究不成熟，另一方面是因为爆炸对生产装

8、置区设备、管道的损坏易造成连环复杂事故产生，增加了事故处置的难度。　　（二）三氯氢硅合成的火灾危险性　　SiHCl3的合成是在280℃～300℃的温度下进行的，已经超过了SiHCl3的自燃温度175℃，在合成过程中如果SiHCl3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。并且SiHCl3有毒、遇水燃烧，给火灾扑救带来一定的困难。　　（三）三氯氢硅贮罐和精