Оценка пожарной опасности завода пкк

Завод по производству поликристаллического кремния представляет собой потенциально опасное химическое предприятие, относящееся к 1 группе сложности []. Более 50% помещений и зданий завода являются взрывоопасными.

Исходным сырьем для производства поликристаллического кремния в рассматриваемом проекте является тетрахлорсилан технический - покупной, всего 6193,6 т/год, в том числе на первый пусковой комплекс - 2391,4 т/год, и водород тонкоочищенный собственного производства - всего 24140,0 тыс. м³/год, в том числе на первый пусковой комплекс 9618,0 тыс. м³/год, с учётом оборотного водорода.

Производство организуется по технологической схеме, включающей в себя:

получение трихлорсилана из исходного тетрахлорсилана и оборотного тетрахлорсилана, образующегося в процессе водородного восстановления, методом плазменного гидрирования;

водородное восстановление кремния из трихлорсилана;

конденсация хлорсиланов из парогазовой смеси, отходящей от установок водородного восстановления и плазменного гидрирования;

ректификационная очистка исходного тетрахлорсилана, разделение конденсата и очистка оборотных трихлорсилана и тетрахлорсилана;

адсорбционная очистка парогазовой смеси от хлористого водорода и возврат очищенного водорода в процесс водородного восстановления (для первого этапа);

очистка парогазовой смеси от хлористого водорода вымораживанием на установках «ОВОД» и возврат очищенного водорода в процесс водородного восстановления (для второго этапа);

получение прутков-заготовок, выращивание контрольных монокристаллов, механическая и химическая обработка поликремния;

аналитическая лаборатория и лаборатория электрофизических измерений.

Таким образом, в принятой технологической схеме предусмотрено использование в замкнутом цикле как хлорсиланов, так и водорода и сведено к минимуму количество отходов производства.

Получение трихлорсилана (ТХС) методом плазмохимического гидрирования тетрахлорсилана:

Процесс плазменного гидрирования осуществляется на модернизированных ПКО КЗЦМ установках «Поликристалл-24М». В установку подается очищенный тетрахлорсилан и тонкоочищенный водород (1:1). Выходящая из реактора смесь хлорсилана, водорода и хлористого водорода охлаждается и направляется на конденсацию.

Водородное восстановление кремния из ТХС:

Для получения поликристаллического кремния из ТХС в отделении водородного восстановления (зд. 26) размещается 10 установок «Поликристалл-24М» и 3 установки «Поликристалл-24/54». В корпусе водородного восстановления №1 (зд. 1) размещается 15 установок «Поликристалл-24/54».

Восстановление кремния из ТХС происходит из газовой фазы на поверхность кремниевых прутков-заготовок. На установки подается очищенный трихлорсилан и тонкоочищенный водород (1:6).

В отделении водородного восстановления (зд. 26) парогазовая смесь направляется на конденсацию, а в КВВ-1 (зд. 1) - на установки регенерации водорода в корпус регенерации водорода (зд. 2).

Конденсация хлорсиланов из ПГС:

В ПГС после процессов плазменного гидрирования содержатся водород, три - и тетрахлорсилан, хлористый водород. Конденсация осуществляется на установках С 3803 (хладоносители - фреон с t = -90°° C и рассол с t = 15°° C или жидкий азот и рассол). Конденсат направляется на разделение и ректификационную очистку в корпус очистки хлоридов (зд. 3). Абгазы от установки конденсации после компремирования направляются на газоочистку.

Ректификационная очистка хлорсиланов:

Для производства поликремния ректификационная очистка исходного и оборотного ТХ, очистка от полисиланхлоридов, разделение хлоридов, очистка оборотного ТХС, производится на ректификационных колоннах диаметром 1200 мм в корпусе очистки хлоридов. Высота колонн - около 43 м.

Регенерация хлорсиланов и водорода методом вымораживания на установках «ОВОД» для КВВ-1 (зд. 1):

Газы, отходящие от установок плазменного гидрирования и водородного восстановления, направляются сначала для отделения полисиланхлоридов в КВВ-1 (зд. 1), а затем поступают в корпус регенерации водорода, где после компремирования до 1,8 ати, подаются на установки «ОВОД». Источником холода на установках являются жидкий азот, испаренный азот, захоложенный водород обратного потока и рассол. Сконденсированные хлорсиланы направляются на ректификацию в КОХ (зд. 3), регенерированный водород - в КВВ-1 (зд. 1), хлористый водород, после испарения в скруббер в КОХ (зд. 3) или в производство трихлорсилана.

В процессе производства поликристаллического кремния используются и образуются следующие вещества:

ТЕТРАХЛОРСИЛАН ТЕХНИЧЕСКИЙ (ТХ) - подвижная бесцветная жидкость с едким запахом. Температура кипения 56,8°°C. Температура плавления -68°° C. Плотность при 20°° C - 1,48 г./см³. Класс опасности 2. Сильно раздражает глаза, слизистые оболочки и верхние дыхательные пути, при попадании на кожу вызывает химические ожоги. Предельно допустимая концентрация - 1 мг/м³. Негорюч, пары невзрывоопасны.

ТРИХЛОРСИЛАН (ТХС) - подвижная, бесцветная жидкость с едким запахом. Температура кипения 31,5°° C. Плотность при 20°° C - 1,34 г./см³. Температура самовоспламенения 180°° C. Температура вспышки - -14°°C. Нижний предел взрываемости паров с воздухом 6,6% об., верхний - 91% об. Класс опасности 2. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны - 1 мг/м³. Биологическое действие такое же, как у тетрахлорсилана. Пары взрывоопасны.

ВОДОРОД - бесцветный газ без запаха, горюч. Плотность - 0,09 г./л. Нижний предел взрываемости с воздухом 4,09% об. Верхний

предел взрываемости с воздухом - 80% об. Температура самовоспламенения в смеси с воздухом 450°° C и зависит от состава смеси. Биологически инертен, но снижает содержание кислорода в воздухе и может вызвать удушье. Взрывоопасен в смеси с воздухом, кислородом или хлором.

СМЕСЬ ТРИХЛОРСИЛАНА И ТЕТРАХЛОРСИЛАНА (1:1) - подвижная бесцветная жидкость с едким запахом. Температура самовоспламенения - 198°°C. Нижний предел взрываемости паров с воздухом 12,2% об., верхний - 87,9% об. Температурный интервал воспламенения от -16°° C до +37,5°° C. Класс опасности 2. Биологическое действие аналогично действию ТХ и ТХС. Пары взрывоопасны.

ПОЛИХЛОРСИЛАНЫ (смесь соединений Si₂Cl₆, Si₃Cl₈, Si₄Cl₁₀) - жидкие вязкие смолообразные вещества, легко гидролизуются с выделением хлористого водорода. При попадании на тело человека действуют как хлорсиланы. Пирофорны. Продукты гидролиза взрывоопасны.

ХЛОРИСТЫЙ ВОДОРОД (HCl) - бесцветный газ с резким запахом. Относительная плотность 0,7. Температура кипения -85°° C. Класс опасности 2. ПДК - 5 мг/м³. Вызывает раздражение и химический ожог глаз, слизистых оболочек, тканей легких.

Работы с указанными веществами проводятся в герметически закрытых аппаратах, в случае пролива применяются индивидуальные средства защиты - противогазы марки В или БКФ.

Промывка кубов от осадка должна производиться тетрахлорсиланом, аппараты и трубопроводы перед демонтажем и пуском должны быть продуты азотом.

Кубовые остатки с полисиланхлоридами утилизируются, нейтрализуются и уничтожаются в специально отведенных местах. Емкости и аппаратура для хлорсиланов имеют устройства для освобождения их от продукта в случае аварии в специально предусмотренные емкости.

Все помещения, в которых производятся работы с указанными веществами оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, совмещенной с аварийной с кратностью воздухообмена не менее 8.

АЗОТ (N₂) - бесцветный газ не имеющий запаха. Относительная плотность 0,97. Биологическое действие такое же как у водорода. Жидкий азот при попадании на кожу вызывает ожоги.

ПЛАВИКОВАЯ КИСЛОТА - бесцветная жидкость. Плотность 40%-ной кислоты 1,13 г./см³. ПДК - 0,5 мг/м³. Класс опасности 2. Выделяющиеся пары, помимо раздражающего действия (как HCl), обладают токсичным действием. Кислота при попадании на кожу вызывает трудно заживающие ожоги.

АЗОТНАЯ КИСЛОТА - бесцветная жидкость, при хранении может желтеть. Плотность 25%-ной кислоты 1,15 г./см³. ПДК и класс опасности определяются окислами азота. ПДК (в расчете на NO₂) - 5 мг/м³. Класс опасности 2. Биологическое действие - пары ядовиты. Сильный окислитель, вызывает воспламенение горючих веществ.

СОЛЯНАЯ КИСЛОТА - бесцветная или желтоватая жидкость. Концентрированная кислота «дымит» на воздухе. Плотность 37%-ной кислоты 1,19 г./см³. ПДК - 5 мг/см³. Класс опасности 2. Биологическое действие такое же, как у хлористого водорода. Попадание кислоты на кожу и в глаза вызывает химический ожог.

ЩЕЛОЧИ (KOH, NaOH) - белые кристаллические вещества. При растворении в воде сильно разогреваются. Вызывают ожоги кожи, особенно опасно попадание в глаза.

Работы с этими веществами проводятся в вытяжных шкафах или под местным отсосом с применением индивидуальных средств защиты. Кислые и щелочные стоки собираются и поступают на нейтрализацию и обеззараживание.