.PAGE１.>--.--考試資料.畢業設計〔論文〕題目：1500T多晶硅生產線尾氣回收畢業設計〔論文〕任務書設計〔論文〕題目：1500T多晶硅生產線尾氣回收任務：(1)氫氣復原三氯氫硅制取多晶硅產生的尾氣干法回收工序的操作及崗位的環境運行控制要點(2)氫氣復原三氯氫硅制取多晶硅產生的尾氣干法回收工序的操作及崗位的職業安康運行控制要點目的：是將復原尾氣經過冷卻，冷凝，壓縮，吸收，脫吸，吸附等過程得以充分回收，再次利用以到達降低本錢，降低物耗，減少環境污染，保障職工職業安康平安。2．設計〔論文〕的根本要求和內容(1)氯硅烷及HCl進人尾氣，既增加了尾氣處理本錢，也增大了污染物的排放量，廢水中的Cl-濃度達1700—2500mg/L。如何有效解決氯硅烷副產物的出路是降低多晶硅生產本錢、實現節能減排的關鍵，也是目前多晶硅生產企業面臨的重大技術難題(2)多晶硅生產線尾氣回收系統是專門應用于多晶硅生產線的尾氣回收裝置，將廢氣回收成二氧化硅和鹽酸。將大量副產物轉化為生產原料，使生產本錢大幅度降低，同時也實現了節能減排的目的3．主要參考文獻[1]"化工環境保護設計手冊"[2]"環保設備——原理、設計、應用"[3]"大氣污染控制工程"4．進度安排設計〔論文〕各階段名稱起止日期1論文準備〔畢業實習〕2論文題目3論文文獻查閱4論文填寫5論文上版摘要多晶硅尾氣回收概述：隨著綠色能源—太陽能的大規模開發利用，太陽能電池原料多晶硅的需求也越來越大，近幾年我國多晶硅產業呈現幾何級數開展態勢。特別是2008年以來,全國各地有幾十個千噸級多晶硅工程宣布開工或投產，四氯化硅是多晶硅生產中產生量最大的副產物，未經處理回收的四氯化硅是一種具有強腐蝕性的有毒有害液體，對平安和環境危害很大2。因此，隨著我國多晶硅總產量的逐年增多，多晶硅生產的副產物四氯化硅的平安和環保問題日益突出，如何平安處理四氯化硅已成為關系到多晶硅產業能否安康開展的關鍵問題。目前國內處理多晶硅在技術上已經開創出了兩個方式，一是將四氯化硅熱氫化后再生成生產多晶硅的原料，可以回收利用一局部四氯化硅，但回收率很低，并且還會產生二次污染。第二種方法就是通過化工工藝將四氯化硅轉化成高附加值的化工產品，即無毒無害的二氧化硅。國內多晶硅產業概況我國多晶硅市場現狀〔1〕整體看，目前我國多晶硅市場需求大，行業投資熱，但實際產量仍存在缺口。由于市場需求較大，近年來國內多晶硅行業存在盲目投資、重復建立、無序上馬的現象，行業集中度較低，80%的多晶硅廠商規模普遍不超過1000噸。這些小企業盲目追求利潤，造成排放超標、能耗巨大，產生的效益遠遠比不上給環境所帶來的損害。同時，由于技術研發能力落后，產品良產率較低，銷售渠道不穩定，使得不少企業聲稱產能很大，但廠房建立數年，卻總是無法按量達產。因此，國內多晶硅行業設計產能和實際產量之間缺口較大。2009年9月，國務院"38號文〞要求嚴格控制在能源短缺、電價較高的地區新建多晶硅工程，對缺乏配套綜合利用、環保不達標的多晶硅工程不予核準或備案，新建多晶硅工程規模必須大于3000噸/年。然而在實際操作中，即使是優質的多晶硅工程，也難以申請貸款，更難獲得證券市場融資時機，國內多數多晶硅擴產方案無限期延遲。在目前國內太陽能產業高速開展的大背景下，不斷超出市場預期的光伏新增裝機量，帶動組件需求旺盛，使得上游多晶硅原材料需求大幅增長，導致國內多晶硅現貨市場持續供應緊張。據海關數據顯示，我國多晶硅每年市場缺口超過50%，2009年全年進口多晶硅2萬噸，2010年進口多晶硅到達4.8萬噸。而2011年1季度多晶硅進口量已超過1.5萬噸，同比增長67%。2011年3月多晶硅進口量是歷史第二高，僅次于2010年11月的進口量。主要是由于盡管上游多晶硅產能不斷在擴張，但仍比不上國內光伏產業鏈下游電池、組件產能的擴張速度，使得多晶硅供應量仍無法滿足國內需要。2011年1月，工信部、國家發改委、環保部聯合發布了"多晶硅行業準入條件"，明確了多晶硅工程的規模、能耗等關鍵性指標。"條件"的出臺將有效限制投資過熱，推進產業整合，有助于淘汰眾多落后產能〔約40多家小企業面臨關停并轉〕，利于行業安康長期開展。〔2〕我國光伏產業近期政策及影響2011年7月24日，發改委公布了"關于完善太陽能光伏發電上網電價政策的通知"，出臺了太陽能光伏發電的標桿電價，在2011年7月前核準建立的、在當年年底前建成投產的工程，執行1.15元/千瓦時電價，7月1日以后核準，以及在年底前未投產工程，則按照1.00元/千瓦時電價執行。此外，發改委將可根據投資本錢變化、技術進步等因素適時調整上網電價。光伏標桿上網電價的出臺改變了國內光伏行業的開展模式和開展特點，未來或將復制風電行業過去的快速開展，促使國內光伏裝機容量的快速增長。一是隨著本錢的下降和光伏電站盈利能力的提升,預計未來國內發電集團和光伏電站運營商投資建立光伏電站的積極性將更高。此次發改委公布上網電價為每千瓦時1.15元和1.0元;而去年280MW光伏特許權招標工程的中標價格為0.72-0.99元,今年上網電價較去年中標價格還高;而今年光伏組件價格大幅下滑約30%,光伏發電本錢持續下滑,目前國內發電本錢可以做到0.9-1.0元,光伏電站工程已經可以做到微利。此前即使虧損電力集團也積極參與光伏發電特許權工程,主要是為了滿足國家新能源裝機容量占比不低于5%的要求。二是光伏上網電價明年存在下調的可能,而目前火電本錢高漲，分時計價呼聲較高，電價上漲幾乎已成必然趨勢。下半年國內光伏市場或存在提前搶裝現象,國內光伏市場或存在爆發式增長,因此下半年國內光伏市場或存在提前搶裝的現象,類似于去年下半年的德國。此前已有青海、、江蘇三省區已經出臺自己的上網電價,補貼也在持續下降,其中山東省2010-2012年投產光伏發電工程補貼分別為:1.7元、1.4元和1.2元;青海省之前出臺規定9月30日前投產工程補貼為1.15元,截至7月青海省已有五家光伏發電企業實現并網發電,并網容量達56MW,目前仍有19個重點工程將在9月30日前完成300MW上網發電容量建立,三是國內光伏市場快速啟動后,光伏產業鏈將明顯受益。目前國內光伏市場占全球光伏市場比例較低,但未來開展空間巨大。根據已上報國務院待批的""十二五〞可再生能源開展規劃"，"十二五〞，光伏發電裝機總量目標已上調至10GW，未來在全球光伏市場的占比將顯著提升。光伏上網電價政策將是推動國內光伏市場的開展根本動力,國內光伏市場啟動后光伏產業鏈將受益，多晶硅料行業未來產業集中度將繼續提升,具有規模和本錢優勢的龍頭企業競爭優勢未來將更加明顯,隨著擴張產能的持續釋放,未來規模較小、本錢較高的企業生存壓力較大。目錄前言1第一章范圍2第二章資源3原輔材料要求32.1.1產品質量要求32.2設備要求3設備名稱、型號4運行根本條件4要求5氫壓機的要求5第三章產品形成及控制63.1工藝流程6工藝原理6工藝流程圖73.2過程控制8生產技術運行條件8操作步驟9開車前準備工作9開車操作10正常生產12第四章環境運行控制13崗位存在環境因素13崗位需控制的環境因素14運行控制14第五章職業安康平安運行控制155.1存在的危險源165.2需控制的危險源18第六章處理后的尾氣19結論28參考文獻291500T多晶硅生產線尾氣回收前言多晶硅不僅是信息產業的根底材料，而且也是實現光電轉換(如太陽能發電)的理想材料。為促進我國光伏產業和電子信息產業的持續快速開展，國家發改委將"光伏硅材料的技術開發〞列人"可再生資源產業開展指導目錄"1。多晶硅生產屬于高新科技工程，但多晶硅生產過程中產生大量SiCl4,SiH2Cl2,SiHCl3等氯硅烷副產物，使生產本錢居高不下；局部氯硅烷及HCl進人尾氣，既增加了尾氣處理本錢，也增大了污染物的排放量，廢水中的Cl-濃度達1700—2500mg/L。如何有效解決氯硅烷副產物的出路是降低多晶硅生產本錢、實現節能減排的關鍵，也是目前多晶硅生產企業面臨的重大技術難題。多晶硅生產線尾氣回收系統是專門應用于多晶硅生產線的尾氣回收裝置，將廢氣回收成二氧化硅和鹽酸。將大量副產物轉化為生產原料，使生產本錢大幅度降低，同時也實現了節能減排的目的。第一章、范圍適用于對氫氣復原三氯氫硅制取多晶硅產生的尾氣干法回收工序的操作及崗位的環境運行、職業安康運行控制要點。目的是將復原尾氣經過冷卻，冷凝，壓縮，吸收，脫吸，吸附等過程得以充分回收，再次利用以到達降低本錢，降低物耗，減少環境污染，保障職工職業安康平安。技術創新性復原尾氣中含有HCl、H2及氯硅烷等副產物。傳統處理方法，尾氣經水噴淋洗滌后排放或對尾氣進展初步別離，別離出的氯硅烷外售，尾氣中HCl、H2經水噴淋洗滌后排放。即濕法回收，該方法既造成資源浪費，又將污染物轉移到水環境中，造成廢水中Cl-含量很高，污染環境，增加廢水處理費用。實驗研究發現，尾氣中各種組分的物理性能(露點、沸點)有顯著的差異。利用這一特性，通過加壓冷凝、吸收一脫吸、活性炭吸附等技術方法，可將廢氣中的H2、HCl、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4逐一分開。SiHCl3返回復原爐；H2返回生產系統作原料；HCl用于制鹽酸；SiCl4、SiH2CL2可采取進一步回收措施第二章、資源原輔材料要求原料：復原尾氣〔復原尾氣總管直接輸入干法系統〕。氮氣：執行標準：GB/T8979-1996"氮氣標準"的優等品和合格品兩級指標。pa飽和蒸汽。產品質量要求回收氫質量要求：GB/T7445-1995"氫氣標準"的高純氫和純氫兩級指標。回收HCL質量要求：含量≥99.8%回收氯硅烷的主要雜質含量要求：B≤3ppb、P≤0.1ppb、Fe≤150ppb、Al≤25ppb設備名稱、型號序號設備名稱設備位號規格型號數量備注1氫壓機C-101A/B22冷凍機0723-1-107A/B單機雙級23氯化氫吸收塔T-1021250mmID*22566mm14氯化氫解析塔T-1031400mmID*23748mm15吸附柱T-104A/B/C1250mmID*10890mm36氯硅烷泵P-101A/BHQ22E-C227解析塔泵P-103A/BHQ25E-D228熱水泵P-105A/B/C8040CTWH2-2WSCB3運行根本條件氫壓機運行根本條件：b、排氣溫度小于135℃，經水冷后40℃，循環冷卻水供水溫度c、油壓控制在0.15－0.3MPaG，油溫＜70要求.1氫壓機的要求：403、檢查機身油池內的潤滑油溫度，應不超過704、檢查主軸瓦溫度，應不超過705、檢查各級排氣溫度應不超過1357、定期更換保護艙內的氮氣9、檢查自動控制局部的儀器儀表是否工作正常10、檢查吸氣閥蓋是否發熱，閥的聲音是否正常11、注意傾聽各機件運行時是否有異聲和沖擊12、去除各處漏油、漏水、漏氣情況13、定期排放中體、冷卻器中的污油、污水14、作好壓縮機的運行情況記錄第三章、產品形成過程控制3.1工藝流程工藝原理復原尾氣中的氫氣、氯化氫、二氯二氫硅、三氯氫硅和四氯化硅等成分經尾氣水冷器、尾氣氣-氣換熱器、-20℃不凝的氫氣和氯化氫經壓縮加壓后，氯化氫在高壓、低溫條件下用氯硅烷作為吸收劑使其溶解在氯硅烷中，其中的氯化氫被吸收。氫氣被別離出來。被別離出來的氫氣仍含有微量的氯化氫，為了防止氯化氫影響多晶硅的沉積速度。則應將氫氣通過吸附塔除去微量的氯化氫。從而獲得無水份和其它雜質的純氫。并儲存在氫氣罐里供復原工序使用。被氯硅烷所吸收的氯化氫，在升溫和降壓條件下被解吸出來。解吸后的氯化氫經過深冷后成液體，再經過汽化成氣體儲存在氯化氫罐。解吸后的氯硅烷經冷卻后則一局部用于吸收塔再循環，另一局部則用泵送至別離提純工序。工藝流程圖如下：3.2過程控制生產技術運行條件a)氫壓機、氯硅烷泵、解析泵、熱水泵運行正常。b)蒸汽系統必須具備足夠的壓力且蒸汽膨脹槽需保持一定液位。c)各儀表及控制閥能正常運作。d)空氣壓力必須保證0.4MpaG以上。e〕冷凍系統能滿足工藝要求，即制冷量足夠。操作步驟.1開車前準備工作〔1〕檢查氫壓機、氯硅烷泵、解析泵、熱水泵是否正常，冷凍系統是否能正常供冷。〔2〕蒸汽膨脹槽保持一定的液位，蒸汽壓力大于0.6Mpa。〔3〕檢查各儀表及控制閥能否正常運行，空氣壓力能滿足氣源要求〔保持0.4Mpa以上〕。〔4〕氫壓機通冷卻水，開旁路閥，壓力控制系統投入。〔5〕干法系統用氮氣趕氣：將整個系統分成以下子系統：①P-101A/B,E-101,E-102,E-104,E-105,D-101,D-102和D-103②壓縮機C-101A/B/C及輔助設備和管道系統③D-104、T-102,E-106,E-107和E-108④T-103,D-107,P-103A/B,E-109,E-110和E-111⑤碳吸附塔T-104A/B/C用氮氣將各個子系統充壓0.5Mpa〔表壓〕；置換3次即可。〔6〕干法系統充氫氣置換：所有的子系統用氮氣趕完氣后應用氫氣來置換，其置換壓力〔0.5Mpa〕同上〔第5步〕，后待5分鐘泄至微正壓，如此進展3次。〔7〕氫壓機用氫氣置換3次后待用。〔8〕開啟氫壓機使五個子系統保持正常生產壓力待用。.2開車操作〔1〕活性炭吸附柱溫度-時間程控投入，熱、冷水系統投入，吸附柱開場逐一再生〔要求再生溫度為140℃—150℃①向D-105水槽參加一定液位脫鹽水后關閉尾氣閥，向該水槽通入0.8MPaG蒸汽，同時開啟冷凝液疏水閥，保證該槽壓力大于0.6MPaG。翻開蒸汽入口和冷凝液出口的閥門，讓蒸汽進入E-112。②啟動泵P-105A/B/C,將160℃③用氮氣〔第一次開車〕或氫氣〔停產后開車〕吹掃的同時翻開頂部排氣閥〔第一次開車〕向空中排氣或排水，正常停產開車時翻開再生管線上閥門向淋洗塔排放尾氣。繼續加熱吸附柱，直到底部溫度到達150℃，出口露點低于-40④翻開循環冷卻水到E-113的供應和回流管線。⑤運用一樣的方式對其它兩個吸附柱進展加熱再生、冷卻。等待吸附〔使用柱初期溫度不高于35℃〔2〕干法回收系統供冷：A、尾氣過冷器供R22，出口溫度控制在-40℃～-50B、氯硅烷液體冷卻器供R22,出口溫度控制在-40℃～-50C、氯化氫過冷器供R22,出口溫度控制在-40℃～-50D、氯化氫的回流槽供R22,出口溫度控制在-40℃～-50〔3〕系統進料：A、從貯存工序〔罐區〕的01V0716a/b的底部閥送SiCl4通過LV1300調節閥旁路以及P103AB旁路到解析塔底部。B、當解析塔液位到達90%時，翻開泵P-103A/B將液體送入吸收塔〔T-102〕C、翻開吸收塔底部閥將料通過LV1100調節閥旁路及P-101AB旁路將液體壓到E-101、E-102、E-104、D-101、D-102。D、當液位適中后開啟冷泵〔注意溫度不要太低，以冷料泵能正常運行即可〕，冷料泵將氯硅烷經液-液換熱器在過冷器、吸收塔、解析塔之間循環。〔4〕壓力系統控制投入：A、壓縮機吸入壓力控制：0.415～0.5MpaG。B、吸收塔壓力控制：1.24～1.3MpaG。paG。D、活性炭吸附柱壓力控制：1.2～1.25MppaG〔PV1505設定為0.3MpaG〕。E、氫壓機開場運行系統升壓〔用電解氫補入D-103〕,當D-104儲罐壓力為1.3MpaG后將自動停頓補電解氫，干法系統保持自循環狀態。F、當D-104儲罐壓力為1.3MpaG時，待與復原崗位聯系好后，翻開復原尾氣總管，使復原尾氣進入干法回收系統。G、復原尾氣進入干法回收系統后，解析塔的再沸器通入蒸汽〔蒸汽流量控制取自富液進口溫度TE1400信號,設定溫度16℃H、解析塔塔頂壓力控制在1.05MPaG，釜溫逐步升高，系統運行兩個小時后，溫度、壓力、流量、液位等趨于穩定，此時釜溫逐步穩定在130℃〔5〕溫度控制系統投入：A、壓縮前氣體溫度控制：TE1101設定為10℃B、解析塔的再沸器蒸汽調節閥FV1442所控制的溫度TE-1400設定為16℃C、氯化氫氣化溫度TE1811設定為40℃〔6〕流量控制系統投入：A、富液流量控制：FV1303調節閥設定44M3B、回收氫流量控制：FV1501調節閥設定627Kg/h；〔7〕液位控制系統投入：〔視現場液位顯示來定〕A、LV1100、LV1150設定值分別為有效液位高度60%；B、LV1300、LV1400設定值分別為為有效液位高度60%；正常生產.1每隔30分鐘巡視各個設備是否正常運行，定期倒換氫壓機和油泵。.2定期對氫氣儲罐以及氯硅烷進展取樣分析，并保證淋洗塔尾氣暢通。第四章、環境運行控制4。復原干法回收存在的環境因素序號環境因素排放去向環境影響時態∕狀態環境因素等級備注1氯硅烷潛在泄漏大氣、土地污染大氣、土地、水體將來一般2檢修時氯硅烷泄漏大氣、土地、水體污染大氣、土地、水體現在一般3尾氣淋洗產生的廢酸水水體污染水體現在輕微4檢修時的污水水體污染水體現在輕微5檢修中拆卸的固體廢棄物土地污染土地現在輕微6氫壓機噪聲環境污染環境現在輕微7檢修時產生的廢油和含油固體廢棄物土地污染土地現在輕微2需控制的環境因素如下：〔1〕氯硅烷潛在泄漏。〔2〕檢修時氯硅烷泄漏。〔3〕尾氣淋洗產生的廢酸水。〔4〕檢修中拆卸的固體廢棄物。〔5〕檢修時產生的廢油和含油固體廢棄物。〔1〕加強設備維護和保養，當班人員巡視相關設備，及時發現氯硅烷潛在泄漏的問題，及時處理。〔2〕檢修時用氮氣把設備、管路中的氯硅烷盡量趕凈，減輕檢修時的泄漏。〔3〕尾氣淋洗產生的廢酸水進入酸水管道，進入污水站進展處理。〔4〕檢修中拆卸的固體廢棄物，含油固體廢棄物集中處理。〔5〕檢修時產生的廢油回收。第五章、職業安康平安運行控制5。復原干法回收存在的危險源序號危險源名稱暴露頻率可能的危害風險等級備注1氫氣設備、管路檢修時發生爆炸傷人偶爾造成人身傷害甚至傷亡、財產損失22氫氣潛在燃燒爆炸每天工作時間造成人身傷害甚至傷亡、財產損失23氯硅烷潛在泄漏傷人每天工作時間造成人身傷害14檢修時氯硅烷泄漏傷人偶爾造成人身傷害15氯硅烷潛在燃燒爆炸每天工作時間造成人身傷害甚至傷亡、財產損失26氯化氫氣體泄漏每天工作時間造成人身傷害17檢修過程機械傷人偶爾造成人身傷害甚至傷亡、財產損失18管路、設備高空維修作業墜落傷人偶爾造成人身傷害甚至傷亡、財產損失19壓縮機及相關高壓設備管路潛在爆炸傷人每天工作時間造成人身傷害甚至傷亡、財產損失110氫壓機噪聲每天工作時間造成人身傷害16：〔1〕氫氣設備、管路檢修時發生爆炸傷人。〔2〕氫氣潛在燃燒爆炸。〔3〕氯硅烷潛在泄漏傷人。〔4〕檢修時氯硅烷泄漏傷人。〔5〕氯硅烷潛在燃燒爆炸。〔6〕氯化氫氣體泄漏。〔7〕檢修過程機械傷人。〔8〕管路、設備高空維修作業墜落傷人。〔9〕壓縮機及相關高壓設備管路潛在爆炸傷人。〔10〕氫壓機噪聲。第六章、處理后的尾氣〔1〕通過復原干法系統回收凈化后得到的純氫送往復原工序。〔2〕復原干法回收系統得到的氯硅烷，送往精餾工序進展別離提純。〔3〕復原干法回收系統得到的氯化氫，送往三氯氫硅合成工序、復原工序爐前硅芯腐蝕或淋洗系統處理。結論多晶硅生產存在許多化學反響，產生大量SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl3等氯硅烷副產物。據統計，每生產1噸多晶硅，約產生10噸SiCl4、0.3噸SiH2Cl2、1噸SiHCl3。傳統的多晶硅生產中均作為副產品外售，既造成大量資源浪費，又使生產本錢居高不下；局部氯硅烷及HCl進人尾氣，增加尾氣處理本錢和污染物排放量。因此，有效利用氯硅烷副產物是減少資源浪費、降低生產本錢、實現節能減排的關鍵，也是目前多晶硅生產企業面臨的重大技術難點。在本工程裝置設計中，采用了先進的回收技術，將大量氯硅烷副產物轉化為生產原料，可大幅降低生產本錢，減少污染物排放量，到達節能減排的目的。多晶硅行業尾氣回收系統是專門應用于多晶硅生產線的尾氣回收裝置，利用本回收系統將廢氣回收成二氧化硅和鹽酸，工作原理生產多晶硅是一個提純過程，主要原料是三氯氫硅，再用氫氣進展一次性復原，這個過程中約有25%的三氯氫硅轉化為多晶硅，其余大量進入尾氣，同時形成副產品四氯化硅。四氯化硅是高危產品，遇空氣遇水會產生對人體有害的氯化氫氣體。在這個過程中，如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質極有可能外溢，存在重大的平安和污染隱患。而且多晶硅與四氯化硅的生成比例為1：15，即生產一噸多晶硅，就需要處理15噸的四氯化硅，處理量非常大。目前國內處理多晶硅在技術上已經開創出了兩個方式，一是將四氯