昨日晚到今日早,新疆某龙头硅料厂精馏装置发生5次闪爆,精馏界区管廊全部炸断,整个精馏仪表,电器工艺管路全部中断,大量氯硅烷外泄,吸附区吸附柱爆炸,现场烟雾缭绕,经久不散。
无独有偶,进入七月以来,新疆石河子一家著名的硅料工厂也发生了事故。
根据应急管理部危化监管司提示:2020年7月2日,新疆生产建设兵团石河子大全新能源股份有限公司多晶硅项目反歧化反应器在氮气置换过程中,因管线震动造成排污阀焊口断裂,导致物料(二氯硅烷、三氯硅烷、四氯化硅)泄漏燃爆,波及附近三氯硅烷缓冲罐发生泄漏燃烧。
多晶硅在生产过程中,一般都会发生哪些事故,会有什么样的危害呢?
1. 粉尘爆炸
多晶硅生产过程中最常见的事故就是硅粉粉尘爆炸。
多晶硅在生产过程中,初级硅在与氢气、氯化氢反应生成氯硅烷之前,需要加工研磨成粉末。金属硅块本身是一种很稳定安全的物质,但一旦被研磨成硅粉后,比表面积大大增加,与空气接触时就很容易发生粉尘爆炸。这和面粉厂的粉尘爆炸是一个道理。
今年3月21日,湖北兴瑞硅材料有限公司检修前储罐置换不彻底,球阀未有效隔断,导致残留硅粉泄漏闪燃,造成3人烧伤;
硅粉粒径越小,爆炸下限越低。粉尘的初始爆炸会将沉积的粉尘扬起,造成二次爆炸。
2. 气体爆炸
多晶硅生产过程中最常见的气体爆炸是氢气爆炸。
在西门子法从多晶硅到氯硅烷的生产过程中,需要用到氢气作为多晶硅生产的还原剂,工艺中也会产生富氢废气。
而氢气可能是最危险、最容易爆炸的气体了。氢气与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热或明火即会发生爆炸;氢气比空气轻,在室内使用和储存时,漏气上升滞留屋顶不易排出,遇火星会引起爆炸;氢气与多晶硅生产过程中的氯气也会剧烈反应,发生爆炸。
3. 泄露
多晶硅生产过程中产生的氯硅烷泄露,会产生巨量的白烟,往往会被描述成爆炸。但事实上上,氯硅烷发生的并非爆炸,但泄露事故远比爆炸更恐怖。
在多晶硅生产过程中会产生大量的三甲基一氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷及四氯化硅,所有这些氯硅烷最大的特点是超级容易水解。
这么说,氯硅烷对水的爱,那是一种疯狂的爱。
如果是容器中的水,氯硅烷会不顾一切地溶解在水中;
如果是空气中的湿气,氯硅烷会立刻扩散到空气中,和任何一个分子的水汽反应,从而在空气中形成大量的白色烟雾,让人以为是爆炸,却没有爆炸的声响,也没有火光。
图:2015年永祥多晶硅二期项目泄露
而正是由于没有爆炸的声音,氯硅烷在空气中的扩散又会让人误以为只是白色烟雾而降低风险意识。事实上,氯硅烷对水的爱,已经让氯硅烷成为一种强腐蚀性材料。植物体内的水分,遇到氯硅烷就会马上与氯硅烷反应,造成植物脱水、干枯;动物和人的皮肤遇到氯硅烷,会立刻被灼伤,眼睛瞬间失明;呼吸一口含氯硅烷的空气,从鼻孔、嘴开始的呼吸道中的水分会瞬间与氯硅烷反映,从而造成整个呼吸道从鼻孔到肺的全部伤害。
7月2日新疆生产建设兵团石河子多晶硅项目因管线震动造成排污阀焊口断裂,导致物料(二氯硅烷、三氯硅烷、四氯化硅)泄漏燃爆,波及附近三氯硅烷缓冲罐发生泄漏燃烧。
2020年7月,新疆消防救援总队发布的《烈火青春铸忠诚 - 记新疆总队石河子支队南子午路消防救援站站长丁亚丽》一文描述了氯硅烷泄露事故后的救援场景:
如果没有空气呼吸器和全套防化服,救援人员是无法进入泄露区域的。而正是因为氯硅烷对水那种疯狂的爱,也让水成为阻止氯硅烷泄露后扩散的最佳物质。
多晶硅的生产过程是极其复杂和危险的,工艺中的安全事故在海外传统老牌企业如亥姆洛克、瓦克、三菱等也时有发生。目前,中国的多晶硅产量已经远远领先全球其它地区,但中国的多晶硅规模大多是近年来的新投资,行业对多晶硅生产过程中的安全处理仍缺乏经验和意识,这也是近年来国内多晶硅生产厂经常发生事故的根本原因。
事故猛于虎,多晶硅厂一个不经意的事故,往往可能造成周边居民重大人身财产损失,从而引发行政上的一刀切处理,很可能影响行业的硅料供应稳定和价格波动。
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