《硅烷安全管理》PPT课件.ppt

1、硅烷安全管理,1.硅烷的基本性质,1.1 名称 产品名称： 硅烷 Silane 分子式：SiH4 代名词： 四氢化硅，甲硅烷 1.2 CAS 号码: 7803-62-5 UN编号：2203 1.3 物化性质 外观，嗅觉及状态：无色气体，有窒息影响。 分子量：32.12 沸点：（1个大气压）: -169.0F（- 111.7 C) 比重：（空气1) 1.2,1.硅烷的基本性质,冰点/熔点: 301.0F（185.0 C) 蒸 汽压: ( 70F(21.1C): 不适用，永久气体 气体密度:( 70F(21.1C)1个大气压下):0.084lb/ft3 水溶性:几乎不溶于水 1.4危险性 硅烷的危

2、险特性在于它与氧反应的极强活性，自 燃,着火下限低,燃烧能量大，爆炸范围宽，所以决定了它是一种高危险性的气体。,1.硅烷的基本性质,1.5 硅烷的化学性质 SiH4的化学性质非常活泼，因为它有强还原性，与氧化性物质（O2 、卤素、卤化物等） 、碱或许多重金属盐类溶液接触，会显示出很强的活泼性。在特定环境下还能与N2和NH3反应。 1.5.1硅烷与氧反应 硅烷与氧发生化学反应可分为二种情况。 一种是缓慢的氧化作用(硅烷浓度2.5%)，反应结果生成白色的二氧化硅粉末和水。反应式： SiH4+ 2O2一SiO2+ 2H2O,1.硅烷的基本性质,另一种是硅烷激烈的氧化反应。浓度大于8%的硅烷大量泄漏或

3、大量往大气中排放，硅烷与氧就会发生激烈的化学反应，出现激烈燃烧甚至爆炸。反应过程如下： SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O + H (1) 反应产生的大量热量使得周围硅烷迅速分解。即 X(SiH4 ) (S iH2)X + XH2 (2) 2H2+O2 2H2O (3) (SiH2)X 是一种棕黄色的粉尘。反应式(1)、(2)、(3)是连锁反应，瞬间即可完成。因此当大量的硅烷进入空气， 人们随即发现火光、浓浓的棕黄色烟尘和爆鸣声。这种连锁反应也就是当硅烷生产系统、硅烷反应系统或硅烷高压容器进入大量的氧(或空气) 时， 会发生剧烈爆炸的根本原因。,热分解,激烈氧化,2.硅烷的用途：,硅

4、烷广泛应用于微电子、光电子工业。可用于制造高纯度多晶硅、单晶硅、微晶硅、非晶硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅、异质硅、各种金属硅化物等。因为它高纯度和能实现精细控制,已成为许多其他硅源无法取代的重要特种气体。,3. 硅烷的包装,3.1 包装容器 使用高压非液化压缩气钢瓶或有复合隔离材料包覆的铝瓶,铝瓶具有不生锈、颗粒脱落少、吸附潮气少、破坏时裂成大块等优点,并且包覆材料可以延长铝瓶丧失抗拉强度的时间。但是铝瓶成本高，制造难度大。钢瓶避免与含有重金属卤化物或游离卤素的材料接触, 否则将引起爆炸。,3.硅烷的包装,3.2 钢瓶阀门选用 一般都采用隔膜阀，禁止使用填料阀,阀门上必 须带有超压卸压装置。 3

5、.3 硅烷的最大充装系数 日本高压气体安全协会技术委员会特种 气体分会推荐硅烷气瓶充装系数不大于 0.22kg/L 。,4.硅烷入厂验收的一些注意事项,4.1 钢瓶外观是否正常，是否有撞击变形等异常现象。 4.2 检查钢瓶上的标识是否清楚完整。 4.3 检查钢瓶阀是否关闭完好，防止钢瓶在运输过程中阀门松动，出现漏气情况。 4.4 检查钢瓶的压力或重量，防止硅烷量过充。 4.5 检漏。,5.硅烷的储存,5.1 在通风良好、安全且不受天气影响的地方存储。 5.2 钢瓶应直立摆放，保持阀门堵头密封性和瓶帽完好。为了保证钢瓶不被翻倒或碰倒，应做好放倒措施。 5.3 存储区域应远离人员频繁出入处和紧急出

6、口。 5.4 储存区域内不应有火源，储存区内所有电器必须有防 爆设施。易燃物存放区应与氧及氧化物存放区最少相距25米 。 5.5 储存区和使用区内应有“禁止吸烟和使用明火”的告示牌。 5.6 存储温度不可高于52。 5.7 将空瓶与满瓶分开存放。避免过量存储和存储时间过长. 5.8 要定期对满瓶气进行检漏，防止钢瓶泄露。 5.9 储存区应配备灭火器和消防栓，并时刻保持完好。,6.硅烷使用的注意事项,6.1 硅烷钢瓶移动，选用专用的移动工具。禁止拉滚动或者滑动钢瓶。 6.2 钢瓶在使用之前要进行固定。 6.3 连接钢瓶之前，要弄清钢瓶的标示(气体名称、压力、浓度等) ，最好要记录开始使用的年月日

7、、使用人及压力等必要事项， 并让任何人都能看明白。 6.4 连接钢瓶之前，要对整个系统进行彻底的吹扫,防止吹扫不彻底推迟着火,反而会加大随后爆炸的危害。吹扫气一定要控制O2含量，一般O2含量不能大于3ppv。 6.5 硅烷使用之前，要检查整个系统的气密性，并做好相应的记录。 6.6 硅烷开始使用时，应缓慢打开钢瓶阀门，并注意系统压力变化，若有异常请立即关闭钢瓶阀门。 6.7 硅烷使用场所，要有通风设备，并定期进行通风，防止爆炸性气体的积聚。,6.硅烷使用的注意事项,6.8 硅烷在使用过程中不要用明火或其它热源加热钢瓶的任何部分。 6.9 硅烷使用完后，钢瓶内必须至少保留 0.1MPa的余压。防

8、止气体全部用光，随着气温的变化，钢瓶内会产生负压，若因此而混入空 气， 有可能发生爆炸危险。 6.10 硅烷使用完，关闭钢瓶阀后，卸下钢瓶之前，要对系统进行彻底的吹扫。 6.11硅烷的排空，应将硅烷排放到一个专门处理它的地方，最好是将它燃烧掉。即使硅烷浓度较低也十分危险，不能暴露在空气中。硅烷在被惰性气体稀释成不可燃的气体后也可以排空。 6.12 硅烷在使用过程中，要定期对系统进行巡检。防止出现问题，能提前处理，可以减少事故的发生。,7. 意外泄漏的应急处理,7.1 硅烷是一种自燃气体，它的泄漏一般都能引起火灾。所以硅烷泄漏后，首先要撤离受影响区域的人员。 7.2 根据硅烷的泄漏量和泄漏部位做

9、相应的处理。 7.2.1 小量泄漏的情况 (1) 钢瓶阀口泄漏时，首先关闭钢瓶阀门，注意使用防护 用品避免烫伤。当钢瓶阀即使关紧也没有制止泄漏时，要立即戴上钢瓶阀门堵头，按管理人员的意见把泄漏的钢瓶移到安全的位置。 （2）如果钢瓶已经无法阻止泄漏(或不能接近阀门)，让钢瓶在原地泄放或将钢瓶移到一个安全的地方泄放，直到火焰熄灭。注意在泄放过程中，用消防水从最远端不停的给钢瓶瓶身降温，防止钢瓶温度过高发生爆炸。不要用消防水直接喷洒硅烷燃烧的火焰，防止火焰熄灭后，生产更大的危害。,7. 意外泄漏的应急处理,(3)设备或管道漏泄时，首先关闭钢瓶阀门，把设备或管道内的气体安全放出， 用氮气等置换后方可进

10、行漏泄处修理。严禁带气修理。 7.2.2 大量泄漏的情况 主要是为了防止二次灾害产生，处置如下。 (1)迅速退到上风，大声呼喊气体泄漏，使周围的人避开，同时带上自给式呼吸器，采取临时应变措施。 (2)在漏泄处附近拉上警戒线，不使人接近。 (3)运输途中，尽量在没有居民的安全区行驶。 (4)发现大的事故隐患，本厂人员已经无法制止，请立即报警，通知消防部门救援。,7. 意外泄漏的应急处理,7.3 如果泄漏硅烷时压力过高或速度过快会引起滞后性的爆炸。泄漏的硅烷如没有自燃会非常危险，不要靠近泄漏区域。 7.4 硅烷燃烧后，引起的火灾，不要用卤化物类灭火剂进行灭火。 7.5 灭火前首先要把火灾周围的易燃

11、气体和有毒气体移开。 7.6 如果硅烷泄漏引起大火，救助时一定要佩戴好相应的防护用品。包括：自吸式呼吸机全身防护服防火服等。,8. 急救措施,8.1 人体吸入较浓的硅烷气体造成呼吸困难时,应立即将患者尽快移到空气清新处，采取有效的措施保持呼吸和脉搏，必要时采取人工呼吸。 8.2 发生热灼伤时应立即用冷水冲洗15 分钟以上,再 等待专业医护治疗。 8.3 眼睛受到伤害时应立即用冷水冲洗30 分钟以上,再等待专业医护治疗。,9. 硅烷事故分析,9.1 BDHX气体供应厂错将氧气瓶当作氮气瓶发给用户,在硅烷系统需要用氮气吹扫时却用了错发的氧气瓶,使系统充入氧气,引起爆炸,钢瓶炸裂,楼房炸塌,死两人。

12、气瓶标识和检验是气瓶操作最基本的安全规范。 9.2日本大阪大学实验室发生硅烷钢瓶爆炸,据调查发现是止回阀失效导致一氧化二氮进入硅烷钢瓶。系统内氧化剂的使用需要采取高度可靠的防护措施，并定期检验是否正常。 9.3 1989 年12 月,半导体制造工厂中发生的爆炸事故,据分析是由于硅烷泄漏时没有立即着火,待关上放气阀,切断气体来源后使气体的流速变慢,达到着火界限而引起的。发现硅烷泄漏时,应视具体情况采取正确的处理措施,防止引发火灾和爆炸。,9. 硅烷事故分析,9.4 硅烷泄漏据最新调查表明,火灾是最多的事故(59 %) ,其次是爆炸(11 %) 和泄漏(11 %) 。约45 %的事故发生在工艺阶段,但换瓶时的事故发生率仍高达21 %。尽量减少钢瓶的换瓶次数能减少事故发生。 9.5 韩国AP公司硅烷工厂发生泄漏，导致爆炸。,9. 硅烷事故分析,9.6 在一家大型IC 公司的研究报告中分析了36 次硅烷事故发生的原因,认为都是由人为的