浅析多晶硅生产中节能降耗

浅析多晶硅生产中节能降耗

（马建军 吕春生 姚彤）

摘要：目前市场上有许多生产多晶硅的技术，西门子的先进技术得到广泛应用，以提高原料利用率和保护西门子基础上的环境。通过气相淀积成柱和封闭式多晶硅生产工艺我国能源生产和消费市场，我国光伏发电量增长了70%，位居世界第一，多晶硅的供应将直接影响光电工业的发展。多晶硅从化学角度来看是单质硅形态的另一种，在气温条件满足时使用的单质硅凝固，硅原子以金刚石结晶形态排列成多个水晶核，再结晶为硅。通常是半导体级多晶硅，工业硅经过氯化合成生产硅化后精制，这是通过还原产生的半导体特性的产物。半导体特性是其主要特征半导体是介于导体与绝缘体之间的物质。

        关键词：多晶硅；三氯氢硅精馏节能工艺；

1、概述

        工业硅酮粉，对HCI反应，在SiHCI3中处理，在大气中的H2多晶硅还原炉中再生。SiH2Cl2和HCI分离后，硅烷作为液体粒子进入多晶硅流化床，在流化床上分解的，上面沉积着的晶体，能产生大量晶粒硅。这是一个不断完善和经常用于制备现代硅酮，从而导致硅，在金属一级由硅和形成的生产原料是SiHCl3，首先产生于和的反应能量消耗要大得多，因为在生产过程中，其生产周期的每一个阶段的转化都很低，材料在多次往返循环中都需要三氯硅是修复多晶硅的最重要材料之一，为了响应国家的节约号召，我们将生产多晶硅，以实现节能的三氯氢硅精馏电路。它也被称为硅氯仿，硅氟碳化物和三氯硅，这是三氯甲基硅烷，化学SiHCl3，熔点为101325kpa：-134°C；沸点自燃温度；爆炸极限：6.9%-70%；毒性：易燃程度：在恒压下形成无色透明液体，可快速蒸发的有刺激性的恶臭。空气中燃烧的高度和燃烧的危险高达-18°C，燃烧时燃烧的高强度产生红、白火焰，形成在烟雾和水的强烈反应下在高温下，硅酮可以由氢还原成[1]。

2、三氯氢硅生产工艺

        三氯氢化硅的生产除其他外包括氢氯化物的合成、三氯氢硅的合成、粉尘的分离等。废气的精馏和处理。生产工艺简介如下：氯和氢在合成炉中产生可接受的氯化氢气体。在测量后进入三氯硅合成炉；硅酸钠粉末通过真空泵被吸入到计量瓶测量的硅酮干燥器中；由三氯硅合成炉中氢氯化合反应产生的三氯化硅和四氯化硅的营养阀组成；沉淀旋风、袋过滤湿式粉尘、中间产品罐冷凝后的气体混合物，膜盒式压缩机三氯化硅、四氯化硅混合液压力，由金属浮子流量测量；进入精馏塔，从三氯氢化硅和四氯化硅生产合格产品，非冷凝蒸汽的精馏过程进入废气洗涤器。由于系统中的金属氯化物可以阻断电容器在装置前，清洗强度更大，而金属氯化铁、铝和钙在净化时会大量进入水中，产生大量的热量和强度。为了解决这个问题，湿式除尘器，沉淀后，三氯硅粉尘反应气体进入湿式底部。粉尘，与合成液体的反接触，在塔的顶部喷淋，合成液体吸收金属氯化物，反应气体中含有三氯氢化硅的三氯氢化物。这一方法有效地从反应气体中去除硅酮粉末和金属沸点物质，即三氯硅。改善电容器的污染，将金属氯化物的净化时间从7天延长到3个月，并有效降低系统的运行成本。来自氯化氢处理厂的可接受的氯气和氢气在氢气合成炉燃烧后产生氯化氢气体，在水冷却深冷和酸雾多阶段脱水后用合格的氯化氢气体处理过滤空气冷却和多级冷凝从三氯氢硅的大产品中提取液体；粗制品三氯氢化硅在1级精馏后被去除，然后再在2级精馏，以便从三氯氢硅和从三氯氢硅中提取副产品四氯化硅[2]。

3、多晶硅生产中三氯氢硅精馏节能工艺
        3.1热泵精馏节能工艺。
        热泵的精馏工艺的特点是：压力过后，蒸汽本身就是塔顶，把液体从锅炉加热到沸水中，在传统的双塔净化工艺中，采用混合式差压热泵使用软件来模拟节能表明在相同的处理过程中，能源消耗可以减少83，9%相比，通常的精馏。使用在高能耗的净化技术模型精馏。热泵和优化简单和可用的参数。模拟显示，与传统的双柱蒸馏相比，热泵精馏法能有效节能60%以上。研究了在处理过程中对热泵进行精馏的技术的应用，以及利用ASPEN PLUS软件优化模拟技术的应用，这表明，与通常的精馏方法相比，同时，发电量减少了82%纯度为根据该参数，精馏工艺可生产高纯度多晶硅，理论板号，回流和流量系数要求科学确定高压塔之间的压力差应设定在大约300千帕上，为了保证塔顶温度的上升和符合燃料的温度和冷凝，保证热耦合，合理调节温差和压差，能量集成。从节能的角度来看，这一技术的效率非常高。它的使用值得进一步推广和应用[3]。
        3.2加压精馏节能工艺
        普通精馏工艺是一种普通的连续或平行的多段精馏材料，结构简单，工艺简单，易于操作。使用三个连续压力蒸馏塔，以解决能源消耗高的问题，该系统运行后，产品稳定能源消耗减少。在通过压力分离法精馏过程中，能量消耗量大幅减少，硼和磷的含量极低，这是由于使用了压力分离法。这是一个相当大的经济效益的提高。比较实际的精馏装置和使用软件利用NRTL-RK方法模拟和优化精馏过程，因此，净化能源的消耗量也大幅减少了约20%。通过优化工艺流程优化了的设计，并将其与其他能源的使用量相匹配。使用现代高效的栅格蒸馏法。结果表明理论上的优化和柱的精馏效率的提高大大提高了的质量，同时提高了能源效率高纯度的三氯化硅高塔的差压耦合技术精馏工艺，工艺流程，接近两个高纯度氯化硅塔的耦合压力与精馏的差别，参数情况与以前的工艺不同，工艺流程比较复杂，分离效果远远高于两柱，纯三氯化硅差动耦合。

        3.3反应精馏节能工艺
        反应精馏净化方法的特点是在精馏过程中添加去除硼磷酸盐和金属杂质的试剂可大大减少塔数和理论板的数量。随后进行精馏，以实现节能和减少消费的目标。现已发现，三苯甲烷已从很好地去除，而对的功效则较低。如果采用低沸点精馏法，通过增加来维持然后再进行精馏和精馏就能产生良好的效果，从而保持不沸腾，从低沸点除去然后从高沸点吸附；在吸附后进行精馏，节省能源。已开发出方法和设备，对硅酮系统中的硼杂质进行精馏和去除。对两个塔之间热耦合的反应。过程净化高压柱中的精馏产物填充柱。在低压柱中添加反应剂与逆流相比，这一过程将使含量降低70-90%，而能量消耗降低65%以上。如二氯化硅，停用塔，从塔中去除复合部分，然后除乳化塔重新释放三氯化硅，以进行净化。多晶硅原料，用于合理调节大气压力、三个塔的温度和实时监测；为实现材料的上部回收，降低生产成本和能源消耗，实现热耦合，实现能源一体化。
        3.4多效精馏节能工艺
        通过扩大节能和减少消费的工艺流程，多功能精馏技术，同时高压塔温度逐渐升高，高压塔顶部的蒸汽在低压塔锅炉中交替加热，同时也使高压塔顶部的蒸汽在低压塔锅炉中循环加热。缩合，因此，节省了低压电位计和高压柱冷凝器中的水的能源消耗。对节能精馏工艺进行了研究。多晶硅的生产和提出的二重精馏法深精馏。软件这一过程可以有效地消除诸如产品纯度超过以及产品纯度等杂质。超过的节能效果超过25%。开发了用于生产多晶质热蒸馏的技术和设备。硅工艺包括低压塔、中压柱、高压柱、低压柱冷凝器、高压水柱等。粗硅被三个隔墙隔开，与传统的精馏过程相比，生产成本和能源消费在过程中大幅下降，精馏节能约70%。供热精馏可大大提高热力学效率，减少对设备的投资，热耦合精馏塔由主柱和预柱组成，混合物预分离塔、预柱基塔和柱底进一步分离材料，开发了一种与差压计相结合的高纯耦合的精馏技术，该技术可使高压柱与高压柱加热。在高压塔顶部的蒸汽加热低压锅炉，模拟两座塔的精馏过程设计参数结果显示，这一通信技术的一次利用率为92.0%，理论上节能40-65%，除此之外，还研制出了三柱热交换机节能的精馏工艺[4]。
4、发展趋势

在多晶硅行业今天发展迅速，技术创新是多晶硅的生产厂家，可持续发展的生产者必须有生计、节能和减少多晶硅的消费。为了降低生产成本，提高生产商的竞争力，使其成为有效的手段。它的节能和减少对多晶硅生产商的消费是不言而喻的。热结合精馏和多功能精馏，充分合理利用余热，节约能源，降低生产成本。节省视野，优化热泵工艺精馏比精馏热键工艺精馏，热耦合比精馏更好。同时，随着技术的迅速发展，三氯氢硅精馏技术的使用不再是唯一的精馏方法，各种节能方法必须符合趋势，这些不可避免的是流行的，如综合热泵通信技术，复合热泵精馏系统，复合多功能分馏热泵等，在制定生产计划时，是多晶硅生产商的优先考虑。
5、结论
        多晶硅作为高能量化学产品，是太阳能电子电池生产的基础，在光伏行业的发展中起着极其重要的作用，在国家能源中占有重要的地位，目前，全世界对多晶硅的需求大大高于生产能力，出现供应紧张，价格不断上涨，对国内光伏工业的发展有很大影响，目前迫切需要改善多晶硅的发展状况，增加多晶硅的供应，解决高成本、高耗能、相对落后的技术问题，实现多级精馏和三氯硅精制技术的现代化减少能量分离，提高多晶硅的性能，为光电产业的发展奠定良好的基础。
        参考文献：
        [1]郑曾鹏，杨志国，刘继三.多晶硅行业生产节能有效途径探讨[J].化学工程，2016，41（3）：75-78.
        [2]杨英，LiYing.多晶硅生产中能耗的分析及节能途径探究[J].化工设计通讯，2016，（10）：105-106.
        [3]肖闻笛，廉景燕，丛山，等.高纯三氯氢硅精馏节能工艺的模拟分析[J].现代化工，2018，32（9）：93-95.
 [4]聂少林.三氯氢硅生产工艺的改进[J].氯碱工业，2019，45（3）：30 ~31，33.