多晶硅生產(chǎn)中精餾工序工藝優(yōu)化淺析

1、 多晶硅生產(chǎn)中精餾工序工藝優(yōu)化淺析 1. 身份證號：3207241986082*2. 身份證號：3203221986030*3.身份證號：320323198802*摘 要：多晶硅材料在市場上有較大的需求量，可以通過化工模擬軟件pro，在模擬集成的過程中，集成能量、優(yōu)化過程，使設(shè)備成本得到控制，提升企業(yè)生產(chǎn)過程中的工業(yè)化程度。在全球氣溫變化、能耗量較大的大形勢下，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型已成為必然趨勢。光伏產(chǎn)能在我國的發(fā)展速度較快，逐漸躍居世界先進(jìn)水平，隨著多晶硅材料生產(chǎn)量的不斷增大，促使光伏產(chǎn)業(yè)呈良性發(fā)展。本文主要分析了傳統(tǒng)多晶硅生產(chǎn)精餾工藝的類別、優(yōu)化精餾工藝的措施展開分析，希望能夠為后期的生產(chǎn)發(fā)展提供借鑒

2、。關(guān)鍵詞：多晶硅生產(chǎn)；精餾工序；工藝技術(shù)多晶硅材料的生產(chǎn)，主要以三氯氫硅為主要的中間產(chǎn)品，且多晶硅與精致三氯氫硅之間在質(zhì)量上有很大關(guān)聯(lián)。制作精致三氯氫硅的整個過程，基本上同于精餾工序，利用精餾塔分離、歸類原料，整個過程需要大量的蒸汽和循環(huán)水，生產(chǎn)質(zhì)量直接影響著多晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量，需要從精餾工藝方面著手，不斷優(yōu)化。1傳統(tǒng)多晶硅生產(chǎn)精餾工藝的類別1.1合成工藝三氯氫硅是生產(chǎn)多晶硅材料的主要構(gòu)成部分。多晶硅精餾的生產(chǎn)過程是制造出精致三氯氫硅的過程。為了合成三氯氫硅，需要將主要原料氯硅烷在經(jīng)過粗餾系統(tǒng)、合成精餾系統(tǒng)的處理后，大大提純的目的。合成工藝流程具體表現(xiàn)為：第一步，添加氯硅烷入粗餾系統(tǒng)，兩個反應(yīng)塔

3、組成的粗餾系統(tǒng)，填充原料、添加催化劑，在反應(yīng)裝置中完成了氯硅烷的分解。第二步，在粗餾系統(tǒng)中去除原料雜質(zhì)，并從混合物中析出三氯氫硅，提高三氯氫硅的純度。第三步，對粗提純?nèi)葰涔柽M(jìn)行處理，在合成精餾系統(tǒng)中重復(fù)性的除輕、除重后，確定每一次精餾處理后三氯氫硅的實際純，直到在精制上滿足客觀需求。度1.2還原工藝純度較高的三氯氫硅仍需要經(jīng)過精餾塔再次提純，以析出三氯氫硅、四氯氫硅兩種物質(zhì)，使多晶硅的生產(chǎn)原料純度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。具體的工藝流程為：首先是在精餾塔在加入精致三氯氫硅后，利用三氯氫硅、四氯氫硅的穩(wěn)定性，達(dá)到分離效果，同時去除了三氯氫硅混合物中含有的雜質(zhì)成分，提升純度。上述操作完成后，要使三氯氫硅進(jìn)入

4、第二個精餾塔，用于徹底分離三氯氫硅、四氯氫硅中含有的雜質(zhì)成分，確保三氯氫硅能夠有一個較高的純度。經(jīng)過反復(fù)提純之后，必須有技術(shù)人員進(jìn)行提純檢測，在四氯氫硅中的雜質(zhì)徹底去除后，開展下一個原料工藝流程。1.3氫化工藝硅是非金屬物質(zhì)，是14號元素，呈中性。這也就意味著，硅在不同情況下，會在化合價上，有金屬、非金屬兩種變化。硅元素在三氯氫硅中的化合價為+4。氫化工藝的應(yīng)用，首先要將一定量的氫氣注入反應(yīng)裝置，利用催化劑，使四氯化硅中的氯元素替換成氫元素，三氯氫硅也就生成了。氫化工藝的應(yīng)用過程，也實現(xiàn)了回收氯硅烷的效果，代替了烷烴中含有的碳元素，三氯氫硅也能生成，原料產(chǎn)量也在工藝流程的改進(jìn)中明顯提升。1.4

5、循環(huán)工藝四氯氫硅經(jīng)過分離、反應(yīng)裝置除重之后，純度明顯提升。經(jīng)過前幾道工藝流程的處理，分離出了四氯氫硅，但其中的雜質(zhì)含量較大，直接進(jìn)入循環(huán)反應(yīng)流程，只會降低原料純度，不符合多晶硅生產(chǎn)質(zhì)量規(guī)范的具體要求。受四氯氫硅的特性決定，精餾塔是主要的除重設(shè)備，在提升純度后，再一次經(jīng)過氫化裝置處理，使原材料經(jīng)過一系列的加工處理后明顯提升了有效利用率。2優(yōu)化精餾工藝的措施2.1合成工藝的優(yōu)化（1）粗餾系統(tǒng)。粗餾系統(tǒng)生產(chǎn)出的粗三氯氫硅中b含量常超出標(biāo)準(zhǔn)，必須在生產(chǎn)工藝流程方面進(jìn)行調(diào)整。具體來說，首先要以保持精餾塔的功能性為前提，以更好地滿足四氯化硅、三氯氫硅等物質(zhì)的分立需求；其次需要變更精餾塔本身的部分功能，逐漸

6、轉(zhuǎn)變除重塔為除輕塔，提取出其中的粗三氯氫硅。相較于傳統(tǒng)的工藝流程，明顯提升了粗三氯氫硅中的微量金屬雜質(zhì)含量、微量非金屬雜質(zhì)b逐漸從中去除，更好地使粗三氯氫硅質(zhì)量與精餾系統(tǒng)合成過程中的要求相適宜?？傊?，在系統(tǒng)硬性條件不發(fā)生變化的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整工藝流程的方式，也能夠更好地改善產(chǎn)品質(zhì)量。（2）合成的精餾系統(tǒng)。為了達(dá)到合成精餾系統(tǒng)應(yīng)用過程中有更高純度、二級三氯氫硅減少排放的目的，以及廠商本身謀求更大的社會經(jīng)濟(jì)效益，需要以合稱精餾一級塔、二級塔保持不變?yōu)榍疤?，進(jìn)一步優(yōu)化合成精餾的三級塔、四級塔。同時，以填料塔替換板式塔，在完成工藝流程優(yōu)化后，積極吸收精餾技術(shù)理論（如圖1），從而提升合成精餾三級塔、四級

7、塔本身的塔板數(shù)一倍左右，精致三氯氫硅最終的合成質(zhì)量也會明顯提升。填料塔的工藝優(yōu)化，使其在操作上具備了更好的彈性，節(jié)能降耗成為必要措施。在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備不變?yōu)榍疤?，可以適當(dāng)加入換熱器，合成精餾的二級塔、四級塔都得到了有效改造，而改造后的填料塔再次進(jìn)入生產(chǎn)工藝流程。一般情況下，合成精餾系統(tǒng)的蒸汽消耗過程，會使消耗量明顯降低，改造前后有三成左右的變化。圖1 精餾技術(shù)原理2.2還原工藝的優(yōu)化還原精致三氯氫硅生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，主要基于管道設(shè)備的改良，經(jīng)過實時跟蹤生產(chǎn)過程中氯硅烷來源和各項物料的使用情況，進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量。同時，立足于企業(yè)生產(chǎn)的已有經(jīng)驗，保持精餾塔工藝參數(shù)不變化，適當(dāng)?shù)母鼡Q計量設(shè)備和管道，以

8、降低回流比例，提升設(shè)備運行過程中的處理效果。2.3氫化工藝的優(yōu)化氫化工藝的應(yīng)用，是利用轉(zhuǎn)化四氯氫硅的方式，提升三氯氫硅的生產(chǎn)量，以此增大生產(chǎn)過程中獲取的多晶硅總量。而氫化工藝的優(yōu)化，直接提升了材料的有效利用率，企業(yè)在多晶硅生產(chǎn)中的成本支出也會明顯減少。例如，企業(yè)生產(chǎn)中改進(jìn)氫化精餾一級塔、二級塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致一級塔操作壓力提升，成為反應(yīng)過程進(jìn)行的主要裝置，且二級塔壓力降低的結(jié)果。以此為基礎(chǔ)，塔內(nèi)結(jié)構(gòu)在理論塔板數(shù)方面也會提升到一倍以上，蒸汽消耗量也能以半數(shù)遞減。所以，在氫化系統(tǒng)的節(jié)能降耗方面，氫化工藝的優(yōu)化措施，具有較為顯著的積極效果。3結(jié)束語生產(chǎn)多晶硅材料的化工企業(yè)想要立足于競爭激烈的市場環(huán)境，首要做的就是提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。所以，精餾工藝流程的優(yōu)化十分必要，在原有的才做工藝上進(jìn)行專業(yè)性改進(jìn)、降低生產(chǎn)能耗，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部對多晶硅材料生產(chǎn)的良性發(fā)展。參考文獻(xiàn)：1田文龍,許貴葉.多晶硅生產(chǎn)中的精餾工序工藝優(yōu)化策略探究j.建筑工程技術(shù)與設(shè)計,20