氯硅烷和多晶硅精餾節(jié)能減排與提高質(zhì)量的技術(shù)應(yīng)用

1、.氯硅烷和多晶硅精餾節(jié)能減排與提高質(zhì)量的技術(shù)與應(yīng)用李群生*通訊聯(lián)系人，李群生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。專業(yè)方向：傳質(zhì)與精餾分離過程，電話13901385035，Email: Liqs1201，liqs。(北京化工大學(xué)，北京，100029)摘要：介紹了多晶硅生產(chǎn)的精餾過程及其節(jié)能降耗的方法，包括使用多效精餾技術(shù)、提高分離效率和全面優(yōu)化流程等方面。通過多效精餾、可以達(dá)到大幅度節(jié)能減排的效果；采用高效導(dǎo)向篩板塔和高效填料的方式，使得分離效率提高，不但降低了多晶硅精餾的能耗，減少了排放量，還可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高太陽能電池轉(zhuǎn)化率；關(guān)鍵詞：多晶硅，精餾，節(jié)能減排，提高質(zhì)

2、量The technology and application of rectifying energy-saving, pollutant emission reduction and quality-enhancing of Poly-silicon and chlorosilane Qun-sheng Li(Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029)ABSTRACT: Introduced the rectifying process of the polysilicon production and the m

3、ethod of its energy conservation and lower consumes, including the multiple-effect selective evaporation technology, enhances separation efficiency and comprehensive optimized flow and so on .Through the multiple-effect selective evaporation, may achieve the effect of large scale energy conservation

4、 and reduces the amount of effluent; Uses the highly effective guidance orifice column and the highly effective packing to enhance the separation efficiency, not only reduced rectifying process energy consumption of the polysilicon, reduced the effluent, but also may further improve the product qual

5、ity, enhances the solar cell conversion rate;Keywords: poly-silicon, rectifying, Energy-saving and pollutant emission reduction, quality- enhancing 前言多晶硅不僅是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，而且也是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換(如太陽能發(fā)電)的理想材料。為促進(jìn)我國光伏產(chǎn)業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，國家發(fā)改委將“光伏硅材料的技術(shù)開發(fā)”列入可再生資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄；2005年國家發(fā)展與改革委員會發(fā)布的第40號令產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄將6英寸以上的單晶硅、多晶硅及晶片列入

6、當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)品。這些都為多晶硅的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了強有力的政策支持，使我國硅材料產(chǎn)業(yè)跨入一個新的發(fā)展時期。多晶硅生產(chǎn)屬于高新科技項目，但多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl3等氯硅烷副產(chǎn)物，使生產(chǎn)成本居高不下；部分氯硅烷及HCl進(jìn)入尾氣，既增加了尾氣處理成本，也增大了污染物的排放量，廢水中的Cl濃度達(dá)17002500 mg/L。如何有效解決氯硅烷副產(chǎn)物的出路是降低多晶硅生產(chǎn)成本、實現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵，也是目前多晶硅生產(chǎn)企業(yè)面臨的重大技術(shù)難題。目前多晶硅生產(chǎn)的核心技術(shù)還掌握在國外企業(yè)手中，規(guī)模生產(chǎn)及副產(chǎn)品回收一直是中國企業(yè)的最大難題。大部分企業(yè)都缺少化工產(chǎn)業(yè)的

7、背景，有些企業(yè)一開始就要搞萬噸級項目，很難克服規(guī)?；a(chǎn)中的技術(shù)難題。而多晶硅精密度要求非常高，生產(chǎn)過程中又有大量易燃易爆氣體存在，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(zhì)極有可能外溢，存在重大的安全和環(huán)境隱患。因此，要打破國外技術(shù)封鎖，自力更生發(fā)展多晶硅產(chǎn)業(yè)，首先要保證工廠的先進(jìn)裝備和工藝技術(shù)水平，以及產(chǎn)品的高質(zhì)量和低成本。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們要組織國內(nèi)硅工業(yè)生產(chǎn)的科技力量，盡快對以下關(guān)鍵技術(shù)組織重點攻關(guān)：(1)先進(jìn)的三氯氫硅生產(chǎn)技術(shù)；(2)多級精餾技術(shù)和設(shè)備；(3)大型節(jié)能還原爐技術(shù)；(4)生產(chǎn)過程廢棄物的循環(huán)利用技術(shù)；(5)貫穿生產(chǎn)線節(jié)能和清潔生產(chǎn)技術(shù)。并在全生產(chǎn)

8、過程中實現(xiàn)閉環(huán)清潔生產(chǎn)，應(yīng)達(dá)到降低電耗和硅、氫、氯等原料消耗，降低成本，使產(chǎn)品具有國際競爭能力，質(zhì)量應(yīng)符合目前和未來超大規(guī)模集成電路和太陽能電池的要求。因此，我們對多晶硅生產(chǎn)中的精餾過程進(jìn)行了研究，并運用精餾節(jié)能技術(shù)對其進(jìn)行分析并與之結(jié)合應(yīng)用，這個過程中我們主要運用到了多效精餾，高效導(dǎo)向篩板塔及填料塔等。（一） 高純多晶硅的生產(chǎn)工藝簡介要進(jìn)一步的對多晶硅精餾過程進(jìn)行研究，有必要了解其生產(chǎn)工藝。從冶金級硅生產(chǎn)半導(dǎo)體級多晶硅有兩個主要的方法：用氯硅烷(主要是SiHCl3 )或硅烷( SiH4 )。（1）改良西門子法。1955年，西門子公司成功開發(fā)了利用H2還原SiHCl3，在硅芯發(fā)熱體上沉積硅的工

9、藝技術(shù)，這就是通常所說的西門子法。改良西門子法是目前生產(chǎn)多晶硅最為成熟、投資風(fēng)險最小、最容易擴建的工藝，所生產(chǎn)的多晶硅占當(dāng)今世界生產(chǎn)總量的7080%。改良西門子法生產(chǎn)多晶硅屬高能耗的產(chǎn)業(yè)，其中電力成本約占總成本的70%左右。圖1 改良西門子法生產(chǎn)工藝流程圖（2）硅烷法。 硅烷法與改良西門子法接近，只是中間產(chǎn)品不同，改良西門子法的中間產(chǎn)品是SiHCl3，而硅烷法的中間產(chǎn)品是SiH4。SiH4 是以SiCl4 氫化法、硅合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫化法等方法來制取，然后將制得的硅烷氣提純后在熱分解爐中生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶硅。圖2 硅烷法生產(chǎn)工藝流程圖通過對多晶硅目前兩種主要的生產(chǎn)工藝進(jìn)行

10、了解后，我們可以知道，在其生產(chǎn)過程中，多級精餾技術(shù)及其設(shè)備是至關(guān)重要的。如，改良西門子法中的SiHCl3，SiCl4提純分離部分，硅烷法工藝中的SiHCl3，SiH2Cl2分離提純及氫化料的分離部分確定了最終產(chǎn)物的超純硅的產(chǎn)量及質(zhì)量。同時，精餾技術(shù)及設(shè)備的高低對整個多晶硅生產(chǎn)過程的節(jié)能減排起也起著決定作用，因此，下面主要講述多晶硅精餾過程的節(jié)能技術(shù)的原理及其作用意義。（二） 多晶硅精餾節(jié)能技術(shù)原理現(xiàn)代化工過程對節(jié)能工作非常重視，國外有大量人力，物力進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的開發(fā)，節(jié)能新技術(shù)新工藝新措施新方法不斷問世。我國的多晶硅生產(chǎn)，在采用化工上已經(jīng)成熟的先進(jìn)技術(shù)后，將不會是“高能耗、高污染”，而是“綠色

11、的陽光事業(yè)”。對多晶硅精餾過程進(jìn)行研究，并運用精餾節(jié)能技術(shù)對其進(jìn)行分析并與之結(jié)合應(yīng)用，對精餾過程的節(jié)能分析1,2后可以從以下幾個方面進(jìn)行：（1）實行多效精餾，使得能量充分利用；（2）分離效率提高，降低回流比，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能降耗；（3）全面優(yōu)化流程，實現(xiàn)節(jié)能。1. 多效精餾多效精餾35是將原料分成大致相等的N股進(jìn)料，分別送入壓力依次遞增的N個精餾塔中，N個塔的操作溫度也依次遞增。壓力較高的塔的塔頂蒸氣，向壓力較低的塔的塔釜再沸器供熱，同時自身也被冷凝，以此類推，這樣節(jié)省了低壓塔再沸器的能耗和高壓塔冷凝器的水耗。在這個系統(tǒng)中，只需向第一個最高壓力塔供熱，系統(tǒng)即可進(jìn)行工作，所需能量約為單塔能耗的1/

12、N，其節(jié)能幅度是非常明顯的。圖3多效精餾原理圖一般來說，多數(shù)精餾的節(jié)能效果是以其效數(shù)來決定的。從理論上講，與單塔相比， 由雙塔組成的雙效精餾的節(jié)能效果50%，而三效精餾的節(jié)能效果67%，四效精餾的節(jié)能效果為75%。以此推，對于N效精餾，其節(jié)能效果可用一個公式來表示：其中：1為節(jié)能效果，N為多效精餾的效數(shù)。由此我們可以看到 同樣增加一個塔，從單塔精餾到雙效精餾的節(jié)能效果可達(dá)50% ，而從三效精餾到四效精餾的節(jié)能效果僅增加8%，所以在采用多效精餾節(jié)能時，要考慮到節(jié)省的能量與增加的設(shè)備投資間的關(guān)系。在效數(shù)達(dá)到一定程度后，再增加效數(shù)時節(jié)能效果已不太明顯。目前在國外一般以雙效、三效居多。 需要說明的是，

13、上述的節(jié)能效果為理論值，在實際應(yīng)用時則會低一些。由于效數(shù)太多時，會引起操作的困難，且一次投資也隨之增大。工業(yè)以雙效應(yīng)用較多。在酒精精餾過程中，采用雙效精餾，可實現(xiàn)節(jié)能18%，三效精餾節(jié)能40%，四效精餾節(jié)能50%。多晶硅生產(chǎn)中，很多塔器都是為了提純多晶硅而設(shè)置的，其中可以根據(jù)合理的能量和溫差匹配，實現(xiàn)多效精餾，達(dá)到大幅度節(jié)能減排的目的。2. 提高分離效率，降低回流比，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能降耗分離過程中，分離效率的高低，可以在很大程度上降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少排放，提高回收率，提高企業(yè)效益。如，多晶硅生產(chǎn)中節(jié)能降耗能增加效益；Q=(R+1) D，由此可知，效率高，則回流比R低，加熱量Q降低，節(jié)省能

14、耗和冷卻消耗?；亓鞅仁蔷s操作的重要參數(shù)。它與精餾塔能耗基本是直線關(guān)系，即回流比增大，能耗隨之呈直線關(guān)系增加。所以，減小回流比，是精餾操作節(jié)能的重要手段之一。但是回流比減少后，需要相應(yīng)的增加理論板數(shù)，以便達(dá)到原來的分離效果。圖4 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖由吉利蘭關(guān)聯(lián)圖（圖4）可見，左端延長后表示理論板數(shù)最多的情況，此時操作回流比為最小回流比。曲線的右端延長后表示理論板數(shù)為最小的情況，此時塔的操作回流比為無限大。精餾塔的操作正常情況下是在全回流及最小回流比兩個極限之間進(jìn)行的。而增大塔的理論板數(shù)可以有效的降低回流比，達(dá)到精餾節(jié)能的目的。3. 采用先進(jìn)的控制技術(shù)，全面優(yōu)化流程在化工分離過程操作波動是導(dǎo)致分離過程

15、設(shè)計和操作保守的一個重要原因。因為波動，設(shè)計的產(chǎn)品純度自然要高于要求的純度，塔器操作中再加上一點安全系數(shù)，回流比和能量消耗也就跟著上升了。由此可見，使用良好的儀表，嚴(yán)格控制操作，可以減少塔器操作的波動，從而可以降低以產(chǎn)品平均純度的要求。這樣，就可以減小精餾等分離過程的塔器所需要的回流，也就降低了能量的消耗。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，為了在生產(chǎn)小幅波動時仍能出合格產(chǎn)品，往往對回流比給與一個適當(dāng)?shù)陌踩珔^(qū)域。此時的回流比比設(shè)計回流比要高一些。采用高精度的感應(yīng)器、可靠的控制回路與儀表、較準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，組成先進(jìn)的控制系統(tǒng)，會增大設(shè)計者和操作人員的信心。這樣將安全區(qū)域適當(dāng)減少，達(dá)到了減小回流比和節(jié)能的目的。如

16、在丙烯/丙烷的分離過程中，采用先進(jìn)的控制手段，可使回流比由15.6降至13.5，從而實現(xiàn)節(jié)能13.5%。為了說明最佳控制對節(jié)能的潛力，MIX等人計算了化學(xué)工業(yè)中一些主要的精餾塔的冷凝器負(fù)荷和分離系數(shù)對數(shù)值變化的關(guān)系，得出分離系數(shù)對數(shù)值增加的作用和塔板數(shù)增加的作用是相同的。計算證明，最優(yōu)控制在經(jīng)濟上是合算的，而且對實際回流與最小回流的比值高的塔，更為有利。先進(jìn)控制技術(shù)目前還處于開發(fā)階段，工業(yè)化的一些問題尚待解決。但是，隨著研究工作的進(jìn)展，先進(jìn)的控制技術(shù)將在化工分離過程的節(jié)能技術(shù)中起一定的作用。（三） 高效分離技術(shù)提高產(chǎn)品質(zhì)量6,7太陽能電池的轉(zhuǎn)化率，在很大程度上依賴于多晶硅硅片的純度，產(chǎn)品純度約

17、高，太陽能轉(zhuǎn)化率越高，而轉(zhuǎn)化率是太陽能的一個非常重要指標(biāo)。那么，怎樣提高多晶硅質(zhì)量、降低雜質(zhì)含量呢？根據(jù)精餾技術(shù)原理，我們很容易得到答案。圖5 精餾技術(shù)原理圖5是精餾的技術(shù)原理，上面的曲線是物料平衡線，中間的兩條直線是精餾塔的操作線。三氯氫硅與雜質(zhì)分離時，其組成是按照在平衡線和操作線之間做三角形梯級來變化的。梯級數(shù)越多，表明分離的越徹底，約可以得到純度更高的三氯氫硅。而圖中的梯級數(shù)，就是精餾理論塔板數(shù)。理論塔板數(shù)的概念是，物料從進(jìn)入塔板到離開塔板，實現(xiàn)了分離和組分變化，組分變化達(dá)到理想的最大分離程度時，說明它是得到了一個理論板數(shù)的分離。但是實際精餾過程中，由于有霧沫夾帶、漏液、液泛等發(fā)生，以及

18、氣相（或液相）進(jìn)入塔板分離后，很快就離開塔板，很難達(dá)到一個理論級的分離。那么距離理論分離的差距，我們稱之為精餾塔板的分離效率。其定義式為：分離效率=（實際達(dá)到的分離程度）/（理論上達(dá)到的最大分離程度）可見，分離效率越高，產(chǎn)品經(jīng)過一個理論板的分離越徹底。這樣，我們可以得到完成分離而得到的理論板數(shù)為：理論板數(shù)=實際板數(shù)分離效率。這里的理論板數(shù)，即為精餾原理圖中的三角形梯級數(shù)。為了更好的說明問題，我們據(jù)兩種情況為例。例1是一個精餾塔，具有100層實際塔板，但是分離效率僅有10%；例2是一個精餾塔，具有50層塔板，分離效率為80%。則例1 的理論板數(shù)為：10010%=10塊理論板；而例2的理論板數(shù)為，

19、5080%=40塊理論板；圖6 給出了在較少理論板數(shù)時的精餾純度情況，可以看出，此時三氯氫硅距頂點還有一定距離，純度較低。圖7 給出了例2 的情況，由于此時可以得到更多的理論板數(shù)，三角形梯級較多，可以使得三氯氫硅更加接近于頂點，因而可以將三氯氫硅中的雜質(zhì)脫出更加徹底，純度更加接近于100%。這樣，我們可以得出結(jié)論，例2 即使實際板數(shù)少，塔體沒有那么高，但是由于理論板數(shù)多，它可以得到純度更高的三氯氫硅質(zhì)量。實際上，分離效率始終是精餾分離的最核心技術(shù)之一。 圖6 在較少理論塔板時精餾產(chǎn)品純度 圖7 在較多理論塔板數(shù)時產(chǎn)品純度（四） 高效分離技術(shù)降低排放從上述精餾原理8,9中我們知道，提高分離效率，

20、可以提高經(jīng)過每一次塔板時的組分變化，那么，在精餾塔底部，采用同樣的原理，可以得到如何減少排放。根據(jù)精餾原理，對于精餾塔自上而下而言，沒經(jīng)過一層塔板，目標(biāo)產(chǎn)物的組成都會降低一些，直到到達(dá)塔底，其組成達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（圖8）。但是，我們還以上述的例1和例2為例，即例1是一個精餾塔，具有100層實際塔板，但是分離效率僅有10%；例2是一個精餾塔，具有50層塔板，分離效率為80%。則例1 的理論板數(shù)為：10010%=10塊理論板；而例2的理論板數(shù)為：5080%=40塊理論板；根據(jù) 圖9 分析，我們知道，在例1 中由于理論塔板數(shù)少，而到達(dá)塔底時，排放的目標(biāo)產(chǎn)物組成就高，就會有較多的產(chǎn)品通過殘液排放進(jìn)入環(huán)境中

21、去。而在例2 的圖10中，由于提供的理論板數(shù)多，目標(biāo)產(chǎn)物得到充分的分離，塔底排放的目標(biāo)產(chǎn)物組分就非常低，可以很好的降低排放，減少污染。同時，由于排放目標(biāo)產(chǎn)物較少，使其得到充分的回收，也大大提高了回收率和經(jīng)濟效益。設(shè)想，如果排放的組成哪怕是降低0.5個百分點，那么長年累月的積累下來，將是一個非常大的數(shù)字，能夠為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。我們做過統(tǒng)計，在很多情況下，即使降低0.3個百分點，可能會一年多回收400500噸產(chǎn)物，約值500萬元左右（當(dāng)然，這一點與具體的流程有關(guān)）。圖8 精餾操作原理（塔底） 圖9 在較少理論塔板時精餾塔底組成 圖10 在較多理論塔板數(shù)時塔底組成（五） 高效導(dǎo)向篩板塔與新型

22、高效填料技術(shù)及其應(yīng)用精餾過程一般是在塔式設(shè)備中實現(xiàn)的。前已述及，塔設(shè)備的分離效率是一個非常重要的參數(shù)，提高分離效率，則可以降低回流比節(jié)能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低塔底排放物料的含量，這對于提高三氯氫硅質(zhì)量，對多晶硅質(zhì)量、太陽能電池轉(zhuǎn)換率的提高，以及生產(chǎn)過程的節(jié)能減排，具有重要意義。 A. 采用高效導(dǎo)向篩板塔高效導(dǎo)向篩板塔是通過對傳統(tǒng)的塔板，進(jìn)行、MD塔板、導(dǎo)向浮閥板、斜孔板等等。這里以導(dǎo)向篩板為例介紹之。高效導(dǎo)向篩板是我們在對包括篩板塔板在內(nèi)的各種塔板進(jìn)行深入細(xì)致研究的基礎(chǔ)上，發(fā)揚篩板塔板結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉的特點，克服其漏液點高、效率較低的缺點，并且通過對各種塔板進(jìn)行深入研究、綜合比較，結(jié)合塔板上流

23、體力學(xué)與傳質(zhì)學(xué)的研究成果而研究開發(fā)的一種新型高效塔板。高效導(dǎo)向篩板具有生產(chǎn)能力大、塔板效率高、塔壓降低、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、維修方便的特點。目前已廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、石油化工、精細(xì)化工、輕工化工、醫(yī)藥工業(yè)、香料工業(yè)、原子能工業(yè)等，高效導(dǎo)向篩板已推廣應(yīng)用了數(shù)千座精餾、吸收塔，多次獲省部級科技進(jìn)步獎，還獲得過國家科技進(jìn)步獎。高效導(dǎo)向篩板的工作原理1015是：如圖11所示，在高效導(dǎo)向篩板上開設(shè)了大量篩孔及少部分導(dǎo)向孔，通過篩孔的氣體在塔板上與液體錯流，穿過液層垂直上升，通過導(dǎo)向篩板的氣體，沿塔板水平前進(jìn)，將動量傳遞給塔板上水平流動的液體，從而推動液體在塔板上均勻穩(wěn)定前進(jìn)，克服了原來塔板上的液面落差和

24、液相返混，提高了生產(chǎn)能力和板效率，解決了堵塔、液泛等問題。另外，在傳統(tǒng)塔板上，由于存在液面梯度，在塔板的上游總存著一個非活化區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)氣流無法穿過液層而上升鼓泡，如對浮閥塔板，上游的幾排浮閥無法打開，而對篩板塔板，上游的一個圖11導(dǎo)向篩板結(jié)構(gòu)原理示意圖區(qū)域內(nèi)無氣泡鼓出。根據(jù)實驗測定，非活化區(qū)的面積往往占塔截面積的1/3左右。高效導(dǎo)向篩板在液流入口處增加了向上凸成斜臺狀的鼓泡促進(jìn)器，促使液體一進(jìn)入塔板就能鼓泡，改善氣液接觸與傳質(zhì)狀況。高效導(dǎo)向篩板具有下述特點16,17：1、生產(chǎn)能力大由于下列原因，高效導(dǎo)向篩板比傳統(tǒng)塔板的生產(chǎn)能力高出50100%，甚至更高。（1）克服了液流上游存在的非活化區(qū)，

25、使得氣流通道增加了1/3以上。（2）消除了液面梯度，使得氣速均勻。在傳統(tǒng)塔板上，由于上游液層厚而下游液層薄，氣速在整個塔截面上是不均勻的，下游液層較薄處氣速較大，該處液層率先被吹開時，即達(dá)到了生產(chǎn)能力的最大值。而對導(dǎo)向篩板，由于整個塔截面上氣速均勻，即全塔平均氣速達(dá)到最大時，才是生產(chǎn)能力的最大值。（3）從篩孔中上升的氣體是垂直向上，從導(dǎo)向孔中上升的氣體是水平向前，氣體的合成氣速是斜向上方的。這樣既延長了氣體夾帶霧滴的運動軌跡，減小了霧沫夾帶，又提高了氣速和生產(chǎn)能力。（4）由于導(dǎo)向篩板效率高，相同塔板數(shù)時回流比可以降低，進(jìn)而提高塔的負(fù)荷與生產(chǎn)能力。2、效率高（1）由于克服了非活化區(qū)，使得塔板上鼓

26、泡區(qū)域增加，增加了氣液傳質(zhì)機會，提高了塔板效率。（2）液相返混是影響塔板效率的最重要的因素之一。高效導(dǎo)向篩板很好地克服了液相返混，提高了塔板效率。（3）消除了液面梯度，降低了漏液量和霧沫夾帶，提高了塔板效率。3、壓降低與泡罩塔板、浮閥塔板等塔板相比，篩板塔板由于結(jié)構(gòu)簡單，氣流通道順暢，因此操作壓降最低。實驗和生產(chǎn)經(jīng)驗表明，導(dǎo)向孔的阻力降比篩孔的低20%左右，導(dǎo)向篩板的壓降比篩板塔板的還低10%左右。4、抗堵能力強由于從導(dǎo)向孔中噴出的氣體推動物料在塔板上水平前進(jìn)，這樣可以強化液體在塔板上的流動，對粘性物料，可以多設(shè)置導(dǎo)向孔。尤其是對發(fā)酵醪的蒸餾、聚合物與單體的分離等等，有其獨到之處。5、結(jié)構(gòu)簡單

27、、維修方便由于高效導(dǎo)向篩板只是在鋼板上開些篩孔和導(dǎo)向孔，而無其它組件，因此其結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕，這樣工人在拆裝和維修過程中非常方便。綜上所述，高效導(dǎo)向篩板適用于要求生產(chǎn)能力大或擴產(chǎn)改造的場合，要求分離效率高以及精密分離的場合，要求壓降低特別是真空精餾的場合，它對粘性物料或含有固體顆粒的物料有很強的抗污和抗堵能力，還能夠有效地破除塔板上的泡沫，降低霧沫夾帶，防止液泛發(fā)生。高效導(dǎo)向篩板的成功之處還在于其結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。B. 采用新型高效填料18,19填料是填料塔最重要的傳質(zhì)內(nèi)件，填料的性能主要取決于填料表面的潤濕程度和汽液兩相流體分布的均勻程度。填料提供了單位體積中較大的幾何表面積，起氣液傳質(zhì)

28、作用的表面要比幾何表面小，總有一部分填料表面未被潤濕，減少了氣液有效接觸的相界面，從而降低了傳質(zhì)效果。若想達(dá)到好的傳質(zhì)效果，必須使液體在整個填料表面充分潤濕，形成均勻的液膜。根據(jù)流體在填料中的上述傳質(zhì)理論，我們研究開發(fā)了BH型新型高效填料，其特點在于：(1) 填料波紋線呈折線式變化，液膜在波紋線折線交點處流向發(fā)生變化，流動的液膜發(fā)生擾動，氣體向上流動時，亦發(fā)生同樣情況。此時流體層流底層和流動邊界層減薄，傳質(zhì)阻力減小，并且在拐點處由于流體流向發(fā)生變化，增加了液膜表面更新的機會，提高了擴散速率，強化了氣液傳質(zhì)過程；(2) 填料表面經(jīng)過特殊的物理和化學(xué)處理，液體在其表面成膜性更好，單位體積內(nèi)液膜面積

29、大為增加，如500m2/m3到700，800，甚至1500，汽液有效傳質(zhì)面積增大，能大大強化汽液接觸，提高填料的分離效率。由此使得回流比大幅度減小，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。BH型高效填料的特點是：（1）、理論塔數(shù)高、通量大、壓力降低。（2）、低負(fù)荷性能好、理論板數(shù)隨氣體負(fù)荷的降低而增加，幾乎沒有低負(fù)荷極限。（3）、放大效應(yīng)不明顯。（4）、適應(yīng)于難分離物系、熱敏性物系及高純度產(chǎn)品的精餾分離。（六） 結(jié)論目前多晶硅核心技術(shù)還是掌握在德國、日本、美國等少數(shù)國家手中。依靠進(jìn)口，使得國內(nèi)生產(chǎn)成本居高不下，并嚴(yán)重制約中國相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。因此，致力于多晶硅生產(chǎn)過程中多級精餾技術(shù)及設(shè)備的研究與開發(fā)，將已經(jīng)應(yīng)用成

30、功的化工精餾技術(shù)，移植到多晶硅生產(chǎn)中來，對我國多晶硅生產(chǎn)降低能耗，提高質(zhì)量，進(jìn)一步提高我國多晶硅生產(chǎn)的核心競爭力，具有重要的意義。相信不久我國多晶硅的生產(chǎn)將更上一個臺階，成為“綠色陽光事業(yè)”。參 考 文 獻(xiàn)1 李群生等. 用高效導(dǎo)向篩板改造 8 mm甲醇回收塔J. 化工進(jìn)展，1995，(6):38412 李群生等.導(dǎo)向篩板在甲醇醋酸甲醋回收塔改造鐘的應(yīng)用J.維綸通訊，1996，16(1):34363 李群生等. 聚乙烯醇聚合二塔的技術(shù)改造J. 現(xiàn)代化工，2001，21（4）39414 李群生，張澤廷，邱順恩，劉永興，吳遠(yuǎn)友. 高粘度物料精餾的研究與應(yīng)用J. 化工進(jìn)展，2001，20（5）323

31、55 李群生，張澤廷，趙寶山，韓玉強，王二全. 聚乙烯醇聚合二塔的技術(shù)改造J. 現(xiàn)代化工，2001，21（4）：39416 李群生，王寶華. 導(dǎo)向篩板在甲醇精餾塔技術(shù)改造中的研究與應(yīng)用J. 北京化工大學(xué)學(xué)報，2001，28（3）：9127 李群生，王寶華，宋春穎，謝中權(quán)，戴治海. 精餾結(jié)晶聯(lián)合分離方法分離揮發(fā)度相近物系J. 化工進(jìn)展，2002，21（6）402403，4098 李群生. 精餾過程的節(jié)能降耗與新型高效分離技術(shù)的應(yīng)用J. 化肥工業(yè)，2003，30（1）：35，89 姚曉敏，李群生，徐靜年，張澤廷. 3萬t/a甲醇精餾塔的技術(shù)改造J. 現(xiàn)代化工，2002，22：16516710 王寶華，李群生. 現(xiàn)代化工分離工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用J.化工環(huán)保.2003（2）：798111 李群生，王愛軍，毛明華，張澤廷，高效導(dǎo)向篩板理論研究及其在異戊二烯萃取精餾中的應(yīng)用，石油化工，2004，33（4）368371 12 毛明華，李群生*，王愛軍. 高效導(dǎo)向篩板流體力學(xué)性能研究J. 北京化