多晶硅項目相關資料

工藝流程簡述（1） 氫氣制備與凈化工序在電解槽內(nèi)經(jīng)電解脫鹽水制得氫氣。電解制得的氫氣經(jīng)過冷卻、分離液體后，進入除氧器，在催化劑的作用下，氫氣中的微量氧氣與氫氣反應生成水而被除去。除氧后的氫氣通過一組吸附干燥器而被干燥。凈化干燥后的氫氣送入氫氣貯罐，然后送往氯化氫合成、三氯氫硅氫還原、四氯化硅氫化工序。電解制得的氧氣經(jīng)冷卻、分離液體后，送入氧氣貯罐。出氧氣貯罐的氧氣送去裝瓶或放空。（2） 氯化氫合成工序從燒堿裝置來的氫氣、氫氣制備與凈化工序來的氫氣和從合成氣干法分離工序返回的循環(huán)氫氣分別進入本工序氫氣緩沖罐并在罐內(nèi)混合。出氫氣緩沖罐的氫氣引入氯化氫合成爐底部的燃燒槍。從燒堿裝置來的氯氣經(jīng)氯氣緩沖罐，也引入氯化氫合成爐的底部的燃燒槍。氫氣與氯氣的混合氣體在燃燒槍出口被點燃，經(jīng)燃燒反應生成氯化氫氣體。出合成爐的氯化氫氣體流經(jīng)一臺空氣冷卻器而降溫后，被送往三氯氫硅合成工序。為保證安全，本裝置每條生產(chǎn)線設置有一套主要由兩臺氯化氫降膜吸收器和兩套鹽酸循環(huán)槽、鹽酸循環(huán)泵組成的氯化氫氣體吸收系統(tǒng)，可用水吸收裝置因負荷調(diào)整或緊急泄放而排出的氯化氫氣體。該系統(tǒng)保持連續(xù)運轉(zhuǎn)，可隨時接收并吸收裝置排出的氯化氫氣體。為保證安全，本工序設置一套主要由廢氣處理塔、堿液循環(huán)槽、堿液循環(huán)泵和堿液循環(huán)冷卻器組成的含氯廢氣處理系統(tǒng)。必要時，氯氣緩沖罐及管道內(nèi)的氯氣可以送入廢氣處理塔內(nèi)，用氫氧化鈉水溶液洗滌除去。該廢氣處理系統(tǒng)保持連續(xù)運轉(zhuǎn)，以保證可以隨時接收并處理含氯氣體。（3） 三氯氫硅合成工序原料硅粉經(jīng)吊運，通過硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。硅粉從接收料斗放入下方的中間料斗，經(jīng)用熱氯化氫氣置換料斗內(nèi)的氣體并升壓至與下方料斗壓力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供應料斗。供應料斗內(nèi)的硅粉用安裝于料斗底部的星型供料機送入三氯氫硅合成爐進料管。從氯化氫合成工序來的氯化氫氣，與從循環(huán)氯化氫緩沖罐送來的循環(huán)氯化氫氣混合后，引入三氯氫硅合成爐進料管，將從硅粉供應料斗供入管內(nèi)的硅粉挾帶并輸送，從底部進入三氯氫硅合成爐。在三氯氫硅合成爐內(nèi)，硅粉與氯化氫氣體形成沸騰床并發(fā)生反應，生成三氯氫硅，同時生成四氯化硅、二氯二氫硅、金屬氯化物、聚氯硅烷、氫氣等產(chǎn)物，此混合氣體被稱作三氯氫硅合成氣。反應大量放熱。合成爐外壁設置有水夾套，通過夾套內(nèi)水的蒸發(fā)維持爐壁的溫度。出合成爐頂部挾帶有硅粉的合成氣，經(jīng)三級旋風除塵器組成的干法除塵系統(tǒng)除去部分硅粉后，送入由混合氣增濕塔、鼓泡塔釜和鼓泡塔組成的濕法除塵系統(tǒng)。合成氣先進入混合氣增濕塔，被從氯硅烷貯存工序中工業(yè)級四氯化硅貯槽送來的四氯化硅液體洗滌，氣體中的部分細小硅塵被洗下；混合氣增濕塔內(nèi)通入濕氫氣與氣體接觸，氣體所含部分金屬氧化物發(fā)生水解而被除去。出混合氣增濕塔的氣體進入鼓泡塔釜，與釜內(nèi)蒸發(fā)出來的四氯化硅蒸汽混合上升，進入鼓泡塔，塔頂送入的四氯化硅液體對氣體進一步洗滌，氣體中殘留的硅塵因而被除去。除去了硅粉而被凈化的混合氣體送往合成氣干法分離工序。從鼓泡塔釜引出的含少量硅渣的氯硅烷液體，依靠位差流入鼓泡塔釜液槽。出槽的液體用泵增壓，流經(jīng)氯硅烷液體過濾器，濾去硅粉。除去了硅粉的主要含四氯化硅的液體送入氯硅烷貯存工序工業(yè)級四氯化硅貯槽。氯硅烷液體過濾器設置成一開一備。過濾器需進行定期清理：停止使用待清理的過濾器，切換至備用過濾器。將待清理過濾器內(nèi)液體抽出送回鼓泡塔釜液槽；用氮氣吹掃，直至過濾器內(nèi)殘留的氯硅烷液體被汽化帶出（送往廢氣處理工序處理）；用氮氣反吹，使附著在濾芯上的硅粉脫落，然后從過濾器底部將硅粉清理出來。廢硅粉運出填埋。（4） 合成氣干法分離工序從三氯氫硅氫合成工序來的合成氣在此工序被分離成氯硅烷液體、氫氣和氯化氫氣體，分別循環(huán)回裝置使用。三氯氫硅合成氣流經(jīng)混合氣緩沖罐，然后進入噴淋洗滌塔，被塔頂流下的低溫氯硅烷液體洗滌。氣體中的大部份氯硅烷被冷凝并混入洗滌液中。出塔底的氯硅烷用泵增壓，大部分經(jīng)冷凍降溫后循環(huán)回塔頂用于氣體的洗滌，多余部份的氯硅烷送入氯化氫解析塔。出噴淋洗滌塔塔頂除去了大部分氯硅烷的氣體，用混合氣壓縮機壓縮并經(jīng)冷凍降溫后，送入氯化氫吸收塔，被從氯化氫解析塔底部送來的經(jīng)冷凍降溫的氯硅烷液體洗滌，氣體中絕大部分的氯化氫被氯硅烷吸收，氣體中殘留的大部分氯硅烷也被洗滌冷凝下來。出塔頂?shù)臍怏w為含有微量氯化氫和氯硅烷的氫氣，經(jīng)一組變溫變壓吸附器進一步除去氯化氫和氯硅烷后，得到高純度的氫氣。氫氣流經(jīng)氫氣緩沖罐，然后返回氯化氫合成工序參與合成氯化氫的反應。吸附再生氣含有氫氣、氯化氫和氯硅烷，送往廢氣處理工序進行處理。出氯化氫吸收塔底溶解有氯化氫氣體的氯硅烷經(jīng)加熱后，與從噴淋洗滌塔底來的多余的氯硅烷匯合，然后送入氯化氫解析塔中部，通過減壓蒸餾操作，在塔頂?shù)玫教峒兊穆然瘹錃怏w。出塔氯化氫氣體流經(jīng)氯化氫緩沖罐，然后送至設置于三氯氫硅合成工序的循環(huán)氯化氫緩沖罐；塔底除去了氯化氫而得到再生的氯硅烷液體，大部分經(jīng)冷卻、冷凍降溫后，送回氯化氫吸收塔用作吸收劑，多余的氯硅烷液體（即從三氯氫硅合成氣中分離出的氯硅烷），經(jīng)冷卻后送往氯硅烷貯存工序的原料氯硅烷貯槽。（5） 氯硅烷分離提純工序在三氯氫硅合成工序生成，經(jīng)合成氣干法分離工序分離出來的氯硅烷液體送入氯硅烷貯存工序的原料氯硅烷貯槽；在三氯氫硅還原工序生成，經(jīng)還原尾氣干法分離工序分離出來的氯硅烷液體送入氯硅烷貯存工序的還原氯硅烷貯槽；在四氯化硅氫化工序生成，經(jīng)氫化氣干法分離工序分離出來的氯硅烷液體送入氯硅烷貯存工序的氫化氯硅烷貯槽。原料氯硅烷液體、還原氯硅烷液體和氫化氯硅烷液體分別用泵抽出，送入氯硅烷分離提純工序的不同精餾塔中。從原料氯硅烷貯槽送來的原料氯硅烷液體經(jīng)預熱器預熱后，從中部送入1級精餾塔，進行除去低沸物的精餾操作。塔頂排出不凝氣體和部分二氯二氫硅，送往廢氣處理工序進行處理；塔頂餾出液為含有低沸點和高沸點雜質(zhì)的三氯氫硅冷凝液，依靠壓差送入2級精餾塔；塔釜得到含雜質(zhì)的四氯化硅，用泵送至7級精餾塔進行處理。2級精餾塔為反應精餾，是通過用濕潤的氮對三氯氫硅處理，把其中易于水解的雜質(zhì)化合物轉(zhuǎn)化成難于揮發(fā)的形態(tài)，以便用精餾的方法除去。2級精餾為雙系列生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線設置前后兩段精餾（二級1#、2#精餾塔），兩條生產(chǎn)線共用1臺備用塔，故共設置有5臺精餾塔。2級精餾塔塔頂排出不凝氣體同樣送往廢氣處理工序進行處理；塔頂餾出三氯氫硅冷凝液，依靠壓差送入沉淀槽；塔釜含懸浮物的釜液，用泵送至6級精餾塔進行處理。三氯氫硅冷凝液在沉淀槽中靜置8晝夜，使水解產(chǎn)生的難于揮發(fā)的化合物和細分散固相逐漸沉降或沉淀下來。靜置結束后，用泵把三氯氫硅清液從沉淀槽槽頂區(qū)域引出，連續(xù)送入3級精餾塔，以脫除三氯氫硅中的低沸點雜質(zhì)；從沉淀槽底部引出含有難揮發(fā)化合物和細分散雜質(zhì)沉淀物的液體，用泵送至6級精餾塔進行處理。3級精餾為雙系列生產(chǎn)線，目的是脫除三氯氫硅中的低沸點雜質(zhì)。三氯氫硅清液經(jīng)三級進料預熱器后，進入3級精餾塔中部。塔頂餾出含有二氯硅烷和三氯氫硅的冷凝液，靠位差流至二級三氯氫硅槽；塔底釜液為三氯氫硅，用泵送入4級精餾塔。4級、5級精餾為雙系列生產(chǎn)線，目的是分兩段脫除三氯氫硅中的高沸點雜質(zhì)。3級釜液送入4級精餾塔中部。4級塔頂餾出三氯氫硅冷凝液，靠位差流至5級精餾塔，進行脫除高沸點雜質(zhì)的第二階段。5級塔頂餾出的三氯氫硅冷凝液送入五級冷凝液槽，一個貯槽注滿后分析三氯氫硅是否符合工業(yè)級三氯氫硅對雜質(zhì)含量的要求，在分析有效的情況下，工業(yè)級精制的三氯氫硅從貯槽靠位差流至8級精餾塔。4級、5級塔釜排出的含有高沸點雜質(zhì)的三氯氫硅，用泵送入二級三氯氫硅槽。6級精餾為雙系列生產(chǎn)線，兩條生產(chǎn)線交替運行（其中一臺運行，另一臺則處于沖洗掉運行過程中積聚的固體雜質(zhì)的工況）。目的是處理2級精餾塔釜液、沉淀槽底部液體、7級精餾塔釜液等各股物料，以分離其中的聚氯硅烷和固體顆粒。6級塔頂餾出四氯化硅，靠位差流入四氯化硅洗滌液貯槽，進而泵送至濕氫處理塔和鼓泡塔頂部，用作濕法除塵的洗滌液。塔底釜液為含有氯硅烷聚合物和固體雜質(zhì)的氯硅烷，用泵送至廢氣凈化和蒸餾釜殘液處理工序進行處理。7級精餾為單條生產(chǎn)線，目的是脫除來自1級塔釜的四氯化硅中的高沸點雜質(zhì)。7級塔頂餾出物為四氯化硅，作為工業(yè)級四氯化硅產(chǎn)品送往氯硅烷貯存工序的工業(yè)級四氯化硅貯槽。塔底釜液為含高沸點雜質(zhì)的四氯化硅，用泵送至6級精餾塔處理。8至13級精餾塔均為單一生產(chǎn)線。從5級塔頂餾出的三氯氫硅，在8級精餾塔進行最終脫除三氯氫硅中的高沸點雜質(zhì)的過程。8級塔頂餾出物為去除了高、低沸點雜質(zhì)的精制三氯氫硅，分析符合多晶硅生產(chǎn)的質(zhì)量要求后，靠位差流至多晶硅制取工序。塔底釜液為含高沸點雜質(zhì)的三氯氫硅，用泵送至二級三氯氫硅槽。還原氯硅烷冷凝液經(jīng)9級進料預熱器進入9級精餾塔。塔頂餾出物為三氯氫硅，靠位差流至10級精餾塔；塔底釜液為四氯化硅，經(jīng)分析符合質(zhì)量要求后，用泵將其部分送去四氯化硅加氫，部分送往氯硅烷貯存工序的工業(yè)級四氯化硅貯槽。10級精餾塔用于還原氯硅烷中高沸點雜質(zhì)的脫除。塔頂餾出物是精制的循環(huán)三氯氫硅，送入10級冷凝液槽，經(jīng)分析符合質(zhì)量要求后，精制三氯氫硅靠位差循環(huán)回多晶硅制取工序。塔底釜液是含有高沸點餾份的三氯氫硅，用泵送至二級三氯氫硅槽。四氯化硅氫化后的氯硅烷冷凝液，經(jīng)11級進料預熱器連續(xù)送入11級精餾塔。塔頂?shù)酿s出物是三氯氫硅，連續(xù)送往12級精餾塔，進行進一步精餾。塔底釜液是含有高沸點雜質(zhì)的四氯化硅，用泵連續(xù)送往13級精餾塔。11級精餾塔塔頂餾出的三氯氫硅在12級精餾塔中脫除高沸點雜質(zhì)。12級精餾塔塔頂餾出物是精制的循環(huán)三氯氫硅，送入12級冷凝液槽，經(jīng)分析符合質(zhì)量要求后，精制三氯氫硅靠位差循環(huán)回多晶硅制取工序。塔底釜液是含有高沸點餾份的三氯氫硅，用泵送至二級三氯氫硅槽。13級精餾塔的進料為11級精餾塔釜液。塔頂餾出物是精制的循環(huán)四氯化硅，經(jīng)分析符合質(zhì)量要求后，用泵送去四氯化硅加氫工序。塔底釜液是含有高沸點雜質(zhì)的四氯化硅，送往氯硅烷貯存工序的工業(yè)級四氯化硅貯槽。（6） 三氯氫硅氫還原工序經(jīng)氯硅烷分離提純工序精制的三氯氫硅，送入本工序的三氯氫硅汽化器，被熱水加熱汽化；從還原尾氣干法分離工序返回的循環(huán)氫氣流經(jīng)氫氣緩沖罐后，也通入汽化器內(nèi)，與三氯氫硅蒸汽形成一定比例的混合氣體。從三氯氫硅汽化器來的三氯氫硅與氫氣的混合氣體，送入還原爐內(nèi)。在還原爐內(nèi)通電的熾熱硅芯/硅棒的表面，三氯氫硅發(fā)生氫還原反應，生成硅沉積下來，使硅芯/硅棒的直徑逐漸變大，直至達到規(guī)定的尺寸。氫還原反應同時生成二氯二氫硅、四氯化硅、氯化氫和氫氣，與未反應的三氯氫硅和氫氣一起送出還原爐，經(jīng)還原尾氣冷卻器用循環(huán)冷卻水冷卻后，直接送往還原尾氣干法分離工序。還原爐爐筒夾套通入熱水，以移除爐內(nèi)熾熱硅芯/硅棒向爐筒內(nèi)壁輻射的熱量，維持爐筒內(nèi)壁的溫度。出爐筒夾套的高溫熱水送往熱能回收工序，經(jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸汽而降溫后，循環(huán)回本工序各還原爐夾套使用。（7） 還原尾氣干法分離工序從三氯氫硅氫還原工序來的還原尾氣經(jīng)此工序被分離成氯硅烷液體、氫氣和氯化氫氣體，分別循環(huán)回裝置使用。還原尾氣干法分離的原理和流程與三氯氫硅合成氣干法分離工序十分類似。從變溫變壓吸附器出口得到的高純度的氫氣，流經(jīng)氫氣緩沖罐后，大部分返回三氯氫硅氫還原工序參與制取多晶硅的反應，多余的氫氣送往四氯化硅氫化工序參與四氯化硅的氫化反應；吸附再生的廢氣送往廢氣處理工序進行處理；從氯化氫解析塔頂部得到提純的氯化氫氣體，送往放置于三氯氫硅合成工序的循環(huán)氯化氫緩沖罐；從氯化氫解析塔底部引出的多余的氯硅烷液體（即從三氯氫硅氫還原尾氣中分離出的氯硅烷），送入氯硅烷貯存工序的還原氯硅烷貯槽。（8） 四氯化硅氫化工序經(jīng)氯硅烷分離提純工序精制的四氯化硅，送入本工序的四氯化硅汽化器，被熱水加熱汽化。從氫氣制備與凈化工序送來的氫氣和從還原尾氣干法分離工序來的多余氫氣在氫氣緩沖罐混合后，也通入汽化器內(nèi)，與四氯化硅蒸汽形成一定比例的混合氣體。從四氯化硅汽化器來的四氯化硅與氫氣的混合氣體，送入氫化爐內(nèi)。在氫化爐內(nèi)通電的熾熱電極表面附近，發(fā)生四氯化硅的氫化反應，生成三氯氫硅，同時生成氯化氫。出氫化爐的含有三氯氫硅、氯化氫和未反應的四氯化硅、氫氣的混合氣體，送往氫化氣干法分離工序。氫化爐的爐筒夾套通入熱水，以移除爐內(nèi)熾熱電極向爐筒內(nèi)壁輻射的熱量，維持爐筒內(nèi)壁的溫度。出爐筒夾套的高溫熱水送往熱能回收工序，經(jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸汽而降溫后，循環(huán)回本工序各氫化爐夾套使用。（9） 氫化氣干法分離工序從四氯化硅氫化工序來的氫化氣經(jīng)此工序被分離成氯硅烷液體、氫氣和氯化氫氣體，分別循環(huán)回裝置使用。氫化氣干法分離的原理和流程與三氯氫硅合成氣干法分離工序十分類似。從變溫變壓吸附器出口得到的高純度氫氣，流經(jīng)氫氣緩沖罐后，返回四氯化硅氫化工序參與四氯化硅的氫化反應；吸附再生的廢氣送往廢氣處理工序進行處理；從氯化氫解析塔頂部得到提純的氯化氫氣體，送往放置于三氯氫硅合成工序的循環(huán)氯化氫緩沖罐；從氯化氫解析塔底部引出的多余的氯硅烷液體（即從氫化氣中分離出的氯硅烷），送入氯硅烷貯存工序的氫化氯硅烷貯槽。（10） 氯硅烷貯存工序本工序設置以下貯槽：100m3氯硅烷貯槽、100m3工業(yè)級三氯氫硅貯槽、100m3工業(yè)級四氯化硅貯槽、50m3氯硅烷緊急排放槽等。從合成氣干法分離工序、還原尾氣干法分離工序、氫化氣干法分離工序分離得到的氯硅烷液體，分別送入原料、還原、氫化氯硅烷貯槽，然后氯硅烷液體分別作為原料送至氯硅烷分離提純工序的不同精餾塔。在氯硅烷分離提純工序3級精餾塔頂部得到的三氯氫硅、二氯二氫硅的混合液體，在4、5級精餾塔底得到的三氯氫硅液體，及在8、10、12級精餾塔底得到的三氯氫硅液體，送至工業(yè)級三氯氫硅貯槽，液體在槽內(nèi)混合后作為工業(yè)級三氯氫硅產(chǎn)品外售。在氯硅烷分離提純工序7級精餾塔頂部、13級精餾塔底部得到的四氯化硅液體，與一部分9級精餾塔底部得到的四氯化硅液體，一起送入工業(yè)級四氯化硅貯槽，作為產(chǎn)品外售。在6級精餾塔頂部得到的四氯化硅液體送入四氯化硅洗滌液貯槽，然后被送往三氯氫硅合成工序的合成氣增濕塔和鼓泡塔，用于洗滌三氯氫硅合成氣以除去氣體挾帶的硅粉。（11） 硅芯制備工序采用區(qū)熔爐拉制與切割并用的技術，加工制備還原爐初始生產(chǎn)時需安裝于爐內(nèi)的導電硅芯。硅芯制備過程中，需要用氫氟酸和硝酸對硅芯進行腐蝕處理，再用超純水洗凈硅芯，然后對硅芯進行干燥。酸腐蝕處理過程中會有氟化氫和氮氧化物氣體逸出至空氣中，故用風機通過罩于酸腐蝕處理槽上方的風罩抽吸含氟化氫和氮氧化物的空氣，然后將該氣體送往吸附裝置進行處理，達標排放。（12） 產(chǎn)品整理工序在還原爐內(nèi)制得的多晶硅棒被從爐內(nèi)取下，切斷、破碎成塊狀的多晶硅。用氫氟酸和硝酸對塊狀多晶硅進行腐蝕處理，再用超純水洗凈多晶硅塊，然后對多晶硅塊進行干燥。酸腐蝕處理過程中會有氟化氫和氮氧化物氣體逸出至空氣中，故用風機通過罩于酸腐蝕處理槽上方的風罩抽吸含氟化氫和氮氧化物的空氣，然后將該氣體送往吸附裝置進行處理，達標排放。經(jīng)檢測達到規(guī)定的質(zhì)量指標的塊狀多晶硅產(chǎn)品送去包裝。（13） 廢氣和殘液處理工序廢氣凈化氯硅烷分離提純工序各精餾塔頂排放的含氯硅烷、氮氣的廢氣，及含氯硅烷、氫氣、氮氣、氯化氫的多晶硅還原爐置換吹掃氣和多晶硅還原爐事故排放氣等，被送進尾氣洗滌塔（此塔一開一備），用10%NaOH溶液洗滌，廢氣中的氯硅烷（以SiHCl3為例）和氯化氫與NaOH發(fā)生以下反應而被除去：SiHCl3+3H2O=H2SiO3+3HCl+H2H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+