多晶硅工艺原理课件

1、多晶硅工艺原理,1,第一部分多晶硅工艺原理,多晶硅工艺原理,2,教学内容及目的,使初次接触多晶硅的学生能够对多晶硅的生产工序构成有初步的了解； 初步掌握各生产工序的原理和内容； 初步了解多晶硅生产的装置名称、设备构成。 了解并掌握多晶硅生产的原料、中间产品和产品的物理、化学和安全特性。,多晶硅工艺原理,3,主要工序目录,主工艺 （1）液氯贮存及汽化工序 （2）合成工序 这一工序包括氯化氢合成工序和三氯氢硅合成工序 （3）氯硅烷提纯工序 这一工序包括粗提纯、精提纯、废体净化和蒸馏釜残液处理工序 （4）多晶硅工序 这一工序包括多晶硅制取工序和四氯化硅氢化工序 （5）氢气制备及净化工序 （6）工艺废

2、料处理工序 （7）成品整理工序（包括实验室检验分析）,多晶硅工艺原理,4,公用工程 (1) 空分制氮站； (2) 空压站； (3) 冷冻站； (4) 循环水站； (5) 脱盐水站； (6) 综合泵站； (7) 锅炉房； (8) 供热站； (9) 高纯水系统； (10) 污水处理站； (11) 10KV变电站； (12) 总变； (13) 煤输送系统； (14) 石灰石粉输送系统； (15) 渣（锅炉）贮运系统； (16) 灰贮运系统。,多晶硅工艺原理,5,一、主工艺介绍,本装置的设计能力为年产高纯（电子级）多晶硅1500吨， 同时副产物：二级三氯氢硅，四氯化硅。 其主要的生产工艺，是通过工业硅

3、与气态氯化氢的反应，将其转化为由三氯氢硅、四氯化硅、二氯氢硅、聚氯硅烷、金属杂质等组成的混合蒸汽并将其冷凝，用精馏的方法从冷凝液中分离出高纯度的三氯氢硅，再将汽化的三氯氢硅，与氢气按一定比例混合引入多晶硅还原炉。在置于还原炉内的棒状硅芯两端加以电压，产生高温。在高温硅芯表面，三氯氢硅被氢气还原成元素硅，并沉积在硅芯表面，逐渐生成所需规格的多晶硅棒。,多晶硅工艺原理,6,低沸物,H2、HCl,粗SiHCL3,冷凝液,氢气,氯气,氯化氢合成,三氯氢硅合成,加压冷凝分离,合成精馏,精 馏,还 原,干法回收,干法精馏,综合回收,HCl 硅粉,低沸物,高低沸物,纯SiHCL3,多晶硅,纯SiHCL3,S

4、iCL4,冷凝液,H2,HCL,尾气,氢 化,氢化粗馏,综合回收,SiCL4,粗SiHCL3,粗SiHCL3,氢气,SiCL4,多晶硅工艺原理,7,（1）液氯贮存及汽化工序 外购的液氯钢瓶运送入本工序厂房内实瓶区存放，使用后的液氯钢瓶吊运至空瓶区存放并定期运出。 从钢瓶放出的液氯，引入液氯汽化器内被热水加热而汽化。汽化生成的氯气经过氯气缓冲罐，先进行干燥，然后送往氯化氢合成工序。 用于液氯汽化的加热水来自热水槽。通入低压蒸汽（部分来自还原炉的热能回收）直接加热槽内的水。出槽的热水用循环泵送入液氯汽化器加热汽化液氯。出液氯汽化器的水返回热水槽。 液氯汽化器为一开一备。随着汽化器工作时间的增加，液

5、氯中的NCl3浓度会升高，当达到一定浓度时，会导致爆炸。因此须定期分析汽化器中NCl3的浓度，当NCl3浓度达到40g/l时，必须切换汽化器，将汽化器中NCl3浓度较高的残液放入排污罐，用碱液将NCl3和液氯处理掉。,多晶硅工艺原理,8,从液氯钢瓶或汽化系统设备、管线泄漏出来的氯气，必需得到及时的处理。为此，在沿厂房内墙设置的环形地沟内，沟底上方架设管壁上开孔的环形风管，将地面附近含氯的空气吸入管内，并送入至废气处理塔处理。必要时，可用软管连接到从风管伸出地面的活接头上，将软管引至厂房的各部位，进行局部排风。设置于废气处理塔后的事故风机，从塔顶抽送气体，造成废气收集、处理系统气体输送的动力。

6、当正在放液的液氯钢瓶发生泄漏、或某台汽化器需要作排液操作之前、或系统停车之后，可通过从钢瓶排气接嘴、汽化器和氯气缓冲罐出气管引至废气处理塔进气管的支管，将钢瓶或设备内的氯气抽出，送入废气处理塔处理。,多晶硅工艺原理,9,汽化系统安全阀泄放的氯气直接送入废气处理塔。 入废气处理塔的含氯空气，在填料层与自上而下的碱液逆流接触，氯气与碱液中的NaOH反应生成NaClO、NaCl和H2O而被吸收。因反应放热，塔内液体和气体的温度均有升高。用事故风机抽出塔顶经处理达标的气体放空；出塔底的液体靠位差流入碱液循环槽，再用碱液循环泵抽出，经碱液循环冷却器用循环冷却水冷却后，送入废气处理塔顶用作吸收剂。当循环碱

7、液中NaOH浓度降至23%（w）时，停止使用工作槽中的碱液，切换至碱液循环备用泵，将备用槽中贮存的浓度为15%（w）的新鲜NaOH溶液送入废气处理塔吸收氯气。在备用泵、备用槽系统作吸收操作期间，原工作泵、工作槽系统需完成以下工作：用泵将,多晶硅工艺原理,10,槽内含10%NaClO的液体排至次氯酸钠溶液贮槽贮存，然后将配制好的NaOH溶液送入槽内贮存，以备随后用于氯气的吸收。 次氯酸钠溶液贮槽内贮存的10%NaClO溶液，用泵装车，作为商品外售。必要时，亦可将其送至工艺废料处理工序处理。 15%NaOH溶液的配制，是将从35%NaOH贮槽送来的浓碱液放入15%碱液配制槽内。向槽中通入一次水，将

8、碱液稀释至所需浓度。 事故风机、废气处理塔、碱液循环系统保持连续运转。,多晶硅工艺原理,11,氯化氢合成炉,多晶硅工艺原理,12,（2）合成工序 1）氯化氢合成工序 在氯化氢合成炉内，通过氢气、氯气混合气体的燃烧反应制得氯化氢。 氯化氢合成工序的流程由初始原料输入、氯化氢合成系统和废气处理系统三部分组成。 A.初始原料输入 来自氢气制取工序及从三氯氢硅合成工序返回的循环氢气输送入氢气缓冲罐，出该罐的氢气分别去两条生产线的氯化氢合成炉。 来自液氯汽化工序的氯气穿过氯气缓冲罐，分别去两条生产线的氯化氢合成炉。,多晶硅工艺原理,13,B.氯化氢合成系统 氢气和氯气在炉内燃烧，反应生成氯化氢，反应式如

9、下： H2+Cl2=2HCl 炉内的工作压力为0.4MPa0.5MPa。温度不超过450。输出的氯化氢，穿过空气冷却器被冷却到150，并穿过氯化氢冷却器，被循环冷却水冷却到4050温度。冷却后的氯化氢送入氯化氢储罐，然后被送往三氯氢硅合成工序。,多晶硅工艺原理,14,液氯储罐,液氯汽化器,液氯干燥器,液氯缓冲罐,氢气缓冲罐,阻火器,氯气,氯化 氢合 成炉,氢气,空气冷却器,HCl,氯化氢冷却器,氯化氢储气罐,电解氢气,CDI 分离氢气,氯化氢缓冲罐,从TCS合成分离的氯化氢,从STC氢化分离的氯化氢,去TCS 合成,氯化氢吸收冷却塔,氯化氢排放缓冲槽,氯化氢合成示意图,多晶硅工艺原理,15,2

10、）三氯氢硅合成工序 在合成炉内，用硅粉与气态氯化氢反应制得三氯氢硅。 三氯氢硅合成工序包括以下几个系统： 原料处理系统； 三氯氢硅合成系统； 汽气混合气“干法”除尘系统； 汽气混合气“湿法”除尘系统； CDI公司汽气混合气分离系统。,多晶硅工艺原理,16,其中原料处理系统的氯化氢加热部分、三氯氢硅合成系统、汽气混合气“干法”除尘系统及汽气混合气“湿法”除尘系统设置两条相同的生产线（生产线、），CDI公司汽气混合气分离系统为一条生产线。,多晶硅工艺原理,17,三氯氢硅合成示意图,多晶硅工艺原理,18,多晶硅工艺原理,19,A原料处理系统 原料处理系统完成对原料氯化氢的预热，及对三氯氢硅合成炉启动

11、和停炉时使用的氮气的加热。 B三氯氢硅合成系统 原料硅粉用运输罐送入工序，用单梁吊车，将运输罐提升并安装在硅粉验收槽的顶部，并将硅粉放入接收槽内。硅粉接收槽的装料为一昼夜一次，槽侧配有硅尘捕集器以便回收硅粉。 硅粉一班一次由接收槽放入安装于下方的硅粉计量罐，再放入下方的硅粉供料罐。用安装于供料罐底部的硅粉给料机将硅粉以一定的流量供入到氯化氢输送管道中，硅粉被氯化氢气流携带，送入三氯氢硅合成炉底的锥形部分。,多晶硅工艺原理,20,表压0.450.5MPa的氯化氢同时被分别送入硅粉接收槽、硅粉计量罐和硅粉供料罐中，以平衡硅粉装料设备和合成系统的压力。 在三氯氢硅合成炉内，硅粉和氯化氢发生反应，生成

12、三氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷等副产物。主要反应式如下： Si+3HCl = SiHCl3+H2+Q Si+2HCl = SiH2Cl2+Q Si+4HCl = SiCl4+2H2+Q 反应产物以汽气混合气的形式出合成炉顶，去“干法”除尘系统。 反应炉下部区域压力为0.350.45MPa，温度为290330。 在反应过程中生成大量的热，用蒸发反应炉夹套内的水而移出。,多晶硅工艺原理,21,C汽气混合气“干法”除尘系统 出三氯氢硅合成炉的夹带有硅粉的汽气混合气依次进入一、二、三级旋风除尘器，气体中的大部分硅粉被分离下来，随即落入安装于下方的三个小集尘罐。定期把硅尘从小

13、集尘罐中卸到集尘罐中。定期将罐中硅粉卸出，送去处理。 D汽气混合气“湿法”除尘系统 经“干法”除尘后的汽气混合气进入湿氢处理塔顶部，与同样从顶部注入的四氯化硅液体混合，自上而下流动。从塔下部送入用脱盐水增湿的氢气，与塔内的气液混合物接触，促使汽气混合气中所含的金属氯化物发生部分水解，同时，汽气混合气中的部分细小硅尘被液体四氯化硅洗下，混合气亦被四氯化硅冷却。,多晶硅工艺原理,22,从湿氢处理塔下部出来，含固态杂质的汽气液混合物进入鼓泡蒸馏釜并被引至液下。气体鼓泡溢出，随后由下而上进入泡塔，与从塔顶流下的液体四氯化硅逆流接触，被进一步冷却并最终除去细小的硅尘和金属杂质。 出鼓泡塔，除去了固态杂质

14、的冷却汽气混合气，压力为0.20.25MPa，温度为5090，被送入汽气混合气分离系统（CDI-3）。在该系统内，汽气混合气中的氯硅烷被冷凝分离出来，送入三氯氢硅储槽（氯硅烷储槽），然后被送往三氯氢硅提纯工序粗精馏部分的一级精馏塔。同时，氢气和氯化氢气体也从CDI-3系统中分离出来，两种气体分别被送回氯化氢合成工序的氢气缓冲罐和氯化氢缓冲罐，循环用于氯化氢合成和三氯氢硅合成。 鼓泡塔底引出的含四氯化硅、三氯氢硅、聚氯硅烷、硅渣和其它杂质的液体，被泵送至三氯氢硅提纯工序粗精馏部分六级精馏塔。 贮存于四氯化硅储槽的四氯化硅，由泵送至湿氢处理塔和鼓泡塔顶，用作湿法除尘的洗涤液。,多晶硅工艺原理,23

15、,（3） 氯硅烷提纯工序 三氯氢硅提纯工序 本工序分为前后两个部分，其主要功能为：1）粗提纯部分：用多级精馏和湿氮处理的方法，从由三氯氢硅合成工序制得的氯硅烷冷凝液中提取初步精制的三氯氢硅；2）精提纯部分：a.用湿氮处理和多级精馏的方法，将粗提纯部分制得的三氯氢硅进一步精制，得到多晶硅级的精制三氯氢硅；b.从多晶硅制取工序返回的氯硅烷冷凝液中分离出循环使用的多晶硅级的精制三氯氢硅；c.从四氯化硅氢化工序返回的氯硅烷混合冷凝液中分离出多晶硅级的精制三氯氢硅和用于循环加氢的精制四氯化硅。 1）粗提纯部分 粗提纯部分流程由七级精馏塔组成，其中，一级、七级为单系列生产线，二级至六级为双系列生产线。,多

16、晶硅工艺原理,24,多晶硅工艺原理,25,A.一级精馏四氯化硅与三氯氢硅的分离 一级精馏塔为筛板式。塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 贮存于三氯氢硅合成工序储槽中的氯硅烷，用计量泵输送，经一级进料预热器预热，送入一级精馏塔。 塔顶馏出含有低沸点和高沸点杂质的三氯氢硅冷凝液，经一级冷凝液槽，靠位差流去二级1#精馏再沸器（蒸馏釜）。 从塔顶冷凝器排出的废气，与二级1#、2#塔顶冷凝器排出的废气一起，经1#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯硅烷，冷凝液靠位差流入二级三氯氢硅槽。 塔底釜液为含杂质的四氯化硅，排入贮槽，再用计量泵送入七级精馏塔进行净化。,

17、多晶硅工艺原理,26,B.二级精馏湿氮处理，脱除三氯氢硅中杂质的反应精馏 二级反应精馏，是通过用湿润的氮对三氯氢硅的处理，把其中易于水解的杂质化合物转化成难于挥发的形态，以便用精馏的方法除去。 二级反应精馏各台精馏塔均为筛板式。塔底再沸器用0.6MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。,多晶硅工艺原理,27,a二级一段反应精馏 一级精馏塔顶馏出的，含有低沸点和高沸点杂质的三氯氢硅冷凝液不断送入二级1#精馏塔的再沸器。同时，从塔底供入来自氮气加湿器的湿润氮气对塔内工艺物料进行处理。 塔顶馏出三氯氢硅冷凝液，经槽，靠位差流入二级2#精馏塔（二段反应精馏）的再沸器，进行二段反应精馏。 出二级1

18、#精馏塔底含悬浮物的釜液，排入贮槽，泵送入六级进料液槽,多晶硅工艺原理,28,b二级二段反应精馏 一段反应精馏塔顶馏出的三氯氢硅冷凝液经二段反应精馏再沸器，蒸入二级2#精馏塔内，同时从塔底供入来自氮气加湿器的湿润氮气对塔内工艺物料作进一步处理。 塔顶馏出三氯氢硅冷凝液，经缓冲槽，靠位差流入沉淀槽。 出二级2#精馏塔底含悬浮物的釜液，排入釜液槽，泵送入六级进料液槽。 所有二级1#、2#精馏冷凝器排出的废气，与一级精馏冷凝器排出的废气一起，经1#尾气冷凝器冷凝回收三氯氢硅后，送去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,29,c三氯氢硅的沉淀 二级二段精馏的馏出物进入沉淀槽，三氯氢硅冷凝液在

19、此静置8昼夜。此间，水解产生的难于挥发的化合物和细分散固相逐渐沉降或沉淀下来。 静置结束后，用泵把三氯氢硅清液从沉淀槽槽顶区域引出，连续送入三级精馏塔，以脱除三氯氢硅中的低沸点杂质；从沉淀槽底部引出的、含有难挥发化合物和细分散杂质沉淀物的液体，泵送入六级进料液槽。,多晶硅工艺原理,30,C.三级精馏三氯氢硅中低沸点杂质的脱除 三级精馏目的是脱除三氯氢硅中的低沸点杂质。 三级精馏塔为筛板式。塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 从沉淀槽的泵送来的三氯氢硅清液，经三级进料预热器，连续送入三级精馏塔。 塔顶馏出含有二氯硅烷和三氯氢硅的冷凝液，经三级冷凝液槽，靠位差流去二级

20、三氯氢硅槽。 从塔顶冷凝器排出的废气，与六、七级塔顶冷凝器排出的废气一起，经3#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯硅烷，冷凝液靠位差流入二级三氯氢硅槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。 塔底釜液为三氯氢硅，排入釜液槽，再用计量泵送入四级精馏塔。,多晶硅工艺原理,31,D.四级、五级精馏三氯氢硅中高沸点杂质的脱除 四级、五级精馏目的是分两段脱除三氯氢硅中的高沸点杂质。 从三级釜液槽泵送来的三氯氢硅，送入四级精馏塔。 四级塔顶馏出的三氯氢硅冷凝液，经四级冷凝液槽，靠位差流去五级精馏塔，进行脱除高沸点杂质的第二阶段。 五级塔顶馏出的三氯氢硅冷凝液送入4个五级冷凝液槽之一。一个贮槽

21、注满后，分析三氯氢硅是否符合工业级三氯氢硅对杂质含量的要求。在分析有效的情况下，工业级精制的三氯氢硅从贮槽靠位差流去本工序的精提纯部分。,多晶硅工艺原理,32,四级、五级塔釜排出的含有高沸点杂质的三氯氢硅，排入釜液槽，再用计量泵送入二级三氯氢硅槽。 从四级、五级塔顶冷凝器排出的废气，一起经2#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯桂烷，冷凝液靠位差流入二级三氯氢硅槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,33,E.六级精馏四氯化硅和三氯氢硅中氯硅烷聚合物和固体颗粒的分离 六级精馏目的是处理以下各股物料的混合物，以分离其中的聚氯硅烷和固体颗粒： a来自二级精馏塔釜含悬

22、浮物的三氯氢硅液体； b来自二级精馏沉淀槽底，含沉淀物的三氯氢硅液体； c来自七级精馏塔釜，含高沸点组分的四氯化硅液体； d来自三氯氢硅合成工序鼓泡蒸馏釜，含硅粉和聚氯硅烷的四氯化硅液体。 以上物料先进入贮槽，然后用泵输送，经进料预热器，进入六级精馏塔,多晶硅工艺原理,34,六级精馏塔为筛板式。塔底再沸器用0.6MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 塔顶馏出物为四氯化硅，经六级冷凝液槽，靠位差流入三氯氢硅合成工序的四氯化硅储槽，进而泵送至湿氢处理塔和鼓泡塔顶部，用作湿法除尘的洗涤液。 塔底釜液为含有氯硅烷聚合物和固体杂质的氯硅烷，排入釜液槽，再用计量泵送至废气净化和蒸馏釜残液处理工序

23、。 从塔顶冷凝器排出的废气，与三级、七级塔顶冷凝器排出的废气一起，经3#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯桂烷，冷凝液靠位差流入二级三氯氢硅槽。废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,35,F.七级精馏四氯化硅的净化 七级精馏目的是脱除来自一级塔釜的四氯化硅中的高沸点杂质。 七级精馏塔为筛板式。塔底再沸器用0.6MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 塔顶馏出物为四氯化硅，流入七级冷凝液槽，贮槽注满后，分析四氯化硅是否符合要求，然后靠位差流去白炭黑装置用作原料。 塔底釜液为含高沸点杂质的四氯化硅，排入釜液槽，再用计量泵送至六级进料槽。 从塔顶冷凝器排出的废气，与

24、三级、六级塔顶冷凝器排出的废气一起，经3#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯桂烷，冷凝液靠位差流入F二级三氯氢硅槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序,多晶硅工艺原理,36,2）精提纯部分,精提纯部分的主要设置为6精馏塔。 A. 精馏2塔三氯氢硅中高沸点杂质的脱除 从粗精馏工序五级塔顶馏出的三氯氢硅，靠位差流入精馏2塔的进料塔板，在此进行最终脱除三氯氢硅中的高沸点杂质的过程。 塔顶馏出物为去除了高、低沸点杂质的精制三氯氢硅，经用-15盐水冷却的2塔冷凝液过冷器，流入2塔冷凝液槽，经分析符合多晶硅生产的质量要求后，靠位差流去多晶硅制取工序。 塔底釜液为含高沸点杂质的三氯氢硅，经釜

25、液槽，用计量泵送至二级三氯氢硅槽。 从塔顶冷凝器排出的废气，与3塔塔顶冷凝器排出的废气一起，经4#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的三氯氢硅，冷凝液靠位差流入贮槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,37,B.精馏3塔多晶硅还原后氯硅烷冷凝液的除气和分离 塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 多晶硅还原后的氯硅烷冷凝液进入贮槽，用泵输送，经3塔进料预热器进入精馏3塔的进料塔板。 塔顶馏出物为三氯氢硅，经3塔冷凝液槽，靠位差流入精馏4塔。 塔底釜液为四氯化硅，送入3塔釜液槽。经分析符合质量要求后，用泵将其部分产品送入贮槽，然后送去四氯化

26、硅加氢；部分送往白碳黑装置用作原料。 从塔顶冷凝器排出的废气，与2塔塔顶冷凝器排出的废气一起，经4#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的三氯氢硅，冷凝液靠位差流入槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,38,C. 精馏4塔循环三氯氢硅中高沸点杂质的脱除 塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 从精馏3塔塔顶馏出三氯氢硅，流入精馏4塔的进料塔板 塔顶馏出物，是精制的循环三氯氢硅，将其送入4塔冷凝液槽。经分析符合质量要求后，精制三氯氢硅靠位差循环流回多晶硅制取工序。 塔底釜液是含有高沸点馏份的三氯氢硅，将其送入4塔釜液槽。经分析符合质量要求后

27、，用泵送二级三氯氢硅槽。 从塔顶冷凝器排出的废气，经5#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的三氯氢硅，冷凝液靠位差流入贮槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,39,D. 精馏5塔四氯化硅氢化后氯硅烷冷凝液的分离 塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 四氯化硅氢化后的氯硅烷冷凝液，送入氢化氯硅烷贮槽，再用泵输送，经5塔进料预热器连续送往精馏5塔的进料塔板。 塔顶的馏出物是三氯氢硅，经5塔冷凝液槽将其连续送往精馏6塔，供进一步净化处理。 塔底釜液是含有高沸点杂质的四氯化硅，将其送入5塔釜液槽，再用泵将其连续送往精馏7塔的进料塔板。 从塔顶

28、冷凝器排出的废气，与6塔、7塔塔顶冷凝器排出的废气一起，经6#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯硅烷，冷凝液靠位差流入5塔釜液槽。废气废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,40,E.精馏6塔三氯氢硅中高沸点杂质的脱除 塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 5塔塔顶馏出的三氯氢硅连续输送到精馏6塔的进料塔板。 塔顶馏出物为精制三氯氢硅，流入用-15的盐水冷却的6塔冷凝液槽，经分析符合多晶硅生产的质量要求后，靠位差流去多晶硅制取工序。 塔底釜液四氯硅烷，将其送入用-15的盐水冷却的6塔釜液槽。经分析符合质量要求后，用泵将其送往白碳黑装置用作原料

29、。 从塔顶冷凝器排出的废气，与5塔、7塔塔顶冷凝器排出的废气一起，经6#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯硅烷，冷凝液靠位差流入5塔釜液槽。废气废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,41,F. 精馏7塔四氯硅烷中高沸点杂质的脱除 塔底再沸器用0.3MPa的蒸汽加热，塔顶冷凝器用循环冷却水冷却。 从精馏5塔来的釜液为含高沸点杂质的四氯化硅，被不断地输送到精馏6塔的进料塔板。 塔顶馏出物是精制的循环四氯化硅，将其送入7塔冷凝液槽，经分析符合质量要求后，靠位差流入循环四氯化硅贮槽，然后用泵送回四氯化硅氢化工序加氢。 塔底釜液是含有高沸杂质的四氯硅烷，将其输送到7塔釜液槽，然

30、后用泵送至白碳黑装置用作原料。 从塔顶冷凝器排出的废气，与5塔、6塔塔顶冷凝器排出的废气一起，经6#尾气冷凝器，用-15的盐水冷却，进一步冷凝其中的氯硅烷，冷凝液靠位差流入5塔釜液槽。废气去废气净化和蒸馏釜残液处理工序。,多晶硅工艺原理,42,3）废气净化和蒸馏釜残液处理工序 A废气净化 三氯氢硅提纯工序各精馏塔顶排放的含氯硅烷、氮气的废气，及含氯硅烷、氢气、氮气、氯化氢的多晶硅还原炉置换吹扫气和多晶硅还原炉事故排放气，被送进尾气洗涤塔，用10%石灰水洗涤，废气中的氯硅烷（以SiHCl3为例）和氯化氢与石灰水中的CaO发生以下反应而被除去： SiHCl3+3H2O=H2SiO3+3HCl+H2

31、 H2SiO3+CaO=CaSiO3+ H2O 2HCl+CaO=CaCl2+H2O 出塔底洗涤液用泵送入带搅拌的石灰浆液槽，随后用泵送回尾气洗涤塔顶循环使用。当槽内的石灰浆浓度下降至2%时，将含有CaCl2、CaSiO3和未反应CaO的部分液体抽出送往工艺废料处理工序处理，随即向槽内补充新鲜石灰浆。,多晶硅工艺原理,43,B蒸馏釜残液处理 在三氯氢硅合成过程中，除了生成三氯氢硅的主反应外，同时发生生成最高级的硅的氯化物聚氯硅烷合物的反应。聚氯硅烷合物是一种易燃、易爆的物质。这些化合物将会在三氯氢硅提纯工序的精馏塔底部被浓缩，这样将会大大提高它们的易燃性，故需定期从相关的精馏塔底部，主要是从六

32、级精镏塔底部，排出一定量的主要含有四氯化硅和聚氯硅烷合物的液体并送到本工序加以处理。另外，装置停车放净的氯硅烷液体也需送入本工序。,多晶硅工艺原理,44,需要处理的液体被送入残液收集槽。然后用氮气将液体压出，送进灌注有10%石灰水的残液处理槽的液下。通过不停地搅拌，废液中的氯硅烷与CaO发生如下反应而被转化成无害的物质： SiCl4+2CaO+2H2O=H4SiO4+2CaCl2 2Si2OCl6+6CaO+8H2O=4H4SiO4+6CaCl2 2Si2Cl5H+5CaO+11H2O=4H4SiO4+5CaCl2+H2 Si2Cl6+3CaO+5H2O=2H4SiO4+3CaCl2+H2 H

33、4SiO4=SiO2+2H2O H4SiO4+CaO=CaSiO3+2H2O 经过规定时间的处理，用泵从槽底抽出含H4SiO4、CaCl2、CaO的液体，送往工艺废料处理工序。,多晶硅工艺原理,45,（4） 多晶硅工序,多晶硅工序分为两个部分： 1）多晶硅还原工序 2）四氯化硅氢化工序。,多晶硅工艺原理,46,1）多晶硅还原工序,多晶硅是由三氯氢硅氢还原制取。这一工序共设置18台还原炉，配置为：6套俄罗斯还原炉+12套德国MSA还原炉。 来自三氯氢硅提纯工序的精制三氯氢硅，进入到用热水加热的三氯氢硅汽化器，由CDI-1汽气混合气分离系统分离出的循环氢气和补给的电解氢气同样也输往那里。使三氯氢硅

34、蒸汽和氢气的汽气混合气以规定的流量和配比送入还原炉。 在炉内通电的高温硅芯（硅棒）的表面，三氯氢硅被氢气还原成晶体硅沉积于硅芯（硅棒）表面，使硅棒直径不断长大，直至达到规定的尺寸。主要反应式如下： 2SiHCI3+ ( H2) Si+ SiCI4 +2 HCI+ ( H2) 定期开炉卸出多晶硅棒，安装硅芯。多晶硅棒送去破碎、清洗、包装。 三氯氢硅还原反应后，含有氢气, 三氯氢硅, 四氯化硅，二氯二氢硅和氯化氢的汽气混合气出还原反应炉，送往CDI-1汽气混合气分离系统，将氯硅烷、氢气和氯化氢分离。氯硅烷送去三氯氢硅提纯工序；氢气返回三氯氢硅汽化器，循环用于三氯氢硅的还原；氯化氢送去三氯氢硅合成工

35、序。,多晶硅工艺原理,47,2）四氯化硅氢化工序,为了提高原料的利用率，将从多晶硅制取后得到的氯硅烷冷凝液中精馏分离出的四氯化硅与氢气反应，生成三氯氢硅重新用于多晶硅的制取。 四氯化硅氢化部分设置9台氢化炉，配置为：7套俄罗斯氢化炉+2套德国MSA氢化炉。 对来自三氯氢硅提纯工序，对精制四氯化硅在完成必要的分析和达到规定要求之后, 将其送入到用热水加热的四氯化硅汽化器,由CDI-1汽气混合气分离系统分离出的循环氢气和补给的电解氢气同样也输往那里。四氯化硅蒸汽和氢气的汽气混合气以规定的流量和配比送入氢化炉。 在氢化反应炉中，操作压力0.6MPaG、温度 1250的特殊加热器表面上，进行四氯化硅氢

36、化成三氯氢硅的反应，其反应式如下： SiCI4 + H2 SiHCI3 + HCI 四氯化硅氢化反应后，含有三氯氢硅, 氯化氢以及未反应的氢气和四氯化硅的汽气混合气出反应炉，送往CDI-2汽气混合气分离系统，将氯硅烷、氢气和氯化氢分离。氯硅烷送去三氯氢硅提纯工序；氢气返回四氯化硅汽化器，循环用于四氯化硅的氢化；氯化氢送去三氯氢硅合成工序。,多晶硅工艺原理,48,电解制氢工序,水电解制氢岗位有四台ZDQ250/1.6型电解制氢设备，每台产H2 250Nm3/H。有一台1000Nm3/h的纯化装置。原料水（纯水）送入原料水箱，通过部水泵进入氢氧综合塔，再由氢氧分离器下部管道进碱液循环泵、碱液过滤器

37、等最终进入电解槽，在直流电作用下电解产生氢气和氧气。氢氧气分别经管道进入碱液冷却器冷却、氢氧分离器分离、洗涤器洗涤，进入汽水分离器，水分经排水管排出。氧气放空。氢气从氢气综合塔处理后进入汽水分离器，氢气经调节阀输出，进入10M3粗氢缓冲罐。粗氢进入纯化装置进行纯化，纯化后的高纯度氢气进入两个20M3储氢罐。高纯氢气储罐出口汇总到氢气总管送往用气点（1.4MPa）,多晶硅工艺原理,49,工艺废料处理工序,1）废料来源 本工序主要处理从多晶硅制取工序、三氯氢硅合成工序、三氯氢硅提纯工序以及质量控制化验室出来的污水和固体废硅渣。 本工序有三个工序： 类废水处理工序； 类废水处理工序； 废硅渣处理工序

38、。,多晶硅工艺原理,50,污水和晶硅废物量及成分,污水根据其化学成分可分为两类： A. I类污水 有两种类型的I类工艺废水将进行净化： a.三氯氢硅提纯工序气体净化过程中产生的酸性废水，及三氯氢硅合成工序废气净化过程中产生的碱性废水； b.三氯氢硅提纯工序冲洗精馏塔及晶硅固体废渣处理过程中产生的酸性废水。 B. 类污水 主要是来自多晶硅制取工序和质量控制化验室的含氟污水，其组分中有氢氟酸、硝酸、硫酸、苛性钾等。,多晶硅工艺原理,51,类废水处理工序,a.类废水将送到带搅拌器的中和罐内，进行中和。 根据罐内废水的酸碱度用计量泵加入31.5%的盐酸溶液或10%的石灰乳悬浮液，使pH值保持在6.58

39、.5之间。 按照操作人员的指令向空中和罐内加入废水，计算机将自行计算出计量泵的工作时间，使罐内溶液的pH=6.58.5。 这个过程中应不时用pH测量仪进行检查。 溶液一旦达到必要的酸碱度，加注HC1（或石灰乳）的阀门将自动关闭，然后计算机将发出可以进行下一道程序过滤的指令。 已中和的废水通过污水泵将其送到自动压滤机上过滤。滤液收集在滤液罐里，然后用污水泵抽到三级脱水系统，在脱水系统里蒸发，以制取6776%的熔融氯化钙。 脱水系统包括管壳式热交换器、蒸发器、转子薄膜蒸发器、蒸汽冷凝器和水环式真空泵。,多晶硅工艺原理,52,熔融氯化钙用泵送至贮罐里，然后运输到氯化钙仓库。 二次蒸汽冷凝液收集在冷凝液收集罐里，然后通过清水泵送出，用于制备石灰乳溶液或其它工艺需要。 经压滤机干燥后的滤渣收集在滤渣集装箱中，然后运到渣场堆埋。 b.三氯氢硅工序冲