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多晶硅生产工艺中氯化氢的回收利用黑进仓发布时间：2023-06-17T11:47:11.647Z 来源：《科技新时代》2023年7期作者：黑进仓[导读] 多晶硅作为光伏产业的重要原料，随着世界经济的发展，光伏产业迅速扩大，对多晶硅的需求量不断增加。
聚硅氧烷生产过程中产生的废气不仅有毒有害，而且具有易燃易爆特性，如果不进行有效处理和自愿排放，会严重危害生态环境，还会造成不必要的爆炸、火灾等事故，造成严重的经济损失，危及人们的身心健康。
因此，积极采取合理措施，有效处理废气，有效保障多晶硅的正常生产，维护生态平衡。
新特硅基新材料有限公司新疆昌吉市吉木萨尔县 831799摘要：多晶硅作为光伏产业的重要原料，随着世界经济的发展，光伏产业迅速扩大，对多晶硅的需求量不断增加。
聚硅氧烷生产过程中产生的废气不仅有毒有害，而且具有易燃易爆特性，如果不进行有效处理和自愿排放，会严重危害生态环境，还会造成不必要的爆炸、火灾等事故，造成严重的经济损失，危及人们的身心健康。
因此，积极采取合理措施，有效处理废气，有效保障多晶硅的正常生产，维护生态平衡。
本文对多晶硅生产工艺中氯化氢的回收利用进行分析，以供参考。
关键词：多晶硅；生产工艺；氯化氢；回收利用引言伴随着化石燃料的大量开采，能源危机日益明显，新能源和可再生能源的发展是当今世界的主要方向，随着光伏产业的快速发展，多晶硅的生产效率正在迅速提高，目前正利用西门子改进的炉内废物回收工艺对西门子整个生产单位来说是至关重要的。
回收氯硅烷可降低多晶硅的成本，并减少空气污染如何隔离废物中的氯化氢、氢和氯硅烷是回收装置的关键。
1氯化氢吸收工艺在制造多晶硅过程中产生的废气减少包括氢气，氯化氢，二氯化硅，三氯化硅和四氯化硅。
在废气回收过程中，废气深冷凝后分离成气相和液相，气相经加压后进入氯化氢吸收系统，液相直接进入精炼系统。
将氯化氢吸收进氯化物吸收塔后，富液体送入炼油系统，回收氯化氢并送至其他生产工艺设备，再生后的氯化氢吸收剂送回吸收塔进行循环。
多晶硅尾气干法回收工艺简述一、概述“传统西门子法”还原尾气回收是“湿法回收”，即还原尾气中没有反应的三氯氢硅、氢气和反应过程中生成的氯化氢、四氯化硅、二氯二氢硅等气体，经过-80℃冷却装置，三氯氢硅、四氯化硅冷凝为液体后回收利用,不凝的氢气、氯化氢及少量的氯硅烷再经过水洗喷淋，氯化氢和少量的氯硅烷被水溶解带走，氢气再经过纯化干燥后重新利用。
“改良西门子法” 还原尾气回收过程中物料不接触水，相对于“传统西门子法”的“湿法回收”而言，称之为“干法回收”。
干法回收主要是利用还原尾气中氢气、氯化氢、三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅等各组分物理化学性质的差异，通过溶解吸收，吸收—脱吸，吸附—脱附等化工操作实现各组分的分离，并重新利用。
由于“湿法回收”中采用水洗来除去氢气中氯化氢、氯硅烷，在损失氯化氢、氯硅烷同时，增加了废水的处理量，并且水分及水中、空气中的杂质进入到氢气中，污染了氢气，必须另外采用氢气纯化干燥装置将其纯化干燥后才能重新返回系统利用。
湿法回收工艺消耗大、收率低，从而增加了整个多晶硅生产的成本。
采用干法回收工艺，还原尾气中的各组分几乎可以100%分离回收，由于整个系统是闭路循环，不引入新的污染源，故回收各组分品质稳定，可直接返回系统重新利用，从而提高了收率，减少了消耗。
二、干法回收工艺原理还原尾气干法回收主要包括：鼓泡淋洗、加压冷凝、吸收脱吸、活性炭吸附四个主要工艺过程，每个过程的原理如下：1. 鼓泡淋洗：利用四氯化硅在一定温度下对还原尾气中个组分溶解度的不同，通过鼓泡淋洗塔对还原尾气淋洗，溶解度大的三氯氢硅、四氯化硅绝大部分被溶解吸收，溶解度小的氢气、氯化氢、二氯二氢硅便分离出来。
2. 加压冷凝：从鼓泡淋洗塔出来的不溶性气体，里面含有少量的三氯氢硅、四氯化硅，在常压下把其冷凝出来需要大量的冷量和很低的冷却温度，采取加压冷凝的办法，三氯氢硅、四氯化硅可在较高的温度下按照相平衡的规律几乎全部冷凝下来，同时大大减少冷媒的用量。
第1篇一、引言多晶硅是光伏产业和半导体产业的重要原材料，广泛应用于太阳能电池、太阳能热利用、半导体器件等领域。
随着新能源产业的快速发展，对多晶硅的需求量日益增加。
本文将详细介绍多晶硅的生产工艺流程，旨在为相关企业和研究人员提供参考。
二、多晶硅生产工艺流程概述多晶硅的生产工艺流程主要包括以下几个阶段：原料处理、还原反应、熔融提纯、铸造、切割、清洗、包装等。
三、多晶硅生产工艺流程详解1. 原料处理多晶硅的生产原料主要是冶金级硅（Si），其含量在98%以上。
首先，将冶金级硅进行破碎、研磨等处理，使其达到一定的粒度要求。
2. 还原反应还原反应是多晶硅生产的关键环节，其主要目的是将冶金级硅中的杂质去除，得到高纯度的多晶硅。
还原反应分为以下几个步骤：（1）将处理后的冶金级硅加入还原炉中。
（2）在还原炉中通入还原剂，如碳、氢气等，与冶金级硅发生还原反应。
（3）在还原过程中，炉内温度保持在约1100℃左右，反应时间为几小时至几十小时。
（4）反应结束后，将还原炉内的物料进行冷却、破碎、研磨等处理。
3. 熔融提纯还原反应得到的粗多晶硅中仍含有一定的杂质，需要通过熔融提纯的方法进一步去除。
熔融提纯主要包括以下几个步骤：（1）将粗多晶硅加入熔融炉中。
（2）在熔融炉中通入提纯剂，如氢气、氯气等，与粗多晶硅发生反应，生成挥发性杂质。
（3）将挥发性杂质通过炉顶排气系统排出，实现提纯。
（4）提纯结束后，将熔融炉内的物料进行冷却、破碎、研磨等处理。
4. 铸造将提纯后的多晶硅熔体倒入铸造炉中，进行铸造。
铸造过程主要包括以下几个步骤：（1）将熔融的多晶硅倒入铸锭模具中。
（2）在铸锭模具中通入冷却水，使多晶硅迅速凝固。
（3）待多晶硅凝固后，将铸锭模具从熔融炉中取出，得到多晶硅铸锭。
5. 切割将多晶硅铸锭切割成所需尺寸的硅片。
切割过程主要包括以下几个步骤：（1）将多晶硅铸锭放置在切割机上。
（2）在切割机上安装切割刀片，将多晶硅铸锭切割成硅片。
3.1 SiHCl 3合成将工业用的硅粉碎之后,使用无水的氯化氢与其放置到一个流化床中进行反应变化,后期就会生成拟溶解的SiHCl 3。
基本的化学反应是Si+HCl →SiHCl 3+H 2↑。
期间的反应温度在310℃,由于整个化学反应过程就是放热性的,所以也会形成一些气态的混合性的化学物质种类。
3.2 SiHCl 3精馏提纯合成反应之后将硅粉进行过滤,经过冷凝SiHCl 3、SiCl 4等物质,在气态的H 2、HCl 在升华中返回到化学反应的过程之中。
后期经过冷凝物的分离,就会净化达到精馏提纯的目的。
3.3 SiHCl 3的氢还原在三氯氢经过净化之后,使用高温条件下的氢还原的工艺,高纯度的SiHCl 3在氢气的作用之下就会产生多晶硅。
由于在整个化学反应过程中,多晶硅所在的容器始终都是密封状态的,所以利用电加热硅池,使得其在上千摄氏度温度下生长多晶硅。
直径能够达到200mm 左右。
这样就会在总的反应过程中三氯氢硅反应超出1/3,最终形成多晶硅。
3.4 尾气回收在氢还原处理期间,发现尾气中的氯化氢、氢气等物质在尾气中的含量相对较高。
所以后续还要进行还原尾气的处理工艺进行分离处理,氢气返回到SiHCl 3的反映系统中,产生三氯氢硅,最终在氯化氢的协同作用之下,合成生产系统。
3.5 SiCl 4的氢化处理SiHCl 3与SiCl 4分离处理,都是在反应期间使用高效吸附剂进行处理与分离,氯硅在经过分离充分返还到精馏处理的环节之中,SiCl 4被送到氢化炉中经过氢化反应之后,产生三氯氢硅。
由于多晶硅生产其实就是一个逐步提纯的过程,所以金属硅转化成三氯氢硅,之后经过氢气处理再进行一次性的还原。
由于整个过程中有1/3的三氯化氢被转化为多晶硅,剩下的更多是进入到尾气生成过程中,还有可能会生成其它的副产品如四氯化硅。
如果其回收工艺尚未能达到规范要求,那么在多晶硅生产期间的有害气体,很容易因为密封处理不到位而外溢,首先是影响员工的生命安全,其次就是很容易导致污染问题产生。
多晶硅工艺流程简述（改良西门子法及氢化）氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。
电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。
除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。
净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。
电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。
出氧气贮罐的氧气送去装瓶。
气液分离器排放废吸附剂、氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放、干燥器有废吸附剂排放，均供货商回收再利用。
氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。
出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。
从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。
氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。
出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。
为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。
该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。
为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。
必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。
该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。
三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。
硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。
供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。
从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。
多晶硅生产中尾气分置回收及应用摘要：光伏用多晶硅材料要求含Si＞99.9999%(6个N)以上，电子级多晶硅达到99.9999999%(9个N)以上。
因其具有高纯度的特点，在整个生产过程中，对产品质量的控制要求很高。
目前，生产多晶硅主要采用改良西门子法，因其转化效率一般为13%左右，大量的尾气需要回收利用，才能获得较好的经济效益与环境效益。
多晶硅生产的尾气主要有还原尾气、氢化尾气和三氯氢硅合成尾气，尾气中的主要成分包括三氯氢硅(TCS)、二氯二氢硅(DCS)、四氯化硅(STS)、氢气、氯化氢等气体。
各工序带来的尾气成分基本相似，但所含微量杂质不尽相同。
其中还原炉内的尾气除了带有部分无定型硅之外相对较干净，氢化炉由于使用了热场材料，尾气成分总C含量增加，合成尾气则含有较高的硼(B)、磷(P)杂质和细颗粒硅粉杂质。
如何有效的将这些尾气成分进行分离、提纯和回收，是决定多晶硅产品质量和生产成本的关键因素。
本文主要分析多晶硅生产中尾气分置回收及应用。
关键词：多晶硅;尾气;分置回收;应用引言多晶硅生产中对合成、氢化和还原尾气进行分置处理，其中还原尾气回收氢CH4含量更低，具有质量优势。
随着冷氢化技术的发展，可将多晶硅生产系统对应分割为太阳能多晶硅生产系统和电子级多晶硅生产系统，对应建立尾气回收系统，利用热氢化系统不会造成B、P杂质增加，还原尾气系统采用更加先进的回收氢净化除杂措施，进一步对C、B、P杂质进行去除，能够保障电子级多晶硅产品质量，同时降低生产成本。
1、多晶硅生产分置尾气干法回收尾气回收装置的主要目的是将氯硅烷、HCl和氢气进行分离回收，实现资源化利用。
一般包括五个单元，分别为尾气粗分离单元、气体输送单元、HCl吸收单元、HCl解析单元、H2净化单元。
主要工艺为:尾气进入回收单元，经过四级冷却，将大部分氯硅烷冷凝，不凝气体进行加热并送入压缩机，压缩气体经过冷却后送入HCl吸收塔。
富余的氯硅烷被加热送入到HCl精馏塔中，在此处HCl从氯硅烷中分离出来，送入TCS合成工序循环使用。
多晶硅生产中尾气回收技术的发展发布时间：2023-01-16T13:15:27.970Z 来源：《科技新时代》2022年第16期作者：仇敬诚满慈皊[导读] 尾气回收是多晶硅生产的重要环节仇敬诚满慈皊江苏中能硅业科技发展有限公司江苏徐州 221000摘要：尾气回收是多晶硅生产的重要环节，不仅可以减少污染环境，还可以降低生产成本。
多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能电池等的关键材料。
随着电子信息产业和太阳能光伏产业的快速发展，市场对多晶硅的需求不断增加。
目前，制备多晶硅的主流工艺为改良西门子法，此法中三氯氢硅在还原炉内被氢气还原成晶体硅，进入还原炉的三氯氢硅仅有8%—10%左右转化成多晶硅，还原尾气中含有大量未反应的生产原料氢气(H1)、三氯氢硅(SiHCL3)和反应副产物四氯化硅(SiCl4)、氯化氢(HCL)、二氯二氢硅(SiH2Cl2)。
因此对还原尾气回收综合利用既能实现物料循环利用，减少原料投入，降低多晶硅生产成本，又可以大大减少三废排放，保护环境。
关键词：多晶硅；氢气；回收利用多晶硅还原尾气回收工艺分为湿法回收、膜分离回收和干法回收3种。
湿法回收工艺是将还原尾气深冷冷凝，大部分氯硅烷冷凝得以分离。
不凝气中除H2外，还含有HCl和少量氯硅烷，经水洗涤除杂，氯硅烷水解生产HCl和SiO2，HCl溶于水形成副产品盐酸。
该方法可以回收尾气中大部分氯硅烷和H2，但在损失HCl和氯硅烷的同时，增加了废水的处理量，并且回收的氢气中加入了其他杂质(洗涤水中溶解的O2、N2和CO2)，故需另外采用氢气纯化干燥装置将其处理后才能返回系统重新利用。
湿法回收工艺消耗大、收率低，从而增加了整个多晶硅生产的成本，且废水中氯离子很难处理，对环境影响大，故此工艺现已被淘汰。
膜分离技术整体上较为成熟，但适用于多晶硅生产工艺(含有HCl和氯硅烷体系)的分离膜较少，并缺乏相应研究，大规模工业化应用尚不成熟。
干法回收工艺，还原尾气几乎可以100%分离回收，提高了收率，减少了消耗，且整个系统是闭路循环，不引入新的污染源，故回收各组分品质稳定，可直接返回系统重新利用。
多晶硅⽣产中废⽓的处理2016-02-03四季春等点标题下“环保之家”，就可关注我哦为了实现环境保护和能源的可持续发展，可再⽣能源受到全世界的重视，特别是太阳能以其“取之不尽，⽤之不竭”的优势⽽成为⼈们关注的焦点。
近年太阳能电池产业得到蓬勃发展，作为太阳能电池产业的上游——多晶硅产业发展迅猛，现国内多晶硅⽣产企业已达到50多家。
随着多晶硅产业的发展，多晶硅⽣产对环境造成的影响越来越受到关注B J。
改良西门⼦法多晶硅⽣产中会产⽣易燃易爆、有毒、腐蚀性的废⽓和废液，如果处置不当，会发⽣安全事故和对环境造成污染。
如何安全有效地处理这些废⽓废液，满⾜环保、循环经济、节能、降耗等⽅⾯要求，较好地解决多晶硅⽣产过程中的环境污染和能耗问题，已成为关系到多晶硅产业能否健康发展的⼤问题。
在多晶硅项⽬的设计和⽣产中，应采取先进⼯艺技术，彻底有效地对废⽓废液进⾏处理，从⽽减少对环境的危害，这对确保多晶硅产业的健康发展具有现实和长远的意义。
1改良西门⼦⽣产⼯艺及废⽓传统处理⽅式1 改良西门⼦⽣产⼯艺及废⽓传统处理⽅式1．1 改良西门⼦⽣产⼯艺⽬前多晶硅⽣产⼤都采⽤改良西门⼦法，西门⼦法是以HCl(或Cl2、H2)和冶⾦级⼯业硅为原料，将粗硅粉与HCl在⾼温下合成为SiHCl3(TCS)，然后对SiHCI3进⾏化学精制提纯，接着对SiHCl3进⾏多级精馏，使其质量分数达到99．999 9％(6个9)以上，最后在还原炉中l 0500C的硅芯上⽤超⾼纯的H：对SiHCl，进⾏还原⽽⽣成⾼纯多晶硅棒。
多晶硅⽣产的⼯艺流程如图1所⽰。
改良西门⼦⼯艺过程实际上是⼀种提纯过程，⾦属硅先转化成SiHCl3，再⽤H2进⾏L次性还原，这个过程中约有25％的SiHCl3转化为多晶硅，其余⼤量进⼊尾⽓，其中还包括SiCl4(STC)、SiH2Cl2(DCS)、H2、HCl等。
即使采⽤先进的回收⼯艺，实现整个⽣产流程的闭环运⾏，反应过程中还是有⼀定量的副产氯硅烷排⼈到废⽓中。
西门子法生产多晶硅工艺流程简介1. 氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。
电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。
除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。
净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。
电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。
出氧气贮罐的氧气送去装瓶。
气液分离器排放废吸附剂，氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放，干燥器有废吸附剂排放，均由供货商回收再利用。
2. 氯化氢合成工序从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。
出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。
从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。
氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。
出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。
为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。
该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。
为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。
必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。
该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。
3. 三氯氢硅合成工序原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。
硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。
供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。
