多晶硅生产中氢气消耗分析及优化
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多晶硅生产中副产氢气的回收利用发布时间:2021-05-13T09:58:22.910Z 来源:《基层建设》2020年第30期作者:邱凌[导读] 摘要:多晶硅材料是光纤、半导体、光伏产业中十分重要的材料,高纯度电子级的多晶硅材料用量正在飞速提升。
协鑫高科纳米新材料(徐州)有限公司江苏省徐州市 221004摘要:多晶硅材料是光纤、半导体、光伏产业中十分重要的材料,高纯度电子级的多晶硅材料用量正在飞速提升。
在多晶硅的生产过程中,氢气作为还原剂不可或缺,氢气的利用直接关系到多晶硅生产的质量和成本。
为了降低氢气的使用总量、提高利用率,多晶硅生产环节中已经采用了闭路循环的方式,通过对富氢废气进行净化、回收、再利用来降低多晶硅生产成本。
本文从多晶硅生产过程中副产物氢气的的来源入手,分析多晶硅富氢废气的净化,探讨多晶硅生产中富氢废气的回收利用方法,希望可以为多晶硅生产水平提升、废气排放量降低提供一些思路。
关键词:多晶硅;氢气;回收利用引言氢气作为多晶硅生产的还原剂不断被消耗,为了保证生产多晶硅生产系统低成本运行,选择了通过分离回收、循环利用的方式降低对新鲜氢气的需求量。
但回收利用过程中,生产系统不可避免要排放部分富氢废气,需要补充部分新鲜氢气,因此,新鲜氢气的补充来源十分重要,对富氢废气的净化回收也十分重要,前者是保证纯度、降低成本的关键,后者是变废为宝、节能减排的关键。
1.多晶硅生产过程中副产物氢气的来源改良西门子法是多晶硅生产的主要工艺,被世界上绝大部分厂家使用。
改良西门子法的原理:在1100℃环境下,用高纯度氢对高纯三氯氢硅进行还原,得到高纯多晶硅。
改良西门子工艺具备节能、降耗的特点,在生产过程中有大量的H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能产生,对部分副产物进行有用成分进行分离,能够产生高纯度氢再次投入生产环节,实现废气的资源化、减量化,降低多晶硅生产成本。
目前,使用改良西门子法生产多晶硅的厂家中,纷纷配置了CDI干法回收系统,回收对象是还原过程产生的富氢废气,回收过程包括冷凝、压缩、吸收、脱吸、活性炭吸附等工序,能够有效将富氢废气中的SiCI4、HCl、H2分离提纯后重新投入多晶硅生产环节进行循环再利用。
多晶硅氢气流量
多晶硅(Polycrystalline silicon,缩写为poly-Si) 是一种太阳能电池板主要材料,它由许多小的结晶组成。
氢气在多晶硅的制备过程中扮演着重要的角色。
多晶硅的制备通常使用气相沉积法(CVD)。
在此过程中,将硅HCl以气态输送到反应装置中,然后与氢气反应生成多晶硅。
氢气是充当载体气体,负责将硅气体输送到反应装置中。
氢气的流量在多晶硅的制备过程中非常重要。
适当的氢气流量可以控制多晶硅的晶体结构,影响其电学性质和结晶度。
高流量的氢气可提供较高的结晶度,但也可能导致结晶过度和多晶硅内部的应力增加。
低流量的氢气则可能导致较低的结晶度和杂质的增加。
因此,氢气流量需要根据具体的制备条件进行优化和调整,以获得理想的多晶硅材料。
这涉及到对反应装置的设计和操作参数的仔细控制,以确保适当的氢气输送和反应过程的控制。
氢气生产技术中的能耗分析与节能优化研究氢气作为一种清洁能源,在当前全球能源结构调整的背景下,备受关注。
然而,氢气的生产过程却存在着能耗大、效率低的问题,这直接影响着氢气的生产成本和环境友好性。
因此,研究氢气生产技术中的能耗分析与节能优化显得尤为重要。
在氢气生产过程中,能源消耗主要集中在电解水、蒸汽重整和煤化工法等不同工艺中。
而目前主流的氢气生产技术为水电解法和天然气重整法。
水电解法利用电能将水分解成氧气和氢气,虽然不会产生二氧化碳等有害物质,但是能耗较高,效率相对较低。
而天然气重整法则是利用天然气和蒸汽在高温下催化反应产生氢气,虽然效率较高,但却会产生大量的二氧化碳排放,对环境造成不小影响。
因此,如何在提高氢气生产效率的同时降低能源消耗成为当前研究氢气生产技术的热点问题。
为了降低氢气生产过程中的能耗,研究人员尝试从多个方面进行优化。
首先是提高电解水效率,例如利用高效电解池材料、优化电解反应条件等措施。
其次是通过热能的利用,将废热回收再利用于生产过程中,以降低供能消耗。
再者,改进装置结构,提高生产设备的运转效率。
同时,通过控制氢气纯度、减少不必要的分离步骤等手段,降低氢气提纯过程中的能耗。
这些措施能够有效提高氢气生产的效率,降低生产成本,也有利于减少对环境的影响。
在节能优化方面,研究人员不仅关注单一氢气生产过程中的能耗问题,还致力于整体能源系统的优化。
例如,在整个氢气生产链条中,通过对原料选择、生产工艺、能源利用等方面进行优化配置,实现整体氢气生产过程的能效提升。
同时,利用风能、太阳能等可再生能源替代传统能源,也是一种节能优化的有效途径。
此外,优化氢气生产的配套设施,如转变氢气贮存方式、提高输送效率等,也能够进一步节约能源。
通过这些综合性的节能优化手段,可以有效降低氢气生产过程中的能耗,提高整体能源利用效率。
除了技术层面的研究外,支持也是推动氢气生产能耗分析与节能优化的重要因素。
在一些国家,相关部门出台相关,对氢气生产企业实行减免税收、提供财政补贴等措施,以鼓励企业采用节能技术,降低能耗。
多晶硅制备还原工艺的分析与优化首先,硅源的选择对多晶硅的制备至关重要。
通常选择的硅源有二氧化硅、金刚砂等。
二氧化硅是一种常见的硅源,易于获取并且纯度较高。
金刚砂由于含有较高的杂质,需要经过预处理才能用于制备多晶硅。
选择合适的硅源可以保证多晶硅的制备效果。
其次,还原剂的选择也对多晶硅的制备起着重要作用。
常用的还原剂有石墨、氢气、金属硅等。
石墨是一种常见的还原剂,具有良好的热导率和化学稳定性。
氢气是一种理想的还原剂,能够在较低温度下将硅源还原成多晶硅。
金属硅具有较高的活性,但制备成本较高。
在选择还原剂时,需综合考虑还原效率、成本和工艺控制的难易度。
第三,反应温度的控制对多晶硅的制备具有重要影响。
反应温度过高会导致硅源过分还原,形成粒度较大的多晶硅颗粒;反应温度过低则会导致硅源未完全还原,形成纯度较低的硅。
因此,需要选择合适的反应温度,保证硅源在合适的温度下被还原成纯度较高的多晶硅。
第四,反应时间的控制也对多晶硅的制备有一定影响。
反应时间过长会导致多晶硅颗粒粒径增大,而反应时间过短则不利于硅源的完全还原。
在确定反应时间时,需要根据具体情况进行优化。
最后,多晶硅制备过程中杂质的去除也是非常重要的。
杂质的存在会降低多晶硅的纯度,因此需要采取适当的方法去除杂质。
常用的方法有冶金提纯、氧化提纯等。
综上所述,多晶硅制备的还原工艺主要包括硅源选择、还原剂选择、反应温度控制、反应时间控制和杂质去除等环节。
通过优化这些环节,可以提高多晶硅的制备效率和纯度。
未来的研究可以从更深入的角度探索多晶硅制备的还原工艺,以满足不同领域对多晶硅的需求。
多晶硅生产中能耗的分析及节能的途径就LJ前發展来说,多晶硅在社会上的应用是非常广泛的,经其加工后生产的很多后期产品如半导体材料、集成电路等在各个领域都有很大的价值,而在多晶硅的制备过程中需要以大量的能源消耗为代价,而多晶硅乂是一个需要消耗大量能耗的产业,为了在实际制备过程中节能,我国相关研究人员也进行了很多的尝试。
标签:多晶硅生产;能源损耗;节能途径随着现代社会的发展,人们的节能意识也变得越来越强烈,并且现代化工行业在生产的过程中也十分注重节能,多晶硅的制备匸艺也在不断进行改善,希望在其生产过程中能够有效降低能耗,减小能源成本,在国外市场的影响下谋求稳定的发展,本文即对多晶硅生产中的能耗以及节能进行分析。
1制备工艺及特点当前多晶硅在我国最主要是应用于光伏行业,多晶硅有多种制备的途径,U 前市场上主要流传的制备工艺有改良西门子法、冶金法、以及流化床法等。
其中改良西门子法是发展最早的一种制备工艺,发展到现在其技术已经相当成熟了,且具有较好的稳定性和安全性、适合用于多晶硅产业化的生产,接受程度很高,不仅是国内在国外也是最普遍用于多晶硅生产的制备工艺。
还有,因国内的多晶硅发展史较短,大部分是引进、借鉴国外的工艺技术,多是跟随国外的发展脚步, 所以导致在多晶硅相关工艺的改进优化上有较大的国内外差距。
另外,多晶硅的制备工艺正在向着节能、环保性的方向发展,在口前自然环境以及社会政策的影响下,实行可持续性的、节能环保的工业化生产是大势所趋,多晶硅的制备工艺也自然地顺着节能、环保的方向发展。
2能耗及节能途径多晶硅在其制备的流程中,各个环节对能源的消耗都有一定程度的影响,并且想达到节能的效果,就是要根据各环节的能耗情况有针对性的开展的,下面就多晶硅制备工艺中多个环节的能耗进行分析,并探讨节能途径。
2」氢气制备环节在多晶硅的制备流程中氢气的制备过程主要是通过其制备的手段来影响能耗的。
氢气在多晶硅的制备中扮演的是还原剂的角色,是多晶硅的制备工艺中很关键的一种原料,并且它对的纯度有较严格的要求、用量也非常大,因此很大程度的牵连着多晶硅的制备成本与品质。
多晶硅氢耗立方米
多晶硅是一种常见的半导体材料,具有广泛的应用领域。
在制备多晶硅的过程中,氢气是一种重要的耗材。
多晶硅的制备过程需要用到氢气。
首先,将硅原料加热至高温,使其融化。
然后,将融化的硅原料注入到特定的晶体生长设备中。
在晶体生长设备中,硅原料逐渐冷却并结晶,形成多晶硅晶体。
这个过程中,需要将晶体生长设备中的气氛控制在一定的条件下,以保证多晶硅的质量。
氢气在多晶硅制备过程中的主要作用是保持反应环境的纯净和稳定。
在晶体生长的过程中,氢气可以有效地防止杂质的掺入,保证多晶硅的纯度。
同时,氢气也可以调节晶体生长的速度和形貌,使得多晶硅晶体具有良好的结晶性能和形状。
多晶硅制备过程中需要耗费大量的氢气。
氢气的消耗量取决于多种因素,如晶体生长设备的规模、制备工艺的参数等。
根据经验数据,每生产1立方米的多晶硅,大约需要消耗几十立方米的氢气。
多晶硅制备中的氢气耗费是一个不可忽视的成本。
为了降低成本,有些制造商会采用节能措施,如优化工艺参数、改进设备结构等,以减少氢气的消耗量。
同时,也有一些研究机构致力于探索新的多晶硅制备技术,以降低氢气的使用量。
氢气在多晶硅制备中起到了重要的作用,它不仅保证了多晶硅的质
量,还影响着制备成本。
随着技术的不断进步,相信多晶硅制备过程中的氢气耗费会得到更好的控制和利用。
浅析多晶硅生产中节能降耗发表时间:2019-09-21T22:55:27.577Z 来源:《基层建设》2019年第19期作者:华国军[导读] 摘要:随着环境污染和能源浪费的现象逐渐严重,各个国家都开始积极地进行新能源的研究与开发,太阳能发电技术的使用受到了全世界的广泛关注,多晶硅产业正在以惊人的速度发展壮大。
亚洲硅业(青海)有限公司青海省西宁市 810000摘要:随着环境污染和能源浪费的现象逐渐严重,各个国家都开始积极地进行新能源的研究与开发,太阳能发电技术的使用受到了全世界的广泛关注,多晶硅产业正在以惊人的速度发展壮大。
太阳能是一种新型的可再生清洁能源,能够有效缓解世界各地的资源和环境问题,许多国家已经将太阳能作为重要的新能源进行使用。
本文将针对多晶硅生产中的节能降耗进行分析。
关键词:多晶硅生产;节能;降耗引言长久以来,在全球经济发展的过程中,造成了环境问题频发以及能源过多消耗。
因此,近些年世界各国纷纷加大新能源研发力度。
在众多新能源当中,太阳能作为可再生的清洁能源得到了世界各国的广泛关注,并在太阳能发电领域的应用效果十分理想。
多晶硅是太阳能发电所需的重要材料,其技术水平直接影响行业发展。
一、浅析国内多晶硅发展的近况我国对于环境以及能源方面的保护一直都保持着高度重视的状态,先后也出台了一系列的有关于环境及能源保护方面的政策,也取得了一定程度的效果;但是,由于有许多的能源都属于不可再生的能源,即使国家再怎么出台相应的政策这种不可再生能源还是会在不断地减少。
因此,国家开始加大对一些可再生能源以及绿色能源的开发、研究以及探索,对这些能源也越来越重视起来。
现今气候变暖对全球的影响越来越恶劣,这也使得开发和研究新能源就更加迫在眉睫,越来越重要的事情。
目前,多晶硅是太阳能发电中的最主要的材料,同是也是可再生能源,因此,多晶硅的发展也受到了世界各国的关注和重视。
最近几年国内多晶硅得到了高速发展的同时也带动了与之有关的各相关产业的生产及发展,但由于受到国际环境和金融危机的影响使得国内多晶硅出现生产过剩的现象越来越严重,从而使国内多晶硅市场竞争越来越强烈,进而使其价格一直走下坡路,也使得生产企业面临巨大的生存压力。
多晶硅化工生产中的节能综合利用措施分析发布时间:2022-03-06T06:40:24.343Z 来源:《探索科学》2021年11月上21期作者:王九伦[导读] 近年来,随着科技水平不断提升,太阳能技术、电子技术等领域得到较快发展,多晶硅是一种较为重要的应用原材料,其生产制作水平也在快速提升,并且在电子领域、太阳能领域等领域有着较为重要的应用。
传统的多晶硅化工生产需要消耗较为庞大的能量,尤其是在精馏、还原、尾气处理等环节的能量消耗最为严重,甚至占据了整体耗能的95%。
因此为提高多晶硅化工生产效益,加强节能综合利用措施的分析、探讨有着较为重要的作用于显示意义。
基于此,文章对多晶硅化工生产中节能综合利用及相关措施进行了有效分析与探讨,希望能够为提高多晶硅化工生产节能综合利用效益提供有益参考。
江苏鑫华半导体材料科技有限公司王九伦摘要:近年来,随着科技水平不断提升,太阳能技术、电子技术等领域得到较快发展,多晶硅是一种较为重要的应用原材料,其生产制作水平也在快速提升,并且在电子领域、太阳能领域等领域有着较为重要的应用。
传统的多晶硅化工生产需要消耗较为庞大的能量,尤其是在精馏、还原、尾气处理等环节的能量消耗最为严重,甚至占据了整体耗能的95%。
因此为提高多晶硅化工生产效益,加强节能综合利用措施的分析、探讨有着较为重要的作用于显示意义。
基于此,文章对多晶硅化工生产中节能综合利用及相关措施进行了有效分析与探讨,希望能够为提高多晶硅化工生产节能综合利用效益提供有益参考。
关键词:多晶硅;化工生产;节能一、多晶硅化工生产中的耗能情况分析(一)尾气回收过程的耗能情况传统的尾气回收过程中,在系统装置中先是采用循环水对贫液进行冷却,再把贫液输送到吸收塔中使其和富液进行热量交换,实现降温效果。
在完成热交换处理之后,吸收塔的进料温度会降低至15~25℃。
在尾气回收解析塔中其再沸器容量为500t/a,热量约为10500kW左右,也就是说每个小时产生的蒸汽量约为15t。