多晶硅尾气干法回收工艺简述

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。

关键词：多晶硅；尾气分置回收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。

典型的多晶硅生产尾气组分如表1所示。

表1 多晶硅生产典型的尾气组分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。

从HCl吸收塔出来的气体被送到碳吸附塔，将剩余污染物通过吸附除去，得到纯净的H2 ,再循环用于工艺中。

若尾气回收未达到预期处理效果，杂质可能在循环H2中不断积累，最终影响多晶硅产品质量。

本文主要针对分置尾气回收装置对循环H2质量影响情况进行分析研究。

1.1 分置尾气回收工艺根据尾气来源不同，将尾气回收工序分置3个系统，分别处理来自还原炉、热氢化炉和TCS合成炉的尾气，其中分离出来的氯硅烷返回精馏系统进行分离提纯，分离出的HCl返回TCS合成单元使用，合成尾气、氢化尾气分离出的H2进入氢化使用，还原分离出的H2进入还原工序使用，相互不混合。

多晶硅技术资料尾气回收CDI什么是CDI？其实多晶硅的尾气回收真的没有什么神秘的，不管是三氯氢硅合成的尾气还是氢化，还原的尾气回收，美国CDI公司提供的工艺包都是一样的，只是三氯氢硅合成尾气的设备尺寸相对小些，量要小些。

CDI工艺基本可以分为三步：1：冷凝：具体首先用循环水（32度），然后用系统内的低温尾气（-10度左右），然后用低温冷冻盐水（-20度）进行冷却，最后用-40度的冷冻剂（一般R507，R404）冷却，将氯硅烷冷凝下来进行分离，此过程必然氯硅烷要吸收部分HCL气体。

接下来就是一个解析塔，和一个吸收塔吸收塔将前面冷凝尾气中HCl用解析塔出来的氯硅烷进行吸收，得到比较纯净的氢气。

吸收得到的富液与前面冷凝下来的氯硅烷混合进入解析塔，用蒸汽再沸，将富液中的HCL解析出来，HCL 气体从顶部出来，用冷冻剂低温冷却下来，部分回流，部分取出到三氯氢硅合成工序使用。

解析塔底部出来的贫液部分到吸收塔作为吸收液，部分取出都精馏工序。

从吸收塔出来的纯度较高的氢气，进入吸附塔，其实就是一个活性炭吸附塔，进行吸附提纯，只是国内很多变压吸附装置采用的是降压抽真空的方式进行再生，而CDI公司采用的是热水再生，冷水降温，得到的99.9999%纯度的氢气供还原工序使用。

这就是CDI的工艺流程。

1/2多晶硅技术资料尾气回收CDI还原炉出来的汽气混合物经过五级冷却（一级30度水冷，二、三级换热冷却，四级－20度盐水冷却，五级氟利昂冷冻），大部分氯硅烷成为液体，剩余气体经过一级压缩，一级冷却，进入淋洗塔，在此分离出H2，送吸附塔提纯，吸附塔解析出来的氯硅烷和HCl经过冷冻压缩后，气、液分别再次返回本工序相应入口重新分离。

而淋洗塔分离出的氯硅烷及HCl液体汇同五级冷却出来的氯硅烷液体进入分馏塔分离出HCl气体，HCl气体返回HCl合成工序，而分离出的氯硅烷液体一部分送往下一级精馏工序，另一部分经深冷后进入淋洗塔作为喷淋液。

多晶硅尾气回收工艺流程英文回答：The process of recycling tail gas in polycrystalline silicon production involves several steps. First, the tail gas is collected from the production site and transported to a purification unit. In this unit, impurities and pollutants in the tail gas are removed through various techniques such as scrubbing, filtration, and catalytic conversion. This ensures that the recycled gas is clean and free from harmful substances.After purification, the tail gas is then compressed and sent to a storage unit. Here, it is stored under high pressure to maintain its quality and prevent any leakage. The storage unit is designed to handle large volumes of gas and is equipped with safety measures to ensure the gas remains stable and secure.Once the storage unit is full, the recycled tail gas isthen transported to the next stage, which is the process of reusing it in the production of polycrystalline silicon. The gas is introduced into the production line and used as a reactant or as a carrier gas, depending on the specific requirements of the production process. This helps to reduce the consumption of raw materials and energy, making the production process more efficient and environmentally friendly.In addition to the recycling process, it is also important to monitor and control the quality of the recycled tail gas. This is done through regular testing and analysis of the gas composition to ensure it meets the required standards. Any deviations or abnormalities are promptly addressed to maintain the integrity of the recycling process.中文回答：多晶硅尾气回收工艺流程包括几个步骤。

多晶硅工艺流程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。

还原尾气干法分离系统技术一、原料性质及质量指标1．氢气:分子式：H2分子量：2.0161.1物理性质密度：0.08987kg/m3（标况下）；熔点：－259.2℃沸点：－252.78℃；水中溶解性：几乎不溶解于水；难以液化，液态氢是无色透明液体，有超导性；外观嗅味：无色、无味的气体。

1.2化学性质在常温下氢气的化学性质很稳定，但在加热或点燃的情况下，氢气能与许多物质发生化学反应；氢气能与氧、碳、氮、氯分别反应生成水、碳氢化合物、氨和氯化氢；氢气能与活泼的碱金属反应，生成该金属的氢化物；氢气能与多种具有氧化性的化合物发生还原反应；氢气能与不饱和的烃类发生加成反应；1.3氢气的爆炸性：在空气中自燃温度为510℃，最小点火能量（空气中）为0.019H焦耳，爆炸极限：a、空气中4～74.5% b、氧气中4.5～95% c、氯气中5～87.5% d、氯化氢、氯气、氢气混合物中5～13%。

1.4主要质量指标氢气纯度（H2）≥99.999%氮气含量:（N2）＜5 ppmw 甲烷含量:（CH4）＜1ppmw氧气含量:（O2）＜1ppmw 水含量:（H2O）＜1 ppmw2. 氮气2．氮气分子式：N2 分子量：282.1物理性质：单质氮在常况下是一种无色无臭的气体，在标准情况下的气体密度是1.25Kg/m3，熔点-210℃,沸点-198℃，临界温度为-147℃，它是个难于液化的气体。

在水中的溶解度很小，在10℃时，一体积水约可溶解0.02体积的N2。

氮气在极低温下会液化成白色液体，进一步降低温度时，更会形成白色晶状固体。

通常市场上供应的氮气都盛于黑色气体瓶中保存。

2.2化学性质氮气分子的分子轨道式为 ,对成键有贡献的是三对电子，即形成两个π键和一个σ键。

对成键没有贡献，成键与反键能量近似抵消，它们相当于孤电子对。

由于N2分子中存在叁键N≡N，所以N2分子具有很大的稳定性，将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。

多晶硅尾气回收工艺流程英文回答：Recycling of polycrystalline silicon waste involves several steps to recover valuable materials and reduce environmental impact. The process typically includes the following stages:1. Collection and Sorting: The first step is to collect the polycrystalline silicon waste from various sources such as solar panel manufacturing plants or electronic waste recycling centers. The waste is then sorted based on its composition and purity level.2. Crushing and Grinding: The sorted waste is then crushed and ground into small particles to increase its surface area, which facilitates subsequent chemical reactions.3. Chemical Treatment: The crushed waste is subjectedto chemical treatments to remove impurities and separatethe different components. For example, acid leaching can be used to dissolve impurities, while solvent extraction canbe employed to separate valuable metals.4. Purification: After the chemical treatment, the recovered materials may still contain some impurities. Purification techniques such as distillation, precipitation, or filtration can be used to further refine the recovered materials.5. Recrystallization: In the case of polycrystalline silicon waste, recrystallization is a crucial step toobtain high-purity silicon. The recovered silicon is melted and then slowly cooled to allow the formation of large, single-crystal silicon ingots.6. Ingots Processing: The recrystallized silicon ingots are then processed into usable forms such as wafers orsolar cells, depending on the intended application.7. Waste Management: Any remaining waste generatedduring the recycling process, such as sludge or residual chemicals, needs to be properly managed and disposed of according to environmental regulations.中文回答：多晶硅尾气的回收涉及多个步骤，以回收有价值的材料并减少环境影响。

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。

HGDJG多晶硅生产线尾气回收系统摘要：通过加压冷凝、吸收一脱吸、活性炭吸附等技术方法，实现多晶硅生产尾气回收，实现节能减排。

关键词：多晶硅；吸收；脱吸；吸附Abstract: By pressurized condensation, absorption of a desorption, activated carbon adsorption methods such as gas recovery to achieve polysilicon production, saving and emission reduction.Key words: Polysilicon; Absorption; Desorption; Adsorption1 前言多晶硅不仅是信息产业的基础材料，而且也是实现光电转换(如太阳能发电)的理想材料。

为促进我国光伏产业和电子信息产业的持续快速发展，国家发改委将“光伏硅材料的技术开发”列人《可再生资源产业发展指导目录》。

多晶硅生产属于高新科技项目，但多晶硅生产过程中产生大量SiCl4,Si H2Cl 2,SiHCl3等氯硅烷副产物，使生产成本居高不下；部分氯硅烷及HCl进人尾气，既增加了尾气处理成本，也增大了污染物的排放量，废水中的Cl-浓度达1700—2500 mg/L。

如何有效解决氯硅烷副产物的出路是降低多晶硅生产成本、实现节能减排的关键，也是目前多晶硅生产企业面临的重大技术难题。

HGDJG多晶硅生产线尾气回收系统是专门应用于多晶硅生产线的尾气回收装置，将废气回收成二氧化硅和盐酸。

将大量副产物转化为生产原料，使生产成本大幅度降低，同时也实现了节能减排的目的。

2 关键技术多晶硅生产存在许多化学反应，产生大量SiCl4、SiH2Cl2、SiHCl3等氯硅烷副产物。

据统计，每生产1吨多晶硅，约产生10吨SiCl4、0.3 吨SiH2Cl2、1 吨SiHCl3。

传统的多晶硅生产中均作为副产品外售，既造成大量资源浪费，又使生产成本居高不下；部分氯硅烷及HCl进人尾气，增加尾气处理成本和污染物排放量。

多晶硅尾气回收和处理技术1. 现状：据测算，1000吨多晶硅还原过程中将产生370万Nm3氢气，1350吨氯化氢、21600吨三氯氢硅和12000吨四氯化硅，如不回收利用，将造成资源的浪费和环境的污染2. 预计效益：运用。

该技术回收上述物料，按目前市价计算每年可直接节约2.48亿元费用，相当于每公斤多晶硅减少248元的成本。

四川成都赛普瑞兴科技有限公司目前运用独有技术，在通威股份永祥多晶硅尾气回收中，投产成功，据了解在多晶硅尾气回收技术国内此前一直使用国外的技术和设备。

此项目的成功意味着国产化的开始，经济效益明显提高，降低生产成本。

该技术是现目前国内唯一一套投产成功的项目。

国内有其他公司进行相类似的技术研发和推广。

但只是理论上的技术，发展不完善。

没有工业装置投产。

3.多晶硅是单质硅的一种形态。

熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

生产多晶硅的过程是：硅砂先在电弧炉中与碳置换成98%的金属硅，跟着与氯气、氢气反应后生成三氯氢硅，再在氢气中还原沉积成多晶硅。

4. 四氯化硅的无害化处理正是中国太阳能产业所不得不面临的现实。

多晶硅核心技术——三氯氢硅还原法垄断在美国、德国、日本等六七家企业手中，中国企业很难获得关键技术。

生产多晶硅是一个提纯过程，金属硅转化成三氯氢硅，再用氢气进行一次性还原，这个过程中约有25%的三氯氢硅转化为多晶硅，其余大量进入尾气，同时形成副产品——四氯化硅。

在这个过程中，如果回收工艺不成熟，三氯氢硅、四氯化硅、氯化氢、氯气等有害物质极有可能外溢，存在重大的安全和污染隐患。

四氯化硅一遇潮湿空气即分解成硅酸和剧毒气体氯化氢，对人体眼睛、皮肤、呼吸道有强刺激性，遇火星会爆炸；氯气的外溢则可使人出现咳嗽、头晕、胸闷等病状，并导致农作物大面积减产和绝收。

5.6. 三氯氢硅合成炉尾气的治理将从三氯氢硅合成炉排出的尾气，经压缩使其压力达到0.7MPa后进入水冷却器进行初步冷却，然后再进入冷凝器经-45℃冷媒进一步冷却，这样绝大部分三氯氢硅被冷凝成液体，与氯化氢、氢气分离。