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西门子法生产多晶硅的工艺1. 前言西门子法,也叫SiHCl3法，是当今生产电子级多晶硅的主流技术，开始于20世纪50 年代，已经历了40多年的改进，虽然仍称西门子法，但其内容细节与过去已不相同。
它构成当今主流工艺，其纯度可达N型2000Ω·cm，还原能耗由20世纪80年代的300 kWh/kg降至90年代的95～110 kWh/kg，现在先的西门子技术更进一步降至60～70 kWh/kg，还解决了副产物SiCl4 转化为SiHCl3的难题。
世界多晶硅的生产技术以SiHCl3法为主，并已进入第三代闭环大生产。
我国的生产也用SiHCl3，但尚处于第一代小规模生产, 第三代闭环技术尚处于100 t 的试验阶段。
我国生产能力约100t/a，而国外工厂如德山曹达为4000t/a , Wacker 为4200t/a , Hemlock为6200t/a，差距甚大。
从生产多晶硅的反应器来看, 我国只有小型钟罩式, 国外钟罩式反应器直径已达3m，并且还有流床反应器和自由空间反应器, 大大提高了生产效率。
我国尚未开展后两者的研究。
国外有完善的回收系统, 生产成本低, 氢耗、氯耗、硅耗、电耗均优于国内。
一般直拉硅用多晶有相当数量由国外进口, 区熔用特别高纯多晶硅原料更依赖进口。
我国多晶硅的质量和成本均落后于先进水平, 因此未来的我国大型电子级多晶硅厂必需采用世界先进技术。
2. 西门子法多晶硅流程三氯硅烷法经历了数十年的历史，许多工厂关闭，有竞争力的工厂经过几度改造生存下来，提高了产量，有的年产量达到了4000～6000 t，成本价格降至20 美元/kg左右，其关键技术是由敞开式生产发展到闭环生产。
2.1 第一代SiHCl3 的生产流程适用于100t/a 以下的小型硅厂以HCl和冶金级多晶硅为起点, 在300 ℃和0145 MPa 下经催化反应生成。
主要副产物为SiCl4 和SiH2Cl2 , 含量分别为512 %和114 % , 此外还有119 %较大分子量的氯硅烷[4 ] (图1) 。
多晶硅还原生产常见问题及控制对策分析摘要：近年来，我国的光伏产业有了很大进展，在光伏产业中，多晶硅的应用十分广泛。
在全球范围内新能源越来越受重视的背景下，多晶硅行业取得了快速发展的契机，在短短几年里取得了繁荣与发展，同时呈现出过剩现象。
在多晶硅生产过程中，还原生产工艺是最为关键的工艺。
本文首先对多晶硅还原生产工艺概述，其次探讨了多晶硅还原生产常见问题，最后就多晶硅还原生产问题的控制对策进行研究，以期为多晶硅生产提供参考。
关键词：多晶硅；还原生产；光伏产业引言太阳能光伏产业，作为新能源产业结构体系中发展较为成熟的产业，在碳中和背景下规模将进一步扩大，并成为“双碳”目标得以实现的重要保证。
多晶硅是制造集成电路、光伏太阳能等的关键材料。
因此，多晶硅生产企业迎来了机遇，但也面临更大的压力，因为市场对多晶硅品质的要求在不断提高。
只有不断提升自身的产品质量，实现闭式循环节能减排，才能长久持续发展。
1多晶硅还原生产工艺概述多晶硅生产中改良西门子法是其中一项西门子工艺，在1100℃高纯硅芯中，使用高纯氢还原高纯三氯氢硅，硅芯上方完成多晶硅沉积在。
这种改良西门子工艺，是以传统西门子工艺为前提进行创新，具备节能降耗、可回收利用的特征，多晶硅生产期间同时有H2、HCl、SiCl4一类的副产物和副产热能产生。
使用这种改良西门子法，多晶硅生长阶段多是在还原炉内部操作完成。
还原炉包括底盘、炉筒，其中底盘上有分布电极分布，常见的若干对棒还原炉即根据电极对数得名，例如常见的有24对棒还原炉和36对棒还原炉。
还原炉底盘在多晶硅重量承载这一方面是不可或缺的部件，也负责承担供电和物料进出、物料分布等，利用底盘的绝缘材料、冷却介质流通管路等，即可实现以上一系列操作功能。
还原炉炉筒对于多晶硅而言，也是非常必要的生长空间，还原炉炉筒高度、空间，都会对多晶硅实际产能、电耗指标等造成影响，利用炉筒视镜、冷却介质进回路，便可达到温度与多晶硅生长过程的实时监测目的，并实现设备的冷却。
多晶硅生产工艺流程简介-------------------------来自于网络收集多晶硅生产工艺流程,多晶硅最主要的工艺包括,三氯氢硅合成、四氯化硅的热氢化有的采用氯氢化,精馏,还原,尾气回收,还有一些小的主项,制氢、氯化氢合成、废气废液的处理、硅棒的整理等等;主要反应包括：Si+HCl---SiHCl3+H2三氯氢硅合成;SiCl4+H2---SiHCl3+HCl热氢化;SiHCl3+H2---SiCl4+HCl+Si还原多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来,由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同,因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异,各有技术特点和技术秘密,总的来说,目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法;改良西门子法是目前主流的生产方法,采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85％;但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中;这些公司的产品占全球多晶硅总产量的90%,它们形成的企业联盟实行技术封锁,严禁技术转让;短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变;西门子改良法生产工艺如下：这种方法的优点是节能降耗显着、成本低、质量好、采用综合利用技术,对环境不产生污染,具有明显的竞争优势;改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉,三氯氢硅沸腾床加压合成炉,三氯氢硅水解凝胶处理系统,三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统,硅芯炉,节电还原炉,磷检炉,硅棒切断机,腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置,还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器,控制仪表,热能转换站,压缩空气站,循环水站,变配电站,净化厂房等;1石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅, 其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑2为了满足高纯度的需要,必须进一步提纯;把工业硅粉碎并用无水氯化氢HCl与之反应在一个流化床反应器中,生成拟溶解的三氯氢硅SiHCl3; 其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑ 反应温度为300度,该反应是放热的;同时形成气态混合物Н2,НС1,SiНС13,SiC14,Si;3第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯,需要分解:过滤硅粉,冷凝SiНС13,SiC14,而气态Н2,НС1返回到反应中或排放到大气中;然后分解冷凝物SiНС13,SiC14,净化三氯氢硅多级精馏;4净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺,以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅; 其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl;多晶硅的反应容器为密封的,用电加热硅池硅棒直径5-10毫米,长度米,数量80根,在1050-1100度在棒上生长多晶硅,直径可达到150-200毫米;这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应,并生成多晶硅;剩余部分同Н2,НС1,SiНС13,SiC14从反应容器中分离;这些混合物进行低温分离,或再利用,或返回到整个反应中;气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的,从某种程度上决定了多晶硅的成本和该3工艺的竞争力。
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。
2018年07月多晶硅生产过程的质量控制任小红（内蒙古神舟硅业有限责任公司,内蒙古呼和浩特010010）摘要:任何产品的生产过程都不是一蹴而就的，多晶硅的生产也不例外。
多晶硅在生产制作时，往往有许多方面的制作因素，会对多晶硅的质量产生影响。
为了使多晶硅的质量得到更好的保障，本文对多晶硅生产过程中的几道工序进行了简单的阐述，对生产工序中影响多晶硅质量的问题进行了重点描述并提出了解决办法，希望可以为多晶硅生产过程中的质量控制提供一定的帮助。
关键词:多晶硅；生产过程；质量控制;1多晶硅生产过程中高纯氢气对质量的影响及措施在多晶硅的生产过程中，氢气是否纯正将会干扰多晶硅的质量。
在还原炉中，如果有少量的水或氧气混入氢气中，三氯氢硅水解或硅的氧化的现象就会产生，同时，在硅棒上，会附着一层二氧化硅氧化层。
“氧化夹层”就会形成，前提是我们放任被氧化的硅棒继续沉积硅，而且，就算进行酸洗也不会除去它。
在多晶硅拉制单晶硅时，由于这种“氧化夹层”的形成，“蛙跳”的现象就会出现。
在真空条件下，多晶硅拉制单晶硅时，会使融化的硅从熔区或坩埚中溢出，像火焰一样向外“放花”。
因此，如果想要预防氧化夹层的出现，在进行制氢工序时，就需要严格按照程序规范操作，严格控制氢气的露点和氧含量，使氢气中的氧和水含量符合要求。
此外，在生产的过程中，要严肃生产环境，对生产安全提高警惕，避免氢气泄漏而造成火灾状况的出现。
2多晶硅生产过程中精馏工序对质量的影响及措施在精馏工序中的还原工序和氢化工序中，除去杂质的的高纯三氯氢硅产品和四氯化硅产品将会被运用。
但由于粗三氯氢硅中分离难度较大的硼化合物、磷化合物的存在，因此，需要用多台精馏塔对粗三氯氢硅进行连续精馏才能提取到合格的纯三氯氢硅产品。
精馏工序对多晶硅生产过程中的质量控制至关重要，因此，精馏工序的制作程序需要得到监管和控制，以避免精馏工序在生产时出现问题。
在制作过程中，首先需要控制的就是精馏塔的压力，如果控制系统压力不稳定，塔板上的气液平衡组成就会被改变。
Science &Technology Vision科技视界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的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形成的晶体就叫多晶硅。
多晶硅一般呈深银灰色,不透明,具有金属光泽,性脆,常温下不活泼。
0前言我国多晶硅工业起步于20世纪50年代,60年代中期实现了产业化。
多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家,形成技术封锁、市场垄断的状况[1-2]。
多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池,按纯度要求不同,分为电子级和太阳能级。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9的单晶硅。
多晶硅是硅产品产业链中的一个非常重要的中间产品,是制造太阳能电池及高纯硅制造的主要原料,是信息产业和新能源产业最基础的原料。
随着全球信息技术的不断进步,对于半导体硅的需求量日益增加。
近年来,我国电子信息产业快速发展,特别是高科技领域对电子级多晶硅的需求量有所增加。
目前国际上多晶硅生产的主要工艺有改良西门子法、硅烷热分解法和流化床法等[3]。
1多晶硅的生产工艺1.1改良西门子法1955年,日本西门子公司成功开发了利用氢气还原三氯硅烷(Si⁃HCl 3)在硅芯法热体上沉积硅的工艺技术,并于1957年开始了工业规模的生产,这就是常说的西门子法。
在西门子法工艺的基础上,通过增加还原尾气干法回收系统、SiCl 4氢化工艺,实现了闭路循环,于是形成了改良西门子法—闭环式SiHCl 3氢还原法[4]。
改良西门子法又称闭环式三氯氢硅氢还原法,是用氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢),氯化氢和工业硅粉(粗硅)在一定温度进行下合成反应,生产三氯氢硅、四氯化硅和二氯氢硅组成的氯硅烷混合物,再进行多级分离精馏提纯得到高纯度的精制三氯氢硅,提纯精馏后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD(化学气相沉淀法)反应生产高纯多晶硅[5]。
多晶硅生产的节能减排措施摘要：本文将针对多晶硅生产过程中多种副产物具有的特性，列举可行的先进的技术方法对其进行回收再利用，将产物二次转化成生产原材料，在一定程度上降低了生产成本，并且使污染物的排放量得到降低。
关键词：多晶硅节能减排措施一、前言随着科技不断进步，多晶硅的使用范围也不断扩大，不仅成为了信息产业中缺少的基础材料，并且也是太阳能转化为光能的理想介质。
国家十分重视硅产业的发展，2005年时国家发改委将6英寸以上的单晶硅、多晶硅和晶片列为国家重点鼓励发展产业项目，提高大程度的政策支持，极大推动了我国光伏产业和电子信息工程的发展速度，使我国硅材料生产进入新的蓬勃发展阶段。
多晶硅产业属于高新技术产业，但是由于其生产过程中出现大量的氯硅烷副产物，因此导致其生产成本相对较高；同时还会存在部分的氯硅烷和氯化氢进入生产尾气中，不仅增加了尾气的处理难度，而且也会使得环境的污染程度加剧。
在尾气处理排放的废水中Cl的浓度含量甚至高达2500mg/L。
因此，现在多晶硅生产企业面对的重要课题便是怎样采用新型的技术手段有效地控制大量副产物的产生，从而达到降低成本，节能减排的生产要求。
笔者在对多晶硅产业项目工作中总结出了有效回收氯硅烷副产物的综合措施及方法，实现了副产物的成功转化，大幅度降低了生产成本，达到了明显的节能减排的效果。
二、我国多晶硅生产方法和生产特点在我国多晶硅的生产过程主要是使用改良的西门子技术进行生产，其大致过程如下：（一）三氯氢硅的合成。
三氯氢硅又称TCS，通过氯化氢与粗硅粉在300度、0.3兆帕条件下发生一定化学反应，生成三氯化硅。
（二）精馏。
将反映生成的TCS经过精馏，进行提纯，使其纯度达到六个九的程度时，再对其中杂质进行处理，杂质主要包括磷、碳以及金属杂质等。
（三）还原反应。
将已经完成提纯过程的三氯氢硅与制备的高纯度氢气在1150度、0.6兆帕的条件下发生反应，在反应容器内的导电硅芯上沉积生成多晶硅，这时多晶硅的纯度相比之前更高。
多晶硅提纯技术目录摘要 (1)1引言 (1)2 多晶硅的提纯技术 (2)2.1 改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法 .........................2.2 流化床法——硅烷法——硅烷热分解法............................2.3冶金法——物理法——等离子体法 ................................ 3多晶硅提纯后的副产物的综合利用. (6)3.1 四氯化硅的性质 (6)3.2 四氯化硅的综合利用 .......................................... 4技术比较及发展趋势...................................................4.1国外多晶硅生产技术发展的特点.......................................4.2国内多晶硅生产技术发展趋势 (12)5 结束语 (14)6致谢 (15)7参考文献 (16)多晶硅的提纯技术及副产物的利用摘要：高纯多晶硅是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料，在未来的50年里，还不可能有其他材料能够替代硅材料而成为电子和光伏产业主要原材料。
随着信息技术和太阳能产业的飞速发展，全球对多晶硅的需求增长迅猛，多晶硅价格也随之暴涨。
自2006年以来，受市场虚高价格与短期暴利诱惑，我国掀起了一波多晶硅项目的建设高潮，规模与投资堪称世界之最。
我国多晶硅产量2005年时仅有60吨，2006年也只有287吨，2007年为1156吨，但2008年狂飙到4000吨以上，2009年，中国多晶硅产量达1.5万吨。
2008年在金融危机影响下，多晶硅价格暴跌，从最高时的四五百美元/公斤，跌至最低至每公斤五六十美元。
2010年随着海外市场复苏，多晶硅进入新一轮投产热，乐电天威、鄂尔多斯子公司等多晶硅生产企业纷纷发布投产消息。
1、改良西门子法是目前主流的生产方法多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。
改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85％。
但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。
这些公司的产品占全球多晶硅总产量的90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。
短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。
在未来15-20年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过1,000亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。
尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。
在目前高利润的状况下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企业未来所面临的挑战。
2、西门子改良法生产工艺如下：这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。
改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。
（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。
