多晶硅尾气回收

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。

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。

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。

尾气回收工序一、10000吨/年方案尾气回收系统的处理能力要与10000吨/年的产量相匹配，回收6的设计处理能力为1600吨/年，根据相关企业的实际运行经验,该套系统的处理能力能达到1800吨/年至2000吨/年。

根据我公司还原系统相关数据，在老厂房区域的多晶硅生产能力要达到8000吨/年，依次能力对尾气回收系统的能力和设备进行核算。

因回收1、2、5处理能力偏小，应全部拆除，在原有土地上重新修建处理量大、工艺更为先进的尾气回收系统。

1、工艺条件1。

1。

尾气系统物料处理量1。

2。

新增尾气回收系统需要制冷量及冷冻机（1）氯硅烷冷凝30℃还原尾气被冷凝到-40℃所需换热量如下为14.382×106KJ/h=3995 KW。

（还原提供尾气温度为不高于70℃,若还原尾气至回收的温度高于30℃，则应增加水冷装置，完全靠氟利昂制冷是不经济的。

）（2)内部喷淋循环制冷按照2000吨/年生产线喷淋液70m3/h计算，喷淋液温度从—10℃降至—40℃，所需换热量为：2.471×106×4=9。

884×106KJ/h= 2746KW。

若合理降低喷淋液的流量为50m3/h，则对应的换热量为1961 KW.（3）HCl液化、回流液制冷量根据CDI-6热负荷进行计算计算，将此部分气态物质冷凝为液相热负荷为：520 KW×4=2080 KW,合理控制塔底温度可使换热量降为1768 KW。

总热负荷：3995 KW+1961KW+1768 KW=7724 KW，放40%的余量为10814 KW。

回收1、2、5的制冷量为408 KW×7=2856 KW。

若将原冷冻机组进行利用,则还需增加7958 KW制冷量，回收6一套机组的制冷量约为1600KW，-46℃与-15℃冷冻机组制冷量共3331.6 KW。

需增加制冷量为2200 KW 的-46℃机组2套，制冷量为2000 KW 的—15℃机组2套。

多晶硅复原生产常见问题1、夹层问题：在从径向切断的多晶硅棒截面上可能会看到一圈圈的层状结构，即夹层。

多晶硅中的夹层一般分为氧化夹层和温度夹层(及无定形硅夹层)两种。

(1) 氧化夹层在复原过程中，当原料中混有水汽或氧时，就会发生水解及氧化，形成一层SiO2 氧化层附在硅棒上。

在这种被氧化的硅棒上又继续沉积硅时，就形成了“氧化夹层〞，这种夹层在光线下可以看到五颜六色的光泽。

酸洗也不能除去这种氧化夹层。

由于这种氧化夹层的存在，用多晶硅拉制单晶硅时会产生“硅跳〞。

为了消除氧化夹层，一般应注意做到：①严格控制入炉氢气的纯度，保证氢中的氧和水分降到规定值以下；②载体加热前要有充分的赶气时间，使炉壁附着的水分赶净；③开炉前对设备认真检查防止漏水现象。

(2) 无定形硅夹层(温度夹层)当复原反响是在比拟低的温度下进行时，此时沉积的硅为无定形硅，在这种无定形硅上提高反响温度继续沉积时，就形成了暗褐色的无定形硅夹层，由于这种夹层在很大程度上是受温度影响，因此又称为“温度夹层〞。

这种疏松、粗糙的结构夹层中，常常有许多气泡和杂质，在拉单晶前用酸无法腐蚀处理掉，在拉晶熔料时，轻者使熔硅液面波动，重者产生“硅跳〞以至于无法使用。

为了防止无定形硅夹层的形成，应注意以下几点：①硅棒的电流上升要平稳，不能忽高忽低；②防止进炉的流量发生大的波动；③突然停电或停炉时，先要停止进料。

采用合理可靠的自动控制系统，通过准确地测定硅棒外表的速度来控制硅棒电流，使硅棒的电流紧随着硅棒外表的温度变化而迅速变化，将有效防止“温度夹层〞的出现。

2 、“硅油〞问题：“硅油〞是一种大分子量的硅卤化物(SiCl2)n·H2N ,其中含硅 25 ％呈油状的物质，这种油状物是在复原炉中低温部位产生的(低于 300 ℃ )，往往沉积在炉壁、底盘、喷口、电极及窥视孔石英片等冷壁处。

硅油的产生，导致大量的硅化合物的损失，降低实收率；沉积在窥视孔石英片上的硅油，使镜片模糊，影响观察和测温，从而影响炉内温度的调节，甚至可以造成硅棒的温度过高而烧断。

改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100°C左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。

改良西门子工艺是在传统西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。

日前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。

1、改良西门子法是日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，日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。

改良西门子法是日前主流的生产方法，采用此方法生产的多品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。

多晶硅生产工艺—西门子法西门子法生产多晶硅发展及展望西门子法生产多晶硅的工艺流程可分为三步：一是SiHCl3制备，二是SiHCl3还原制取多晶硅，最后为尾气的回收利用。

从图1、图2可见，左边的流床反应器即为由冶金级硅和HCl气体反应生成SiHCl3的部分；中间标有“高纯Si”的反应炉为制取多晶硅的部分；右边为尾气回收系统。

其中，SiHCl3氢还原制取多晶硅部分最为重要。

西门子法至今已有50多年的历史，多年前即发展成为生产电子级多晶硅的主流技术，现在生产技术已相当成熟。

这和它具有以下优点是密不可分的[20-22]：(1)SiHCl3比较安全，可以安全地运输，贮存数月仍能保持电子级纯度。

当容器打开后不像SiH4或SiH2Cl2那样会燃烧或发生爆炸，即使燃烧，温度也不高，可以盖上。

(2)西门子法的有用沉积比为1某103，是硅烷法的100倍。

(4)在现有方法中它的沉积速率最高，达8～10μm/min。

(5)一次转换效率为5％～20％，在现有方法中也是最高的。

不足之处在于沉积温度较高，在1100℃左右，所以电耗高，达120kWh/kg。

1.3.1发展历程1第一代多晶硅生产流程[20]适用于100t/a以下的小型硅厂，以HCl气体和冶金级硅为原料，在300℃和0.45MPa下催化生成SiHCl3。

主要副产物为SiCl4和SiH2Cl2，含量分别为5.2％和1.4％，此外还有1.9％较大分子量的氯硅烷。

生成物经沉降器去除固体颗粒，再经冷凝器进行汽液分离。

分离出的H2压缩后返回流床反应器，液态产物SiCl4、SiH2Cl2、较大分子量的氯硅烷和SiHCl3则进入多级分馏塔进行分离，馏出物SiHCl3作为原料再次进入储罐。

SiHCl3在常温下是液体，由H2携带进入钟罩反应器，在1100℃左右的硅芯上沉淀。

反应为：SiHCl3+H2→Si+HCl(1)2SiHCl3→Si+SiCl4+2HCl(2)式(1)是希望发生的反应，但式(2)也同时进行。