【正文】 的瓶頸。由于近年來國際多晶硅市場需求的旺盛，而總體產(chǎn)能增長不足，導(dǎo)致多晶硅價格暴漲，其價格由2003年的23美元/公斤 漲至2005年的90美元/公斤，2006年的130美元/公斤,2007年為1500元/公斤。國內(nèi)多晶硅的價格亦受國際市場的影響，因全球多晶硅主要生產(chǎn)廠商只有七家，國內(nèi)產(chǎn)能極小主要依靠進口，因此預(yù)計2008年以后多晶硅的價格為1700～1800元/公斤。本報告各種產(chǎn)品價格選用現(xiàn)市場價格，其中市場價格為多晶硅保守為130萬元/t、。3　建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 建設(shè)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模的確定，要考慮市場需求、資金籌措、企業(yè)經(jīng)濟效益以及廠址的建設(shè)條件等諸多方面的因素。根據(jù)市場預(yù)測和原材料的供應(yīng)情況，以及**通能硅材料有限公司現(xiàn)有規(guī)劃，擬定本工程的產(chǎn)品方案及規(guī)模為：500t/a多晶硅、16kt/a三氯氫硅（其中商品量為6000t/a），副產(chǎn)品四氯化硅1000t/a。 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 三氯氫硅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)目前尚無三氯氫硅產(chǎn)品的國家標(biāo)注和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本項目產(chǎn)品三氯氫硅執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參照美國聯(lián)合碳化公司（1983）執(zhí)行。美國聯(lián)合碳化公司（1983）三氯氫硅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（表1）指 標(biāo) 名 稱指 標(biāo)三氯氫硅含量% ≧一氯硅烷（液相）含量% ﹤硼含量（液相）% ﹤砷含量（液相）% ﹤磷含量（液相）% ﹤電阻率Ωcm200比容m3/kg沸點 多晶硅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行GB/T129631996多晶硅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。多晶硅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T 129631996（表6）等級項目 特級品一級品`二級品三級品1．表面及斷面狀態(tài)結(jié)晶致密，表面平整，斷而無夾層。結(jié)晶致密，表面平整，無氧化夾層。2．直徑7．257．257．257．253．基硼電阻率177。5177。5177。5177。54．直徑允許偏差 ≥45002600150010005．N型少子壽命 ≥5003001501006．N型電阻率 ≥450300150607．含碳量個原子/cm3 ≤2105105108．含氧量 ≤110510510 包裝、運輸及儲存產(chǎn)品的標(biāo)志、標(biāo)簽、包裝、運輸應(yīng)符合《化學(xué)危險安全管理條例》、《危險化學(xué)品安全管理條例實施細則》等國家有關(guān)法律法規(guī)及GB1269092的規(guī)定。 三氯氫硅包裝、運輸及儲存三氯氫硅為貯罐貯存，專用汽車槽車運輸。 多晶硅包裝、儲存及運輸運輸過程中應(yīng)輕裝輕卸，避免受潮、受熱和包裝破換。 建設(shè)工程組成序號子項號項 目 名 稱規(guī)模備注1101氫氣凈化車間1200m22102還原主車間一4464m23103還原主車間二5616m2預(yù)留4104三氯氫硅車間768m25105精餾車間1248m26106尾氣回收車間5616m27201氫氣氣柜1000m3預(yù)留1000m38202乙類倉庫一1296m29203乙類倉庫二1296m210204貯罐區(qū)502m2250m3三氯氫硅350m3四氟化硅150m3鹽酸11205貯罐區(qū)泵房65m212301熱水池及泵房1296m213302機修車間1296m214303車庫1296m215304發(fā)配電間577m2一期使用16305循環(huán)（消防）水池500m3深3m17306循環(huán)（消防）水池泵房65m218307輔助車間1216m2冷凍、空壓19308事故應(yīng)急池270m3深3m20309污水處理系統(tǒng)1280m221310地磅一80t22311地磅二80t23401綜合辦公樓8616m 224402研發(fā)樓7476m225403門衛(wèi)一27m226404門衛(wèi)二23m227405門衛(wèi)三24m24　工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇三氯氫硅傳統(tǒng)的三氯氫硅合成工藝是將干燥氯氣及凈化后的氫氣經(jīng)各自的緩沖罐進入氯化氫合成爐中反應(yīng)成氯化氫并進入沸騰爐中。硅粉干燥后經(jīng)加熱脫水用氮氣送入沸騰爐中與氯化氫反應(yīng)生產(chǎn)三氯氫硅氣體。氣體經(jīng)過濾器除去硅粉塵，在空冷器除去高沸物雜質(zhì)及金屬氯化粉最后經(jīng)冷凝為液體，再經(jīng)分鎦成成品三氯氫硅。這是當(dāng)今最成熟的工藝技術(shù)，國內(nèi)外三氯氫硅生產(chǎn)企業(yè)基本上都采用此種工藝。此外還有用固定床氯化爐，銅粉作催化劑，氯化氫和硅粉直接合成三氯氫硅。粗三氯氫硅含量在60%以上，經(jīng)分鎦提純除去高、低沸點物后，三氯氫硅含量達90%。還有通過流化床反應(yīng)器還原四氯硅烷來制備三氯硅烷的方法。該方法在反應(yīng)器中建立一個硅顆粒的流化床，將微小組輻射直接導(dǎo)入反應(yīng)器中，加熱硅顆料吏春溫度達到300～1100℃，含有四氯硅烷和氫的反應(yīng)氣通過流化床，反應(yīng)氣與硅顆粒反應(yīng)，形成含有三氯硅烷的產(chǎn)物氣。本項目三氯氫硅裝置生產(chǎn)工藝采用三氯氫硅沸騰床合成、加壓精鎦、冷凝分離提純生產(chǎn)高純度的三氯氫硅產(chǎn)品和四氯化硅副產(chǎn)品的傳統(tǒng)工藝。該工藝流程采用國內(nèi)先進的沸騰床式三氯氫硅合成爐，生產(chǎn)能力大，副產(chǎn)品少；分離采用加壓精鎦技術(shù)使三氯氫硅產(chǎn)品質(zhì)量達到99%、四氯化硅產(chǎn)品質(zhì)量達到97%以上，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。2. 多晶硅目前多晶硅的主要生產(chǎn)方法分別為硅烷法和三氯氫硅氫還原法（又稱西門子法）這兩種。硅烷法是采用精制后的硅烷進行熱分解反應(yīng)，析出硅，從而獲得多晶硅棒，再經(jīng)進一步處理后而獲得多晶硅產(chǎn)品。三氯氫硅氫還原法是經(jīng)過精制的三氯氫硅經(jīng)揮發(fā)后與精制后的氫氣在還原爐中高溫下發(fā)生還原反應(yīng)而析出硅，獲得多晶棒，再往進一步處理后而獲得多晶硅產(chǎn)品。改良西門子法（即改良三氯氫硅氫還原法）主要是對還原尾氣進行回收利用，提高三氯氫硅的轉(zhuǎn)化率，降低其消耗，同時極大地解決尾氣排放造成的污染問題。本項目選擇改良西門子法生產(chǎn)多晶硅。該工藝流程采用三氯氫硅和氫氣分別經(jīng)過精制，進入還原爐，在高溫下進行還原，獲得的多晶硅棒經(jīng)過后處理而獲得高純度的多晶硅。同時對還原尾氣進行處理，回收三氯氫硅，四氯化硅和氫氣?；厥盏娜葰涔?、四氯化硅、氫氣經(jīng)精制后再進入還原爐中生產(chǎn)多晶硅。多晶硅的產(chǎn)品質(zhì)量達到GB/T 129631996的要求。 工藝流程簡述三氯氫硅工藝流程簡述（1）氯化氫合成工序開啟HC1合成爐合成段冷卻水，管道氫氣經(jīng)阻火器、氫氣緩沖罐、冷水冷卻器冷卻后去干燥器干燥、除氧器除氧、干燥器干燥（:1）進入HC1合成爐；管道氯氣經(jīng)氯氣緩沖罐后進入HC1合成爐；通過冷卻水量、氯氣和氫氣量控制合成爐出口溫度在400～500℃。合成的HC1氣體經(jīng)氯化氫緩沖罐純化去三氯氫硅合成工序。（2）三氯氫硅合成工序硅粉通過真空管道輸送至硅粉干燥器，干燥后的硅粉用氮氣送入三氯氫硅合成爐；與來自氯化氫緩沖罐的氯化氫氣體在合成爐沸騰床發(fā)生反應(yīng)，控制合成爐溫度在280～310℃，生成氣相三氯氫硅和四氯化硅；三氯氫硅和四氯化硅氣體混合物經(jīng)網(wǎng)袋式過濾器分離、硅渣收集器收集回用；氣相經(jīng)空冷器初冷后進入冷凝器經(jīng)冷凍鹽水冷凝后經(jīng)接收槽進入粗品收集槽；不凝性氣體經(jīng)管道進入尾氣吸收工序。在沸騰爐中，硅粉和氯化氫反應(yīng)生成三氯氫硅。（3）精鎦提純工序來自粗品收集槽的三氯氫硅和四氯化硅混合物料進入塔釜加熱器，經(jīng)蒸汽間接加熱進入精鎦塔，精鎦塔頂氣體經(jīng)前冷器和后冷器冷凝，控制壓力和回流比，一部分液體回流至精鎦塔，一部分自流進入三氯氫硅接收罐進入三氯氫硅收集罐；塔釜加熱器精鎦后殘液自流進四氯化硅接收罐后經(jīng)氮氣壓入四氯化硅儲罐。（4）尾氣吸收工序來自冷凝器的不凝性氣體進入尾氣洗滌塔，經(jīng)循環(huán)泵送出的洗滌水在尾氣洗滌塔中五處噴淋洗滌，回收HCl溶液至20%濃度后外售；氣體達標(biāo)排放。多晶硅生產(chǎn)流程簡述（1）氫氣精制工序由*****化工管道送來的氫氣及回收氫氣進入氫氣氣柜，經(jīng)水環(huán)泵加壓后的氫氣經(jīng)分離器、氫氣冷卻器、片堿干燥器、活性碳吸附器、除氧器、冷卻器、冷凍除水器、硅膠干燥器，再進入二次氫氣凈化器進行凈化得到精制氫氣。該項目同時建設(shè)有電解水制氫系統(tǒng)。采用純化水經(jīng)電解槽電解，制氫裝置分離氫、氧等初步處理，再進入氫氣凈化裝置凈化（工序同上述氫氣精制工序）得到高純氫氣供還原車間等生產(chǎn)使用。（2）三氯氫硅精制工序自制的三氯氫硅放入三氯氫硅儲槽，再經(jīng)泵送往高位槽，經(jīng)控制流量后進入精餾塔釜，從塔頂出來的氣相經(jīng)全凝器（二級）進行冷凝得到的冷凝液再經(jīng)過濾器，一路返回精餾塔頂作為回流液，一路作為產(chǎn)品流入計量槽。經(jīng)分析，合格的精制三氯氫硅進入精三氯氫硅儲槽，不合格的則返回三氯氫硅儲槽。二級全凝器的尾氣進入尾氣緩沖罐，再經(jīng)尾氣洗滌塔洗滌達標(biāo)排空。洗滌水進入中和池進行處理。精餾的釜底殘液及輕組分三氯氫硅則進入高低沸物槽，裝車外賣。（3）還原系統(tǒng)及尾氣回收系統(tǒng)精制的三氯氫硅經(jīng)過鼓泡氣化后與精制氫氣在還原爐內(nèi)，在以硅芯作為載體的表面，在高溫下還原沉積為多晶硅。通過調(diào)節(jié)電流強度，控制載體溫度，使?fàn)t內(nèi)載體直徑變粗，達到供直拉單晶硅所需直徑要求的多晶硅。還原尾氣經(jīng)兩級螺旋板換熱器降溫后進入尾氣回收器，未凝氣體與還原尾氣經(jīng)換熱后進入水噴淋洗滌塔洗滌，再經(jīng)絲網(wǎng)阻火器進入氫氣氣柜。洗滌水則進入中和池進行處理。尾氣回收器冷凝下來的回收液體進入計量槽，經(jīng)控制流量進入回收精餾塔，塔頂氣相經(jīng)二級全凝器冷凝得到的液體經(jīng)分析，合格品流入回收精三氯氫硅儲槽或四氯化硅儲槽，不合格品則返回粗產(chǎn)品罐，再重新送入高位槽進行精餾。精餾殘液（塔釜排液及輕組份液體）則送往高低沸物儲槽，裝車外賣?；厥盏娜葰涔韬突厥盏乃穆然杞?jīng)汽化后進入不同的還原爐，前者生產(chǎn)直拉料或區(qū)熔料，后者則送入專用還原爐，以生產(chǎn)拉制硅芯的硅芯料。 工藝流程方框圖三氯氫硅工藝流程方框圖 干燥 氫氣 脫氧 干燥 HCL合成爐 氯氣 硅粉 沸騰爐 過濾器 硅粉回收利用 空氣冷凝器 鹽水冷凝器 尾氣冷凝器 回收 粗三氯氫硅 淋洗塔 放空 精餾塔 檢驗 檢驗 三氯氫硅成品 副產(chǎn)品四氯化硅H2儲氣柜凈化裝置加壓泵粗三氯氫硅儲槽鼓泡器精三氯氫硅還原爐多晶硅檢測切割包裝多晶硅產(chǎn)品尾氣回收HCl硅芯多晶硅芯爐硅芯純H2廢水排放中和處理H2冷凝液多晶硅H2+Cl2=2HClSi+3HCl=SiHCl3+H2 并伴隨有如下副反應(yīng)：SiHCl3+HCl=SiCl4+H2SiHCl3+ H2=Si+3HCl并伴隨有如下副反應(yīng)：4SiHCl3=3SiCl4+2H2+Si 原材料消耗定額及年消耗量序號名 稱規(guī)格單位單位定額(/t)年用量備注一三氯氫硅1硅粉≥98%t52802氫≥99%m33201043氯氣≥98%m3164804氮氣≥98%m396000自產(chǎn)二多晶硅1三氯氫硅%t2010000自產(chǎn)2氫氣99%m32010000 自控方案 三氯氫硅裝置自控技術(shù)（1）自控設(shè)計范圍本設(shè)計適用于年產(chǎn)16000噸三氯氫硅項目裝置，項目裝置包括氯化氫合成、三氯氫硅合成、三氯氫硅提純、尾氣回收和洗滌吸收等工序；該控制系統(tǒng)將在生產(chǎn)裝置內(nèi)滿足本裝置的生產(chǎn)監(jiān)視、過程控制、參數(shù)報警、數(shù)據(jù)記錄及趨勢等項的功能要求，并能安全可靠運行。該工程控制點較少，控制簡單，而且沒有調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但工程具有有毒、易燃易爆氣體，所以選型上主要考慮安全因素。該項目部分工段采用間歇性生產(chǎn)，并以現(xiàn)場操作為主。（2）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》 GB5005892《自動化儀表選型規(guī)定》 HG/T205072000《儀表供電設(shè)計規(guī)定》 HG/T205092000《儀表供氣設(shè)計規(guī)定》 HG/T205102000《信號報警、安全連鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》 HG/T205112000（3）自控水平及主要技術(shù)方案根據(jù)所確定的工藝技術(shù)方案和工藝流程，本著“技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、操作方便”的原則，本設(shè)計決定采用現(xiàn)場控制，以完成整個生產(chǎn)過程