【正文】 ，是信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的原材料。光伏發(fā)電是太陽(yáng)能的主要應(yīng)用領(lǐng)域，具有安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽(yáng)能電池。目前多晶電池用量最大。全球太陽(yáng)能電池組件的年均增長(zhǎng)率高達(dá)30%以上，光伏產(chǎn)業(yè)成為發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè)對(duì)原料多晶硅的需求與日俱增。 國(guó)內(nèi)外內(nèi)生產(chǎn)情況及市場(chǎng)預(yù)測(cè)世界多晶硅主要由美、日、德三國(guó)壟斷。由于全球原油價(jià)格上漲，歐美地區(qū)對(duì)新能源的需求上升，這些國(guó)家都采取了鼓勵(lì)太陽(yáng)能發(fā)展的措施，這促使太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，從而導(dǎo)致多晶硅需求猛增。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年全世界多晶硅產(chǎn)量28750噸，其中半導(dǎo)體用多晶硅20250噸，太陽(yáng)能電池用多晶硅8500噸，而太陽(yáng)能級(jí)的實(shí)際需求量為15000噸，出現(xiàn)嚴(yán)重供不應(yīng)求的局面，半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)Χ嗑Ч璧男枨蠼窈笠矊⒈３謴?qiáng)勁增長(zhǎng)。WSTS（全球半導(dǎo)體市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)）預(yù)計(jì)2006年和2007年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的規(guī)模增長(zhǎng)分別為8%%。預(yù)計(jì)半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)Χ嗑Ч璧男枨?007年超過(guò)25000噸，加上太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的需求，2007年對(duì)多晶硅材料的總需求將達(dá)到45000噸，供應(yīng)缺口在900011000噸。據(jù)專家預(yù)測(cè)，到2009年，全世界多晶硅的年需求量將達(dá)到7萬(wàn)噸，同時(shí)，我國(guó)周邊地區(qū)的俄羅斯、韓國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞等國(guó)均無(wú)多晶硅生產(chǎn)條件和能力，對(duì)多晶硅有巨大市場(chǎng)需求。全球主要多晶硅生產(chǎn)廠家有：德山雪達(dá)（日）、三菱材料（日）、住友（日）、三菱多晶硅（美）、黑姆洛克（美）、先進(jìn)硅（美）、瓦克多晶硅（德）等企業(yè)。日本是亞洲最大的多晶硅生產(chǎn)國(guó)，但其產(chǎn)量仍不能滿足本國(guó)需求，不僅日本，亞太地區(qū)特別是臺(tái)灣、新加坡、韓國(guó)等地，都是多晶硅的主要需求地。近年來(lái)，我國(guó)建起了多條太陽(yáng)能電池模塊封裝線，使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加，硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)能力已從三年前的十幾兆瓦發(fā)展到超過(guò)100兆瓦，制造太陽(yáng)能電池的上游原料多晶硅的需求隨之快速增長(zhǎng)：“十一五”期間，我國(guó)半導(dǎo)體集成電路市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)大，年均增長(zhǎng)速度將保持在20%左右，太陽(yáng)能和半導(dǎo)體這兩大行業(yè)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致基礎(chǔ)原材料多晶硅的市場(chǎng)需求不斷提高預(yù)計(jì)我國(guó)的多晶硅至2008年將有超過(guò)5000噸的缺口?！笆晃濉逼陂g，將是多晶硅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的黃金時(shí)期，多晶硅來(lái)頭增長(zhǎng)的潛力巨大。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)多晶硅的企業(yè)主要有河南洛陽(yáng)單晶硅廠、四川峨嵋半導(dǎo)體材料廠、上海棱光實(shí)業(yè)公司、四川重慶天原化工總廠，洛陽(yáng)中硅高科技有限公司等，年總產(chǎn)量不超過(guò)300噸。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，97%的多晶硅依賴進(jìn)口，多晶硅短缺已成為制約我國(guó)太陽(yáng)能電池等行業(yè)發(fā)展的瓶頸。由于近年來(lái)國(guó)際多晶硅市場(chǎng)需求的旺盛，而總體產(chǎn)能增長(zhǎng)不足，導(dǎo)致多晶硅價(jià)格暴漲，其價(jià)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(guó)內(nèi)多晶硅的價(jià)格亦受國(guó)際市場(chǎng)的影響，因全球多晶硅主要生產(chǎn)廠商只有七家，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能極小主要依靠進(jìn)口，因此預(yù)計(jì)2008年以后多晶硅的價(jià)格為1700～1800元/公斤。本報(bào)告各種產(chǎn)品價(jià)格選用現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)格，其中市場(chǎng)價(jià)格為多晶硅保守為130萬(wàn)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(chǎng)需求、資金籌措、企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(chǎng)預(yù)測(cè)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(wú)三氯氫硅產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)注和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目產(chǎn)品三氯氫硅執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參照美國(guó)聯(lián)合碳化公司（1983）執(zhí)行。美國(guó)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(diǎn) 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(jí)項(xiàng)目 特級(jí)品一級(jí)品`二級(jí)品三級(jí)品1．表面及斷面狀態(tài)結(jié)晶致密，表面平整，斷而無(wú)夾層。結(jié)晶致密，表面平整，無(wú)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(gè)原子/cm3 ≤2105105108．含氧量 ≤110510510 包裝、運(yùn)輸及儲(chǔ)存產(chǎn)品的標(biāo)志、標(biāo)簽、包裝、運(yùn)輸應(yīng)符合《化學(xué)危險(xiǎn)安全管理?xiàng)l例》、《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則》等國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)及GB1269092的規(guī)定。 三氯氫硅包裝、運(yùn)輸及儲(chǔ)存三氯氫硅為貯罐貯存，專用汽車槽車運(yùn)輸。 多晶硅包裝、儲(chǔ)存及運(yùn)輸運(yùn)輸過(guò)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(hào)子項(xiàng)號(hào)項(xiàng) 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(cāng)庫(kù)一1296m29203乙類倉(cāng)庫(kù)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(jī)修車間1296m214303車庫(kù)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(jìn)入氯化氫合成爐中反應(yīng)成氯化氫并進(jìn)入沸騰爐中。硅粉干燥后經(jīng)加熱脫水用氮?dú)馑腿敕序v爐中與氯化氫反應(yīng)生產(chǎn)三氯氫硅氣體。氣體經(jīng)過(guò)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(guó)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(diǎn)物后，三氯氫硅含量達(dá)90%。還有通過(guò)流化床反應(yīng)器還原四氯硅烷來(lái)制備三氯硅烷的方法。該方法在反應(yīng)器中建立一個(gè)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(dá)到300～1100℃，含有四氯硅烷和氫的反應(yīng)氣通過(guò)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(xiàng)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(guó)內(nèi)先進(jìn)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(dá)到99%、四氯化硅產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到97%以上，處于國(guó)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(jìn)行熱分解反應(yīng)，析出硅，從而獲得多晶硅棒，再經(jīng)進(jìn)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(guò)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(jìn)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(duì)還原尾氣進(jìn)行回收利用，提高三氯氫硅的轉(zhuǎn)化率，降低其消耗，同時(shí)極大地解決尾氣排放造成的污染問(wèn)題。本項(xiàng)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(guò)精制，進(jìn)入還原爐，在高溫下進(jìn)行還原，獲得的多晶硅棒經(jīng)過(guò)后處理而獲得高純度的多晶硅。同時(shí)對(duì)還原尾氣進(jìn)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(jìn)入還原爐中生產(chǎn)多晶硅。多晶硅的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到GB/T 129631996的要求。 工藝流程簡(jiǎn)述三氯氫硅工藝流程簡(jiǎn)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(jìn)入HC1合成爐；管道氯氣經(jīng)氯氣緩沖罐后進(jìn)入HC1合成爐；通過(guò)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(guò)真空管道輸送至硅粉干燥器，干燥后的硅粉用氮?dú)馑腿肴葰涔韬铣蔂t；與來(lái)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(guò)濾器分離、硅渣收集器收集回用；氣相經(jīng)空冷器初冷后進(jìn)入冷凝器經(jīng)冷凍鹽水冷凝后經(jīng)接收槽進(jìn)入粗品收集槽；不凝性氣體經(jīng)管道進(jìn)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(lái)自粗品收集槽的三氯氫硅和四氯化硅混合物料進(jìn)入塔釜加熱器，經(jīng)蒸汽間接加熱進(jìn)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(jìn)入三氯氫硅接收罐進(jìn)入三氯氫硅收集罐；塔釜加熱器精鎦后殘液自流進(jìn)四氯化硅接收罐后經(jīng)氮?dú)鈮喝胨穆然鑳?chǔ)罐。（4）尾氣吸收工序來(lái)自冷凝器的不凝性氣體進(jìn)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(dá)標(biāo)排放。多晶硅生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述（1）氫氣精制工序由*****化工管道送來(lái)的氫氣及回收氫氣進(jìn)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(jìn)入二次氫氣凈化器進(jìn)行凈化得到精制氫氣。該項(xiàng)目同時(shí)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(jìn)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(chǔ)槽，再經(jīng)泵送往高位槽，經(jīng)控制流量后進(jìn)入精餾塔釜，從塔頂出來(lái)的氣相經(jīng)全凝器（二級(jí)）進(jìn)行冷凝得到的冷凝液再經(jīng)過(guò)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(jì)量槽。經(jīng)分析，合格的精制三氯氫硅進(jìn)入精三氯氫硅儲(chǔ)槽，不合格的則返回三氯氫硅儲(chǔ)槽。二級(jí)全凝器的尾氣進(jìn)入尾氣緩沖罐，再經(jīng)尾氣洗滌塔洗滌達(dá)標(biāo)排空。洗滌水進(jìn)入中和池進(jìn)行處理。精餾的釜底殘液及輕組分三氯氫硅則進(jìn)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(guò)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(guò)調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度，控制載體溫度，使?fàn)t內(nèi)載體直徑變粗，達(dá)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(jí)螺旋板換熱器降溫后進(jìn)入尾氣回收器，未凝氣體與還原尾氣經(jīng)換熱后進(jìn)入水噴淋洗滌塔洗滌，再經(jīng)絲網(wǎng)阻火器進(jìn)入氫氣氣柜。洗滌水則進(jìn)入中和池進(jìn)行處理。尾氣回收器冷凝下來(lái)的回收液體進(jìn)入計(jì)量槽，經(jīng)控制流量進(jìn)入回收精餾塔，塔頂氣相經(jīng)二級(jí)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(chǔ)槽或四氯化硅儲(chǔ)槽，不合格品則返回粗產(chǎn)品罐，再重新送入高位槽進(jìn)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(chǔ)槽，裝車外賣?；厥盏娜葰涔韬突厥盏乃穆然杞?jīng)汽化后進(jìn)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(guò)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(yàn)