【正文】 北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 相鄰的合作企業(yè) 擁有本項(xiàng)目所需的主要原料 —— 氯化氫 ，項(xiàng)目廠址擬設(shè)在 河北邢臺(tái)內(nèi) 丘 縣 清修崗 工業(yè)園區(qū) 內(nèi) ，此地以 化工企業(yè)為主，污染排放等問題易于解決，而且可以充分安全地利用氯化氫。 ，先經(jīng) 布袋除塵 回收硅粉，然后經(jīng)水洗滌，洗滌廢水經(jīng)沉淀后循環(huán)使用，尾氣洗滌后排入大氣。 生產(chǎn)工藝流程 和消耗定額 簡(jiǎn)述 擬建三氯氫硅生產(chǎn)裝置采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有先進(jìn)可靠、成熟的三 氯氫硅 合成生產(chǎn)工藝技術(shù)，裝置采用 DCS 控制，具有生產(chǎn)自動(dòng)化程度較高特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)是較為 先進(jìn)的 。 來自 邢臺(tái)恒源化工集團(tuán) 硫酸鉀廠（在同一廠區(qū)相鄰的合作企業(yè)） 的原料氯化氫（氣體）經(jīng)過 壓縮、凈化處理后 ，此時(shí) 的 氯化氫的 純度 達(dá)到 95％ 98％ 以上，含水量在 1‰以下，然后進(jìn)入氯化氫緩沖罐。在吸附過程中，活 性炭吸附三氯氫硅、 四氯化硅 、 氯化氫混合氣體進(jìn)行回收處理。氯化氫經(jīng)過氯化氫預(yù)熱器 （采用三氯氫硅合成爐降溫后 的導(dǎo)熱油來給氯化氫預(yù)熱）預(yù)熱后 進(jìn)入三氯氫硅合成爐 ， 控制溫度 在 280～ 310℃的條件下 與硅粉 反應(yīng) ，合成反應(yīng)生成的三氯氫硅、四氯化硅、氫氣與未完全反應(yīng)的氯化氫混合氣體經(jīng)旋風(fēng)分離器、袋式過濾器、空冷器除去粉塵（ 粉塵 進(jìn)廢碴淋洗塔） 和 氯化物 ，再經(jīng)壓縮前水冷、壓縮前 5℃冷、壓縮前 35℃深冷，冷凝下來的三氯氫硅 進(jìn)入 壓縮前合成產(chǎn)品貯罐；未冷凝的氣體經(jīng)過活塞壓縮機(jī)加壓，再經(jīng)過壓縮后 5℃ 水冷及壓縮后 35℃ 深 冷，冷凝下來的三氯氫硅通過壓縮后的產(chǎn)品 中間 罐進(jìn)入產(chǎn)品貯罐；少量的未凝三氯氫硅、四氯化硅氣體和不凝氣體氫氣、氯化氫，通過 管道進(jìn)入三氯氫硅合成尾氣回收系統(tǒng)。 三氯氫硅合成工藝簡(jiǎn)述： 本裝置生產(chǎn)工藝采用 合成技術(shù)，使硅粉與氯化氫氣體在合成 爐 內(nèi) 合成 得到 三氯氫硅。不凝氣體主要含有保護(hù)氣體 和氫氣 ，其余還含有少量河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 30 的氯硅烷、氯化氫等。 本項(xiàng)目采用 的 三氯氫硅生產(chǎn)工藝流程最大特點(diǎn)是基本實(shí)現(xiàn)物料的閉路循環(huán)，最大限度減少?gòu)U氣、廢渣、廢水排放，變廢為寶。 根據(jù) 擬 建設(shè) 項(xiàng)目相鄰合作 企業(yè) 邢臺(tái)恒源化工集團(tuán) 副產(chǎn)氯化氫經(jīng)過 適當(dāng)凈化 可作 為原料 的有利條件，因此確定本項(xiàng)目采用硅氫氯化法。例如 ： 在 300425℃和 2到 5千帕條件下使硅和氯化氫反應(yīng)，產(chǎn)物以 6001000 千克 /小時(shí)輸出，三氯氫硅的選擇率竟高達(dá) 8088%，副產(chǎn)物包括 1%2%二氯硅烷和 14%的縮聚物，其余為四氯化硅。該反應(yīng)所用反應(yīng)器經(jīng)歷了從固定床、攪拌床到流化床的發(fā)展過程。 從 三氯氫硅 生產(chǎn)的主 要工藝技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)來看， 硅氫氯化法 以其技術(shù)成熟、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，是目前 三氯氫硅 生產(chǎn)普遍采用的首選工藝 ,也是目前國(guó)內(nèi) 三氯氫硅 生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)。 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 28 4． 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 原料 路線 與 方法的確定 生產(chǎn)技術(shù)方案系指產(chǎn)品生產(chǎn)所采用的工藝技術(shù)、生產(chǎn)方法、主要設(shè)備、測(cè)量自控裝備等技術(shù)方案。 （ 3） 采用大流量供料方式， 提高產(chǎn)品產(chǎn)量 。 從 三氯氫硅 生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)來看， 硅氫氯化法 ，以其技術(shù)成熟、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，是目前 三氯氫硅 生產(chǎn)普遍采用的首選工 藝 ，特別適合具有離子膜燒堿生產(chǎn) 裝置 的氯堿企業(yè)發(fā)展采用， 也是目前國(guó)內(nèi) 三氯氫硅 生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)。此外， Anderson 和 Hoel 等研究還發(fā)現(xiàn)， Si 原料中 Cr和 Mn 的含量對(duì)上述反應(yīng)有明顯的影響。通過優(yōu)化反應(yīng)溫度，可 明顯提高 HSiCl3的選擇率，例如在 300425℃和 25kPa 條件下使 Si 與 HCl 反應(yīng)，產(chǎn)物以 6001000kg/h 連續(xù)輸出， SiHCl3的選擇率高達(dá) 80%88%，副產(chǎn)物包括質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1%2% H2SiCl2和 1%4%縮聚物，其余為 SiCl4。 該方法是用 工業(yè) 硅粉作原料與 HCl 氣體反應(yīng)，反應(yīng)在 280310℃和 下進(jìn)行，反應(yīng)式如下： 2Si+7HCl→ SiHCl3 +SiCl4 +3H2 該反應(yīng)所用反應(yīng)器經(jīng)歷了從固定床、攪拌床到流化床的發(fā)展過程，工藝也從間歇發(fā)展到連續(xù)。 SiCl4 儲(chǔ)罐中液相保持在 60119℃，氣相壓力 MPa， n(H2)： n(SiCl4)＝ (110)： 1。熔體冷卻可采用噴霧法或水造粒法，所 得粒子中金屬成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%5%。還可使用如下方法，使用平均粒徑 100600μ m 的 Si粒子，且滿足催化劑平均粒徑為 Si 粒子平均粒徑的 1/1001/30，反應(yīng)前使 Si 與催化劑在一個(gè)混合器中充分混合。控制保留時(shí)間的方法有 2 種： SiCl4和 H2的混合氣體從反應(yīng)室下方的分布器加入， HCl 氣體從反應(yīng) 室上方的供氣裝置引入，通過調(diào)節(jié)氣體的流量實(shí)現(xiàn)； HCl 氣體從反應(yīng)器上方的固體旋風(fēng)分離器高速引入，速度為保持粒子不產(chǎn)生流態(tài)化的最大流速的 。通過在反應(yīng)器中設(shè)置一系列水平擋板，可促進(jìn)氣體的再分布，加強(qiáng)氣－固接觸，使 HSiCl3收率增加 5%8%。 產(chǎn)品 生產(chǎn)工藝 方案的比較 與選擇 目前 三氯氫硅 生產(chǎn)主要的工藝有： SiHCl4H2還原法和硅氫氯化法 。 擬建 生產(chǎn)裝置年開車時(shí)間 8000 小時(shí)。為使本項(xiàng)目產(chǎn)品在市場(chǎng)上具備一定的競(jìng)爭(zhēng)能力，以保證項(xiàng)目投產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì) 效益，建議本項(xiàng)目按三氯氫硅售價(jià) 8500 元 /噸（不含稅）進(jìn)行 財(cái)務(wù)、經(jīng)濟(jì)分析 評(píng)價(jià) 。隨著對(duì)工藝和技術(shù)的掌握，可將副產(chǎn)品四氯化硅氫化轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，提高項(xiàng)目的效益。 表 28 20xx20xx 年我國(guó)多晶硅生產(chǎn)和需求情況 表 項(xiàng)目 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年（預(yù)計(jì)） 總需求 1495t 2656t 4380t 13600t 29000t 電子級(jí)多晶硅 910t 1060t 1300t 1600t 2500t 太陽(yáng)能級(jí)多晶硅 585t 1596t 3080t 120xxt 26500t 多晶硅產(chǎn)量 80t 287t 1000t 20xxt 多晶硅短缺 1437t 2576t 4093t 12500t 9000t 至 20xx 年 12月，多晶硅市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格摸高至 400 美元 /公斤，至今市場(chǎng)價(jià)格仍維持在 120 美元 /公斤以上。預(yù)計(jì)到 20xx 年全球多晶硅需求量將達(dá) 85000 噸，缺口 26200 噸。 多晶硅材料作為制造集成電路 、太陽(yáng)能電池等產(chǎn)品的主要原料，是發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)的重要基石下游需求旺盛，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在興起，成為全球成長(zhǎng)最快的半導(dǎo)體材料市場(chǎng)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ，目前國(guó)內(nèi)拉單晶企業(yè)有 4 8 家，單晶爐 1900 多臺(tái)，產(chǎn)能 萬 t／ a 。 20xx 年是太陽(yáng)能多晶硅最為短缺、價(jià)格上漲瘋狂的一年。我國(guó)多晶硅工業(yè)起步于五、六十年代中期，生產(chǎn)廠多達(dá) 20余家，生由于生產(chǎn)技術(shù)難度大，生產(chǎn)規(guī)模小，工藝技術(shù)落后，環(huán)境污染嚴(yán)重，耗能大，成本高，絕大部分企業(yè)虧損而相繼停產(chǎn)和轉(zhuǎn)產(chǎn)，到 1996 年僅剩下四家 ，即峨眉半導(dǎo)體材料廠（所），洛陽(yáng)單晶硅廠、天原化工廠和棱光實(shí)業(yè)公司，合計(jì)當(dāng)年產(chǎn)量為 噸，產(chǎn)能與生產(chǎn)技術(shù)都與國(guó)外有較大的差距。 目前多晶硅市場(chǎng)的持續(xù)升溫，導(dǎo)致各生產(chǎn)廠商紛紛列出了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)來自國(guó)際光伏組織的統(tǒng)計(jì)，至 20xx 年全球多晶硅的產(chǎn)能將達(dá) 49550 噸，至 20xx 年將達(dá) 58800 噸。 當(dāng)前世界上只有美國(guó)、日本、德國(guó)、俄羅斯等少數(shù)國(guó)家能夠以大工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)高純HSiCl3，最大的生產(chǎn)商是德國(guó)的 Wacher 公司和美國(guó)的 Dow Corning 公司。 表 26 國(guó)內(nèi)多晶硅生產(chǎn)和投資項(xiàng)目 表 企業(yè) 一期（ t/a） 計(jì)劃產(chǎn)能 (t/a) 已建成產(chǎn)能 5800 26100 新光硅業(yè) 1260 1260 洛陽(yáng)中硅 1000 3000 東汽峨眉半導(dǎo)體 500 500 中能光伏 1500 10000 無錫中彩 300 300 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 18 棱光實(shí)業(yè) 40 40 河南迅天宇 1000 6000 益陽(yáng)晶鑫 200 5000 在建產(chǎn)能 29950 148150 愛信硅科 3000 10000 江蘇林洋 3000 10000 牡丹江多晶硅 3000 3000 大陸項(xiàng)目 2500 18000 東汽峨眉半導(dǎo)體 500 500 南玻硅材料 1500 4500 益陽(yáng)湘投 1500 1500 江蘇順大 1500 3000 江 蘇大全 1500 6000 超磊實(shí)業(yè) 1500 5000 亞洲硅業(yè) 1500 6000 神舟硅業(yè) 1500 1500 重慶醫(yī)藥集團(tuán) 1250 1250 包頭中晶 1200 1200 陽(yáng)光硅業(yè) 1000 4000 錦州凌海 1000 1000 賽維 LDK 1000 6000 永祥股份 1000 10000 合計(jì) 35750 174250 根據(jù)上表統(tǒng)計(jì)顯示，目前我國(guó)已建和在建的多晶硅產(chǎn)能分別達(dá) 5800t／ a 和 3 萬 t／ a，到 20xx 年底大約可以形成 萬 t／ a 多晶硅年生產(chǎn)能力由于多晶硅生產(chǎn) 技術(shù)難度大 ， 系統(tǒng)化配套要求高已投產(chǎn)的企業(yè)需要較長(zhǎng)時(shí)間摸索、運(yùn)行、修改和完善 ,再加上副產(chǎn)品的綜合回收利用技術(shù)難度高 ,限制了產(chǎn)能的釋放 ,所以 20xx年我國(guó)多晶硅實(shí)際產(chǎn)量 1000 左右 (新光硅業(yè) 228t， 洛陽(yáng)中硅 520t,東汽峨嵋 230t,無錫中彩 50t，棱光實(shí)業(yè) 20t)， 20xx 年產(chǎn)量有所放大，新光硅業(yè)調(diào)試結(jié)束后有望穩(wěn)定生產(chǎn) 、徐州中能目前產(chǎn)河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 19 能也穩(wěn)定在 100t 以上 ，產(chǎn)量 達(dá)到 3000t 左右。在 20xx 年宣布投產(chǎn)的多晶硅項(xiàng)目至 20xx年未有達(dá)產(chǎn)消息，國(guó)內(nèi)企業(yè)還在為跨越技術(shù)難度而努力 ， 20xx 年 3 月 ， 洛陽(yáng)中硅承擔(dān)的“國(guó)家 863 計(jì)劃” — 2 4 對(duì)棒節(jié)能型多晶硅還原爐成套裝置項(xiàng)目順利通過由國(guó)家科技部組織的 863計(jì)劃專家組驗(yàn)收該裝置單爐年 產(chǎn)量可達(dá) 85～ 100 t，電耗指標(biāo) 192kWh／ kg，其余各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過國(guó)家 8 6 3 合同規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)該項(xiàng)目解決了我國(guó)千噸級(jí)多晶硅產(chǎn)業(yè)化 的核心技術(shù) ，標(biāo)志著我國(guó)多晶硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)再上新臺(tái)階科技部“十一五”科技支撐計(jì)劃設(shè)立了“多晶硅材料產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目。行業(yè)預(yù)測(cè)到 20xx年我國(guó)多晶硅需求量將達(dá)到 120xx 噸，缺口達(dá) 70008000 噸／年。預(yù)計(jì)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)后的產(chǎn)量，仍然滿足不了快速增長(zhǎng)的需要。 我國(guó)集成電路的增長(zhǎng)，硅片生產(chǎn)和太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展，大大帶動(dòng)多晶硅材料的增長(zhǎng)。吸引了新 的企業(yè)介入此領(lǐng)域，并 加速產(chǎn)業(yè)化 。從目前的情況看，新技術(shù)產(chǎn)能的進(jìn)展速度落后于預(yù)期。 表 25 世界五大多晶硅生產(chǎn)廠商的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃 表 生產(chǎn)廠家 20xx20xx 年擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃 20xx 年產(chǎn)能（預(yù)測(cè)） /t Hemlock 20xx 年增 4500 噸， 20xx 年再擴(kuò) 4500 噸， 20xx 年后能力增至 19000 噸。 目前，世界上生產(chǎn)多晶硅的國(guó)家主要是美國(guó)、日本、德國(guó)和意大利。 多晶硅是單晶硅及硅片產(chǎn)品的唯一原料，用多晶硅加工制成的硅片 (硅拋光片、太陽(yáng)能級(jí)硅片 )主要用于制作集成電路、整 流元件、功率晶體管、分立器件、探測(cè)器、太陽(yáng)能電池等半導(dǎo)體器件。 三氯氫硅不僅是制造硅烷偶聯(lián)劑和其它有機(jī)硅產(chǎn)品的重要中間體，還是制造多晶硅的主要原料。高純品是制造多晶硅、高純二氧化硅和無機(jī)硅化合物、石英纖維的原料。與氫作用生成三氯甲硅烷和其他氯代硅烷。 三氯氫硅 (低沸物 )產(chǎn)品規(guī)格： 工業(yè)級(jí) 含 SiHCl3 ≥ %。 三氯氫硅又稱三氯硅烷、硅氯仿，分子式為 SiHCl3， 用作高分子有機(jī)硅化合 物的原料， 如 有機(jī)硅烷和烷基、芳基以及有機(jī)官能團(tuán)氯硅烷的合成，是有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑中最基本的單體，也是生產(chǎn)半導(dǎo)體硅、單晶硅的原料，隨著有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)供不應(yīng)求，生產(chǎn)量越來越大。國(guó)際上集成電路芯片及各類半導(dǎo)體器件 95%以上是用硅材料制造的，并在今后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍將形 成長(zhǎng)久、穩(wěn)定的需求態(tài)勢(shì)。 表 21 三氯氫硅理化性質(zhì) 表 序號(hào) 名 稱 理化性質(zhì) 1 外觀 具有刺激性惡臭易流動(dòng)易揮發(fā)的無色透明液體 2 分子量 3 熔點(diǎn) () 134℃ 4 沸點(diǎn) () ℃ 5 燃點(diǎn) ℃ 6 自燃點(diǎn)