課程設(shè)計(jì)---多晶硅的生產(chǎn)工藝-全文預(yù)覽
【正文】 坩堝底部的溫度先下降到熔點(diǎn)以下,并開始結(jié)晶,晶體隨坩堝下降而持續(xù)長大。而改良西門子法多晶硅工藝采用閉路循環(huán)的生產(chǎn)系統(tǒng)，解決了副產(chǎn)物的出路問題，無環(huán)境污染。制備的三氯氫硅純度高，生產(chǎn)的多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量好，具有明顯的競爭優(yōu)勢。ｂ）該工藝對(duì)產(chǎn)生的硅粉塵采用有效除塵設(shè)施，回收粉塵物料，充分利用能量， 成本低，每千克多晶硅電能消耗約１２０～１５０ｋＷ 表１主要設(shè)備的操作參數(shù)三氯氫硅制備工藝的核心設(shè)備是氯化反應(yīng)器。洗滌完成后，經(jīng)壓濾機(jī)過濾，廢渣送干燥機(jī)干燥，干燥后的硅粉返回到三氯氫硅合 成循環(huán)使用，廢液匯入廢氣殘液處理系統(tǒng)廢水一并處理。 ③ 酸性廢氣 硅芯制備和產(chǎn)品整理工序產(chǎn)生的酸性廢氣，經(jīng)集氣罩抽吸至廢氣處理系統(tǒng)。 ① 含氯化氫工藝廢氣凈化 SiHCl3提純工序排放的廢氣、還原爐開停車、事故排放廢氣、氯硅烷及氯化 氫儲(chǔ)存工序儲(chǔ)罐安全泄放氣、CDI 吸附廢氣全部用管道送入廢氣淋洗塔洗滌。氯化鈉反應(yīng)器出來的氣相物料進(jìn)過一系列的冷卻器冷卻，直至將最后的工藝氣體冷卻至５０℃，然后將氣體中的H２，HCl分別在HCl吸收塔和HCl蒸餾塔與硅的氯化物分離?！≌麴s凈化工藝氣體進(jìn)入釜式蒸餾塔，該設(shè)備有多個(gè)作用。HCl與Si的反應(yīng)是高放熱反應(yīng)，為了避免反應(yīng)器超溫而降低ＴＣＳ的得率，必須將釋放的熱移走，此時(shí)導(dǎo)熱油系統(tǒng)將從加熱模式改為冷卻模式。加熱后的氮?dú)饨?jīng)袋式除塵器回收硅粉后放空。簡化的主要流程如圖2所示。改良西門子法包括五個(gè)主要環(huán)節(jié)：即SiHCl3合成、SiHCl3精餾提純、SiHCl3的氫還原、尾氣的回收和SiCl4的氫化分離。2）優(yōu)點(diǎn)：硅烷熱分解溫度較低，耗電少，硅烷容易提純，產(chǎn)品純度高，硅烷中硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，原料消耗低等[3]。硅烷法可有效地除去雜質(zhì)，無腐蝕性，分解溫度低，但是存在安全方面的問題，有待很好地解決。2012年以來，新興的美國光伏市場因“雙反”對(duì)中國光伏企業(yè)關(guān)上了大門。關(guān)鍵詞：多晶硅；工藝流程；三氯氫硅法；熱交換； 太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今已有幾十年的歷史, 晶體硅太陽電池始終是商品化太陽電池的主流, 約占據(jù)整個(gè)太陽電池市場的 90% , 國際市場上 98% 以上的光伏電池都是利用高純多晶硅制備的。接下來講述了鑄造多晶硅的生產(chǎn)過程，以及對(duì)需要控制的條件做了一些說明。三氯氫硅價(jià)格已低于成本線[1]。1. 高純多晶硅的制備目前，化學(xué)提純制備高純硅的方法很多， SiHCl3氫還原法，新硅烷法等，其中SiHCl3氫還原法具有產(chǎn)量大，質(zhì)量高，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)外制取高純硅的主要方法。新硅烷法是美國UCC公司首先開發(fā)的硅烷生產(chǎn)新工藝 ,該工藝克服了傳統(tǒng)硅烷法的缺點(diǎn) ,不需用較昂貴的硅鎂合金 ,而是以 SiCl4為原料 ,且體系呈閉路循環(huán)系統(tǒng) , :主要化學(xué)反應(yīng) : ：1）缺點(diǎn)：硅烷是易燃易爆氣體，不易保存，其分解設(shè)備較復(fù)雜，存在一系列安全問題。改良西門子法的生產(chǎn)流程是利用氯氣和氫氣合成HCl（或外購HCl），HCl和工業(yè)硅粉在一定的溫度下合成SiHCl3，然后對(duì)SiHCl3進(jìn)行分離精餾提純，提純后的SiHCl3在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)得到高純多晶硅。改良西門子法的三氯氫硅制備工藝流程如圖１所示。用150℃的氮?dú)庵苯蛹訜岷?80℃蒸汽盤管間接加熱，經(jīng)４～８ｈ除去殘留的水分。為了更好地直接換熱，氯化反應(yīng)器（ＦＢＲ）有內(nèi)置盤管，用３５０℃的導(dǎo)熱油將裝有６０％ Si粉的氯化反應(yīng)器床層溫度加熱至約３００℃，當(dāng)溫度達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，向氯化反應(yīng)器中通入HCl氣體，充分流化硅粉，使硅粉與HCl充分混合，流化床層的高度可通過床層的壓降測量出來。氯化反應(yīng)器設(shè)備上部設(shè)計(jì)為擴(kuò)大段，使設(shè)備內(nèi)部上升的工藝氣體流速減小，減少離開氯化反應(yīng)器的工藝氣體夾帶的硅粉量；氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器、袋式除塵器回收絕大部分大顆粒硅粉，返回循環(huán)利用[6]。工藝氣相物料從蒸餾塔頂出來，進(jìn)入氯化鈉反應(yīng)器；向反應(yīng)器加入氯化鈉細(xì)粒，用來除去氣體中剩余的AlCl３；液態(tài)AlCl３從反應(yīng)器底部排出，去中和水解處理。所產(chǎn)生的ＳＴＣ等物料送至轉(zhuǎn)化單元循環(huán)利用[7]。采用10%NaOH 堿液進(jìn)行 處置，廢液中的氯硅烷與 NaOH 和水發(fā)生反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)（處理原理 同含氯化氫、氯硅烷廢氣處理） 。
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