【正文】 擬建 三氯氫硅生產(chǎn)工藝 裝置 主要 由 氯化氫 壓縮及凈化 、 硅粉倉儲輸送、三氯氫硅合成、三氯氫硅 精餾 、尾氣 回收 處理 、淋洗 、冷凍與 空壓、 循環(huán)水、 原料 及 中間產(chǎn)物 和 產(chǎn)品儲存 、變配電 及 控制 和 分析 化驗 等工序 組成 。 上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為 千焦 /摩爾 ， 升高溫度有利于提高反應(yīng)速率，但同時導(dǎo)致三氯氫硅選擇性下降，通過優(yōu)化反映溫度，可明顯提高三氯氫硅的選擇率。 （ 2） 精餾過程在保證分離三氯氫硅和四氯化硅的前提下，實現(xiàn)能源節(jié)省。 該裝置的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，反應(yīng)條件溫和，能耗低和設(shè)備壽命長， HSiCl3收率高。 Leslaw 等研究發(fā)現(xiàn)，通過控制 HCl 氣體的保留時間為 SiCl4保留時間的 %50%，可在不加催化劑的條件下提高 HSiCl3的收率，同時減少 SiCl4的循環(huán)量。 產(chǎn)品價格分析 近幾年三氯氫硅市場售價高達 850014000 元 /噸左右，因受金融危機等因素影響， 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 22 市場價格有所波動及下滑，其暴利時代雖已過去，但在 眾多的 化工產(chǎn)品市場中仍屬 維持較高 盈利 產(chǎn)品之一 ， 20xx 年 2 月后三氯氫硅平均售價達到 8500 元 /噸 9000 元 /噸 ，根據(jù)上述市場情況分析以及所掌握的關(guān)于價格的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以預(yù)測 20xx20xx 年的三氯氫硅價格預(yù)測值呈基本穩(wěn)定趨勢。有專家表示， 20xx 年全球共計多晶硅需要 萬噸左右，總供給為 萬噸，缺口達 萬噸，供需矛盾十分突出，價格有望繼續(xù)上漲。全國共有線切設(shè)備 380 臺需要大量的多晶硅原料，大部分從國外進口 20xx 年我國太陽能電子產(chǎn)能已達到 3000 MW，按 65％開工率計算，未來每年至少需多晶硅 25000t，這就導(dǎo)致三氯氫硅產(chǎn)業(yè)缺口不斷加大， 市場潛力巨大。 20xx 年中國太陽能電池用單晶硅企業(yè)開工率在 20％－ 30％，半導(dǎo)體用單晶硅企業(yè)開工率在 80％－ 90％，都不能滿負(fù)荷生產(chǎn)，主要原因是多晶硅供給量不足所造成的。 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 15 表 24 20xx20xx 年全球多晶硅生產(chǎn)情況 表 年份 產(chǎn)能 產(chǎn)量 20xx 26100 17650 20xx 26700 20350 20xx 26700 23100 20xx 27500 25000 20xx 29000 28800 20xx 420xx 38000 20xx 520xx 45700 為適應(yīng)半導(dǎo)體、太陽能電池用硅量的快速增長，國際有基礎(chǔ)優(yōu)勢的 多晶硅生產(chǎn)企業(yè)紛紛大規(guī)模擴產(chǎn) ， 世界五大多晶硅生產(chǎn)廠商的擴產(chǎn)計劃 見 下表 。用于制造氣相法白碳黑、硅酸乙酯、有機硅油 或 樹脂 、高溫絕緣漆、硅橡膠，也可經(jīng)氫化制造三氯氫硅。 由于硅材料資源豐富，又是無毒的單質(zhì)半導(dǎo)體材料，較易制作大直徑無位錯低微缺陷單晶，晶體力學(xué)性能優(yōu)越，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，從而導(dǎo)致硅材料成為半導(dǎo)體電子材料中的第一大主體功能材料。從敏感性分析中可看出，各因素的變化都不同程度地影響內(nèi)部收益率 及投資回收期 ，其中銷售價格的變化最敏感， 原材料價格 影響次之，固定資產(chǎn)投資影響最小。 本項目 涉及專業(yè) 包括工藝 、總圖、土建、 設(shè)備、 消防、給排水、自控、電氣、投資估算等。在缺少國內(nèi)競爭對手的條件下，進口三氯氫硅價格一直居高不下，嚴(yán)重影響我國信息產(chǎn)業(yè)和太陽能利用的發(fā)展。國家采取扶植、優(yōu)先發(fā)展的措施，所需進口的自用設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)項目審批部門批準(zhǔn)后，免征進口關(guān)稅及進口環(huán)節(jié)增長稅，以及企業(yè)所得稅，享受 優(yōu)惠政策，這將使我國硅材料產(chǎn)業(yè)跨入一個新的發(fā)展時期。 編制原則 各項 方針、政策 和法令 法規(guī) ，認(rèn)真執(zhí)行國家、部委頒布的有關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定 等 ； 項目建設(shè) 符合國家的產(chǎn)業(yè)政策、投資方向及行業(yè)和地區(qū) 的 發(fā)展 規(guī)劃； 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 2 依托 利用 建設(shè)地 工業(yè)園區(qū) 現(xiàn)有工程資源和技術(shù)資源，達到節(jié)約投資， 合理安排工期，以最快速度完成工程 項目 建設(shè)， 使之 早投產(chǎn)，早見效益； 3. 在設(shè)備選型上本著技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的原則進行； 采用國內(nèi)已經(jīng)掌握的先進、可靠的工藝生產(chǎn)技術(shù)，確保操作運行穩(wěn)定 、 能耗低、三廢排放少、產(chǎn)品質(zhì)量 高 ； 、勞動安全及職業(yè)衛(wèi)生等規(guī)定，貫徹執(zhí)行 “ 安全第一、預(yù) 防為主 ” 的方針，做到環(huán)境保護、勞動安全及職業(yè)衛(wèi)生與工程 項目 同 步規(guī)劃、同步實施、同步發(fā)展； 力爭零 污染，保證安全生產(chǎn)； 5. 以市場為導(dǎo)向，以提高競爭力為出發(fā)點， 使 產(chǎn)品無論在性能上，還是在價格上均應(yīng)具有較強的 市場 競爭能力； 6． 對項目的 投資 費用和 產(chǎn)生的 效益，本著實事求是，穩(wěn)妥可靠的原則進行估算和評價 ； 以 經(jīng)濟效益為中心，加強項目的市場調(diào)研，按照少投入、多產(chǎn)出、快速發(fā)展的原則，盡可能節(jié)省項目建設(shè)投資 ； 鑒于國外對技術(shù)的封鎖，對一些技術(shù)難點將組織力量攻關(guān)，力爭在原料和動力消耗、三廢排放和處理、生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量等方面能不斷進步，在穩(wěn)妥可靠的前提下，實事求是地優(yōu)化各項成本要素，最 大限度地降低項目的目標(biāo)成本，提高項目的經(jīng)濟效益，增強項目的 綜合 競爭能力 ； 7. 項目建設(shè) 按照一體化、露天化、輕型化、社會化、國產(chǎn)化的原則，在積極采用及 消化吸收國 內(nèi) 外生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)和積極汲取 國內(nèi)同類 相關(guān) 企業(yè)生產(chǎn)和管理經(jīng)驗，并 重點 處理好 與 原料 關(guān)聯(lián) 協(xié)作 企業(yè)生產(chǎn) 裝置的平衡與銜接 ； 8. 項目建設(shè) 認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家及地方的環(huán)境保護、 “ 三廢 ” 治理、綜合利用、勞動保護、安全衛(wèi)生、消防方面的法律、法規(guī)及其與主體工程建設(shè)實施 “ 三同時 ” 的原則 ；趁新項目建設(shè)之良機，做到點源治理和集中處理相結(jié)合， 污染物的排放必須達到規(guī)定 的指標(biāo) ，使企業(yè)在獲得經(jīng)濟效益的同時也獲得更好的環(huán)境效益 ； 并保證 工廠生產(chǎn)裝置 安全運行和操作人員的健康三不受損害 。多晶硅是制取單晶硅的超純原料，沒有高純度的多晶硅，不可能制取滿足集成電路 和分立器件要求的硅片，因此，生產(chǎn)多晶硅的原料三氯氫硅對半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，它是信息產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的重要原料。這些都為本項目的建設(shè)打下了較可靠的技術(shù)基礎(chǔ)和市場基礎(chǔ)。 綜上，擬建 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2萬噸 /年三氯氫硅項目， 解決了 邢臺恒源化工集團 硫酸鉀廠 生產(chǎn)裝置 副產(chǎn)的 氯 化 氫 回收并利用問題 ； 實現(xiàn) 了 行業(yè) 經(jīng)濟 循環(huán)發(fā)展 ，不僅提高了企業(yè)的知名度和市場竟?fàn)幜?，更使企業(yè)抗風(fēng)險能力增強，而且 可 為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。 從后面的財務(wù)評價可以看出，財務(wù)內(nèi)部收益率高于行業(yè)基準(zhǔn)收益率，投資回收期低于行業(yè)基準(zhǔn)回收期，財務(wù)凈現(xiàn)值大于零。 表 21 三氯氫硅理化性質(zhì) 表 序號 名 稱 理化性質(zhì) 1 外觀 具有刺激性惡臭易流動易揮發(fā)的無色透明液體 2 分子量 3 熔點 () 134℃ 4 沸點 () ℃ 5 燃點 ℃ 6 自燃點 ℃ 7 爆炸下限 % 8 爆炸上限 70% 9 液體密度 (0℃) 1350kg/m3 10 相對密度 (氣體，空氣 =1) 11 蒸氣壓 (℃) 12 蒸氣壓 (℃) 13 閃點 14℃ 14 毒性級別 3 15 易爆性級別 2 四氯化硅的性質(zhì) 四 氯 化 硅 作為 三氯氫硅 產(chǎn)品 生產(chǎn)的副產(chǎn)物，其 理化 性質(zhì) 見下表。與氫作用生成三氯甲硅烷和其他氯代硅烷。 目前，世界上生產(chǎn)多晶硅的國家主要是美國、日本、德國和意大利。 我國集成電路的增長，硅片生產(chǎn)和太陽能電池產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展，大大帶動多晶硅材料的增長。 表 26 國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)和投資項目 表 企業(yè) 一期（ t/a） 計劃產(chǎn)能 (t/a) 已建成產(chǎn)能 5800 26100 新光硅業(yè) 1260 1260 洛陽中硅 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 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 18 棱光實業(yè) 40 40 河南迅天宇 1000 6000 益陽晶鑫 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 大陸項目 2500 18000 東汽峨眉半導(dǎo)體 500 500 南玻硅材料 1500 4500 益陽湘投 1500 1500 江蘇順大 1500 3000 江 蘇大全 1500 6000 超磊實業(yè) 1500 5000 亞洲硅業(yè) 1500 6000 神舟硅業(yè) 1500 1500 重慶醫(yī)藥集團 1250 1250 包頭中晶 1200 1200 陽光硅業(yè) 1000 4000 錦州凌海 1000 1000 賽維 LDK 1000 6000 永祥股份 1000 10000 合計 35750 174250 根據(jù)上表統(tǒng)計顯示，目前我國已建和在建的多晶硅產(chǎn)能分別達 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)需要較長時間摸索、運行、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年我國多晶硅實際產(chǎn)量 1000 左右 (新光硅業(yè) 228t， 洛陽中硅 520t,東汽峨嵋 230t,無錫中彩 50t，棱光實業(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 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 19 能也穩(wěn)定在 100t 以上 ，產(chǎn)量 達到 3000t 左右。 20xx 年是太陽能多晶硅最為短缺、價格上漲瘋狂的一年。隨著對工藝和技術(shù)的掌握，可將副產(chǎn)品四氯化硅氫化轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，提高項目的效益。通過在反應(yīng)器中設(shè)置一系列水平擋板，可促進氣體的再分布，加強氣－固接觸，使 HSiCl3收率增加 5%8%。 SiCl4 儲罐中液相保持在 60119℃，氣相壓力 MPa， n(H2)： n(SiCl4)＝ (110)： 1。 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，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， 也是目前國內(nèi) 三氯氫硅 生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)。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。不凝氣體主要含有保護氣體 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 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 30 的氯硅烷、氯化氫等。 來自 邢臺恒源化工集團 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 的 氯化氫的 純度 達到 95％ 98％ 以上，含水量在 1‰以下，然后進入氯化氫緩沖罐。硅與氯化氫生成三氯氫硅的反應(yīng)應(yīng)該是零級反應(yīng)，使用純度大 于 %的硅原料時氫硅的收率較低。 （ 5） 采用全過程監(jiān)測技術(shù)和 DCS 計算機 自動化 控制技術(shù)。 上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為－ kJ/mol。 在用上述方法生產(chǎn) HSiCl3時遇到的最大問題是催化劑的夾帶流失和催化劑與 Si 粒子發(fā)生結(jié)塊破壞流態(tài)化。 方案 產(chǎn)品方案及 規(guī)格 質(zhì)量要求見下表。 近年我國硅純度大于 ％的晶體硅進出口情況 見下表。然而，目前中國 HSiCl3產(chǎn)品的純度只能滿足中低端應(yīng)用，高純度級別 HSiCl3仍需依賴進口。 20xx 年半導(dǎo)體用多晶硅短缺 6000 噸，加上太陽能用多晶硅缺口 4424 噸，合計 10424 噸，供給嚴(yán)重不足，導(dǎo)致全球多晶硅價格上漲。粒狀多晶硅生產(chǎn)線 650t，于 20xx 年中期投產(chǎn)， 20xx 年底 4500t/a的 Poly8 將建成投產(chǎn)。 四氯化硅 (高沸物 )產(chǎn)品 規(guī)格： 工業(yè)級 含 SiCl4 ≥ %。下游產(chǎn)業(yè)的興旺與否是 三氯氫 硅行業(yè)需求旺盛與否的根本條件。本項目的建設(shè)有助于打破國外技術(shù)壟斷 ，并 推動 了 國內(nèi)太陽河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 2 萬噸 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 8 能 的 利用和信息