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正文內(nèi)容

多晶硅工藝生產(chǎn)技術(shù)概述(編輯修改稿)

2025-07-13 02:04 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水洗滌,因此停爐階段將產(chǎn)生氮?dú)?、廢石墨和清洗廢水。氮?dú)馐菬o害氣體,因此正常情況下還原爐開、停車階段無有害氣體排放。廢石墨由原生產(chǎn)廠回收,清洗廢水送項(xiàng)目含氯化物酸堿廢水處理系統(tǒng)處理。化學(xué)反應(yīng)方程式如下:SiHCl3 + H2 ―→ Si + SiCl4 +HCl2)流程簡(jiǎn)圖圖14 還原爐生產(chǎn)多晶硅工藝流程簡(jiǎn)圖圖15 806號(hào)爐調(diào)控柜控制畫面圖16 806號(hào)爐進(jìn)料流程畫面3)控制要點(diǎn)A、還原爐進(jìn)料自動(dòng)控制;B、還原爐尾氣壓力自動(dòng)控制;C、還原爐電氣控制(由PLC獨(dú)立完成)D、還原爐進(jìn)料配比控制;E、還原爐電流控制;F、還原爐內(nèi)溫度和爐壁溫度控制。四氯化硅氫化1)工藝說明經(jīng)氯硅烷分離提純工序精制的四氯化硅,送入本工序的四氯化硅汽化器,被熱水加熱汽化。從氫氣制備與凈化工序送來的氫氣和從還原尾氣干法分離工序來的多余氫氣在氫氣緩沖罐混合后,也通入汽化器內(nèi),與四氯化硅蒸汽形成一定比例的混合氣體。從四氯化硅汽化器來的四氯化硅與氫氣的混合氣體,送入氫化爐內(nèi)。在氫化爐內(nèi)通電的熾熱電極表面附近,發(fā)生四氯化硅的氫化反應(yīng),生成三氯氫硅,同時(shí)生成氯化氫。出氫化爐的含有三氯氫硅、氯化氫和未反應(yīng)的四氯化硅、氫氣的混合氣體,送往氫化氣干法分離工序。 氫化爐的爐筒夾套通入熱水,以移除爐內(nèi)熾熱電極向爐筒內(nèi)壁輻射的熱量,維持爐筒內(nèi)壁的溫度。出爐筒夾套的高溫?zé)崴屯鶡崮芑厥展ば?,?jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸汽而降溫后,循環(huán)回本工序各氫化爐夾套使用?;瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下:SiCl4+ H2 = SiHCl3+ HCL 2)流程簡(jiǎn)圖圖17 四氯化硅氫化工藝流程簡(jiǎn)圖圖18 四氯化硅氫化流程畫面圖19 四氯化硅氫化爐調(diào)控柜控制畫面3)控制要點(diǎn)A、氫化爐進(jìn)料自動(dòng)控制;B、氫化爐尾氣壓力自動(dòng)控制;C、氫化爐電氣控制(由PLC獨(dú)立完成)D、氫化爐進(jìn)料配比控制;E、氫化爐功率控制;F、氫化爐爐內(nèi)溫度和爐壁溫度控制。四、回收部分工藝說明1)還原爐尾氣回收裝置(CDI1)從三氯氫硅氫還原工序來的還原尾氣經(jīng)此工序被分離成氯硅烷液體、氫氣和氯化氫氣體,分別循環(huán)回裝置使用。 還原尾氣干法分離的原理,從變溫變壓吸附器出口得到的高純度的氫氣,流經(jīng)氫氣緩沖罐后,大部分返回三氯氫硅氫還原工序參與制取多晶硅的反應(yīng),多余的氫氣送往四氯化硅氫化工序參與四氯化硅的氫化反應(yīng);吸附器再生廢氣送往廢氣處理工序進(jìn)行處理;從氯化氫解析塔頂部得到提純的氯化氫氣體,送往放置于三氯氫硅合成工序的循環(huán)氯化氫緩沖罐;從氯化氫解析塔底部引出的多余的氯硅烷液體(即從三氯氫硅氫還原尾氣中分離出的氯硅烷),送入氯硅烷貯存工序的還原氯硅烷貯槽。2)氫化爐尾氣回收裝置(CDI2)從四氯化硅氫化工序來的氫化氣經(jīng)此工序被分離成氯硅烷液體、氫氣和氯化氫氣體,分別循環(huán)回裝置使用氫化氣干法分離的原理和流程與三氯氫硅合成氣干法分離工序十分類似。從變溫變壓吸附器出口得到的高純度氫氣,流經(jīng)氫氣緩沖罐后,返回四氯化硅氫化工序參與四氯化硅的氫化反應(yīng);吸附再生的廢氣送往廢氣處理工序進(jìn)行處理;從氯化氫解析塔頂部得到提純的氯化氫氣體,送往放置于三氯氫硅合成工序的循環(huán)氯化氫緩沖罐;從氯化氫解析塔底部引出的多余的氯硅烷液體(即從氫化氣中分離出的氯硅烷),送入氯硅烷貯存工序的氫化氯硅烷貯槽。3)合成尾氣回收裝置(CDI3)從三氯氫硅氫合成工序來的合成氣在此工序被分離成氯硅烷液體、氫氣和氯化氫氣體,分別循環(huán)回裝置使用。三氯氫硅合成氣流經(jīng)混合氣緩沖罐,然后進(jìn)入噴淋洗滌塔,被塔頂流下的低溫氯硅烷液體洗滌。氣體中的大部份氯硅烷被冷凝并混入洗滌液中。出塔底的氯硅烷用泵增壓,大部分經(jīng)冷凍降溫后循環(huán)回塔頂用于氣體的洗滌,多余部份的氯硅烷送入氯化氫解析塔。出噴淋洗滌塔塔頂除去了大部分氯硅烷的氣體,用混合氣壓縮機(jī)壓縮并經(jīng)冷凍降溫后,送入氯化氫吸收塔,被從氯化氫解析塔底部送來的經(jīng)冷凍降溫的氯硅烷液體洗滌,氣體中絕大部分的氯化氫被氯硅烷吸收,氣體中殘留的大部分氯硅烷也被洗滌冷凝下來。出塔頂?shù)臍怏w為含有微量氯化氫和氯硅烷的氫氣,經(jīng)一組變溫變壓吸附器進(jìn)一步除去氯化氫和氯硅烷后,得到高純度的氫氣。氫氣流經(jīng)氫氣緩沖罐,然后返回氯化氫合成工序參與合成氯化氫的反應(yīng)。吸附器再生廢氣含有氫氣、氯化氫和氯硅烷,送往廢氣處理工序進(jìn)行處理。出氯化氫吸收塔底溶解有氯化氫氣體的氯硅烷經(jīng)加熱后,與從噴淋洗滌塔底來的多余的氯硅烷匯合,然后送入氯化氫解析塔中部,通過減壓蒸餾操作,在塔頂?shù)玫教峒兊穆然瘹錃怏w。出塔氯化氫氣體流經(jīng)氯化氫緩沖罐,然后送至設(shè)置于三氯氫硅合成工序的循環(huán)氯化氫緩沖罐;塔底除去了氯化氫而得到再生的氯硅烷液體,大部分經(jīng)冷卻、冷凍降溫后,送回氯化氫吸收塔用作吸收劑,多余的氯硅烷液體(即從三氯氫硅合成氣中分離出的氯硅烷),經(jīng)冷卻后送往氯硅烷貯存工序的原料氯硅烷貯槽。流程簡(jiǎn)圖CDI1,CDI2,CDI3三套系統(tǒng)處理的流程基本一樣,在此只列出一副簡(jiǎn)圖。圖20 回收工藝流程簡(jiǎn)圖圖21 還原尾氣干法分離控制畫面圖22 還原尾氣壓縮機(jī)控制畫面圖23 還原尾氣解析塔控制畫面控制要點(diǎn)A、氫氣壓縮機(jī)連鎖控制(由氫壓機(jī)自帶PLC獨(dú)立控制);B、解析塔溫度、液位、壓力自動(dòng)控制;C、吸附塔自動(dòng)切換控制;D、吸附塔出口尾氣壓力和吹掃壓力自動(dòng)控制;E、吸附塔冷熱水的溫度控制。五、公用輔助部分各個(gè)分站都有自己的獨(dú)立DCS控制系統(tǒng)或PLC控制系統(tǒng),此處不做論述。電解水制氫與氫氣凈化提純;空分制氮(生產(chǎn)中的保護(hù)氣體);壓縮空氣制備(自控與工藝使用);鍋爐生產(chǎn)蒸汽(供精餾塔加熱與制備蒸餾水);冷凍站(供冷卻水);供配電站;供水站(供自來水、脫鹽水、循環(huán)水、冷凍鹽水與超純水);三廢處理:建有尾氣和廢液處理裝置和綜合利用,可制備工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品——氯化鈣與硝酸鈣。第五章 多晶硅工藝的主要控制由于多晶硅工藝控制主要由單回路、串級(jí)回路和分程控制回路組成,復(fù)雜的聯(lián)鎖控制主要體現(xiàn)在還原氫化部分和尾氣回收吸附塔部分。現(xiàn)將這兩個(gè)復(fù)雜的聯(lián)鎖控制介紹如下:一、還原爐的自動(dòng)和聯(lián)鎖控制還原爐流程圖和調(diào)控柜控制畫面:圖24 還原爐流程畫面圖25 還原爐調(diào)控柜流程圖1)還原爐自動(dòng)升電流、降電流由于還原爐生產(chǎn)一爐多晶硅產(chǎn)品需要的周期是5~7天,電流需要從起步的20A升到最終的3000A,而且每個(gè)操作員需要關(guān)注8臺(tái)還原爐,因此靠手動(dòng)升電流和降電流是不可能完成,只能自動(dòng)。程序如下:圖26 還原爐升降電流程序邏輯圖圖27 硅棒生長(zhǎng)電流電壓曲線圖2)還原爐停爐聯(lián)鎖為了保證還原爐在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定運(yùn)行,其連鎖保護(hù)主要包括有:A、電氣調(diào)控柜停止調(diào)功聯(lián)鎖當(dāng)還原爐生產(chǎn)硅棒產(chǎn)品過程中,若有硅棒裂紋、熔斷器熔斷或者電源故障,則連鎖調(diào)控柜自動(dòng)斷電,還原爐停爐。B、進(jìn)料切斷聯(lián)鎖當(dāng)還原
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