【文章內(nèi)容簡介】 收系統(tǒng)冷卻循環(huán)利用。工藝流程圖如圖3。目前，國內(nèi)外多晶硅生產(chǎn)企業(yè)已投入工業(yè)化運行的四氯化硅氫化技術(shù)主要有冷氫化和熱氫化兩種工藝，二者技術(shù)特點比較如下：表1. 冷氫化和熱氫化工藝比較表熱氫化冷氫化技術(shù)成熟性成熟成熟操作壓力 MPaG操作溫度1250℃500550℃反應(yīng)原理SiCl4+H2＝SiHCl3+HCl①Si+3SiCl4+2H2＝4SiHCl3 ②Si+3SiCl4 +2H2＝4SiHCl3電耗~ kWh/kgTCS kWh/kgTCS一次轉(zhuǎn)化率15～20%mol25%mol生產(chǎn)維護較易較難操作技術(shù)要求一般較高優(yōu)點 氣相連續(xù)反應(yīng)，不需催化劑； 操作壓力低（），設(shè)備安全性能要求低； 反應(yīng)使用精制STC無硼磷等雜質(zhì)帶入，后續(xù)的精餾單元簡單； 工藝及設(shè)備成熟，有一定的運行經(jīng)驗。 硅粉連續(xù)加入，流化床反應(yīng)，可以連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)（單條線可以做到5萬噸以上TCS產(chǎn)能）； 單位電耗低（）； STC轉(zhuǎn)化率高（一般25%左右、最高可達30%）； TCS成本較低（2500元/噸TCS）； Si、Cl消耗低，三廢處理量小，環(huán)保壓力低（Si：，Cl：）； 國內(nèi)、外工藝已經(jīng)成熟，運行業(yè)績較多。 投資?。?000噸多晶硅配套冷氫化800016000萬元） 缺點反應(yīng)溫度高（1250℃）、電耗高（）；STC轉(zhuǎn)化率低（1520%）；多晶硅產(chǎn)品含C較高，氫化爐內(nèi)件（隔熱屏、加熱體）為石墨或C/C材料，在1250℃會與H2反應(yīng)生成CH4混在H2中，通過回收H2帶入多晶硅；維修率高，單臺爐運行周期在34個月；單臺設(shè)備產(chǎn)量低、配套設(shè)備多，3000噸規(guī)模需配1014臺氫化爐；對公用系統(tǒng)參數(shù)要求高，水、電、蒸汽參數(shù)操作范圍窄，易連鎖停車；異常停爐，石墨件、加熱體損壞率高；Si、Cl消耗高，三廢處理量大，環(huán)保壓力高（Si：，Cl：）；投資大（、）。反應(yīng)屬氣固反應(yīng)，操作參數(shù)苛刻，料位、壓力、溫度控制范圍較窄，較難掌握經(jīng)濟運行參數(shù)點；操作壓力高（）、設(shè)備（INCOLOY 800）、閥門、管道材質(zhì)、加工工藝要求高；硅粉氣相進料，閥門、管道磨損嚴重，氣相介質(zhì)密封難度大；氣固沸騰反應(yīng)，設(shè)備、管道磨損嚴重、安全性要求高；由于多晶硅企業(yè)間保密，無成熟運行經(jīng)驗可循、員工綜合素質(zhì)要求高；硅粉帶入雜質(zhì)、產(chǎn)品TCS需曾設(shè)精餾裝置。年產(chǎn)500噸硅烷項目可行性研究報告PFD2氯硅烷STCH2急冷塔頂回流泵STC加熱器H2加熱器H2壓縮機急冷塔氯硅烷儲槽急冷塔頂2級冷卻器急冷塔頂1級冷卻器急冷塔旋風分離器冷氫化反應(yīng)器硅粉緩沖槽吊車加料斗粗TCS去V1300精餾PFD1冷氫化粗餾1級塔再沸器冷氫化粗餾1級塔回流泵冷氫化粗餾1級塔冷凝器冷氫化粗餾2級塔再沸器冷氫化粗餾2級塔回流泵高沸殘液去殘液處理粗STC去罐區(qū)冷氫化粗餾2級塔冷凝器回流罐冷氫化粗餾2級塔回流罐冷氫化粗餾1級塔圖2 冷氫化單元工藝流程圖.汽化器氫化爐氫化爐尾氣過濾器AEG調(diào)控箱氫化爐變壓器110變電站內(nèi)10KV變電所回收氫氣和制氫站氫氣N2夾套冷卻水電極冷卻水整流器冷卻水尾氣回收來自罐區(qū)精制的SiCl4圖3 熱氫化單元工藝流程通過兩種氫化工藝優(yōu)缺點對比，冷氫化法生產(chǎn)多晶硅電耗低，STC轉(zhuǎn)化率高，Si、Cl消耗低，三廢處理量小，環(huán)保壓力低，因此，項目選擇配套3萬噸/年冷氫化法處理STC。與冷氫化配套新建一條3萬噸精餾裝置本項目精餾考慮和3萬噸的冷氫化裝置配套，利用耦合技術(shù)，蒸汽消耗大幅降低，裝置處理能力大，操作彈性大。新建精餾裝置的高低沸物的分離提純，可使用一期已使用的8＃、9＃塔可達到回收的目的，也可滿足生產(chǎn)要求。高沸殘液去殘液處理粗STC去罐區(qū)冷氫化粗餾2級塔冷凝器回流罐 硅烷項目總平面布置滿足工藝流程要求，保證生產(chǎn)線短捷，盡量避免管道來往交叉迂回，并將公用工程消耗量大的裝置集中布置，盡量靠近供應(yīng)來源，合理布置場地內(nèi)用地，注意節(jié)約用地。項目平面布置主要分為六個部分：硅烷生產(chǎn)裝置、硅烷氣充裝系統(tǒng)、冷氫化、精餾、廢氣廢液處理、罐區(qū)等，年產(chǎn)500噸硅烷項目是景新公司在一期項目基礎(chǔ)上的改造及擴產(chǎn)項目，項目直接建設(shè)在景新公司現(xiàn)有廠區(qū)，實施后與景新公司一期項目共同形成一個完整的閉路循環(huán)系統(tǒng)，達到整個生產(chǎn)過程物料的完全利用，綠色無污染。原料取材方便，后處理容易，同時具備配套的公用工程及運輸條件，生產(chǎn)十分便利。 項目的主要技術(shù)經(jīng)濟指標表21 項目主要經(jīng)濟技術(shù)指標序號指 標 名 稱單位數(shù)量備 注一產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模硅烷t/a500TCS生產(chǎn)規(guī)模冷氫化處理裝置萬噸3精餾裝置萬噸3二年操作日d300三主要原輔、燃料年總消耗量三氯氫硅t/a17350液氮t/a2300甲醇t/a670歧化催化劑t/a6吸附劑t/a330%氫氧化鈉溶液t/a85四公用動力消耗量供水萬t/a170供電萬kwh2976 天然氣萬m179。/a1275五運輸量運入量t/a20414運出量t/a2000六全廠定員人459其中：生產(chǎn)工人人280管理、專業(yè)技術(shù)人員人179七占地面積廠區(qū)占地面積畝637全廠建筑面積畝400八工程項目總投資萬元32097九能耗指標噸標煤/年19963十固定資產(chǎn)投資萬元20553十一年平均銷售收入萬元18900十二年均總成本費用萬元11375十三年均稅金及附加萬元145十四年均利潤總額萬元7875十五財務(wù)評價指標投資利潤率%投資利稅率%全部投資回收期年 項目用能概況 項目主要用能設(shè)備和供、用能系統(tǒng)項目主要能耗系統(tǒng)包括硅烷生產(chǎn)裝置、硅烷氣充裝系統(tǒng)、冷氫化處理裝置、精餾裝置。項目主要耗能設(shè)備包括：冷氫化反應(yīng)器、鍋爐、加熱器、循環(huán)泵、風機、加料泵、輸料泵、精餾塔等設(shè)備。能源流向圖如下（圖4）熱損失蒸汽電力天然氣硅烷生產(chǎn)、STC冷氫化及精餾提純空壓機空調(diào)水泵燃氣鍋爐余熱回收 圖4 項目能源流向圖 項目主要能源消耗結(jié)構(gòu)本項目采用氯硅烷歧化法生產(chǎn)硅烷氣，原輔料主要為硅粉、氯硅烷以及液堿。其中，氯硅烷在整個生產(chǎn)過程中循環(huán)生產(chǎn)使用，僅在少數(shù)情況下需少量外加。這些材料全部包含著在我公司一期已投產(chǎn)的多晶硅項目中，無需另外采購。而且這些材料在xx鎮(zhèn)以及周邊城市（九江）均有大量生產(chǎn)，采購十分方便。項目所需的能源消耗主要為電、水、天燃氣等能源。動力介質(zhì)水、天然氣、電力均由公司現(xiàn)有基礎(chǔ)公用設(shè)施提供，無需另外增加。500噸硅烷項目實施，主要節(jié)能方面在于配套3萬噸/TCS規(guī)模冷氫化，淘汰舊熱氫化工藝，能耗大大降低。而且項目通過硅烷法生產(chǎn)工業(yè)電子級多晶硅，形成生產(chǎn)閉路循環(huán)，減少廢棄物排放，安全環(huán)保。能源消費結(jié)構(gòu)表列于表2， 表2 主要能源消耗量對比現(xiàn)有熱氫化能源名稱數(shù)值折煤系數(shù)折標煤（噸）項目實施前天然氣（萬m3）電（萬kwh）6721軟水（萬噸）168合計24308冷氫化能源名稱數(shù)值折煤系數(shù)折標煤（噸）項目實施后天然氣（萬m3）1275電（萬kwh）29763658軟水（萬噸）170合計19963項目通過實施冷氫化后，生產(chǎn)每噸/TCS需配套冷氫化處理裝置電耗從1823kwh降低為992kwh，電力消耗下降46%，天然氣消耗從460 m3/t下降為425m3/t，同比熱氫化工藝生產(chǎn)下降8%，配套3萬噸/%，年節(jié)約標準煤4345噸。. 能源消耗平衡表購入貯存輸送分配最終使用實物量等價值當量值硅烷生產(chǎn)系統(tǒng)冷氫化處理系統(tǒng)精餾及尾氣回收輔助生產(chǎn)辦公合計供入能量天然氣1275萬m179。15482tce4134tce2140tce（能源轉(zhuǎn)換蒸汽）9208tce（能源轉(zhuǎn)換蒸汽）0015482tce電力2976萬kwh3658tce85tce3318tce138tce102tce15tce3658tce自來水170萬t824tce293tce261tce223tce46tce1tce824tce合計4512tce5719tce9569tce148tce16tce19282tce有效能量天然氣3800tce（天然氣能源轉(zhuǎn)換蒸汽）2000tce（天然氣能源轉(zhuǎn)換蒸汽）8600tce（天然氣能源轉(zhuǎn)換蒸汽）14400tce電力72tce3000tce100tce90tce12tce3274tce自來水280tce220tce210tce40tce小計4152tce5220tce8910tce130tce18425tce回收利用損失能量360tce499tce659tce18tce1539tce合計4512tce5719tce9569tce148tce16tce19282tce表3 能源消耗平衡表.3 能源供應(yīng)情況分析評估 項目所在地能源供應(yīng)條件及消費情況廠區(qū)條件及交通運輸狀況xx鎮(zhèn)市位于東北部，地處贛、浙、皖三省交界處，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)以陶瓷、化工工業(yè)為主，其他工業(yè)為輔，市內(nèi)現(xiàn)有冶金、電力、汽車配件、電子、電器、機械等工業(yè)企業(yè)，主要產(chǎn)品達幾萬種。xx鎮(zhèn)市高新區(qū)工業(yè)園區(qū)距xx鎮(zhèn)市高速路口約5公里，距市區(qū)約3公里，園區(qū)內(nèi)有多家大型機械、化工企業(yè)，水、電、交通網(wǎng)絡(luò)配套，生活服務(wù)設(shè)施完善，外部交通便利，與206國道和九景高速直通，能貫通贛、浙、皖等高速，交通便捷，運輸方便。 公用工程狀況工廠內(nèi)水、電、蒸汽等公用工程設(shè)施完善，且均有富余，同時該裝置在廠的總體規(guī)劃中，現(xiàn)有的水、電、蒸汽公用工程設(shè)施能滿足改建裝置的需要，無需另外新建配套水、電、蒸汽裝置。項目能源供應(yīng)條件xx鎮(zhèn)電力設(shè)施有新建“上大壓小”兩臺66萬千瓦時超臨界火力發(fā)電機組已經(jīng)投產(chǎn)發(fā)電，廠區(qū)內(nèi)有電力供應(yīng)豐富，公司設(shè)有降壓配電所以供全廠使用。且都是由城市配電網(wǎng)直接供電。公司供電方式主要是采用集中供電方式,由城市政電網(wǎng)的110kV變電站，經(jīng)10kV專線引至總降壓配電所供電，經(jīng)11臺配電變壓器降壓將10kV降為380V后再由配電柜輸送到各個用能單位使用。此項目主要通過380V常規(guī)動力電變配電站與供電10KV網(wǎng)線連接，能滿足項目供電需求；xx鎮(zhèn)水資源豐富，水資源供應(yīng)主要依托昌江和南河支流，項目所用水由廠區(qū)自來水管網(wǎng)系統(tǒng)供給。天然氣已經(jīng)接入高新區(qū)工業(yè)園區(qū)，由華潤和深燃天然氣公司供應(yīng)，因此項目能源供應(yīng)條件比較適合項目實施。 項目能源消費對當?shù)啬茉聪M的影響項目消耗的主要能耗電、水、天然氣，均由廠區(qū)內(nèi)公用設(shè)施供給，其中電投入3658噸標準煤，相當項目實施前電耗下降近46%，因此，項目實施不會增加公司電耗，反而減少電力消耗。水年投入量為824噸標準煤，對于公司現(xiàn)有4500t/天