【導(dǎo)讀】“企業(yè)法人營業(yè)執(zhí)照”和建設(shè)單位提供的相關(guān)基礎(chǔ)資料；412號文發(fā)布《化工建設(shè)項目可行性研究投資估算編制辦法》；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；施、同步發(fā)展；力爭零污染，保證安全生產(chǎn)；均應(yīng)具有較強(qiáng)的市場競爭能力；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；運行和操作人員的健康三不受損害。河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司于2020年11月15日成立。公司現(xiàn)自主經(jīng)營、獨立核算；法人代表陳寶。該公司以主要研發(fā)和生產(chǎn)三氯氫硅、多晶硅、單晶硅產(chǎn)品及電池制造為主。硅的生產(chǎn)原料三氯氫硅是當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品。三氯氫硅被列入經(jīng)國務(wù)。所需進(jìn)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(jìn)口關(guān)稅及進(jìn)口環(huán)節(jié)增長稅，

　　

【正文】 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與催化劑在一個混合器中充分混合。為防止 Si 粒子表面形成氧化層，混合在 N2保護(hù)下進(jìn)行，溫度優(yōu)選 130350℃。該方法不僅可改善催化劑與 Si粒子的表面粘附，還可除去反應(yīng)物中附帶的水分。 Andreas 等還報道了用表面均勻分布硅化鐵或硅化銅的 Si 粒子作原料，與 SiCl4，H2和 HCl 反應(yīng)來制備 HSiCl3的工藝，這種復(fù)合 Si 粒子的制備方法有 2種： （ 1)使 Si 粒子與計量的催化劑混合后加熱熔融； （ 2)在 熔融的 Si中加入計量的催化劑，然后快速冷卻。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%。若松智等認(rèn)為，控制 Si 粒子表面Cu 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)≤ 85%，此時該合金的穩(wěn)定性最好。此外，該粒子中若含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)%30%的 Fe 及質(zhì)量分?jǐn)?shù) %2%的 Al時，可顯著提高催化活性。 沈祖祥等提供了一種可工業(yè)化生產(chǎn) HSiCl3 的裝置，使 Ni 催化劑與 Si 粉以質(zhì)量比(110)： 1 混合后加入活化器，活化條件為： H2 流速≥ ，溫度從 25℃逐漸升到 420℃。 SiCl4 儲罐中液相保持在 60119℃，氣相壓力 MPa， n(H2)： n(SiCl4)＝ (110)： 1。在氫化反應(yīng)器內(nèi)，使 H2和 SiCl4混合氣體連續(xù)通過含有 Ni 和 Si的床層，在 400500℃和 MPa 條件下反應(yīng) 10100s，同時連續(xù)補加混合料。從反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)收塵器除塵并過濾，在冷凝器中分離出不凝性的 H2并循環(huán)后，使液化的氯硅烷供給精餾塔，回收 HSiCl3后，使 SiCl4循環(huán)。 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。 硅氫氯化 法 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)。反應(yīng)器由碳鋼制成，預(yù)先將 Si 粒子加入反應(yīng)器，加熱至所需溫度后，從底部連續(xù)通入 HCl 氣體，產(chǎn)物及未反應(yīng)原料被連續(xù)輸出，經(jīng)除塵、精制后，用于生產(chǎn)高純河北聯(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 27 多晶硅或高純硅烷。 上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為－ kJ/mol。升高溫 度有利于提高反應(yīng)速率，但同時導(dǎo)致 SiHCl3的選擇性下降。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。 HCl 氣體中的水分對 HSiCl3收率有很大影響，因此必須嚴(yán)格干燥。 Si 與 HCl 生成HSiCl3的反應(yīng)是零級反應(yīng)，使用純度大于 %的 Si作原料時， HSiCl3的 收率較低。Anderson 等在一個微型反應(yīng)器中用不同級別的 Si作原料研究了上述反應(yīng)，結(jié)果表明，冶金級 Si 原料中所含雜質(zhì) Al 對反應(yīng)有催化作用，可使反應(yīng)溫度降低， HSiCl3收率提高。此外， Anderson 和 Hoel 等研究還發(fā)現(xiàn)， Si 原料中 Cr 和 Mn的含量對上述反應(yīng)有明顯的影響。 Cr 對 HSiCl3的選擇性有正面影響，當(dāng)原料中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù) () 105的 Cr時， HSiCl3的選擇性可提高 15%20%。但原料中的 Mn 卻對 Si的反應(yīng)性和 HSiCl3 的選擇性有負(fù)面影響，因此應(yīng)將其質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至 1 104以下。 該裝置的優(yōu)點為： ，氣固接觸時間長，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量及收率； ，強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)； ，停工檢修時不會破壞保溫層； 倍，有利于氣固分離； ，用 N2吹掃，真空排渣，無需拆卸封頭，可減少勞動強(qiáng)度； ，純度高； ，控制簡單，易于操作； ， 易于實現(xiàn) DCS 自動化控制， 風(fēng)險性小。 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)。因此本項目擬采 用 硅氫氯化 法工藝。 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 28 本項目經(jīng)過反復(fù)論證和前期的實踐，在傳統(tǒng)的工藝基礎(chǔ)上做以下完善： （ 1） 生產(chǎn)過程中，三氯氫硅收率穩(wěn)定在 85～ 88%。 （ 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。 （ 3） 采用大流量供料方式， 提高產(chǎn)品產(chǎn)量 。 （ 4） 由傳統(tǒng)工藝的高壓啟動改為低壓啟動，保證了運行安全。 （ 5） 采用全過程監(jiān)測技 術(shù)和 DCS計算機(jī) 自動化 控制技術(shù)。 （ 6） 導(dǎo)熱油加 熱 技術(shù)： 三氯氫硅合成 爐 開車 加熱采用 導(dǎo)熱油加熱 技術(shù) （導(dǎo)熱油由電加熱） ；合成 反應(yīng) 過程中產(chǎn)生的熱 再由循環(huán)的導(dǎo)熱油帶出（ 導(dǎo)熱油帶出熱能的近 80%， 導(dǎo)熱油冷卻通過循環(huán)水冷卻） ，整個 爐溫 、油溫 調(diào)節(jié) 由自動控制系統(tǒng)完成 ， 從而相對 減少了 循環(huán)水的使用 量和電的 消耗量 ，降低了綜合能耗 。 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 29 4． 工藝技術(shù)方案 生產(chǎn) 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、測量自控裝備等技術(shù)方案。選擇技術(shù) 方案必須考慮：技術(shù)是否是先進(jìn)成熟的；是否適合所用 的原料特性；是否符合產(chǎn)品所定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；能否適應(yīng)擬建地區(qū)現(xiàn)有工業(yè)水平；在維修、操作、人員培訓(xùn)等方面是否有不能克服的障礙；所需投入物的規(guī)格和質(zhì)量能否滿足生產(chǎn)要求，并與地區(qū)的技術(shù)吸收能力、勞動力來源相適應(yīng)等。 目前國際上三氯氫硅生產(chǎn)工藝有 70%以上均采用硅粉與氯化氫氣體直接合成，主要有加壓工藝和常壓工藝。如：德國 WACKER 公司 、美國 HSC 公司 、日本德山 、三菱 、住友公司、意大利 MEMC 公司 、國內(nèi)的唐山三友硅業(yè)和四川永祥多晶硅等生產(chǎn)工藝均屬此類， 經(jīng)由純化氯 化氫和硅粉為原料通過合成爐反應(yīng)提純等工序獲得三氯氫硅產(chǎn)品。 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 ,也是目前國內(nèi) 三氯氫硅 生產(chǎn)的主要工藝技術(shù)。因此本項目擬采 用硅氫氯化 法工藝 。 該方法是用冶金級硅粉作原料，與氯化氫氣體反應(yīng)。反應(yīng)在 200310℃和 下進(jìn)行。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)。反應(yīng)器由碳鋼制成，預(yù)先將硅粒子加入到反應(yīng)器，加熱到所需溫度后， 從 底部 連續(xù)通入氯化氫氣體，產(chǎn)物及未反應(yīng)物料被連續(xù)輸出，經(jīng)除塵精制分離后，生產(chǎn)出三氯氫硅和副產(chǎn)品四氯化硅。 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。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。 氯化氫氣體中的水分對三氯氫硅的收率有很大影響， 因此必須嚴(yán)格干燥 、凈化 。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。在一個微型反應(yīng)器中作了研究，結(jié)果表明冶金級原料中所含雜質(zhì)鋁對反應(yīng)有河北聯(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 催化作用，可使反應(yīng)溫度降低，三氯氫硅收率提高。 根據(jù) 擬 建設(shè) 項目相鄰合作 企業(yè) 邢臺恒源化工集團(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，因此確定本項目采用硅氫氯化法。 工藝 技術(shù) 方案的選擇 根據(jù) 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， 本項目擬 選擇硅粉與氯化氫氣體直接合成工藝，該工藝以其技術(shù)成熟、適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點， 特別是 擬建設(shè)項目相鄰合作企業(yè)生產(chǎn)裝置副產(chǎn)氯化氫作可 為原料 的有利條件， 也 成為 本項目 三氯氫硅生產(chǎn)工藝 技術(shù)的首選。 與 河北聯(lián)立硅業(yè)有限公司 相鄰的合作企業(yè) 擁有本項目所需的主要原料 —— 氯化氫 ，項目廠址擬設(shè)在 河北邢臺內(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。 河北邢臺內(nèi) 丘 縣 清修崗 工業(yè)園區(qū) 交通方 便，工業(yè)配套齊全 ， 原輔材料、水、電 、汽等 供應(yīng)條件好，有利于 三氯氫硅 產(chǎn)品 的生產(chǎn)。 本項目采用 的 三氯氫硅生產(chǎn)工藝流程最大特點是基本實現(xiàn)物料的閉路循環(huán)，最大限度減少廢氣、廢渣、廢 水排放，變廢為寶。 擬建生產(chǎn)裝置 在吸收消化國內(nèi) 現(xiàn)有工藝 技術(shù)、 路線基礎(chǔ)上進(jìn)行 了 研發(fā) 改進(jìn)和簡化，其工藝技術(shù)與 國內(nèi) 現(xiàn)有 生產(chǎn) 裝置 、生產(chǎn)技術(shù) 相比 主要有 有如下特點： 1． 導(dǎo)熱油加熱 技術(shù)： 三氯氫硅合成爐開車加熱采用導(dǎo)熱油加熱 技術(shù) （導(dǎo)熱油由電加熱）；合成反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱再由循環(huán)的導(dǎo)熱油帶出（導(dǎo)熱油帶出熱能近 80%，導(dǎo)熱油冷卻通過循環(huán)水冷卻），整個 爐溫 、油溫調(diào)節(jié)由自動控制系統(tǒng)完成 ， 從而 相對 減少了 循環(huán)水的使用 量和電的 消耗量 ，降低了綜合能耗； ，由原分別精餾改為混合精餾（三種來源的氯硅烷 混合后進(jìn)行精餾），采用多塔精餾系統(tǒng)，使流程得以簡化，減少了建設(shè)投資和運行費用 ； ，前極向后極供料依靠級間壓差完成，減少了輸送泵數(shù)量， 降低 了建設(shè)投資和運行費用 ； ， 降低 了建設(shè)投資和運行費用。 ，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。布袋除塵器除塵率為 99％，洗滌除塵率按50％計，總除塵效率達(dá)到 ％。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 /年三氯氫硅項目 可行性研究報告 31 的氯硅烷、氯化氫等 。 經(jīng)過低溫冷凝后剩余的不凝氣送變壓吸附 尾 氣處理 回收 裝置處理后排放，符合國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)的要求。 生產(chǎn)工藝流程 和消耗定額 生產(chǎn)工藝流程 簡述 擬建三氯氫硅生產(chǎn)裝置采用國內(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)自動化程度較高特點，在國內(nèi)是較為 先進(jìn)的 。 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 。 三氯氫硅合成工藝簡述： 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。 合成 工藝包括 氯化氫 凈化 、硅粉倉儲輸送、導(dǎo)熱油供給、三氯氫硅合成和三氯氫硅提純精餾、合成尾氣處理等工序 。 來自 邢臺恒源化工集團(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 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。 外購原料硅粉卸至硅粉料倉，通過硅粉發(fā)送器，利用 氮 氣輸送至硅粉高位料倉 ,再經(jīng)加熱后 ， 通過三氯氫硅合成爐的反應(yīng)壓差控制加料量，干燥 的硅粉斷續(xù)加入三氯氫硅合成爐。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)。 尾氣進(jìn)行 加壓冷凝后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)入活性炭吸附器，活性炭吸附器通過時間程序控制分別進(jìn)行吸附、再生、降溫。在吸