不同在線色譜儀在多晶硅生產上的應用

翁博豐(任職于陜西天宏硅材料有限責任公司，陜西 咸陽 712038)

多晶硅是光伏電池組件的主要原料，中國不僅為國內，也為國外的眾多太陽能電池生產商提供多晶硅原料。在目前國內普遍采用的改良西門子法生產多晶硅工藝中，在線氣相色譜儀發揮著重要作用，通過對H2、HCL、TCS、STC、DCS、CH4等工藝介質的實時在線監測，起到控制生產過程，確保產品質量的作用，并能優化多晶硅生產，提高產品的產量。

在線色譜儀[1]的生產廠家中，西門子、ABB、SRA(安捷倫技術)是世界范圍內多晶硅廠家選擇最多的三大公司。尤其以西門子和ABB兩家公司基本平分了中國的多晶硅市場，而SRA(安捷倫技術)則在中國多晶硅市場應用的較少。

1 西門子在線色譜儀的應用

在線色譜儀在多晶硅生產中的應用點頗多。可測量如氫氣補充氣、氯氣、氯化氫、三氯氫硅合成出口、三氯氫硅精餾出口、還原爐進料、還原爐出料、轉化爐進料、尾氣回收氣等眾多關系中間產品質量的地點。

西門子在線色譜儀具有長期可靠的氯硅烷應用的經驗，而且設計有一套解決方案，這套解決方案以在線氣相色譜儀為基礎，使用了MAXUMⅡ在線色譜儀和特定的樣品預處理系統。連續采樣連續分析，整個采樣分析過程在密閉的系統中完成，這樣就不需要斷開和連上取樣鋼瓶，樣品不會在大氣中暴露，既避免了污染樣品的風險，又大大增加了采樣頻次。

西門子MAXUMⅡ在線氣相色譜儀以模塊化設計[2]，以及在分析配置方面具有很高的靈活性而著稱。針對在多晶硅生產中不同的測量任務，西門子MAXUMⅡ在線氣相色譜儀具有不同的功能:空氣浴柱箱，帶防腐蝕吹掃、并行分析，縮短分析周期、根據反應和性能特別選擇的分離色譜柱類型、對吹掃氣進行的干燥、使用特殊的進樣和柱切技術、使用不同類型的檢測器、使用抗腐蝕性物質和特殊的密封組件。

2 SRA(安捷倫技術)在線色譜儀的應用

安捷倫公司將瓦里安公司收購后，將其AgilentMircoGC系列產品工藝線賣給了SRA公司。Agilent3000系列產品在多晶硅行業中有不少應用。Agilent3000微型氣相色譜儀可快速、準確、可靠地進行在線氣體樣品分析。此儀器非常適用于燃料電池開發中氣流的快速分析和石化工業，包括煉廠氣、天然氣的生產和配給、化工工業、石油和天然氣的勘探。模塊化3000型微型氣象色譜儀可靠性高，可實現產期、無故障的運轉。

使用1至4個色譜通道來設計3000型氣相色譜儀系統以適合不同的特定應用需要。各種微型工型樣品進樣器、色譜柱、樣品調節器和特定應用報告供多晶硅行業進行選擇。Cerity軟件以樣品為中心，只需點擊幾下鼠標就可開始分析并生成報告。各種技能水平的操作人員都可使用Cerity軟件獲得準確一致的結果，而不必是色譜分析工作人員。如果必要，前一天晚上生成的數據能在第二天進行再處理。

由于安捷倫在線色譜儀配置相對簡單，故其在多晶硅行業應用相對較少，在測量尾氣回收氫氣純度、三氯氫硅合成組分上有一定應用。

3 ABB在線色譜儀的應用

多晶硅在線工藝檢測中ABB公司基本使用PGC2000氣相色譜儀。該系列色譜儀在石油化工[3]、石油煉制、化工、電力、煤礦、鋼鐵、食品、環保等行業已取得了廣泛的應用，具有豐富的色譜應用技術經驗，可以根據用戶的工藝過程提供卓有成效的色譜分析技術，并在指定的時間內取得令人滿意的分析結果[4]。

色譜控制器的電路板是按功能方式進行劃分與設計的，使得查找問題容易，且更換電路板簡單、快捷。電路的所有器件均采用CMOS部件，功耗低，發熱量少，整個控制器不需要風扇和外部冷卻。

控制器設計采用了多主板、多CPU方式，即每一功能板都有自己的CPU，主控制板的CPU起整機協調的作用，這樣減低了主控制板的負擔，對主機速率要求低，穩定性好，提高了系統可靠性。

ABB在線色譜儀在多晶硅行業上較西門子起步晚，相對于西門子來說多晶硅廠家選擇的不多，但是相信ABB在線色譜儀會逐步擴大應用范圍的。

4 結語

通過簡單介紹西門子、SRA(安捷倫技術)、ABB三個不同廠家的在線色譜儀，對不同的在線色譜儀有了初步了解，綜合評價三家產品各有優缺點，故多晶硅廠家可以結合自己的實際需要進行選擇。相信在在線色譜儀的幫助下對多晶硅廠家的生產工藝監控能有較大的幫助，能相對提高國內多晶硅行業的生產技術水平。

[1]SABINEMULENKAMP.流程工業生產的檢測過程-在線色譜分析法的應用將更加廣泛[J].流程工業，2006(4):17-19.

[2]羅伯特E謝爾曼.過程分析儀樣品處理系統技術[M].北京:化工出版社，2004:78-109.

[3]MARGARETG.HandbookofPetrochemicals&Process[M].GowerPublishingCoMPanyLimited,1997:101-112.

[4]朱良漪.分析儀器手冊[M].北京:化學工業出版社，1997:80-89.