多晶硅生產中三氯氫硅精餾節能工藝

劉露(江蘇索普工程科技有限公司，江蘇鎮江212006)

多晶硅生產中三氯氫硅精餾節能工藝

劉露(江蘇索普工程科技有限公司，江蘇鎮江212006)

多晶硅在我國擁有著廣泛的生產市場和消費市場，為了實現能量的集成與過程的優化，可以采用化工模擬軟件PRO進行模擬集成，減少設備投資，提高工業化程度。全球性的氣候變化和能源安全使各國積極推進能源產業轉型，我國光伏產能以70%的速度增長，位居世界前列，多晶硅的供應將直接影響光伏產業的發展。本文主要分析了多晶硅生產中三氯氫硅精餾節能工藝在我國的發展。

多晶硅生產;三氯氫硅;精餾節能工藝

多晶硅作為高能耗的化工產品，是生產太陽能電子元件的基礎性材料，在光伏產業發展的過程中發揮著極其重要的作用，在國家能源中占有很大的比重，當前，全球多晶硅的需求量遠遠大于生產能力，出現了供應緊張的現象，價格不斷提高，給國內光伏產業的發展帶來了很大的影響，當前，我國急需改善多晶硅行業的發展狀況，提高多晶硅的供應量，解決成本高、能耗大，技術相對落后的問題，升級多級精餾提純三氯氫硅的技術，降低分離能耗，提高多晶硅的生產率，為光伏行業的發展奠定良好的基礎。

1 多晶硅生產中三氯氫硅精餾基礎性節能工藝

1.1 差壓熱耦合技術

差壓熱耦合技術最早由蘇聯學者提出，此技術具備了最理想的熱力學結構，能夠有效降低能耗，至少降低30%，且能夠減少生產設備的投資，利用兩塔之間存在的壓力差進行精餾分化，最主要的原料有三氯氫硅、四氯化硅、二氯二氫硅，根據三氯氫硅精餾塔的主要構成與溫度設定，將其他原料依照標準進行合理的設定與操作，選擇適當的集成條件，實現能量集成與能量的強化，此技術適用于中間產品組成大的物系，三氯化硅的組成為90%-99%。如圖：

熱耦合技術對于三氯化硅的純度要求較高，為99.9999%以上，在兩塔之間形成壓力差,解決常規熱耦精餾主塔與副塔之間壓力過大的問題，便于生產過程的操作與控制，高純三氯氫硅的提煉難度較大，能耗也較大，對于此生產過程余熱的回收將會產生巨大的經濟效益，具有很強的節能意義。

1.2 高純三氯化硅差壓耦合精餾技術

在化工領域，高純三氯氫硅的差壓耦合技術在大范圍的推廣使用中，從已有的數據研究可以看出，三氯氫硅的能耗得到明顯的降低，結合多個項目工程的開發，可以分為多塔和兩塔高純三氯氫硅差壓耦合開發技術。將精餾塔分為低壓和加壓精餾塔，低壓精餾塔與常規單塔使用方法與效果相同，加壓分餾塔的加壓操作以提高塔頂餾出氣的溫位，實現了熱匹配，利于高壓塔冷凝器和低壓塔再沸器之間的熱源匹配，實現能量的集成與工藝優化，降低多晶硅的生產能耗，實現節能生產。由T1口進料，在塔頂得到二氯氫硅等成分，在經過加工處理后塔底的脫輕液一部分進入再沸器，為塔頂的蒸汽提供冷量而另一部分則為低壓塔塔釜提供熱量，以作為輸出，以實現進一步的處理，此技術能夠使多晶硅的提煉純度增加，雜質含量大大減少，這項技術的推廣應用在國內多家多晶硅生產企業得到推廣應用，拓展出三塔耦合、四塔耦合等工藝流程，并取得了巨大成效。下圖為提煉工藝流程圖。

2 節能生產工藝對比

2.1 兩塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術

主要參數應用對比：

兩塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術的各項參數如上圖所示，根據此參數可以進行高純度多晶硅的生產，理論板數、回流進料比和采出都需要經過科學的測定，將高壓塔之間的壓力差控制在300KPa左右，使塔頂的的溫度提高并滿足燃料霧化所需的溫度和冷凝所需要的熱量，進行熱耦合，合理控制溫度差與壓差，實現能量的集成。此項技術節能效果顯著，三氯化硅的收率較高，值得進一步推廣和應用，在使用過程中全塔的壓力、溫度、濃度變化不大，穩定性強，安全性高。

2.2 三塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術

三塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術的工藝流程與兩塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術相近，參數狀況與上一項技術不盡相同，工藝流程更為復雜，分離效果遠遠高于兩塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術。三塔高純三氯化硅差壓耦合精餾技術主要設計參數如下。精制，對三個塔的氣壓、溫度進行合理的控制與實時監測，實現塔頂物料的回收利用，降低生產成本和生產能耗，進行熱耦合以實現能量的集成。

高純三氯化硅差壓耦合精餾技術對于我國光伏產業的發展具有十分重要的意義，太陽能作為最清潔、最安全的能源在我國擁有著廣闊的發展前景，發達國家對于光伏產業的發展更是格外的重視，能源革命將會是未來科技革命的主要方式。太陽能最佳的利用方式便是光伏的轉化，即光伏效應，利用太陽能直射到光材料上進行直接發電，以硅材料的應用開發為基礎，形成我國光電轉化產業鏈，即光伏產業包括高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、相關生產設備的制造等，我國政府大力支持光伏產業的發展，支持用戶使用光伏應用、完善電價補貼政策、改進補貼管理、通過稅收及財政制度從對光伏企業的發展予以支持，完善土地管理及使用政策，支持關鍵材料及設備的技術研發和產業化，加強光伏產業標準和規范建設，鼓勵銀行等金融機構采取措施，緩解光伏制造企業融資困難，為我國光伏產業的發展創造良好的環境。

脫輕塔除去二氯氫硅等氫組分，脫重塔除去STC等重組分，再脫輕塔則對三氯氫硅進行再次脫輕，實現多晶硅原料的

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