国内多晶硅冷氢化技术应用研究-张正国

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1、第42卷第2期化工技术与开发Vol.42No.22013年2月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryFeb.2013国内多晶硅冷氢化技术应用研究11122张正国，欧昌洪，陈广普，吴建波，龚波林(1.国电宁夏太阳能有限公司，宁夏石嘴山753200；2.宁夏大学化学化工学院，宁夏银川750021)摘要：重点介绍了多晶硅生产中冷氢化技术的发展历程和基本原理，对冷氢化技术进行了详细的阐述，列出了目前国内企业应用冷氢化技术后表现出的较优的技术、经济指标。同时，还比较了冷氢化、热氢化技术的优缺点，分析了当前国内冷氢化技术在应用上面临的问题及解决办

2、法，并指出了未来冷氢化技术的发展方向。关键词：多晶硅；冷氢化；应用研究中图分类号：TQ127.2文献标识码：A文章编号：1671-9905(2013)02-0028-03冷氢化技术是多晶硅工业中一种新兴的技表1国内应用冷氢化技术的多晶硅企业情况[1]术，主要方法是把多晶硅生产过程中的副产物建设时公司冷氢化运多晶硅产技术来源-1SiCl4(缩写为STC)转化为SiHCl3(缩写为TCS)的技间年名称行状态能/t·a(设计公司)术[2]。众所周知，多晶硅生产过程中的副产物SiCl2010江苏中能已开车65000华陆技术、GTSolar42010洛阳中硅已开车6000自身研发产量大

3、，易挥发，存储、运输、处理都十分危险，是一2010黄河水电已开车1250RMT种易燃、易爆而且腐蚀性和毒性都很强的危险化学[3]2011陕西天宏调试中3000GTSolar品。2011内蒙盾安已开车3000华陆技术受欧债危机和美国次贷危机影响，自2010年以2011内蒙锋威已开车1000成达技术来，光伏产品市场不断萎缩，多晶硅价格不断下降，2011万州大全正在建设9000GTSolar多晶硅生产企业利润空间不断被压缩。成本较低，2011宜昌南玻正在建设10000不详节能环保的冷氢化技术受到国内多晶硅企业的重2011新疆特变正在建设12000GTSolar视。随着冷氢化技术的不

4、断完善，国内多家多晶硅2011乐电天威正在建设6000不详企业冷氢化工艺已经投入运行，并取得可喜成果，以2011益阳国晶正在建设15000LXE前几乎没有市场的废弃物SiCl4在市场行情的推动2012四川瑞能调试中10000LXE下身价倍增，每t已经达到2000元以上。[4~5]年获得批准，专利有效期20年。冷氢化技术的当前国内外生产多晶硅的主要方法为改良西门发展经历了以下几个过程：子法，是根据化学气相沉积原理生产多晶硅的技术，（1）1948年，美国联合碳化物公司的分公司林该技术最重要的特点是实现了多晶硅生产的闭路循德气体公司为了制备有机硅，在世界上最先开发了环。但是改良西门

5、子法在副产物四氯化硅处理上冷氢化技术，是以该技术先制备SiHCl3，然后生产有采取了热氢化工艺，热氢化工艺是在高温下SiCl4与机硅。1950年到1960年，林德气体公司最先在西H2反应生成SiHCl3的过程，该过程为吸热反应，耗维吉尼亚建立了一条以冷氢化技术生产SiHCl3的能量大且转化率低，一般为15mol%~20mol%。生产线。同时，他们发现使用合成法(Si和HCl反2冷氢化技术的发展历程应生成TCS)更经济，于是冷氢化技术被搁置。冷氢化技术最早出现于1980年，由担任美国（2）1973年，世界第一次石油危机发生后，美LXE公司技术顾问的LarryColeman提出并

6、于1982国政府开始寻找可以替代石油的能源，太阳能就是基金项目：宁夏大学科学研究基金资助(项目编号NDZR10-42)作者简介：张正国(1987-)，男，研究生，助理工程师，主要从事多晶硅生产工艺研究通讯联系人：龚波林，博士，教授，硕士生导师，主要从事色谱分离材料和工业精馏技术研究，电话0951-2062300，E-mail：gbl@nxu.edu.cn收稿日期：2012-12-11第1期张正国等：国内多晶硅冷氢化技术应用研究29[6]其中之一。美国很多公司参与了相关研究(也包化床反应器常用于大型冷氢化项目。括多晶硅的生产)，其中包括美国联合碳化物公司。4冷氢化工艺分析197

7、7年，美国总统卡特授权美国航空航天署，研究[7]降低光伏电池组件生产成本的工艺。多晶硅的生4.1冷氢化工艺应用面临的问题产再次被提上议事日程，美国联合碳化物公司便积冷氢化工艺和改良西门子法的工艺有很多相似[10]极投入到新硅烷技术(1971年发明)及冷氢化技术之处。冷氢化主要工艺由TCS合成、尾气回收(干的进一步研发中。法)和精馏3个部分组成，与改良西门子法工艺分（3）1979年到1981年，美国联合碳化物公司在别对应如下：Washougal建立了一个生产SiH4的中试工厂,使用（1）冷氢化反应器系统与