冷氢化技术综述（精品）.doc

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1、冷氢化技术综述采用多晶硅工厂的副产物四氯化硅(STC)作原料，将其转化为三氯氢硅(TCS),然后将三氯氢硅通过歧化反应生产硅烷。80年代初，为得到低成本、高纯度的多晶硅，又进行了一系列的研究开发。其中高压低温氢化工艺(以下简称冷氢化)就是一项能耗最低、成本最小的四氯化硅《STC》三氯氢硅《TCS》的工艺技术。90年代，为了提高多晶硅产品纯度，满足电子工业对多晶硅质量的要求,开发了高温低压STC氢化工艺，这两种工艺的比较如下：项目名称高温低压热氢化低温高压冷氢化操作压力：Bar615-35操作温度：°C1250500〜550主要反应SiCL+H^SiHCL+HClSi+3HCl=SiHCl

2、3+H23SiCl4+Si+2H2=4SiHCl3优点汽相反应；不需催化剂；连续运行；装置单一、占地少；易操作和控制，维修量小；氢化反应不加硅粉，无硼磷及金属杂质带入，后续的精锢提纯工艺较简单，提纯工作量小；流化床反应；三氯氢硅合成与四氯化硅氢化可在同一装置内进行，可节省投资；反应温度低、电耗低，单耗指标为^lkWh/kg-TCS；STC转化率为20%以上；STC转化率一般为（17%〜24%）缺点反应温度高、电耗高，单耗指标为W2.2〜3kWh/kg-TCS；加热片为易耗材料，运行费用较高，有碳污染的可能性。气固反应，操作压力较高，对设备的密封要求很高，维修工作量大；操作系统较复杂，；氢

3、化反应加入硅粉，有硼磷及金属杂质带入，提纯工作量大,增加精馄提纯费用（如蒸汽、电力、冷却水等消耗）;需硅粉干燥及输送系统；需加入催化剂。综上比较，二者各有优缺点，但低温高压冷氢化工艺耗电量低，在节能减排、降低成本方面具有一定的优势。国内多晶硅新建及改、扩建单位可以根据项目的具体情况、自身的优势及喜好，择优选定。冷氢化主耍反应式如下：Si+2H2+3SiCl4〈皿〉4SiHCl3（主反应）SiCl1+Si+2H2二2SiH2Cl2（副反应）2S1HCI3=SiCh+SiHzCb（副反应）典型的冷氢化装置组成如下:<«JffiirJ—一一JJ一个完整的冷氢化系统大致包括以下6大部分：1、技术

4、经济指标：包括，1）金属硅、催化剂、补充氢气、STC、电力的消耗，2）产品质量指标，3）STC转化率，4）公用工程（氮气、冷却水、冷媒、蒸汽及导热油）；2、主装置：包括，1）流化床反应器、2）急冷淋洗器，3）淋洗残液的处理系统，4）气提，5）加热及换热装置；3、原料系统：包括，1）硅粉输送，2）催化剂选用及制备，3）原料气体的加热装置；4、粗分离系统：包括，1）脱轻，2）脱重，3）TCS分离；5、热能回收系统，包括：1）流化床出丨I氢化气的热量回收，2）急冷塔出口淋洗气的热能冋收，氯硅烷物流热量综合利用；热能冋收系统，包括：1）流化床出口氢化气的热量回收，2）急冷塔出丨1淋洗气的热能回收

5、；6、物料处置及回收系统：包括，1）淋洗残液中的氯硅烷回收,2）脱重塔残液屮的氯硅烷冋收，3）轻组分中的氯硅烷冋收，4）固废处理，5）氯硅烷废液处理。