多晶硅工程分析

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1、多晶硅工程分析3」工艺技术方案3.1.1工艺技术路线确定从多品硅生产的主要工艺技术的现状和发展趋势来看，改良西门子工艺能够兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，以其技术成熟、适合产业化生产等特点,是n前多晶硅生产普遍采用的首选工艺，也是口前国内多晶硅生产的主要工艺技术。因此本项目拟采用改良西门子法工艺。3.1.2生产方法和反应原理项目主要工序生产方法及反应原理如下：3.1.2.1H2制备与净化在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解H20->H2+023.1.2.2HC1合成在氯化氢合成炉内，氢气与氯气的混合气体经燃烧反应生成氯化氢气体，经空气冷却器、

2、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。H2+C12—2HC13.1.2.3SiHCl3合成在SiHCl3合成炉内Si粉与HCI在280〜300°C温度下反应生成三氯氢硅和四氯化硅。同吋，生成硅的高氯化物的副反应，生成SinCl2n+2系的聚氯硅烷及SinHmCl(2n+2)-m类型的衍生物。主反应Si+3HCl->SiHCl3+H2Si+4HCl^SiCl4+2H2副反应2SiHCl3->SiH2CI2+SiCl42Si+6HCl->Si2Cl6+3H22Si+5HCl^Si2HCl5+2H23.1.2.4合成气干法分离经三

3、级旋风除尘器组成的干法除尘系统除去部分硅粉，经低温氯硅烷液体洗涤、分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环回装置使用。3.1.2.5氯硅烷分离、提纯氯硅烷的分离和捉纯是根据加压精傭的原理，通过采用合理节能工艺来实现的。该工艺可以保证制备高纯的用丁•多品硅生产的三氯氢硅和四氯化硅(用于氢化)。3.126SiHCh氢还原在原始硅芯棒上沉积多晶硅。高纯比和精制SiHCh进入还原炉，在1050°C的硅芯发热体表面上反应。5SiHCl3+H2-^2Si+2SiC14+5HCl+SiH2C123.1.2.7还原尾气干法分离还原尾气干法分离的原理和流程与

4、三氧氢硅合成气干法分离工序类似。3」.2.8SiC14氢化在三氯氢硅的氢还原过程中生成四氯化硅，在将四氯化硅冷凝和脱除三氯氢硅之后进行热氢化，转化为三氯氢硅。四氯化硅送入氢化反应炉内，在400〜500°C温度、1.3〜1.5Mpa压力下，SiC14转化反应。主反应SiCl4+H2^SiHCl3+HCl副反应2SiHC13->SiH2Cl2+SiC143.1.2.9氢化气干法分离从四氯化硅氢化工序来的氢化气经此工序被分离成氯硅烷液体、氢气和氯化氢气体，分别循环冋装置使用。氢化气干法分离的原理和流程与三氯氢硅合成气干法分离工序类似。3.1.2.10

5、硅芯制备及产品整理(1)硅芯制备硅芯制备过程中，需耍用卷氟酸和硝酸对硅芯进行腐蚀处理，再用超纯水洗净硅芯，然后对硅芯进行干燥。(2)产品整理用氢氟酸和硝酸对块状多品硅进行腐蚀处理，再用超纯水洗净多品硅块，然后对多晶硅块进行干燥。3.1.2.11废气及残液处理(1)工艺废气处理用NaOH溶液洗涤，废气中的氯硅烷(以SiHC13为例)和氯化氢与NaOH发生反应而被去除。SiHCl3+3H20=Si02H20

6、+3HCl+H2HCl+NaOH=NaCl+H20废气经液封罐放空。含有NaCl、Si02的出塔底洗涤液用泵送工艺废料处理。(2)精憾残液处理

7、从氯硅烷分离捉纯工序屮排除的残液主耍含冇四氯化硅和聚氯硅烷化合物的液体以及装置停车放净的氯硅烷液体，加入NaOH溶液使氯硅烷水解并转化成无害物质。水解和屮和反应SiC14+3H2O=SiO2H2O

8、+4HClSiHCl3+3H2O=SiO2H2Ol+3HCl+H2SiH2C13+3H2O=SiO2-H2O

9、4-3HCl+H2NaOH+HCl=NaC14-H2O经过规定时间的处理，用泵从槽底抽出含SiO2、NaCI的液体，送工艺废料处理。3.1.2.12酸洗尾气处理产品整理及硅芯腐蚀处理挥发出的氟化氢和氮氧化物气体，用石灰乳液作吸收剂吸收弑化氢；

10、以氨为还原剂、非贵重金属为催化剂，将NOX还原分解成N2和水。2HF+Ca(OH)2=CaF2

11、+H206NO2+8NH3=7N2J+I2H206NO+4NH3=5N2；+6H203.1.2.13酸洗废液处理硅芯制齐及产品整理工序含废氢氟酸和废硝酸的酸洗废液，用石灰乳液中中和，生成氟化钙固体和硝酸钙溶液，处理后送工艺废料处理。2HF+Ca(OH)2=CaF2i+H2O2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+H2O3.2工艺流程及产污分析3.2.1氢气制备与净化工序在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧

12、器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合