多晶硅冷氢化FBR反应器生产概述.pdf

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1、石油和化工设备一26一2011年第14卷多晶硅冷氢化FBFI反应器生产概述何志华，陈文吉(大全新能源有限公司，重庆404000)[摘要]对多晶硅冷氢-fk~_T-艺进行了简要描述，对冷氢化核心设备FBR反应器用镍合金材料的国内外标准、化学成分、温度特性与综合性能进行了阐述，对FBR反应器的设计、制造工艺、检验要求及加工关键点进行了总结[关键词]多晶硅；冷氢'I~FBR反应器；镍合金；焊接应力；晶间裂纹；生产多晶硅材料是以金属硅为原料经一系列物和压力较低，一次转化率高，但反应物中氢气含理化学反应提纯后达

2、到一定纯度的电子材料，是量较高。硅产品产业链中一个极为重要的中间产品，是制Ingle等的氯氢化技术反应介质：金属硅造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要粉、氢气、四氯化硅、氯化氢。反应分两步进原料，是半导体、电子信息业、太阳能光伏电池行，第‘步反应温度：550～650℃，反应压力：业最基础的功能性材料。随着上述产业的飞速发43～3450kPa．G，第二步反应温度：3l0～340℃，展，市场上多晶硅资源极为紧缺，价格一路飙反应压力：l70～415kPa．G．。四氯化硅和氢气摩尔升，建造大型多晶硅装置成

3、为国内投资者的首比：1：1～1：3。氯化氢体积含量为第一步反应出口选。我国多晶硅业起步较晚，大多采用传统的或混合气体体积的50％，催化剂：氯化亚铜，三氯氢改良西门子法技术，在大型多晶硅企业运营的同硅一次转化率为21～23~,0。其主要反应如下：时，随之产生的多晶硅副产物一四氯化硅的处理第一步的主反应为：成为多晶硅产业发展的一道难题，使多晶硅业戴3SiCL4+2H2+Si—4SiHCL3上了高污染、高能耗的帽子。为此，国内外都在努力探索有效利用四氯化硅的理想途径。其中，第二步的主反应为：氯氧化技术作为一

4、条实现多晶硅产业密闭循环的Si+3HCL—SiHCL3+H2有效途径，开始得到越来越多业内人士的认可。该方法在传统冷氢化的基础上通入了氯化FBR反应器作为氯氢化技术的核心设备，设氢，将多晶硅的还原副产物四氯化硅和氯化氢都计是否合理、选材是否得当、制造质量是否保利用起来，提高了硅粉的利用率和三氯氢硅的收证，直接影响其使用性能，更是多晶硅生产成败率。之，举。中国华陆工程公司开发的氯氢化技术p]。反应lFBR反应器简介介质：金属硅粉、氢气、四氯化硅、氯化氢。反应温度：500～600℃，反应压力：1．5～2．

5、5MPa．G，1．1工艺描述接触反应时间：10～100s，催化剂：镍触媒，四氯冷氢化法是处理四氯化硅的一种极其有效的化硅和氢气摩尔比：1：3～1：6。三氯氢硅一次转化方法，以四氯化硅、硅粉、氢气为原料，以氯化率为25％。该方法同样把多晶硅的还原副产物四氯亚铜或镍为催化剂，在FBR反应器中进行气固反化硅和氯化氢加以回收利用，将两步法变为表观应。其主要的反应为：上的一步法，充分利用第二步的反应热，减少了3SiCL4+2H2+Si—4SiHCL3能量的消耗。传统冷氢化技术¨反应介质：金属硅粉、氢1．2结构特

6、点气、四氯化硅，反应温度：400-500℃，反应压FBR反应器属流化床反应器，根据不同的反力：1．2～1．5MPa．G，接触反应时问：10—100s，应形式，结构多样，但按功能基本可分为：下部催化剂：镍触媒，镍触媒与硅粉的质量比：1～l0％，四氯化硅和氢气摩尔比：l：1～l：10。三氯作者简介：何志华(1981-)，男，四川仪陇人，本科学历，工程师。在大全新能源有限公司从事项目技术与设备管理工作。氢硅一次转化率为30％。此工艺的特点是反应温度第12期何志华等多晶硅冷氢化FBR反应器生产概述一27一气体

7、分布器，中部流化反应段，上部除尘净化与N088l0，常用商品牌号分别为Incoloy800段。(ASME代号800，中国标准牌号NS111)与无论采用何种炉型，反应器均具有以下局限Incoloy800H(ASME代号800H，中国标准牌号性：高温、高压、氢蚀、磨蚀等。如何提高设备NS112)，按国内习惯划分为铁镍基合金，按的安全性、可靠性，延长设备的使用寿命，是设ASME标准划为镍一铁一铬合金。备制造时需要首先考虑的问题。2．2ASME材料标准2反应器用材一铁镍基合金使用合适的标准是设备设计、制造、检

8、验验收的重要依据，对审图与监造验收至关重要。2．1反应器主材牌号ASME压力容器用镍及镍合金压力容器加工材料标FBR反应器用材主要为镍基合金UNSN08800准见表1。表iASME压力容器用镍及镍合金压力容器加工材料标准UNSNo．板、带无缝管(P、Y)换热无缝管焊接管(P)焊接管(T)棒、杆锻件N08800SB-409SB-407SB-163SB-514SB一5l5SB一408SB-564N08810SB-409SB-407SB-163SB一514SB