氯硅烷和多晶硅精馏节能减排与提高质量的技术措施

周玲英（新特能源股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

在信息产业、光电转换等领域当中，多晶硅都是十分理想的材料之一。它的应用和发展，对于我国电子信息产业和光伏产业的发展和进步具有十分重要的意义。但是，我国当前掌握的多晶硅生产工艺较为落后，对于生产过程中产生的各种问题，往往难以进行有效处理。而且在多晶硅生产过程中，产生的废气和废水对环境污染十分严重，也会造成资源浪费。因此，应当对氯硅烷和多经过精馏节能减排与提高质量的技术措施进行细致的研究，从而更好的推动我国多晶硅产业的发展。

1 多晶硅的生产工艺

1.1 改良西门子法

改良西门子法就是利用氢气对三氯氢硅进行还原，将多晶硅沉积在硅芯发热体上。在当前的多晶硅生产工艺当中，改良西门子法是应用最为广泛的工艺，具有扩建容易、风险低、工艺成熟等优点。在当前世界的多晶硅总产量当中，利用改良西门子法生产的多晶硅约占70%—80%的比例。而该工艺对能源的消耗量十分巨大，在总成本中，电力成本就占了70%。

1.2 硅烷法

硅烷法与改良西门子法十分相似，不过，二者的中间产品有所不同。在改良西门子法当中，产生的中间产品为三氯氢硅。而在硅烷法当中，产生的中间产品则是四氢化硅[1]。利用硅的直接氢化法、氢化物还原法、硅合金分解法、四氯化硅氢化法等方法，都能够制备四氢化硅。将制备的硅烷气进行提纯，然后在热分解炉当中进行多晶硅的生产。

2 多晶硅精馏节能技术原理

2.1 节能减排的精馏技术的比较

在当前氯硅烷和多晶硅精馏节能减排技术当中，主要包含耦合精馏、热泵精馏、隔壁精馏、吸附精馏等精馏技术。通过对这些精馏技术的分析和比较可以发现，在这些节能减排的精馏技术当中，存在着一些共同点，都是通过采取相应的方式，来降低塔器操作的波动，从而使产品纯度的要求降低。同时，分别采取不同的技术手段，使分离过程中塔器需要的回流得以降低，这样，就能够有效的实现节能减排。

2.2 多效精馏

在多效精馏当中，现将原料分为若干股进行进料，然后将其以此输入同等数量压力递增的精馏塔当中，这些精馏塔的操作温度也是依次递增的。高压力塔塔顶的蒸汽向低压力塔塔釜再沸器进行供热，同时将自身进行冷凝。通过这种方式，能够将低压塔再沸器的能耗、高压塔冷凝器的水耗等资源消耗有效降低。在这一过程中，只需要向压力最高的塔进行供热即可。

2.3 提高分离效率，降低回流比例

在分离过程中，如果能够有效的提高分离效率，就能够实现回收率的提高、排放量的减少、产品质量的提高、能耗的降低等，从而使多晶硅生产企业会的更大的经济效益[2]。对于这一点，可以根据Q=（R+1）D的公式来进行解释。其中Q代表精馏塔的能耗，R代表精馏塔的回流比例，D代表精馏塔塔顶产品的流量。

3 高效分离技术的应用

3.1 产品质量的提高

物料在进入和离开塔板的过程中，会产生分离和组分的变化。如果组分的变化能够达到理论上的最大程度，它就能够获得一个理论板数的分离。不过，在实际操作中，存在着泛液、漏液、夹带雾沫等情况。而由于物料在进入塔板进行分离之后，将会很快离开塔板，因此，理论上的分离程度往往很难达到。因此，在精馏研究当中，重点是分离效率。采用高效分离技术，就能够越彻底的分离产品，从而使产品的质量得到提高。

3.2 排放的降低

将分离效率提高，在物料经过塔板的时候，其组分变化就会得到提高。因此，如果同样将高效分离技术应用在精馏塔底部，就能够实现排放的降低。在精馏塔当中，物料每经过一层塔板，目标产物的组成就会降低，达到塔底的时候，满足排放的标准[3]。如果理论上塔板的数量较少，目标产物在到底塔底的时候，排放的组成就会比较高，这样，就会有更多的产品被排放出去。而当理论上塔板的数量较多的时候，能够充分的分离目标产物，因此在到达塔底进行排放的时候，组成就会很少。这样就能够实现排放的降低，减少对环境的污染。同时，由于进行了充分的回收，目标产物的排放较少，也使得回收率有所提高，从而带来了更大的经济效益。

4 结语

多晶硅是当前社会各个领域中都有着十分广泛应用的一种重要材料。而在多晶硅的生产过程中，存在着精馏程度较低、能耗较大、排放较多等问题。对此，结合多晶硅的生产工艺，对多晶硅精馏节能技术的原理进行详细的分析，同时加强对高效分离技术的应用，从而提高氯硅烷和多晶硅的精馏程度、降低能耗、减少排放，最终提高产品的质量。

[1]李群生.氯硅烷和多晶硅精馏节能减排与提高质量的技术与应用[J].新材料产业,2012,11（09）:60-66.

[2]李群生.多晶硅生产中精馏节能减排与提高质量技术的应用[J].精细与专用化学品,2011,12（02）:25-30.

[3]郭树军,董雪平,林占元.多晶硅精馏生产过程实际问题探讨[J].河南化工,2012,11（04）:18-20.