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四氯化硅尾气回收新技术

时间: 作者:admin 点击:
         生产多晶硅是一个提纯过程,主要原料是三氯氢硅,再用氢气进行一次性还原,这个过程中约有25%的三氯氢硅转化为多晶硅,其余大量进入尾气,同时形成副产品——四氯化硅。四氯化硅是高危产品,遇空气遇水会产生对人体有害的氯化氢气体。在这个过程中,如果回收工艺不成熟,三氯氢硅、四氯化硅、氯化氢、氯气等有害物质极有可能外溢,存在重大的安全和污染隐患。而且多晶硅与四氯化硅的生成比例为1:15,即生产一吨多晶硅,就需要处理15吨的四氯化硅,处理量非常大。
        多晶硅在欧美发达地区产能比较大,如果不能实现四氯化硅的有效控制,一般不可能在环保要求更严的发达国家继续生产。在美国,年产量达1000吨的多晶硅工厂,四氯化硅会被要求就地转化为三氯氢硅回用到系统中,不能作为副产物对外销售;年产量达3000吨的多晶硅工厂,则要对废弃的氯硅烷采用回收工艺;年产量达10000吨的多晶硅工厂,金属硅则必须就地生产。
        此外,国外的先进多晶硅生产企业主要采用多晶硅-化工联营的方式进行生产,或者本身就归属于化工集团,比如美国的Hemlock,其控股公司是全球化工巨头Dow公司;而德国Wacker公司本身就是全球领先的有机硅和聚合物生产化工公司;韩国OCI公司的前身则为韩国DC化学公司。采用多晶硅-化工联营的模式,一方面可以保证廉价的原材料供应,另一方面可以充分利用副产物,除了循环回收四氯化硅等副产物,也可以将无法转换的四氯化硅制备成气相白炭黑、有机硅或光纤等产品。据专家测算,增加了氢化车间的多晶硅企业,其生产成本将提高30%左右。
         目前国内处理多晶硅在技术上已经开创出了两个方式,一是将四氯化硅热氢化后再生成生产多晶硅的原料,可以回收利用一部分四氯化硅,但不能彻底回收,还是会产生污染。第二种方法就是通过化工工艺将四氯化硅转化成高附加值的化工产品,即无毒无害的二氧化硅,将尾气“变废为宝”。其工作原理如下:
(1)、四氯化硅提纯:
因四氯化硅中含有一些杂质,为了得到品质高的二氧化硅和盐酸,将四氯化硅在蒸发器中蒸发,再经精馏塔提纯,使其得到纯度非常高的四氯化硅气体。
(2)、四氯化硅水解:
纯的四氯化硅气体进入到水解塔内,同时循环液通过泵和耐磨管道的作用使循环液均匀分布到各个雾化器当中,通过雾化器向下喷淋。与进入水解塔内的四氯化硅发生反应,形成硅酸及氯化氢气体。
(3)、二氧化硅的形成:
硅酸进入压滤系统进行压滤成为滤饼,再进入干燥机干燥后形成纯度为99.85%的二氧化硅。
(4)、回收盐酸:
氯化氢气体进入降膜回收装置,气体与水反应生成盐酸。同时冷却水进入本装置内对氯化氢进行冷却,以增加氯化氢的回收效率。
        没有反应完的氯化氢气体再进入下一级吸收塔内,再进行一次盐酸的回收,最后气体达标排放。


 

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