西门子法多晶硅工艺

改良西门子法，三氯[wiki]氢[/wiki]硅在纯H2的还原条件下，在1050℃的硅芯发热体表面上沉积、生长[wiki]多晶硅[/wiki]。

该工艺目前是国内外成熟、稳定、安全、可靠、产品质量稳定的多晶硅生产工艺。

高纯氢气和精馏提纯的高纯三氯氢硅按适宜的摩尔配比进入还原炉，在硅芯发热体表面上沉积，生长多晶硅，得到产品。

还原炉尾气经干法回收得到三氯氢硅和四氯化硅混合液、氯化氢气体以及氢气。

分离的氯化氢经降膜吸收器吸收成为副产品盐酸。

降膜吸收后的尾气经喷淋水洗塔水洗后达标排空。

氢气返回还原炉生产多晶硅。

西门子工艺每生产1t多晶硅产品将产生近14t的副产物SiCl4，即年产1000t多晶硅，就有14000t副产SiCl4，一般通过四氯化硅氢化、四氯化硅综合利用（生产白炭黑），以达到四氯化硅的循环使用。

三氯氢硅和四氯化硅混合液送精馏分离，经连续精馏后得到的三氯氢硅送还原炉生产多晶硅，四氯化硅送氢化。

三氯氢硅粗馏、干法精馏和氢化粗馏得到的四氯化硅经连续提纯后，送四氯化硅氢化系统。

在温度400～500℃、压力1.2～l.5MPaG的条件下，四氯化硅转化成三氯氢硅，得到氢化产品。

氢化产品经连续粗馏后，得到三氯氢硅、四氯化硅和低沸物。

三氯氢硅送三氯氢硅精馏，四氯化硅送提纯系统，低沸物加以回收和综合利用。

还原过程产生大量的热能，用导热油循环冷却将热量用于工艺生产和生活中，使能量得到循环利用。

改良西门子法多晶硅生产工艺，其特点为闭路循环，包括四氯化硅氢化、大型还原炉、还原尾气干法回收等
目前国内四氯化硅氢化的方法有两种，一种是冷氢化，就是一楼介绍的采用硅粉，氢气以及催化剂在400~500℃，较高压力下反应，另一种称为热氢化，即所谓“氯硅烷分离提纯工序精制的四氯化硅，送入四氯化硅汽化器，被热水加热汽化。

从氢气制备与净化工序送来的氢气和从还原尾气干法分离工序来的多余氢气在氢气缓冲罐混合后，也通入汽化器内，与四氯化硅蒸汽形成一定比例的混合气体。

从四氯化硅汽化器来的四氯化硅与氢气的混合气体，送入氢化炉内。

在氢化炉内通电的炽热电极表面附近，发生四氯化硅的氢化反应，生成三氯氢硅，同时生成氯化氢。

出氢化炉的含有三氯氢硅、氯化氢和未反应的四氯化硅、氢气的混合气体，送往氢化气干法分离工序。

”从目前国内氢化的技术进展情况看，热氢化目前更成熟些。

西门子改良法生产多晶硅每生产1公斤多晶硅要副产15～20公斤的四氯化硅，目前国内的水平应该在20公斤左右。

将四氯化硅转化为三氯氢硅有两种方式：1、热氢化2、氯氢化。

前者反应温度高，转化率低，电耗高（每生产1公斤三氯氢硅耗电量应该在3.5Kw左右），国内千吨以上多晶硅装置几乎都是此工艺，后者反应压力高，电耗低（每生产1公斤三氯氢硅耗电量应该在0.9Kw左右），但只有两三个国家有次工艺，国内目前好像只有一家有此工艺的大型装置。

氯氢化应该是一个发展方向。

求多晶硅清洗水的技术指标
流程如下：自来水、原水箱、原水泵、叠片过滤器、超滤装置、水箱、RO给水泵、保安过滤器、高压泵、RO膜、中间水箱、EDI给水泵、0.45μ膜滤器、EDI装置、水箱、膜脱气装置、TOC脱除器、0.22μ膜滤器、超纯水箱、一级抛光混床、0.1μ终端膜滤器。

转贴-多晶硅生产工艺流程
1、改良西门子法是目前主流的生产方法
多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。

改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85％。

但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。

这些公司的产品占全球多晶硅总产量的9 0%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。

短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。

在未来15-20年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过1, 000亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。

尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。

在目前高利润的状况下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企业未来所面临的挑战。

2、西门子改良法生产工艺如下：
这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。

改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成
炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。

（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，
其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑
（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。

把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。

其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑
反应温度为300度，该反应是放热的。

同时形成气态混合物(Н2, НС1, SiНС13, SiC14, Si)。

（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝SiНС13,SiC14，而气态Н2,НС1返回到反应中或排放到大气中。

然后分解冷凝物SiНС13, SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。

（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H 2气氛中还原沉积而生成多晶硅。

其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。

多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。

这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成
多晶硅。

剩余部分同Н2,НС1,SiНС13,SiC14从反应容器中分离。

这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。

气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3工艺的竞争力。

在西门子改良法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。

在“十一五”期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开展下述课题研究：基于SiHCl3氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术；干法回收中H2、HCl、SiHCl3、SiCl4混合气体大能力无油润滑加压装置；SiCl4氢化反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线Si HCl3高效提纯技术装置；千吨级多晶硅生产系统自动控制组态技术。