三氯氢硅生产废水资源化回收工艺探索

三氯氢硅生产过程中产生一股酸性废水,其酸度约为2%,直接中和处理不仅成本高,且形成的高盐废水仍需进一步处理。本研究探索基于酸资源回收、水资源回用的“扩散渗析+特种耐酸膜回收+清液中和回用”的工艺,可有效降低企业的经营成本。研究表明:扩散渗析可将废水酸浓度由2%浓缩至8%,作为盐酸解析单元的原料;扩散渗析产生的淡水酸浓度约为0.5%,经特种耐酸膜装置进一步浓缩后,浓度提高至2%,返回扩散渗析进水单元和原水混合;特种耐膜装置产生的清液酸浓度<0.05%,通过中和后,TDS(Total Dissolved Solids)不高于500 mg·L^(-1),可作为循环水补水。

多晶硅生产中三氯氢硅精馏节能工艺

简述了多晶硅行业概况和差压耦合蒸馏节能技术。详述了一种高纯三氯氢硅差压耦合精馏工艺,利用高压塔塔顶蒸汽作为低压塔塔釜再沸器热源,实现了能量的集成与过程优化。运用化工模拟软件PRO/Ⅱ8.1模拟了两塔高纯三氯氢硅差压耦合精馏工艺和三塔高纯三氯氢硅差压耦合精馏工艺的设计参数。结果显示,两塔耦合三氯氢硅一次收率为92.0%,理论节能50.1%;三塔耦合三氯氢硅一次收率为92.0%,理论节能66.7%,效果更好。该技术已成功实现工业化,可使精馏单元实际能耗平均降低40%～60%,同时大幅减少了设备投资。

热泵精馏在三氯氢硅提纯过程中的模拟

运用化工模拟软件Aspen Plus,选用NRTL-RK物性模型和RADFRAC精馏模型,对三氯氢硅精馏塔的两种热泵流程进行了模拟计算,分别是塔顶气体直接压缩式和塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏。对比热泵精馏流程和常规精馏流程,结果表明:对三氯氢硅提纯而言,塔釜液体闪蒸再沸式热泵流程更有利。本研究采用双塔串行流程提纯三氯氢硅,运用塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏技术,优化后的主要操作参数为:T1塔回流比20,节流阀压力180 kPa,压缩机出口压力309 kPa;T2塔回流比5,节流阀压力227 kPa,压缩机出口压力310 kPa。优化后三氯氢硅的一次收率为88.75%,纯度超过99.9999%;在处理量相同情况下,与常规精馏相比,能耗费用节约82%。

三氯氢硅精馏过程的模拟与优化

采用化工流程模拟软件,对三氯氢硅精馏的双塔流程进行了模拟计算,在产品质量达到工艺要求的基础上,对精馏过程各塔的主要参数进行了分析优化。计算得到预分离塔的最适宜进料板位置、回流比、塔顶采出量分别为6、18、250kg/h,三氯氢硅塔的最适宜进料板位置、回流比、塔顶采出量分别为12、5、2453kg/h,并且最适宜的进料温度范围为25～35℃。将优化后的参数应用到实际设计和生产中,三氯氢硅塔塔顶产品各组分含量的模拟结果与工业数据基本一致,三氯氢硅纯度大于0.999。

高纯三氯氢硅精馏节能工艺的模拟分析

针对多晶硅生产中高纯三氯氢硅精馏提纯过程能耗较高的特点,分别将热泵和差压热耦合精馏节能工艺应用到高纯三氯氢硅精馏提纯过程中,并使用Aspen Plus软件对这2种节能工艺进行模拟分析比较,计算得到各工艺流程的能耗,实现了过程的节能和优化。模拟结果表明,热泵和差压热耦合精馏节能工艺对三氯氢硅传统二塔精馏过程均起到了显著的节能效果,其中塔顶蒸汽压缩型、塔釜液闪蒸型热泵精馏过程分别节能66.1%、62.8%,差压热耦合精馏过程节能50.1%。

三氯氢硅精馏新过程的研究及其节能降耗的应用

采用现代先进的计算机模拟软件,对三氯氢硅精馏过程进行了详细的模拟计算和优化,在此基础上,得到了优化的流程和工艺,达到了节能降耗的目的。采用现代高效分离技术——高效导向筛板精馏塔,对三氯氢硅精馏过程进行了设计、计算,并且在实际生产中进行了应用。应用表明,这种经过理论优化和高效塔板改进的精馏技术,可以实现产品质量大幅度提高,硼的含量降低到极低,排放的三氯氢硅减少50%以上,同时节能20%～30%,实现了大规模提高经济效益的目的。

四氯化硅催化氢化制备三氯氢硅

针对四氯化硅氢化反应,采用等体积浸渍法制备了以HZSM-5为载体,金属氯化物为活性组分的负载型四氯化硅氢化反应催化剂,考察了催化剂的催化性能,并进行了相应表征。结果表明,碱土金属氯化物对四氯化硅氢化过程有良好的催化效果,在BaCl2负载质量分数为1%和反应温度850℃条件下,反应最高转化率为20.20%,选择性83.01%。

三氯氢硅建设项目污染源分析与控制

三氯氢硅是制备多晶硅的重要原料,三氯氢硅极易挥发,在空气中易燃,并能与空气形成爆炸混合物,其化学性质很不稳定,遇水或水蒸气发生剧烈的放热反应,形成有毒的腐蚀性氯化氢烟雾;通过对三氯氢硅建设项目工艺流程及产污环节分析,探讨了该类项目生产过程废气、废水、噪声、固体废物等污染物的种类、成分及产生量,在此基础上提出了相应的污染控制措施,对该类项目环境影响评价工作有一定的指导作用。

四氯化硅制备三氯氢硅技术研究进展

阐述了多晶硅行业的生产背景和现状,概述了由四氯化硅和二氯二氢硅反歧化反应制备三氯氢硅的反歧化方法和四氯化硅氢化制备三氯氢硅的氢化方法,氢化方法主要包括热氢化法、低温催化氢化法、冷氢化法、氯氢化法、等离子体氢化法等,重点归纳了新型氢化技术低温催化氢化法,并介绍了反歧化方法和多种氢化方法在多晶硅生产过程中的应用,通过对各种方法综合性的分类与讨论,指出了现存方法的优缺点,并对各种方法的应用前景进行了展望。

三氯氢硅合成的热力学

应用factsage软件研究三氯氢硅合成的复杂化学反应,绘制了体系中存在的8个化学反应的ΔG-T图。分析了当反应达到平衡,在0.01MPa、0.05 MPa和0.1 MPa以及进料比xHCl/xSi为1、3和6时,气相平衡组分分布与温度的关系。讨论了三氯氢硅产率随温度、压强及进料比xHCl/xSi的变化情况。结果表明,低温、高压和一定进料比xHCl/xSi对三氯氢硅合成过程有利。

三氯氢硅歧化反应动力学研究

在高压间歇釜式反应器中,考察了6种催化剂对三氯氢硅(TCS)歧化反应的催化效果.选取催化效果最佳的大孔弱碱性阴离子交换树脂PA100为催化剂,研究了催化剂用量、颗粒尺寸、温度和反应时间对三氯氢硅歧化反应的影响,并通过测定不同反应条件下三氯化硅转化率随时间的变化,获得三氯氢硅歧化反应的动力学模型.结果表明,在催化剂用量为0.133,4,gcat/gTCS、温度为343.15,K的条件下PA100的催化活性最好.获得的动力学模型表明,三氯氢硅歧化反应为二级反应,正反应的指前因子和活化能分别为5.292,m3/(kmol·s)和38.498,k J/mol,逆反应的指前因子和活化能分别为4.779,m3/(kmol·s)和27.387,k J/mol.在实验条件范围内对获得的动力学方程进行了验证,误差小于5%,表明模型具有较好的拟合精度,能准确反映三氯氢硅歧化反应过程及其动力学特征.

三氯氢硅气相色谱分析条件研究

对三氯氢硅气相色谱分析条件进行了研究,确定了三氯氢硅毛细管柱的色谱分析条件。采用确定的色谱分析条件进行了方法的线性范围测定,得到线性相关系数R=0.999 93。进行了方法的平行性和重复性试验,结果表明:方法的平行性好,重复性好,三氯氢硅质量分数的相对标准偏差(RSD)小于0.02%,结果令人满意。

硅氢氯化法生产三氯氢硅清洁生产评价指标体系

以国内先进企业的数据为基准值,采用层次分析法建立了由定量和定性两部分评价指标构成的硅氢氯化法生产三氯氢硅清洁生产评价指标体系,确定了评价指标体系准则层、指标层各定量指标权重值及定性指标分值,介绍了定量评价指标和定性评价指标的考核评分计算方法和综合评价指数的计算方法。应用该评价指标体系,对某三氯氢硅生产企业进行了实例评价,结果表明该评价指标体系能较好的反映三氯氢硅企业的清洁生产水平。

国内三氯氢硅精馏节能技术应用进展

综述了系统耦合节能技术在国内三氯氢硅精馏工艺中的应用现状。介绍和分析了多效精馏、热泵精馏、热耦合精馏、差压耦合精馏及其有机结合在三氯氢硅精馏节能降耗方面的应用现状。讨论了三氯氢硅精馏节能技术的发展趋势,并指出系统耦合节能技术的大力实施是我国多晶硅行业追赶国际先进水平的有效途径。

FT－IR法测量高纯四氯化硅中的微量三氯氢硅

应用傅立叶交换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）技术和自制１０ｃｍ光程的不锈钢液体池，建立了光纤原料四氯化硅中微量三氯氢硅的定量分析方法。该法具有安全、简便、灵敏和重复性好的特点。

三氯氢硅精馏工艺的模拟研究

为了降低多晶硅的生产成本,模拟和优化了三氯氢硅合成料精馏过程中脱轻-脱重和脱重-脱轻2种工艺路线,比较2种了工艺路线的综合热负荷。结果表明,在相同进料组成、操作压力、分离要求前提下,脱重-脱轻工艺的综合热负荷显著大于脱轻-脱重工艺的综合热负荷。对进料1、进料2和进料3 3种情形,分别高出17.6%,14.7%和11.3%,平均高出14.5%。原因是与脱轻-脱重工艺中脱重塔相比,脱重-脱轻工艺中脱重塔需要处理的物料流量大,且其塔顶温度更低一些,导致后一个塔的热负荷明显高于前一个塔的热负荷。

三氯氢硅储罐环境风险评价事故树分析

采用事件树和故障树分析方法,对三氯氢硅储罐风险事故源进行了定量和定性分析。事件树定量分析结果为:储罐一旦发生泄漏事故,三氯氢硅泄漏事故概率为6.16×10-6,火灾、爆炸事故概率为3.08×10-6,中毒事故概率为7.61×10-7。故障树定性分析结果为:三氯氢硅蒸汽与空气混合浓度达到爆炸极限事件的结构重要度最大,其次是三氯氢硅泄漏事件,再次是点火源及罐区存在冷却水事件。通过事件树-故障树分析,探讨了储罐泄漏的事故后果及火灾、爆炸事故的主要原因,并提出了相应的防范措施。

等离子体还原四氯化硅生产三氯氢硅试验

进行了用直流放电等离子体法还原四氯化硅生产三氯氢硅的试验,反应器的功率达到30 kW,三氯氢硅单程收率超过了60%,每生产1 kg三氯氢硅耗电4.55 kW.h。通过计算得到了氢气解离度、电离度与温度的关系,归纳出氢气的比定压热容随温度变化的函数,根据试验结果确定了氢气和四氯化硅的最佳进料配比。

流化床制备三氯氢硅工艺参数的优化

流化床制备三氯氢硅是多晶硅生产中比较常见的工艺方法。通过理论计算,选择合适粒径的硅粉,结合实际生产,总结出最优工艺参数,保证三氯氢硅合成系统稳定运行。

三氯氢硅合成工艺及控制

介绍了三氯氢硅的基本性质、用途、生产工艺和生产设备,并针对生产过程的要求提出了控制解决方案。