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关于改良西门子法生产多晶硅的物料平衡控制

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-10-21 编辑:生活散文

1流程概述

改良的西门子方法多晶硅包括HCl合成,三氯硅烷合成,精馏,还原,氢化,尾气回收和硅芯后处理。

1. HCl合成。氯和氢在合成炉中燃烧形成氯化氢,将其脱水,干燥并通过压缩机加压至三氯硅烷(TCS)合成炉中。

2.三氯硅烷(TCS)的合成。氯化氢(HCl)和粗硅粉在300°C和0.35 MPa下反应形成三氯硅烷。

3.整改。通过精馏纯化所得的三氯硅烷,以除去硼,磷和金属杂质。

4.恢复。将精制的TCS和高纯度氢化学沉积在°C和0.5 MPa的还原炉中,以形成高纯度多晶硅产品,并产生四氯化硅,三氯硅烷,氯化氢和氢气等副产物。废气。回收系统。

5.加氢。通过TCS合成和还原生成的四氯化硅在氢气炉中在050°C和0.5 MPa的压力下被高纯度氢气还原,形成三氯硅烷。反应温度主要由氢化炉中的石墨电极加热。副产物如四氯化硅,三氯硅烷,氯化氢和氢气会生成到尾气回收系统中。

6.废气回收。还原的和氢化的尾气中的氯硅烷,氢气和氯化氢分别循环到相应的回收系统中,并通过物理分离进行循环。

7.硅芯后处理。提供用于还原的硅芯,可对多晶硅产品进行破碎,分级和包装。

2物料平衡控制

2. 1物质平衡的重要性

1.物料平衡控制的关键是恢复氢化物料的平衡以及公共和辅助系统的正常平稳供应。还原炉和加氢炉是西门子法生产多晶硅工艺过程中的核心设备,这是系统中物料平衡控制的关键。通过还原废气分离出的STC通过氢化完全转化为TCS,达到平衡。实际生产中的加氢转化能力是生产多晶硅的主要障碍。加氢能力不足和转化率低会导致系统STC膨胀,从而降低还原负荷。

2.确保所有设备安全,经济,稳定和连续,可确保RTS精馏和纯化原料的质量稳定。图1为某月某物质TCS的主要杂质检测数据,合格率为100%。

3.减少电力负荷波动,确保电网稳定,安全的供电,有利于企业控制最大用电需求,减少用电需求(用电需求量=最大需求量×费率×需求价格)。

4.有利于生产资源的优化配置,实现工作量均衡。特别是在还原段,根据月度生产计划,实现了每级平衡的启停还原炉,方便进行硅芯清洗准备,石墨套干燥准备,断条包装工作以及值勤劳动强度。

2. 2物料余额计算

根据250吨多晶硅的月产量,从理论上计算出TCS消耗量减少,STC加氢量,TCS合成量(仅使用循环HCl)。已知一次转化率为10%,氢化转化率为18%。

3物料平衡控制点和措施

3. 1计算炉子启动和停止的时间,并监督和提高还原炉的炉子效率

还原工艺是多晶硅生产的关键工艺,还原炉是核心设备。企业组装了12对棒材和24对棒材还原炉。操作时间为95-120小时。通常,需要10到12个小时才能拿起棒并将硅芯装入击穿进料。计划组织生产计划以准备启动。周秀晶分析了多晶硅还原生产中的常见问题,提出了硅棒裂纹,倒棒,硅芯熔断器等异常情况,并提出了提高还原炉启动成功率的控制措施。

3.2确保加氢炉长期稳定运行

加氢工艺是改进西门子多晶硅工艺的重要工艺,加氢炉是热加氢工艺的重要设备。根据多晶硅企业的经验,氢化炉长时间不能稳定运行的主要原因是电极的接地。加氢炉存在工作负荷低,加热器烧坏,隔热套脱落,隔热性低,转化率低等问题,成为提高多晶硅产量和降低成本的瓶颈。通过对加热材料,绝缘材料和电极绝缘材料的改造,实现了加氢炉稳定的长期运行。据统计,企业加氢炉的连续运行时间超过2500小时。

3.3加强公共和辅助系统的监控,确保公共和辅助系统的稳定性,正确及时处理异常情况

公共和辅助系统,包括水,电,煤气,蒸汽,冷油和热油系统,是多晶硅生产正常运行的基本条件。公共辅助系统的平稳,正常供应,直接关系到每个过程的稳定运行和合格产品的最终生产。赵俊基提出了一种解决多晶硅生产中公共工程系统供应故障的方法。生产调度应该熟练掌握工厂各部分的过程以及各部分之间的互补关系,并能够正确,及时地处理异常情况。

3.4最大需求控制

确保生产负荷稳定,以使最大需求接近平均功率,即平均负荷与最大需求之比越大,功率利用率越高,电价最大。有利。在生产中,采取了计划内的控制以恢复炉料,并控制了诸如切换大功率装置,错开负载峰值的措施,并有效地控制了电力需求。在公司用电量数据分析的第四季度,电力需求和电价的比率逐月下降,平均负荷与最大需求的比率从9月的0.7增加到12月的0.89。

4总结

做好生产过程中物料平衡控制,加强生产组织管理,实现生产资源的优化配置。建立以生产调度为指挥中心的组织管理系统,加强系统平衡管理,督促生产问题得到快速处理,以确保安全,连续,稳定的生产。从而提高产品质量,降低成本,提高企业市场竞争力。

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