多晶硅生产过程尾气排放的回收工艺分析及研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：陈鹏飞（1987），男，汉族，内蒙古乌兰察布人，中级职称，大学本科学历，研究方向为应用化学专业。-55-多晶硅生产过程尾气排放的回收工艺分析及研究 陈鹏飞 内蒙古大全新能源有限公司，内蒙古 包头 014060 摘要：摘要：随社会经济的快速发展，工业行业发展迅速，而在开展生产工作的过程中，多晶硅在其中属于非常重要的原材料。在一些新兴产业发展的过程中，针对多晶硅原材料的需求逐渐增加，而在开展多晶硅生产工作的过程中，需要减少能源消耗的数量，同时针对尾气排放科学合理的处理，避免多晶硅生产工作中出现不合理的问题，针对多晶硅尾气回收工艺的发展进行全面分析和研究，并提出科学合理的建议。关键词：关键词：多晶硅；尾气回收；回收工艺；分析研究 中图分类号：中图分类号：TQ127 0 引言 我国目前太阳能产业、半导体工业以及电子信息产业的发展，均处于非常热门的状态，在生产过程中，多晶硅原材料在其中占据重要位置，但也存在非常短缺的问题和现象。当前为提升材料利用率，针对尾气资源科学合理的运用，采取先进的处理技术，如今为保障对多晶硅材料科学合理的运用，需针对其自身的分子结构进行全面分析和研究，采取针对性特点的研究方式，保障多晶硅尾气回收工作的效果得到进一步提升，符合我国新时期发展环境下的要求与标准。1 多晶硅生产研究现状 多晶硅属于单质硅的形态，在处于高温环境的情况下，可以产生活泼的化学性能，可以与其他材料产生作用，一些能源和信息生产工作的开展对多晶硅的需求量较大。1.1 多晶硅制备工艺 目前在开展多晶硅制取工作的过程中，普遍采取改良西门子法和硅烷法。西门子法主要是采取气相沉积方式开展多晶硅制取，多晶硅材料主要呈现为柱形状，由于多晶硅利用率较低，在这样的情况下会对环境造成影响，但随科学技术的快速发展，西门子法得到了不断优化和改善，现阶段逐渐运用闭环式生产工艺，衍生出了改良型西门子法。在运用改良西门子法生产多晶硅时硅粉和盐酸产生化学作用生成次氯酸硅，在实际使用的过程中，在受到氢气因素影响的情况下会逐渐转化为多晶硅，其中还原剩余的尾气被分离实现再次利用。在多晶硅生产的过程中另一种主流的方法是硅烷法，硅烷法主要是将多种类型的多晶硅材料作为流化床的流化颗粒并融合硅烷材料，当硅烷裂解时保留在晶种内部，多数多晶硅处于颗粒状。这两种方法的运用，都能够拓展多晶硅生产工作的规模，增加多晶硅生产量。通过这样的方式，可以满足能源企业和信息产业中对于多晶硅的需求，但在选择多晶硅生产方式时，各种类型生产方式的运用均存在优势和缺点，需要工作人员合理选择，充分发挥其自身作用和价值，满足多晶硅生产工作的需求与标准，保障多晶硅生产工作质量和效率得到进一步提升。总而言之，目前在开展多晶硅生产工作的过程中，为提升生产工作的质量和效率，促进目前生产方式数量逐渐增加，需相关部门和工作人员高度重视，通过对实际状况的了解，选择科学合理的多晶硅生产形式，满足多晶硅生产工作，为多晶硅生产工作的顺利开展提供帮助，促进我国工业生产逐渐实现可持续发展目标。1.2 改良西门子简介 西门子多晶硅生产方式主要是在德国申请发明专利，在长期发展的过程中，不断优化和创新，而针对全新的多晶硅生产工艺，主要是改良后的西门子生产方法。站在理论的发展角度，落实实践措施，同时在各个生产行业中得到广泛推广和运用。随我国科学技术的快速发展，逐渐出现先进化还原尾气干法回收系统和四氯化硅回收氢化工艺，由于多晶硅生产工作的开展会产生大量的尾气，在这样的情况下，通过对尾气处理工作和技术的运用，可以针对尾气问题合理处理，逐渐实现循环利用的发展目标，避免多晶硅生产中国科技期刊数据库 工业 A-56-工作对环境造成污染和影响，保证生态环境的健康发展。尾气处理技术和工艺的出现，其采取的是闭环生产的方式，是西门子方式生产工作中非常先进化和高纯度的多晶硅技术，在实际运用的过程中，可以实现循环利用的发展，减少原材料使用阶段出现浪费的问题和现象，有效提升资源的利用效率，符合我国目前节约减排发展环境下的要求与标准。2 多晶硅制备中的尾气回收工艺 我国现阶段处于新时期发展环境下，多晶硅属于先进的能源材料，在制备工作中具有非常重要的作用和意义，但针对材料生产数量的增加，通过对化学反应的运用，会产生一些有害气体，对环境造成污染和影响，若不能够及时将产生的有害气体进行处理，会对群众生命和财产安全造成威胁，所以，目前需要针对有害气体开展回收和利用工作，针对回收的气体不仅可以满足各个行业发展中的需求，还必须满足人们日常生活中的要求。在对尾气处理时，包含以下多个方面的处理措施。2.1 湿法回收 通过对多晶硅尾气回收方式和物料回收措施的了解，普遍会将西门子法制备多晶硅技术分为多个流程，可以实现生产系统循环利用的发展目标。目前西门子工艺的发展，在多晶硅尾气回收处理的过程中，主要是将尾气输送到深冷器冷凝，尾气在冷凝后会与氯硅烷的混合液融合，提升了尾气处理的效果。与四氯化硅和氯酸硅相比较，在冷凝过后，会将遗留的尾气科学合理的分离，而氯化氢会与混合溶液融合，在这样的情况下，需要针对混合溶液采取洗涤措施，针对有害气体采取水解措施，逐渐形成全新的气体，通过这样的方式，可以再次对气体利用，实现尾气循环利用，避免对环境造成污染的同时，保证了生态环境发展的平衡性，符合我国新时期发展环境下的要求与标准。2.2 干法回收 针对湿法回收多晶硅尾气的工艺和技术，可以形成工艺副产物盐酸，这样可以对其科学合理的处理，避免原料出现浪费。针对四氯化硅氢化工艺的运用，可以提升单程的转化效率，实现无水回收利用。多晶硅生产过程中，运用西门子法可以实现闭路循环，从而提升生产效率。干法回收工艺对多晶硅生产尾气内部物质采取低温氯硅烷喷淋措施，并以此对精馏进行回收处理。分类提纯措施后，直接输送至还原装置和四氯化硅氢化装置。淋洗塔内部排出的气体，其中包含少量的氯硅烷，而没有凝固的气体，在通过气液分离器设备除去其中的液滴后，需要采取加压的方式，吸收其中的三氯氢硅、四氯化硅，针对其中氯硅烷混合液可以实现循环利用，但需要对回收利用和处理工作的流程严格控制，避免出现不合理的问题，保证可以对多晶硅生产工作中产生的尾气严格处理，避免对环境造成影响。除此之外，在运用活性炭变温变压吸附净化的方式，其中变温变压吸附系统，主要由吸附塔和换热器以及缓冲罐组合而成，在正常的情况下，需要采取切换运行的方式，通过这样的方式，可以保证在任何时间都能够保证吸附塔处于运行的状态。在对活性炭吸附表面能力差异性的运用，可以提升氯硅烷分离的效果，同时采取升温和降压的方式，运用再生吸附剂材料，提升吸附塔自身的净化能力和效果，保证再生循环流程的规范性。但在采用干法回收技术时，需要采取热降温和升温的措施，需要针对能量资源科学合理运用，减少氯硅烷制冷阶段对电力资源的消耗。2.3 膜分离回收 在运用干法回收多晶硅尾气工艺和技术的情况下，需将低温氯硅烷作为吸收剂材料，但为保证氯硅烷温度符合相关要求和标准，需要运用制冷设备，降低吸收剂的温度，因此会消耗大量的制冷能源。但随我国科学技术的快速发展，促进膜技术发展水平得到进一步提升，多晶硅生产行业逐渐关注膜技术，通过对其科学合理的运用，可以对多晶硅尾气进行科学合理的处理。在实际操作的过程中，主要是将流化床分离器设备产生的冷凝气体通过压缩机采取加压措施处理后，进入氢气膜分离器设备内部开展分离工作，其中分离出的气体，可以作为燃料资源再次利用或直接采取排入大气的方式进行处理。与铝合金膜相比，促进膜因其自身的抵抗能力较强，同时分离膜自身的渗透性能较强，化学性能也具备稳定性的特点。另外，由于有机膜存在溶胀的问题和现象，国家相关部门和人员没有对氯硅烷分离膜的方式进行研究，随嵌段共聚物新型分离膜和一些先进化植被技术的发展，促进膜分离技术在我国目前多晶硅尾气回收阶段得到合理的运用，能够充分发挥其自中国科技期刊数据库 工业 A-57-身作用和价值，同时可以满足多晶硅制备工作中其他生产流程的需求与标准，逐渐实现循环利用的发展目标。2.4 分置尾气回收对产品质量造成的影响 通过对多晶硅生产工作和实践状况的了解，可以掌握还原尾气回收工作的质量。由于热氢化系统的运行，会使用大量的石墨和碳纤维等含碳新材料，而碳和二氧化碳会产生化学反应，对于分置尾气处理系统内部，可以将氢气尾气回收中的物质，采取热氢化的处理措施，产生还原反应，当氢化系统含量超出排放标准时，需要采取科学合理的优化措施，通过这样的方式，可以保证多晶硅产品的质量。由于热氢化系统具备密封性的特点，增加相关化学物质含量的同时，不会产生其他物质。2.5 分置尾气回收满足电子级多晶硅生产工作中的需求与标准 随我国科学技术的快速发展，促进多晶硅生产技术发展水平得到进一步提升，这对于多晶硅生产工作的顺利开展具有重要作用和意义，促进先进化的合成系统逐渐出现成为多晶硅生产工作中补充氯资源和处理氯资源的核心内容，目前生产规模逐渐优化缩小。依照相关调查数据显示，我国如今没有独立设置尾气处理系统，主要融合到还原尾气处理系统中，对其科学合理的处理，通过这样的方式，可以减少生产成本，同时满足电子级多晶硅生产工作中的要求与标准。另外，针对一些高品质的电子级多晶硅制备工作的开展，需要避免化学物质中存在杂质的问题和现象，因为杂质中存在的化学元素，会对多晶硅自身的半导体性能造成影响。由于我国当下电子级多晶硅市场发展阶段的容量有限，如果落实独立生产系统，会提升电子级多晶硅生产成本。所以，在这样的情况下，需要针对分置尾气回收系统科学合理的运用，在生产装置中建立太阳能级别多晶硅生产系统和电子级多晶硅生产系统，通过这样的方式，在提升产品质量的同时，减少生产工作的成本。3 结语 我国如今处于新时期发展环境下，能源和信息技术的行业发展，对于提升国民经济发展水平具有深远的作用和意义，但在开展生产工作的过程中，会运用大量的多晶硅材料，这对于先进化技术的发展具有重要作用和意义。由于多晶硅生产工作的开展，会产生大量有害的气体，在这样的情况下，需要针对生产工作中的有害气体采取回收制备措施，由于现阶段相关收集和处理方式存在不一致的问题和特点，都需要对气体自身的性质科学合理的运用，并在不同环境的发展角度，针对气体资源采取分离的措施，同时针对其落实回收提纯的措施，并将相关气体放置在装置内部，实现循环利用的发展目标，提升生产工作效率的同时，减少生产工作的成本，促进社会经济健康发展。参考文献 1石钰,姜红.多晶硅生产废气回收处理工艺研究进展J.消费导刊,2017(33):87-88.2石涛,汪绍芬,徐雪倩,等.多晶硅活性炭吸附器的优化设计与前景展望J.有色冶金节能,2019(2):18-19.3唐伟博,陈自力,贾坤,等.多晶硅还原尾气中再生氢气的回收利用J.精细与专用化学品,2012(12):23-24.4田文龙,许贵叶.多晶硅生产中的精馏工序工艺优化策略探究J.建筑工程技术与设计,2018(10):128-129.5 周 万 礼,罗 平,王 金,任 玖 阳,李 友 才.多 晶 硅 生 产 废 气 回 收 处 理 工 艺 研 究 进 展 J.云 南 化工,2017,44(5):109-111.6蔡跃明,牟树荣,曾启明,等.三氯氢硅合成与多晶硅还原尾气全组分干法回收合并新工艺J.化工进展,2011(01):540-542.7刘建军.多晶硅生产中回收氢气的净化J.有色冶炼,2000(6):17-19.8王成波,彭磊,曾启明.多晶硅生产系统尾气的回收J.氯碱工业,2015(3):30-32.9王东.多晶硅生产过程中氢气综合回收利用研究J.中国化工贸易,2015(34):127-129.