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三氯氢硅生产项目的市场分析和预测

随着全球信息化时代的高速发展, 半导体硅材料的用量剧增; 性能优异和独特的诸如硅油、 硅橡胶、 硅树脂、 硅烷偶联剂等有机硅产品已遍及国防、 国民经济乃至人们日常生活的各个领域; 同时绿色环保的太阳能发电技术由于它低廉的成本、 日臻完善的技术已成为全球新时尚; 特别新兴高效的硅基薄膜太阳能电池日渐产业化。以上所有都离不开单晶硅, 致使单晶硅市场出现严重的供不应求, 而三氯氢硅作为生产单晶硅的必须原料亦日趋紧张, 故高品质的三氯氢硅是保证硅产业中间链条的关键, 这对三氯氢硅的生产和开发提供了巨大市场空间和机遇, 也将带来很好的经济和社会效益。
一、 三氯氢硅概述
1、 三氯氢硅的性质
三氯氢硅又称三氯硅烷或硅氯仿, 分子式SiHCl3,沸点31.8℃, 常温时为无色或微黄色的透明可燃液体, 易挥发, 易溶于醇、 醚, 也是一种有机溶剂。
2、 用途
( 1) 单晶硅的重要原料
经过三氯氢硅制得单晶硅, 单晶硅产品的主要用途: ①可做成太阳能电池, 将辐射能转变为电能; ②高纯的晶体硅是重要的半导体材料; ③金属陶瓷、 宇宙航行的重要材料; ④光电纤维通信。
( 2) 有机硅的重要原料
作为有机硅偶联剂( 偶联剂是一种能够把两种不同性质的物质经过化学或物理作用结合起来的一种改进型助剂) 的单体, 合成有机硅化合物, 用于制造硅油、 硅橡胶、 硅树脂等有机硅产品。有机硅产品由于具有耐高低温、 电气绝缘、 耐氧化稳定性、 耐候性、 难燃、 耐腐蚀, 广泛应用于航空航天、 电子电气、 建筑、 运输、 化工、 纺织、 食品、 轻工、 医疗等领域。
二、 三氯氢硅市场分析及预测
1、 下游产业发展迅速, 需求量不断上升
在单晶硅方面: 光伏的产业链为: 硅粉→三氯氢硅→多晶硅→单晶硅→硅片→太阳能电池片→太阳能电池组件→光伏发电及其它光伏应用产品, 因此三氯氢硅是制备半导体级单晶硅和太阳能电池级单晶硅的主要原料。近几年, 随着全球新能源替代和中国电子产业及太阳能光伏产业迅猛发展, 单晶硅市场出现爆炸性增长, 对三氯氢硅的需求量增大。当前成都乐山、 重庆万州、 河南洛阳、 山东泰安、 江苏徐州、 湖北随州、 内蒙古呼和浩特等在国内已形成不同规模的单晶硅基地, 中国单晶硅产量2700吨, 达5000多吨, , 单晶硅投产企业48家, 产能1.4万吨, 从而需求多晶硅数量剧增, 全球多晶硅产量接近17万吨。预计全球 - 多晶硅供应量的复合年增长率为16%, 多晶硅 需求量达29万吨, 多晶硅与三氯氢硅的消耗比例为1:15, 则需求三氯氢硅435万吨。
在有机硅方面: 三氯氢硅作为有机硅烷偶联剂重要的基础原料, 将三氯氢硅与氯乙烯或氯丙烯进行合成、 精馏提纯, 得到乙烯或丙烯基系列硅烷偶联剂产品。在正常情况下, 1吨硅烷偶联剂产品需2吨三氯氢硅。国内对硅烷偶联剂产品的需求量增长很快。近年来, 利用硅烷偶联剂可水解基因的反应性, 可使非交联树脂实现交联固化和改性, 并在玻纤、 铸造、 高级油漆、 子午线轮胎等行业广泛应用, 出口量和国内需求量较大。每年有新建企业投产, 老厂也纷纷扩大规模, 已满足日益增长的需求量。 中国硅烷偶联剂需求量达3700多吨, 达约70000吨, 需求三氯氢硅14万吨, 而且每年的需求量以13%左右的速度稳步增长, 而国际需求量则更大。
在硅基薄膜太阳能方面: 硅基薄膜太阳能( 厚度在微米量级的材料制备成, 硅膜厚度约50μm) 由于工艺过程简单, 硅材料消耗少, 成本低, 转换效率高而发展迅速, 随着技术的进步, 硅基薄膜太阳能电池成为最被看好的薄膜电池技术之一。其用于镀膜的硅片也由三氯氢硅制的。

2、 原料供给充分
　三氯氢硅生产的主要原料是工业硅粉和液氯、 氢气, 工业硅粉可由国内市场采购, 国内硅粉企业多, 产能大; 液氯和氢气均可来自氯碱厂, 国内氯碱厂几乎每个省市都有, 新上氯碱企业和扩能企业都较多, 氯碱厂的附属产品就是液氯和氢气, 原料供给充分。我们附近有冀中能源( 原邢台矿务局) 氯碱厂, 邯郸、 石家庄、 沧州、 保定、 黄骅、 唐山、 天津、 山东等都有氯碱厂, 其产能都具规模, 采购运输方便。
三、 三氯氢硅生产工艺
1、 技术方案
采用先进成熟的硅氢氯化法, 即在一定条件( 温度、 压力) 下, 并由催化剂作用, 以硅粉与氯化氢气体发生化学反应, 生成三氯氢硅。生产过程包括氯化氢气体干燥、 三氯氢硅合成、 三氯氢硅提纯和分离等工序。
2、 工艺流程
其流程简述为: 由氯氢处理工段送来的合格氯气和氢气, 在氯化氢合成炉内燃烧后制得氯化氢气体, 氯化氢气体经过水冷、 深冷及多级除雾脱酸处理合格后得到氯化氢气体; 合格后氯化氢气体经加压泵通入三氯氢硅合成炉与硅粉发生反应, 生成的气体再依次经过旋风分离、 网袋过滤、 空冷和多级冷凝得到粗的三氯氢硅液体, 再经精馏制得合格的三氯氢硅。
三氯氢硅整个生产系统由氮气置换和保护。制氮流程: 空压装置来的空气经缓冲罐、 活性炭过滤、 分子筛吸氧后进入氮气储罐供各工序使用。
3、 主要原料
工业硅粉、 氯气、 氢气。
4、 主要设备
装置包括硅粉储存及输送、 合成反应及旋风除尘、 合成气冷却及冷凝、 产品精制及尾气回收处理、 加热深冷等配套系统。主要设备: 氯化氢缓冲罐、 硅粉干燥器、 三氯氢硅合成炉、 沉降器、 漩涡分离器、 隔膜压缩机、 尾气淋洗塔、 加压塔等。
四、 三氯氢硅生产状况
当前, 世界上只有美国、 日本、 德国等少数国家能够以大工业规模生产高纯三氯氢硅, 中国在20世纪90年代初建成一定规模的三氯氢硅生产装置, 然而, 当前中国三氯氢硅产品纯度只能满足中低端用户, 高纯度级别的三氯氢硅仍需依赖进口。因此, 应加紧开发高纯度级别的电子产品, 缩短与国外先进水平的差距, 生产出高品质的三氯氢硅, 以满足日益增长的需求。
, 国内三氯氢硅的产能达23万吨左右, 实际产量8万吨。 , 国内需求达40万吨。随着需求量的增大, 未来几年三氯氢硅的产能也将扩大。 全国共有20几家三氯氢硅生产企业, 其中河北省有唐山三孚硅业( 产能6万吨) , 邢矿硅业( 一期产能2万吨, 二期4万吨, 10月投产, 地址: 任县) , 华阳硅业( 产能1万吨, 4月投产, 地址: 南和) , 河北联立硅业( 产能2万吨, 在建, 地址: 内丘) 。德宝硅业( 氯硅烷即四氯化硅转化为三氯氢硅, 年处理四氯化硅1.2万吨, 在建, 地址: 隆尧)
五、 三氯氢硅生产的安全、 节能、 环保
三氯氢硅的生产所用原料液氯、 氢气和最终产品均属化工产品, 物料易燃易爆, 因此要求严格按照国家标准设计、 施工、 生产、 储运, 采用先进可靠的设计方案, 选用先进、 计算机自动控制设备( DCS) , 原料、 产品罐区均有严密的防范措施, 从而保证安全运行。生产三氯氢硅的主要能源有电、 水、 蒸汽、 氮气, 采用高效节能型装置, 水尽量循环使用, 降低消耗。生产1吨三氯氢硅需耗电1000KWh、 一次水2.6吨、 蒸汽2.2吨、 氮气240立方, 总体能耗低。对废水、 废气、 和噪声采取完善的环保治理措施, 降低各类污染物的排放。
随着中国多晶硅产业的不断扩大, 四氯化硅作为生产过程中的副产物产量巨大, 如不综合处理利用, 将对中国多晶硅行业的节能减排、 清洁生产以及周边环境保护造成很大的威胁。为解决四氯化硅的出路问题, 经过完善流程和工艺装备, 也可实现将四氯化硅转化为三氯氢硅产品。
经过不断技术创新而改进工艺, 优化设计而更新设备, 完善制度而稳定运行, 回收并循环利用生产过程的副产品和尾气, 降低能耗和环境污染, 提高产品质量而增强竞争力。
六、 三氯氢硅项目投资分析
1、 政策支持
, 财政部、 住房和城乡建设部出台了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施办法》, 《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》; , 国家发改委出台《太阳能光伏发电上网电价政策通知》; 国家《产业结构调整指导目录( 本) 》对太阳能电池等高新技术的项目生产是鼓励类, 从而给予政策扶持和优惠, 大大提高硅业企业的生产积极性, 有力带动三氯氢硅企业的发展。
2、 协会助推
5月9日, 全国三氯氢硅行业研讨会暨三氯氢硅专业委员会成立筹备会议在重庆召开, 为企业搭建了一个质量交流、 技术研讨、 市场分析的平台, 并完善三氯氢硅产品标准和检测手段达成意见, 从而为推动三氯氢硅行业的健康发展打下基础。
3、 规模效益
考虑到规模经济, 单条生产线2万吨/年, 总体建设规模应与多晶硅产能形成配套。2万吨产能规模需投资1.5亿元左右, 建设周期12个月。三氯氢硅项目的投入产出比一般为1:3～1:4, 即一倍的投入可得到4倍的产出。产品销售和经营成本是最敏感的因素, 直接关系到企业的经济效益的好坏, 经过合理配置, 降低成本, 提高产品质量, 可取得很好的经济效益。
4、 区域投资
由于与单晶硅有着紧密的产业关联关系, 因此建在单晶硅产业周围, 与单晶硅生产线形成无缝连接, 消化单晶硅生产中产生的废液, 还原后的三氯氢硅直接用于单晶硅生产。如河北安普集团在威县投资单晶硅项目, 那么投资三氯氢硅项目( 其设计按规模6万吨/年) 可满足提供原料, 避免到外地采购和运输, 减少了费用, 双方可经过联营或配套方式运作。同时威县的快速和立体的便利交通、 宽松和优惠的投资环境、 优质和高效的服务体系均能满足客户投资, 从而提供就业机会, 既可获得经济效益, 又可获得社会效益, 打出品牌, 增加威县知名度。 
七、 结论和建议
当前安普集团在威县拟投资6.65亿元, 年产8-12英寸单晶硅6000吨、 硅片2.8亿片, 建成后的企业装备水平超过晶龙集团( 宁晋) , 将成为全国最大的单晶硅生产基地, 该项目正在进行工商预名核准等前期工作。而适时引进生产三氯氢硅项目, 正好能够给安普单晶硅生产提供原料, 避免到外地采购和运输, 减少了费用, 也为下一步完善和延长太阳能光伏产业链条打下基础。因此, 实施三氯氢硅生产项目符合国家产业政策, 采用先进、 成熟的工艺技术, 匹配现代先进的设备, 采取有效的污染控制措施, 高起点、 高效率、 高质量地为安普及河北乃至全国硅材料产业基地提供优质基础原料, 并取得良好的经济和社会效益。由此, 在威县投资生产三氯氢硅项目是可行的, 建议引进该项目。