3000ta硅烷流化床法多晶硅

1、第 页共9页3000t/a硅烷流化床法多晶硅1、工艺路线及技术特点本项目采用的是先进的硅烷法流化床技术，是美国Sunytek公司拥有H主开发的技术：其中硅烷的制备沿用联合炭化物公司的氢化、歧化技术，氢化反应器拟从国外进口，技术來源依据Sunytek公司长期跟踪该技术所收集、购买的技术及从业技术人员的经验；硅烷流化床还原装置是Sunytek公司的专利技术在传统流化床还原技术的基础上进行重大改进，经过在国内的实践，己基本完成大量设备本土化的过程，己于2007在唐山建成并验证了150-200吨多晶硅/年硅烷流化床还原反应器。己有多家国外多晶硅技术方耍求转让该技术。硅烷法流化床技术总体技术路线是：工业

2、硅、S1C14和H2经氢化反应器生产含S1HC13混合气体，然后歧化后产生硅烷气体，硅烷气体经流化床反应器制成颗粒状多晶硅。整个工艺是从工业硅到高纯颗粒多晶硅的过程，氢气和氯硅烷都是整个过程的中间品，在反应过程中作为工艺载体，但在排出杂质的过程中伴随着有一定的损耗，因此在生产过程中有少量的S1C14和氢气补充。而绝大部分中间产物四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅和硅烷在过程内部循环转换，所以整个工艺是一个真正的闭路循环生产高纯多晶硅的过程。流化味还原废气气提培废气废液废渣损失Si第2页共9页第 页共8页第 页共8页此技术具有如下优点:投资较少（设备简单），建设期短、占地少；生产速度快，效率高；生产

3、过程节能，耗电量少；可连续，无间断生产；闭路循环生产，三废排放少；产品质量稳定，并可实时检测；产品方案可根据市场情况进行调整，其中间产品三氯氢硅、硅烷也可作为产品外售；硅烷流化床生产过程实现模块式运行，可根据市场需求调整生产规模，与下游应用优势对接。下面就改良西门子法和硅烷流化床法生产多晶硅生产工艺路线，从原料來源、产品质量、消耗、投资及成本等各方面进行对比。匸艺技术方案比较序号比较项目硅烷流化床法改良西门子法1产品规格太阳能级和电子级太阳能级和电子级2原料高纯氢气、硅粉、四氯化硅高纯氢气、高纯氯气、硅粉3特点化学气相还原法以硅烷为还原载体化学气相还原法以三氯氢硅为还原载体4流程工序较少、流程

4、较短：电解制氢；氯氢化及尾气分离、提纯；歧化及提纯；硅烷流化床；成品包装；硅粉料仓；三氯氢硅罐区；四氯化硅罐区。工序多、流程长：电解制氢；HCL合成；三氯氢硅合成及尾气分离；氯硅烷提纯；氢还原；干法尾气回收；四氯化硅氢化；成品破碎、清洗包装；硅粉料仓；液氯储存；三氯氢硅罐区；四氯化硅罐区。5多晶硅还原连续反应间断反应序号比较项目硅烷流化床法改良西门子法6产品处理还原产品为粒状，无须处理即可包装。还原炉产品为硅棒，需切断破碎、洗涤干燥后才能包装7中间产品及其用途三氯氢硅、硅烷。三氯氢硅：解决西门子法副产四氯化硅出路问题；高纯硅烷：可广泛应用于微电子、光电子、新材料等高科技领域。三氯氢硅8副产品及

5、其处理无。反应过程中产生的S1C14返回氯氢化反应器循环使用SiC14(1500020000t/a)国内部分工厂设置热氢化工序处理部分S1C14,其他均罐装储存。9国内现状真正意义上的H2和S1C14闭路循环；国内没有规模化生产装置仅少部分工厂为闭环式操作，多数以工业硅或三氯氢硅生产多晶硅和副产四氯化硅。10原料消耗硅（折100%）:1.15kg/kgSiC14：0.96kg/kg氢气:0.78Nm3/kg硅（折100%）：1.4kg/kg液氯：1.4kg/kg氢气:1.4753.5Nm3/kg11循环水消耗1.93t/kg58.3t/kg12综合电耗33.5kwh/kg170kwh/kg13

6、1500t/a建设投资6亿元10亿元14完全生产成本160元/kg540元/kg从上述比较不难看出，改良西门子法工艺路线产品方案单一、工艺路线长、还原产品需进行整理，投资大成本高；硅烷流化床法生产路线有多种产品方案可供选择可按市场需求分段生产三氯氢硅、硅烷和多晶硅，还原炉产出的粒状多晶硅无须处理，投资小成本低。国内目前的改良西门子工艺路线大多不是密闭循环，副产的S1C14大量囤积、不仅增加了环境污染的可能性、还增加了产品成本。硅烷流化床法以Si、H2、S1C14为原料,反应过程中产生的H2和S1C14均循环使用，真正意义上实现了闭路循环，杜绝了S1C14污染。2、生产规模及产品方案生产的公称规

7、模为年产3000颗粒多晶硅。硅烷流化床法多晶硅纯度可达到9N11N,实际可生产电子级多晶硅。1、多晶硅3000t/a(3250t/a)2、年操作日333天，按8000小时计。3、产品指标颗粒多晶硅产品暂无国家标准。颗粒多晶硅产品指标见表3-1。表3-1颗粒多晶硅产品技术指标指标名称技术指标1纯度1.1硅Si%299.9999991.2氧0ppma0.21.3铝A1ppba0.21.4磷Pppba0.151.5硼Bppba0.151.6炭cppmaNi、CuZn）ppba5003密度t/m32.1-2.34粒度mm1-54、消耗指标颗粒状多晶硅产量：3250吨/年(纯度$99.999999%),

8、消耗定额以每吨多晶硅计。4.1原材料消耗定额原材料消耗定额单位/吨产品序号项目内容备注规格单位消耗定额年耗量1工业硅粉98%吨1.153750折100%2SiC14$98%0.9603242折100%3氢气99.999%吨0.0693229折100%4催化剂吨0.024784.2公用工程规格及消耗指标公用工程规格及消耗指标序号名称规格单位消耗定额/公斤产品每小时需要量1循环水32Cm31.937852电380VkWh33.5136093蒸汽0.5MPa(G)t0.07229.44制冷系统-40CKJ/h2.7511175、其它辅助生产装置及公用工程电解制氢/高纯水装置、热媒系统、冷冻站、循环水

9、站、空压站、原料及中间罐区、三废处理、成品包装及仓库。6、投资14.7亿人民币。主耍为氯氢化、歧化、硅烷流化床工艺装置的工艺设备、管道、电气、电信、仪表、土建、防腐保温等费用。电解制氢/高纯水装置、热媒系统、冷冻站、循环水站、空压站、原料及中间罐区、三废处理、成品包装及仓库等配套辅助生产和公用工程。7、项目效益分析7.1经济效益分析硅烷法颗粒多晶硅技术，在正常生产阶段，可年生产颗粒多晶硅3250吨，完全成本约为160元/公斤，按售价350元/公斤多晶硅计算，可创造产值113750万元/年，可实现利税约61750万元/年。另外也可解决目前改良西门子法副产四氯化硅的出路问题,进一步创造环境效益和综

10、合利用效益。7.2社会效益分析国内目前的改良西门子工艺路线大多不是密闭循环，副产的S1C14大量囤积、不仅增加了环境污染的可能性、还增加了产品成本。而硅烷流化床法以Si、H2、S1C14为原料，反应过程中产生的H2和S1C14均循环使用，真正意义上实现了闭路循环，杜绝了S1C14污染；同时能耗大大降低，改变公众对多晶硅行业“高能耗、高污染”的不良看法，回归太阳能光伏产业所倡导的绿色、环保的本质。硅烷流化床法生产的颗粒多晶硅具有投资少、成本低的特点，同时颗粒状的多晶硅对下游太阳能光伏电池应用也具有减少生产环节（可冇接注锭或H接拉膜）的优点，该技术的利用可大大降低太阳能光伏电池及光伏发电的成本，进

11、而扩大太阳能发电占能源消耗的比例，减少温室气体排放。符合大力发展清洁可再生能源的趋势。7.3应用前景分析我国目前仍处在高速发展中，能源需求量大、增长速度快。而相对应的，我国人均拥有资源量少。我国能源消费以煤炭为主，屈不可再生资源。2008年我国一次能源消费总量为28.5亿标准煤，其中煤炭所占比例为76.6%,较世界较世界平均水平高约40个百分点，火电用煤占煤炭总消费量的53%。火电在我国的电力结构中的比例高达80%,这种高度依赖火电的结构，对煤炭资源耍求高，环境破坏性大，火电是全国温室气体排放的重耍“贡献者”。我国而临能源和环境可持续发展的巨大挑战。因此大力发展清洁可再生能源是必然趋势。尽管金

12、融危机带來的油价暴跌H接导致新能源的发展动力下降，但长期來看能源形势趋紧，新能源相比传统能源，在环保方面的替代价值依旧被看好。金融风暴无疑将使中国的太阳能光伏产业受到全面的巨大的压力。金融风暴的压力，也会起到使太阳能光伏产业科技含量提高、结构优化、加快发展的正面作用。在当前的国内大环境中，太阳能光伏产业的发展前景必将会是更加美好的。因此长期而言，多晶硅产业的机遇很多，市场潜力大。多晶硅产业己经从寡头垄断转向竞争格局。多晶硅生产企业只有提高技术含量，不断降低成本，才能在市场转暖时,迎來新一轮的希與。国际上多晶硅的生产成本在20-30美元/公斤，国内改良西门子法普遍为60-100美元/公斤，工艺路线为硅烷流化床法的测算制造成本为16.62美元/公斤（含原料、动力消耗及人员工资）,完全成本为23.4美元/公斤（含设备折旧），在目前及将來多晶硅供求关系趋丁平衡，多晶硅价格在由暴