氯硅烷加压多效精馏及过程模拟.pdf

学兔兔 8 c唧 MICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2010。20(4) 氯硅烷加压多效精馏及过程模拟 宗文婷 柯曾鹏 华陆工程科技有限责任公司 西安 710054 摘要 用Aspen Plus模拟氯硅烷体系分离过程，考察加压普通精馏和加压多效精馏流程。在相同的 设计基础和要求下，主要从节能效果方面比较两种流程。结果说明，多效精馏流程节能效果明显。 关键词 氯硅烷 常规精馏 多效精馏 多晶硅 节能 多晶硅是制造集成电路衬底、太阳能电池等 元之一。氯硅烷高精密精馏提纯分离要求高，全 产品的主要原料。多晶硅可以用于制备单晶硅， 塔组分组成接近，回流比和再沸比较大，所需的 广泛用于半导体工业，是人工智能、自动控制、 冷媒和加热介质量很可观。为了节省制冷能耗， 信息处理、光电转换等器件的基础材料。同时， 采用 (30—40~C)常温冷却水代替 (6～12oC) 由于能源危机和环境保护的要求，全球正积极开 深冷水进行冷凝，故采用加压精馏的方法，以提 发利用可再生能源。太阳能因其清洁、安全、资 高冷凝温度 J。 源丰富，是可再生能源中最引人关注的。利用太 1 多效精馏 阳能的一种主要方法就是通过光电压效应将太阳 能转化为电能，硅太阳能电池即是基于光电压效 多效精馏作为一种精馏节能的工艺近年来其 应的装置，由于半导体工业和太阳能电池的发 理论研究不断深人，在工业生产中的应用日益广 展，高纯度多晶硅的需求不断增加 J。 泛。多效精馏是通过扩展工艺流程来节减能耗 多晶硅的产品质量与三氯氢硅精馏单元及回 的，它将能位较高的塔排出的能量用于能位较低 收氯硅烷精馏单元的工艺流程紧密相关。精馏单 的塔，从而达到节能目的。多效精馏节能效果 元将三氯氢硅装置生产的粗氯硅烷，冷氢化装置 好，设备简单，工艺不甚复杂，其应用范围比较 生产的粗三氯氢硅以及还原、氢化炉的尾气通过 广泛 ，引。 尾气回收得到的氯硅烷进行精密精馏，达到太阳 多效精馏要求后效的操作压强和溶液的沸点 能级或电子级的高纯度三氯氢硅产品。 均较前效的为低，因此可引人前效的二次蒸汽作 精馏法提纯氯硅烷原料得到高纯度三氯氢硅 为后效的加热介质，即后效的再沸器为前效二次 和四氯化硅产品的原理是利用氯硅烷中不同组分 蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗蒸汽；多效精 的相对挥发度的差异进行多级精馏直至达到要求 馏中，随着效数的增加，单位蒸汽的耗量减少， 纯度的产品。 操作费用降低。 目前，多采用精馏方法将氯硅烷的杂质含量 多效精馏的节能效果 与效数N的关系为： 降低到符合太阳能级或电子级要求。精馏主要采 = ×100％ 用多塔串联工艺流程，根据不同的原料和产品要 求来确定塔数和工艺流程，其主要由脱低沸点物 可以看出，由单效增至双效，理论上可节省 塔、脱高沸点物塔、四氯化硅产品塔以及三氯氢 的一次蒸汽量50％，而从四效增至五效，节能 硅产品塔等组成，经过多级精馏提纯达到要求的 效果只增加5％，随着效数增加，节能效果 增 三氯氢硅产品去还原车间