改良西门子法生产多晶硅工艺简介.ppt

工艺流程简述—氯化氢合成 工艺原理 氯化氢是无色有刺激性气味的气体。标准状态下密度为1.00045克/升，熔点-114.80℃，沸点-85℃。在空气中发白雾，溶于乙醇、乙醚，极易溶于水。 氯气和氢气按体积比1：1.05配比，在石墨二合一合成炉内燃烧，合成氯化氢，化学反应方程式： Cl2 + H2→2HCl + 184.096kJ 合成的氯化氢再经循环水、-20℃乙二醇冷冻液两级冷却脱水，制得合格氯化氢。 根据生产需要对HCL气体进行进一步除水，其原理为： SiCl4 + 2H2O → SiO2 + 4HCl 第十九页，共38页。 工艺流程简述—氯化氢合成 工艺流程简图 第二十页，共38页。 工艺流程简述—三氯氢硅合成 工艺原理 三氯氢硅性质：分子量135.45，相对密度1.34kg/L，熔点：-126.5℃,沸点：33℃，遇水分解。溶于CS2、CCL 4、Cl+Cl3、苯。易燃、在空气中能自燃，燃点-27.8℃, 自燃点104.4℃，与空气的爆炸极限：20.2～33.2%,有刺激性气味；有毒，吸入三氯氢硅蒸汽损伤呼吸道。 三氯氢硅合成是通过氯化氢气体的压力作用将合成炉内干燥的硅粉吹起达到沸腾状态，氯化氢与硅粉在300～320℃下进行合成反应。主要化学反应方程式： Si + 3HCI→SiHCL3 + H2 + 50kcal/mol Si + 4HCl→SiCl4 + H2 + 54.6kcal/mol 第二十一页，共38页。 工艺流程简述—三氯氢硅合成 工艺原理 另外，除付产四氯化硅外，还要付产少量的二氯二氢硅、PCl3、BCl3 、AlCl3 、CaCl2等金属氯化物。 三氯氢硅在潮湿的空气中极易发生水解反应，放出大量氯化氢和氢气，污染环境，并易发生火灾。水解反应方程式： SiHCl3+2H2O →SiO2+HCl+H2 因此，三氯氢硅要贮存在干燥、阴凉、通风处，着火后要用砂土、干粉灭火器、CO2灭火器扑救，严禁用水灭火。 第二十二页，共38页。 工艺流程简述—三氯氢硅合成 工艺原理 副产物四氯化硅的性质，分子量169.90，相对密度1.483kg/L,熔点-70℃，沸点：57.57℃，无色透明发烟液体具有难闻的窒息性气味，溅上皮肤会坏死。在湿空气中水解放出HCL气体，遇氨气及胺剧烈反应生成氮化硅。 三氯氢硅合成采用大型沸腾式反应器，合成反应收率高、产量大；除尘采用两级沉降、一级袋滤，除尘效果彻底；冷凝采用加压法、常压法相结合工艺，即实现了三氯氢硅的有效冷凝，又降低了动力消耗。 第二十三页，共38页。 工艺流程简述—三氯氢硅合成 工艺流程简图 第二十四页，共38页。 工艺流程简述—TCS尾气处理 工艺原理 HCL吸收系统原理 该工艺以冷TET为吸收溶剂，利用TET在低温状态下对HCL气体溶解度极大而氢气溶解度较低的的优良特性，脱除尾气中的HCL气体和氯硅烷气体。 HCL精馏系统原理 该工艺是利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流，使其实现分离。 第二十五页，共38页。 工艺流程简述—TCS尾气处理 工艺原理 氢气吸附系统原理 该工艺利用吸附剂（活性炭）表面布满的无数微孔对不同物质吸附能力的不同来脱除杂质气体。通过适当的控制，在一定的平衡条件下，使HCL、氯硅烷分子吸附于活性炭的固相中，而氢分子则在气相中得到富集。当吸附完成后在加热减压的情况下解析出来，完成整个吸附再生过程。 第二十六页，共38页。 工艺流程简述—TCS尾气处理 工艺流程简图 第二十七页，共38页。 工艺流程简述—三废处理 工艺原理 利用HCL在水中溶解度很大而氢气不溶解在水中的这样一个原理，洗涤尾气中的酸性成分，排放对环境无影响的氢气。吸收了HCL的酸性废水，通过加入32％的烧碱进行中和，达标排放。 第二十八页，共38页。 工艺流程简述—三废处理 工艺流程简图 第二十九页，共38页。 工艺流程简述—精馏 工艺原理 利用液体混合物中不同组分具有不同的挥发度，也就是不同的蒸汽压和不同的沸点，借恒压下降低温度和升高温度时，使其部分汽化(加热过程)和部分冷凝 (冷凝过程)，从而使混合液分离，获得定量的液