多晶硅冷氢化生产的基本工艺探讨(上)

发布时间: 2023-10-19 21:15:14 人气：1 来源：汽车零件

  为了便于讨论，需要先充分了解一下冷氢化的生产的基本工艺。为避免与相关企业产生不必要的知识产权纠纷，本文中的冷氢化工艺论述均来自笔者自己掌握的一些公开资料及个人的生产技术经验汇编而成的技术方案。任何企业或个人如对本文中所阐述的工艺论述有知识产权疑议，请及时与笔者进行联系确认。

  一般的冷氢化工艺可大致分为四大部分，即物料供应系统(含STC、H2、硅粉、HCL等)、氢化反应器系统、冷凝分离系统和精馏系统。详细工艺如下图所示：

  从工艺流程图中能够准确的看出，硅粉经过干燥后和催化剂在硅粉中间槽内进行H2活化，然后后通过给料仓进入氢化反应器。一般硅粉进入氢化反应器主要有三个部位，反应器顶部、反应器中部和反应器底部，这三个部位进料各有优势，后续进行详细的分析。STC和H2分别经过加压、汽化后按照一定的摩尔比从流化床底部进入，如同TCS合成炉一样，这样做才能够使氢化反应器内的物料进行充分沸腾反应。反应尾气通过旋风分离器分离掉绝大部分的催化剂和未反应完全的硅粉，之后再进入洗涤塔通过氯硅烷喷淋洗涤进一步除去尾气中的固含物。比较洁净的尾气通过STC加热器与液体STC进行充分换热，然后再通过两级冷凝器对尾气进行深冷，尾气中的氯硅烷变为液体，这样就可以将尾气中H2和HCL与氯硅烷通过气液分离器进行分离。分离出来的气体H2和HCL根据公司工艺和设备情况回收至合成车间或是氢化反应器。液体氯硅烷一部分被泵入尾气洗涤塔来洗涤尾气，剩下的均进入汽提塔进一步除去固体杂质。除杂后的氯硅烷进入粗馏塔进行STC和TCS的分离，STC为液体从塔底排出，TCS成气体从塔顶排出进入下一级精馏塔分别进行除重、除轻处理。精馏后的TCS进入TCS储槽，之后被泵入多晶硅还原工序。

  如果从传统的改良西门子法工艺角度来看，冷氢化工艺其实是由三个工序构成的，即TCS合成工序、合成干法尾气回收的冷凝工序和合成精馏工序。笔者之所以从传统的生产的基本工艺角度来对冷氢化进行工序分割，主要是为便于分析冷氢化经常存在的问题，并给予一些相应的解决方法。

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  有投资者在投资者互动平台向大全能源提问：请问贵公司，协鑫的颗粒硅竟争力怎么样？12月28日，大全能源在投资者互动平台表示，公司采用改良西门子法加冷氢化工艺制备多晶硅，公司产品与颗粒硅在外形、制备工艺和产品质量等方面均存在比较大差异，颗粒硅的具体应用场景与市场竞争力情况，烦请关注相关制造

  昱辉阳光7月1日宣布，其四川多晶硅厂已采用新炉和冷氢化技术于2013年7月1日重现启动生产。资料图：昱辉阳光旗下四川瑞能多晶硅基地据悉，该该公司去年11月停止多晶硅生产以完成更新，并整合一期二期多晶硅产能达1万吨，其改进更新后的36对棒还原炉RN-700和冷氢化技术使得能源消耗从145kWh/kg，降低到100kWh/kg。昱辉阳光1万吨多晶硅厂已于2013年第一季度进行了试产，于7月1日全面投产，公司预期今年第三季度能够生产1800-2000吨左右的多晶硅，与2012年第三季度约1176吨多晶硅生产所带来的成本$24/kg相比，如今成本降低到约为$18/kg

  从中电投集团获悉，日前，中电投黄河公司新能源分公司成功研发出国内首套完整的冷氢化技术，实现了多晶硅生产中副产物四氯化硅循环回收利用，成功解决了制约我国多晶硅行业发展的四氯化硅转化技术难题，打破了国外对这一先进工艺的垄断，填补了国内技术空白。多晶硅在生产的全部过程中会产生大量的副产品四氯化硅，生产1公斤多晶硅会产生13至16公斤的四氯化硅。而废弃的四氯化硅所产生氯化氢气体，导致非常严重的环境污染，如何来处理大量囤积又无用的的四氯化硅，成为国内多晶硅企业头疼的问题。针对这一问题，中电投黄河公司新能源分公司科研团队展开科研攻关，通过对氢化炉硅粉给料系统及流化床反应器进行

  5月24日下午17：08分，在宜昌南玻6000T/a多晶硅技改项目建设工地上，备受业界关注的全球最大冷氢化炉一次吊装到位。冷氢化炉是宜昌南玻此次技改项目中的核心装置，具有生产能力大、转换效率高、电耗物耗低等优点，工艺技术参数在国际上处于领先水平。炉体直径约4.3米，高23.5米，重达170多吨，单炉可处理四氯化硅12.5万吨/年。这次吊装起吊高度超过16米，要穿过16米高的钢构框架，最终落到预留的支撑点上，现场实际操作空间小，与冷氢化炉安装环梁之间仅有10多毫米的缝隙，吊装难度极大，但经过有关人员周密部署，一次即顺利吊装成功。冷氢化炉的吊装完成，是宜昌

  时下大多数多晶硅工厂因成本压力和现金亏损纷纷停产或减产，行业坏消息不断，宜昌南玻多晶硅工厂则一边满负荷生产，一边紧张、有序地实施多晶硅技改升级。宜昌南玻的多晶硅产品自09年投产后质量口碑甚佳，得到了市场和客户的广泛认同。为满足市场对原生多晶硅高纯度及低成本的要求，按公司预定计划，今年投入近六亿元重点对多晶硅进行冷氢化技术升级，此外还将完成还原及精馏工序的技改。先进的冷氢化工艺，结合单体解决能力最大的冷氢化炉，四氯化硅将高效转化为三氯氢硅。与热氢化工艺相比，多晶硅电耗和物耗将大幅度下降。通过采用36对棒大还原炉，生长周期缩短，单炉产量增加，还原工序每公斤

  4、设备折旧：在财务制度中，折旧是指企业固定资产折旧，为便于从生产运行角度进行讨论，这里笔者主要是对设备折旧进行论述。设备投资本来就是一个固定值，对多晶硅生产所带来的成本而言应该是没什么影响的，但是从财务方面来讲，其对多晶硅生产所带来的成本影响还是挺大的。这种影响主要体现在：设备固定投资、设备折旧年限的计算方式和实际产能这三个方面。4.1、设备固定投资：对于国内目前已建成的多晶硅生产企业而言，单位建设投资差异是非常大的。对于09年以前已开始建设的年产3000t规模的多晶硅项目而言，单位建设投资所需成本在120美金/kg以上，而现在新建年产5000t规模的多晶硅项目单位

  3.1、影响TCS生产所带来的成本的因素：在TCS生产中影响其生产所带来的成本的重要的因素是生产的基本工艺、物料单耗、电耗、TCS转化率及生产运行周期，其中物料单耗主要是指硅粉、氢气、STC(冷氢化)和液氯(热氢化)的耗量。3.1.1、生产的基本工艺的影响：在目前的改良西门子法多晶硅生产中TCS的生产的基本工艺主要有两种，即热氢化(含合成)和冷氢化。关于这两种氢化的优劣之争行业内也已有多时，目前普遍倾向于冷氢化优于热氢化，这主要体现在五个方面：A、冷氢化耗电量低;B、冷氢化TCS转化率高;C、冷氢化一次性投资所需成本低;D、热氢化备品备件费用高;E、A和B决定冷氢化的生产所带来的成本很低。针对以上五

  美国LXE太阳能技术公司。其拥有世界上先进的包括冷氢化在内的多晶硅工艺技术，小组成员有着非常丰富行业经验，所有专家都曾在道康宁、联合碳素等公司任职。该公司始终致力于利用自身的技术优势，为公司可以提供技术服务，提升产品质量，降低生产所带来的成本，优化作业效率，促进企业不停地改进革新，使之成为行业内成功的开拓型企业。目前，全球多晶硅价格骤降，降低生产所带来的成本是企业生存的迫切需要。采用冷氢化方式处理可有效地降低生产所带来的成本，提升公司竞争力。而美国LXE技术公司正是太阳能产业里冷氢化、TCS合成、电子级TCS制备和硅烷等多晶硅行业的多项技术提供商之一。LXE公司总部在新泽西，在休斯敦和拉

  多晶硅因生产的全部过程中产生的副产品四氯化硅有剧毒和腐蚀性,加之生产所需电耗极高,该行业在早年被视作高耗能高污染行业。而冷氢化技术就是将四氯化硅在低温高压环境下转化为三氯氢硅。这样不仅可避免环境污染,生产多晶硅的另一重要原材料三氯氢硅也可在制作的完整过程中循环产生。三氯氢硅差不多能占到多晶硅生产所带来的成本的27％上下,是除去电耗和折旧之后最主要的成本。国内冷氢化技术在降低生产所带来的成本上最著名的例子就是保利协鑫。该厂商2009年初其成本大约为40美元/kg,之后两年冷氢化技改项目相继投产,去年年末其成本已下降至25美元/kg。此次精功科技与朝阳绿色科技有限公司合资成立多晶硅生

  位于中国的多晶硅领先制造商大全新能源公司（纽约证交所股票代码:DQ）（下称“大全新能源”或“公司”）今天宣布计划在万州多晶硅生产基地采用冷氢化技术将四氯化硅转化成三氯氢硅。冷氢化技术的采用有望将万州生产基地每年的三氯氢硅产量增加到22万吨。同时，公司将把目前的热氢化炉改造成三氯氢硅沉积炉。该技术改进项目将于2011年10月开始，计划于2012年第三季度完成机械安装。该项目完成后，万州多晶硅生产基地的年产能有望从目前的4300吨提高到9000吨。该项目的总资本支出大约为1.35亿美元。大全新能源首席执行官姚

  下半年，多晶硅产能集中释放，约在140万吨，据此测算，如果市场有需求，2023年国内硅料供应量能够达到150万吨。从供需匹配上看，按照2023年全球新增400GW光伏装机量计算，对应硅料160万吨（加上进口）的供应，整体供应相对平衡有余量。——中国有色金属工业协会硅业专家组副主任吕锦标2023年9月19-20日

  2023年7-8月，我国光伏制造业继续保持高位运行，产业规模及基本的产品产量持续迅速增加，根据光伏行业规范公告企业信息和行业协会测算，全国多晶硅、硅片、电池、组件产量同比增长均接近或超过80%。多晶硅环节，7-8月全国产量达23.35万吨，同比增长93.8%。硅片环节，7-8月全国产量达98.9GW，同比增长84.3

  10月9日，华民股份发布了重要的公告称，近日，公司及控股子公司鸿新新能源科技（云南）有限公司与四川永祥多晶硅有限公司（以下简称“永祥多晶硅”）、四川永祥新能源有限公司（以下简称“永祥新能源”）、内蒙古通威高纯晶硅有限公司（以下简称“内蒙古通威”）、云南通威高纯晶硅有限公司（以下简称“云南通

  近期，合盛硅业公布2023年09月28日投资者关系活动记录表，有投资者提问，20万多晶硅项目预计何时可以正式投产？未来市场发展的潜力如何？合盛硅业答复:尊敬的投资者您好！公司子公司中部合盛在新疆乌鲁木齐产业园区建设的年产20万吨高纯晶硅项目的主要生产装置已于近期试车。东部合盛硅业有限公司年产20万吨高纯

  涨不动了！硅料价格全线日，硅业分会发布最新多晶硅现货价格，本周硅料价格全线持稳。具体来看：N型料成交价9.00-9.90万元/吨，平均为9.33万元/吨。单晶复投料成交价7.80-8.70万元/吨，平均为8.23万元/吨。单晶致密料成交价7.60-8.50万元/吨，平均为8.04万元/吨。单晶菜花料成交价7.30-8.20万元/吨，平均为7.76万元/吨。

  9月27日，通威股份发布了重要的公告称，公司召开董事会审议通过了终止2023年度向特定对象发行股票事项。据悉，通威股份2023年度向特定对象发行股票拟募集资金不超过1,600,000万元（含本数），扣除发行费用后的募集资金净额计划用于“20万吨高纯晶硅项目”和“云南通威水电硅材高纯晶硅绿色能源项目（二期20万吨

  根据中国光伏行业协会对掌握的企业样本数据统计，2023年8月：太阳能级多晶硅产量环比增长1.7%，同比增长26.2%；硅片产量环比增长12.4%，同比增长74.2%，其中单晶硅片产量占比约99.3%；电池片产量环比增加2.6%，同比增长56.4%，其中单晶电池片产量占比约98.5%；组件产量环比下降1.1%，同比增长66.2%，其

  从西宁海关获悉，2023年前8个月，青海省外贸进出口总值31.8亿元，比去年同期（下同）增长20.9%，其中，出口18亿元，增长15.1%；进口13.8亿元，增长29.4%。进出口、出口、进口增速分别高出同期全国中等水准21个、14.3个和30.7个百分点，分别居全国第6、第9和第4位。8月，青海省外贸进出口总值3.8亿元，

  从大悟县人民政府官网获悉，9月14日，大悟县与湖北省、全市同步举行2023年三季度重点项目集中开工活动，年产20万吨多晶硅建设项目动工建设。据悉，隆昌（湖北）硅业有限公司年产20万吨多晶硅建设项目是今年7月大悟县政府招商引资项目，项目位于大悟县经济开发区阳平工业园华阳智造(大悟）产业新城，通

  10月18日，国新办举行前三季度国民经济运作情况新闻发布会，国家统计局副局长盛来运介绍相关情况。国家统计局最新多个方面数据显示，前三季度，全国规模以上工业增加值同比增长4.0%，比上半年加快0.2个百分点。其中，装备制造业增加值增长6.0%，比全部规模以上工业快2.0个百分点。分经济类型看，国有控股企业增

  10月16日，横店东磁太阳能泗洪工厂获得国际权威认证机构TV南德颁发零碳工厂认证，这是TV南德在光伏行业认证的全球首家零碳工厂，也是横店东磁太阳能自9月份达成组件生产100%绿电之后取得的又一节能减排重大成果。作为中国节能协会授权的首批零碳工厂认证机构，TV南德依据最新的《零碳工厂评价规范》(T/

  10月16日，中广核新能源发布公告称，2023年9月公司及其附属公司（集团）按合并报表口径完成发电量1217.2吉瓦时，较2022年同比减少11.2%。其中，中国风电项目减少16.2%，中国太阳能项目减少2.6%，中国热电联产及燃气项目增加63.3%，中国水电项目减少30.4%及韩国项目减少7.9%。截至2023年9月30日止九个月

  日前，法国原子能和可替代能源委员会（CEA）下属子公司Heliup，已从一组投资者那里获得了1050万美元的资金。该投资者集团由StarquestCapital牵头，包括EITInnoEnergy、法国巴黎银行投资部、房地产集团Idec和法国国家投资银行等。公司表示，计划用这笔资金在法国建设一座轻型太阳能电池板生产设施，初始

  北极星太阳能光伏网发布一周要闻回顾（2023年10月7日-10月13日）

  10月13日，北极星太阳能光伏网发布一周要闻回顾（2023年10月7日-10月13日）。政策篇国家能源局：明确绿证核发、管理机构近日，国家能源局印发《关于可再次生产的能源绿色电力证书核发有关事项的通知》，就绿证核发的管理等方面提出有关要求。根据文件，国家能源局新能源和可再次生产的能源司负责绿证相关管理工作，

  近日，由横店东磁太阳能投资建设的宜宾市首家全智能、数字化未来5G工厂进入全线量产前的冲刺阶段，预计将于10月20号实现全线量产。宜宾基地是横店东磁太阳能省外布局的首个光伏电池生产基地，也是首个N型TOPCon高效电池生产基地。横店东磁太阳能以宜宾项目为核心进行N型产业布局，形成产业链端协同竞争

  10月11日，中节能太阳能发布业绩预告，预计2023年前三季度归属于上市公司股东的净利润14.2亿元~14.8亿元，同比增长21.93%~27.08%；基本每股盈利0.3632元~0.3786元。公告称，2023年前三季度业绩较上年同期增加的根本原因：一是公司电站装机规模增加，公司加强运维管理，发电量对比上年同期增加；二是公