發(fā)布時間：2020-11-01 00:11

　　 三氯氫硅混合體系精餾工藝作為太陽能級多晶硅生產(chǎn)過程中關(guān)鍵的操作環(huán)節(jié),影響著最終多晶硅產(chǎn)品的品質(zhì)。多晶硅生產(chǎn)合成工段的反應(yīng)液經(jīng)過深冷后進入三塔串聯(lián)精餾系統(tǒng),三個塔依次命名為預(yù)分離塔、三氯氫硅塔與四氯化硅塔。預(yù)分離塔脫除氯化硼、二氯二氫硅、氯化氫及氫氣等輕組分,塔釜采出三氯氫硅、四氯化硅及高沸物雜質(zhì)作為三塔進料,于三氯氫硅塔塔頂?shù)玫礁呒兌?9.93%的三氯氫硅產(chǎn)品,塔釜采出四氯化硅及高沸物雜質(zhì)作為四塔進料,四塔脫除三氯氧磷、氯化鋅及氯化銅等重組分,塔項采出混有少量三氯氫硅的四氯化硅,返回原料罐,塔釜采出高沸物雜質(zhì),提餾段側(cè)線采出高純度99.85%的四氯化硅產(chǎn)品。本課題針對新型三塔精餾工序,使用化工模擬軟件Aspen Plus對三個塔適宜的操作條件、能源消耗進行模擬分析,根據(jù)塔器能耗特點提出了兩種新型的節(jié)能改造方案。本課題首先針對系統(tǒng)組成物性進行分析,通過查閱文獻獲取三氯氫硅-四氯化硅體系的汽液相平衡數(shù)據(jù),選擇PENG-ROB熱力學模型對熱力學數(shù)據(jù)進行擬合回歸,得到二元交互作用參數(shù)。利用軟件中的靈敏度分析及設(shè)計規(guī)定功能確定了各個塔器的最優(yōu)操作參數(shù),優(yōu)化后預(yù)塔的最優(yōu)操作條件為：操作壓力0.150 MPag,理論板數(shù)20塊,進料位置在第6塊板,回流比27.0,塔頂采出量435kg/h,塔釜氯化硼雜質(zhì)含量1.92×10-8,小于20ppb,滿足工藝指標要求。優(yōu)化后三塔的最優(yōu)操作條件為：操作壓力0.150 MPag,理論板數(shù)25塊,進料位置在第11塊板,回流比3.0,塔頂餾出量4785 kg/h。優(yōu)化后四塔的操作條件為：理論板數(shù)18塊,操作壓力0.250 MPag,四氯化硅產(chǎn)品側(cè)線采出在第12～14塊理論板,側(cè)采量894kg/h,塔頂三氯氧磷雜質(zhì)含量2.45×10-6,氯化磷雜質(zhì)含量6.13×10-6,實現(xiàn)了分離任務(wù)書要求。將三塔串聯(lián)精餾與傳統(tǒng)雙塔以及三塔并聯(lián)工藝模擬數(shù)據(jù)進行比較。由于傳統(tǒng)雙塔工藝中輕組分脫除不完全,且最終產(chǎn)品中硼雜質(zhì)含量超標,不能滿足生產(chǎn)要求。三塔并聯(lián)精餾工藝可滿足工藝任務(wù)要求,但總回流量大,且各個塔的塔釜再沸器熱負荷總量與三塔串聯(lián)工藝相比高出38.45%,不利于節(jié)能降耗。對三塔串聯(lián)各精餾塔能耗與塔頂、塔釜溫度進行分析,將三塔塔頂蒸汽作為預(yù)塔塔釜再沸器的熱源,完成預(yù)分離塔、三氯氫硅塔之間的雙效精餾模擬,在有效利用低品位熱源的同時降低了冷卻設(shè)備成本。通過可行性分析,設(shè)計了三氯氫硅塔開放式A型熱泵精餾工藝,計算確定了熱泵壓縮機最佳壓縮比以及適宜的壓縮機出口壓力,改造后的工藝與原工藝相比,節(jié)省了205.26萬元／年的公用工程費用,節(jié)約能源達81.41%,具有可觀的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。
【學位單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TQ127.2
【部分圖文】：

況巧（ｇ）?＋?２／／；（《）＋沉（Ｓ）…．誦?＞?２ＳｉＨ：ＣＬＡｇ）?（１－１３）??冷巧化ＳｉＣＵ工藝流程見圖１－８，冷氨化技術(shù)的四氛化娃單程轉(zhuǎn)化率約在２０％？２５％，??生產(chǎn)Ｓ氛氮巧的單位能耗在０．８？２．２ｋＷ‘ｈ／ｋｇ左右。與熱氨化技術(shù)相比，冷氨化具備四??氯化娃轉(zhuǎn)化率髙、工芝反應(yīng)溫巧低、操作較穩(wěn)定、能耗小等優(yōu)巧。缺點是反應(yīng)在高壓??下進行，巧粉進料難，且存在安全隱患，產(chǎn)品不易分離，設(shè)備損耗快，成本較高。??目前對冷氨化工藝的主要研巧方向是：優(yōu)化操作參數(shù)，在降化反應(yīng)濕度的同時提??升轉(zhuǎn)化率；改造進料設(shè)備，増加使用周期；開發(fā)促成高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率且自身穩(wěn)定性強的??催化劑等措施。?

Ｉ?叫??Ｉ??ｌ－ＳｉＣＵ汽化器；２—?ａ化反應(yīng)器；３—冷凝分巧系統(tǒng)??圖１－７熱氯化ＳｉＣｌｉ工藝流程圍??Ｆｉｇ．?１－７?巧０Ｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?化ｅｒｍａｌ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?化ｔｒａｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ??冷氨化技術(shù)工藝ｆ３２ｌ為，使用氛化亞銅、鐵基或鎮(zhèn)基作為催化劑，Ｈ２與ＳｉＣｌ４摩爾??比為（２？８）?：?１，ＳｉＣｋ?（ＳＴＣ）、化、娃粉、催化劑一同在流化床反應(yīng)器中，進行??氣固相反應(yīng)生成ＳｉＨＣｌｖ反應(yīng)方程式：??３?況?Ｃ７４（ｇ）＋?２／／２（別＋況（Ｊ）—＾＾＾＾４?況／／ａ，（ｇ）?（１－１２）??反應(yīng)溫度４２０？６５０‘Ｃ，反應(yīng)壓力為１．０？３．５?ＭＰａｇ，同時伴隨有二巧二氨珪副產(chǎn)物生??成，副反應(yīng)方程式：??況巧（ｇ）?＋?２／／；（《）＋沉（Ｓ）…．誦?＞?２ＳｉＨ：ＣＬＡｇ）?（１－１３）??冷巧化ＳｉＣＵ工藝流程見圖１－８，冷氨化技術(shù)的四氛化娃單程轉(zhuǎn)化率約在２０％？２５％，??生產(chǎn)Ｓ氛氮巧的單位能耗在０．８？２．２ｋＷ‘ｈ／ｋｇ左右。與熱氨化技術(shù)相比，冷氨化具備四??氯化娃轉(zhuǎn)化率髙、工芝反應(yīng)溫巧低、操作較穩(wěn)定、能耗小等優(yōu)巧。缺點是反應(yīng)在高壓??下進行

況巧（ｇ）?＋?２／／；（《）＋沉（Ｓ）…．誦?＞?２ＳｉＨ：ＣＬＡｇ）?（１－１３）??冷巧化ＳｉＣＵ工藝流程見圖１－８，冷氨化技術(shù)的四氛化娃單程轉(zhuǎn)化率約在２０％？２５％，??生產(chǎn)Ｓ氛氮巧的單位能耗在０．８？２．２ｋＷ‘ｈ／ｋｇ左右。與熱氨化技術(shù)相比，冷氨化具備四??氯化娃轉(zhuǎn)化率髙、工芝反應(yīng)溫巧低、操作較穩(wěn)定、能耗小等優(yōu)巧。缺點是反應(yīng)在高壓??下進行，巧粉進料難，且存在安全隱患，產(chǎn)品不易分離，設(shè)備損耗快，成本較高。??目前對冷氨化工藝的主要研巧方向是：優(yōu)化操作參數(shù)，在降化反應(yīng)濕度的同時提??升轉(zhuǎn)化率；改造進料設(shè)備，増加使用周期；開發(fā)促成高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率且自身穩(wěn)定性強的??催化劑等措施。?
【參考文獻】

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本文編號：2864719