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    浙江争光實業股份有限公司浙江争光實業股份有限公司
    ZHEJIANG ZHENGGUANG INDUSTRIAL CO., LTD.

    公司新聞

    助力光伏産業做大做強——争光樹脂在多晶矽生産上的應用
    發布時間:2022-01-26


     

            全球經濟的快速發展,帶來了能源的巨大消耗。由于傳統意義上的能源如石油、煤、天然氣等的不可再生性,在能源來源以及消耗方面,人類正在面臨巨大的挑戰,形勢将越來越嚴峻。解決的辦法有:(1)提高科技進步,研發新生産工藝,降低生産能耗; (2)開發新能源,如太陽能、風能、氫能、潮汐能、生物質能等,使可應用的能源品種多樣化,降低對石油、煤、天然氣等的依賴性。

     

            太陽能作為一種清潔能源,因其具有“取之不盡,用之不竭”的特性,在新能源種類中占有重要地位。多晶矽是太陽能電池的最重要原料。近3~5年,多晶矽産業在全球特别是中國迅猛發展。現有國内外主流工藝中,太陽能級多晶矽主要采用改良西門子法、矽烷法,其中改良西門子法占到了約80%生産多晶矽所需的三氯氫矽的理論單耗~5t/t,但由于還原反應的選擇性不高、設備設計不夠合理、工藝不夠完善等諸多因素影響,實際的消耗遠高于理論值,在多晶矽生産裝置剛開始運行的初期,三氯氫矽單耗達20t/t以上,近幾年随着技術的不斷進步,單耗已經逐步下降到8~10t/t。據估計,目前國内已經建成和在建的多晶矽項目産能将達每年數萬噸。這樣,勢必帶動三氯氫矽的大量需求。作為多晶矽生産過程中最為重要的原料,三氯氫矽在中國從真正形成規模化工業生産起步開始到現在,雖僅有短短幾年的時間,但發展速度驚人。從2004年起步時期的~4kt/a,到2009年達300~400kt/a。

     

            改良西門子法和矽烷歧化法都是将物料提純分離最後再還原或分解的過程。在提純和分離的過程中,雜質硼較難去除,容易在系統中富集,對産品質量的影響很大。另外,生産過程中系統會産生一定量的二氯二氫矽,屬于甲類危險源,容易對系統設備管道産生腐蝕,如何加以有效地利用稱為多晶矽生産企業的一個主要問題。在多晶矽生産中,國内外已經研發并應用了除硼雜質大孔吸附樹脂和二氯二氫矽反歧化用催化樹脂。

     

            在多晶矽生産中,原料中的硼、磷主要以三氯化硼和三氯化磷形式存在,影響産品質量。在多晶矽中除硼、除磷可使用一直對硼或磷具有高選擇性的螯合樹脂,螯合樹脂上的功能基團同硼或磷形成穩定的配位體,在合理的設計工藝條件下,可實現将液體三氯氫矽中硼或磷含量從上千ppb降低到5ppb以下,從而達到除硼、除磷的目的。多晶矽原料通過螯合樹脂除硼、除磷,可以為精餾工段提供優質穩定的原料,減輕精餾工段的負荷,有利于提高産量和降低産品的能源單耗。

     

            二氯二氫矽沸點隻有8.3℃,自燃穩定58℃,為強腐蝕性有毒氣體,在空氣中發生反應産生白色煙霧,遇明火、高熱會發生燃燒或爆炸,不易現場長期儲存,因此二氯二氫矽的回收及利用不僅可以有效的消除安全隐患,而且可以一定程度降低生産成本。反歧化工藝較高有美國UCC公司研發應用,是回收二氯二氫矽的一個重要方法。
     

    反歧化工作原理: 催化樹脂

                              主反應:SiH2Cl2+ SiCl4 → 2SiHCl3

                              副反應:SiH3Cl+ SiCl4 →2SiH2Cl2

                                            2SiH3Cl → SiCl4 + 2SiH2Cl2

     

            反歧化催化劑主要有氰類、活性炭、進水氯化物、雜環類、胺或胺鹽及酰胺類、負載類催化劑,應用廣泛的是堿性大孔催化樹脂。

     

            将液态的二氯二氫矽和四氯化矽按照一定的配比在管道混合器中混合,混合後送緩沖罐,再通過泵送至反歧化預熱器,預熱後的物料送至固定床反應器中進行催化反應,反應後的産品送冷卻器冷卻,然後送提純系統,通過反歧化反應,絕大部分的二氯二氫矽與等摩爾的四氯化矽轉化為三氯氫矽,有效地回收了二氯二氫矽和四氯化矽。

     

            在歧化反應中,二氯二氫矽進料比提高,二氯二氫矽轉化率會升高直至達到一個穩定值;反應溫度升高,二氯二氫矽轉化率會升高,但溫度過高催化樹脂活性基團脫落導緻轉化率下降,因而控制反應器溫度變化,一般為80℃。在反歧化反應過程中,涉及SiH2Cl2、SiCl4、SiHCl3、SiH3Cl、SiH4五種物質形式,它們有一個共同特性,在合适的催化劑作用下,氯原子和氫原子與矽原子所連接的化學鍵能自由打開,這樣圍繞矽原子的氯原子和氫原子可以相互轉移,而轉移平衡後形成的混合物的性質取決于氯原子和矽原子的比值,因此,在特定的床層壓力下的氯原子和矽原子的比值越高,二氯二氫矽的轉化率也越高,催化劑溫度越高,活性越高,打開氯矽鍵的能力越高,二氯二氫矽的轉化率也越高。

     

                                                争光樹脂應用

    樹脂

    用   途

    CD950G幹态

    二氯二氫矽反歧化催化樹脂除雜質

    D870B幹态

    三氯氫矽除硼

    ZGFS821幹态

    三氯氫矽除磷



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