对多晶硅生产中精馏工艺优化研究

陈亚丽（新特能源股份有限公司，新疆乌鲁木齐830001）

摘要：文章针对传统多晶硅生产精馏工艺分类进行剖析，通过研究多晶硅精馏工艺中合成工艺、还原工艺、氢化工艺和循环工艺

的优化策略，目的在于提高多晶硅生产质量，推动行业经济的稳定发展。关键词：多晶硅；精馏工艺；合成工艺

多晶硅是将熔融状态下的硅单质放在过冷条件中，使硅原子形成规则晶格排列的结晶物。在多晶硅生产过程中，精馏工艺水平是决定生产质量的重要参考指标。通过优化精馏工艺，对降低产品生产成本，提高产品生产效率有着重要作用。

行回收，将烷烃中的碳元素进行替代，使其形成三氯氢硅，提高进而提高原料产量。

1传统多晶硅生产精馏工艺分类

多晶硅生产精馏工艺根据生产流程可以分为合成工艺、还原工艺、氢化工艺、和循环工艺。

1.1合成工艺

多晶硅的生产原料主要是三氯氢硅，多晶硅精馏过程也是三氯氢硅的精制过程[1]。在三氯氢硅合成过程中，主要是选择氯硅烷作为原料，将其以此通过粗馏系统与合成精馏系统中进行物质提纯。该工艺的具体操作流程如下：第一，将氯硅烷添加到粗馏系统当中，粗馏系统由两个反应塔组成，完成原料填充后启动反应装置，在催化剂作用下，氯硅烷会分解成三氯氢硅和部分四氯化硅。第二，粗馏系统会将原料中的大部分杂质进行去除，同时将三氯氢硅从混合物中分离，形成纯度较高的三氯氢硅。第三，将粗提纯的三氯氢硅输送至合成精馏系统当中，在该反应装置中，粗提纯三氯氢硅会经过多次除轻和除重的操作，在每次精馏后都会对材料纯度进行测量，直到材料满足精制要求。1.2还原工艺

在得到纯度较高的三氯氢硅之后，需要将其输送到精馏塔中对其进行进一步提纯。该操作的主要目的是将三氯氢硅与四氯化硅进行分离，以获得纯度较高的多晶硅生产原料[2]。该工艺的具体操作步骤如下：首先，将精制三氯氢硅输送至第一个精馏塔中，该精馏塔借助三氯氢硅与四氯化硅性质稳定性将其进行初步分离。在此过程中，精馏塔会将三氯氢硅混合物中存在其他杂质进行剔除，提高三氯氢硅的纯度。其次，在完成初步分离的三氯氢硅输送至第二精馏塔中，相较于第一个精馏塔，该精馏塔会将三氯氢硅与四氯化硅杂质彻底分离，以得到纯度达标的三氯氢硅原料。最后，在反复提纯的过程中，技术人员需要对提纯情况进行检测，在完全去除掉四氯化硅杂质后，将原料输送到下一操作工序。1.3氢化工艺

硅属于非金属物质，化合价有-4和+4，究其原因是因为位于14号位置的元素，性质处于中性，根据不同情况，硅元素会显示金属性或非金属性，出现不同的化合价变化。在三氯氢硅中，硅元素的化合价呈+4。氢化工艺的操作原理是在反应装置中通入适量氢气，在催化剂推动下，氢元素会替代四氯化硅中氯元素位置，生成三氯氢硅。同时，氢化工艺也会对氯硅烷进

1.4循环工艺

完成分离的四氯化硅会通过反应装置进入除重功能的精馏塔中进行提纯。在前几道工序当中，四氯化硅会被分离出来，但分离出的四氯化硅中含有较多杂质、如氯硅烷、硅化物等。若直接进行循环反应，那么将造成原料纯度下降，不能，满足多晶硅生产需求。四氯化硅的摩尔质量较高，可以利用精馏塔对其进行除重，获取纯度较高的四氯化硅，将提纯后的四氯化硅重新输送至氢化装置当中，借此提高原材料的利用效率。

2多晶硅生产精馏工艺优化策略

2.1合成工艺

2.1.1粗馏系统

传统合成工艺在生产过程中，由于粗馏系统主要用于三氯氢硅的精制，所产生的金属杂质和非金属元素杂质较多[3]。针对此类情况，粗馏系统的优化重点是进行非金属杂质和金属杂质的去除。该系统的具体优化策略如下：首先，原料所经过的第一个精馏塔性能保持不变，参照正常操作流程对三氯氢硅进行粗提纯，在完成该操作后，可以获得以四氯化硅与三氯氢硅为主的混合物。其次，对第二个精馏塔性能进行调整，将除重塔调换成除轻塔，使其可以从塔釜中间获得三氯氢硅初步提纯的混合物。与传统工艺相比，该工艺的金属杂质含量占比会增加，同时非金属杂质占比下降，使提纯后的三氯氢硅能够完全满足合成精馏系统的操作需求。

2.1.2合成精馏系统

合成精馏系统是将三氯氢硅混合物进行进一步筛选的操作系统。为了提高系统的分馏能力，增加三氯氢硅产量，需要采取措施对系统进行优化。例如，某企业在进行工艺优化时，为了减少系统变更成本，该企业保持一级塔与二级塔的操作性能不变，将三级塔与四级塔结构进行优化，将传统的板式精馏塔调整为填料塔。该做法可以增加精馏塔的理论塔板数量，增加系统结构的反应频次，进而提升三氯氢硅的合成质量。该企业为了减少资源消耗，在原有反应设备基础上，增加换热器设备，将换热器设备安放在二级塔和四级塔中，以实现三氯氢硅的双效精馏。经过测试，优化后合成精馏系统蒸汽消耗量，同比传统工艺蒸汽消耗量，总量下降30%，有效提高资源利用率，降低原料生产成本。2.2还原工艺

该工艺操作的主要目的是进行氯硅烷和四氯化硅回收。由于三氯氢硅需要经过多次除重、除轻操作，在此过程中会产

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工艺管控生未完全反应的氯硅烷和四氯化硅。在“绿色生产”理念下，需要将此类物质回收，进行重复利用，借此降低产品生产成本，提高行业经济效益。例如，某企业在确保精馏塔性能保持不变的基础上，将系统主要计量设备性能和材料输送管道直径进行更改，借此提高反应装置单位处理总量，降低精馏塔的回流比。同时，该企业在确保多晶硅生产质量的基础上，调整系统蒸汽消耗和循环水流量，使系统操作性能得到进一步加强。在具体实践过程中，完成优化的还原精馏塔，同比传统工艺，该系统的处理能力提高了60%，工作效率提高了0.8倍。

炼油工业中的催化裂化

技术工艺浅析

姬凤琴高永林（陕西延长石油（集团）延安炼油厂，

陕西延安727406）

摘要：炼油工业发展中对于技术工艺的要求越来越高，催化裂化技术工艺作为比较重要的基本工艺手段，确实表现出了较为理想的作用价值，但是在新形势下同样也面临着更高的要求，这也就需要围绕着该工艺进行不断创新优化。文章就重点围绕着炼油工业中的催化裂化技术工艺，首先论述了该工艺的发展历程，然后又介绍了催化裂化技术工艺的具体流程，最后探讨了如何优化催化裂化技术工艺的应用效果，希望具备参考借鉴作用。

关键词：炼油工业；催化裂化；技术工艺

炼油工业在当前我国社会发展中面临着更高的要求，为了更好满足于多个领域的发展需求，在炼油工业中必然需要借助于更为先进可靠的技术工艺进行优化。催化裂化技术工艺作为炼油工业中比较突出的一类典型技术工艺，同样也在实际生产中表现出了较强的作用价值，并且需要在未来炼油工业生产中予以不断创新优化，促使其符合新形势下的新要求。结合具体炼油厂的生产特点和实际状况，催化裂化技术工艺同样也需要进行适应性调整，促使其能够在现场生产中发挥更强价值效益。

2.3氢化工艺

氢化工艺的主要目的是将四氯化硅转化成三氯氢硅，增加三氯氢硅产量，进而提高多晶硅的生产总量。通过优化氢化工艺，能够有效提高材料利用率，降低企业的生产成本。例如，某企业根据三氯氢硅和氢化系统的使用特点，结合目前企业综合经济实力，对氢化精馏的一级塔与二级塔结构进行改造，将结构由板式塔调整为填料塔，完成改造的氢化精馏塔具备较高的操作弹性，可以对系统压力进行分流。完成结构改造后，在进行氢化工艺时，可以适当提升一级塔的操作压力，同时降低二级塔压力，将一级塔作为主要反应装置。并且利用一级塔塔顶的气相物料去加热二级塔中的塔釜物料。在具体实践中，完成改造的反应装置，塔内结构的理论塔板数提高了一倍，同时，蒸汽消耗量较以往生产减少了50%。可见，完成优化的氢化系统对减少资源损耗，降低生产成本有着积极的意义。2.4循环工艺

循环工艺主要是进行四氯化硅回收，由于在精馏过程中，系统经过高温、高压环境后，氯硅烷会产生反应生成硅单质，因此，在循环工艺中，还需要进行无定形硅粉的回收。例如，某企业在进行循环工艺优化时，结合实际生产情况，在对还原精馏系统和尾气回收系统中添加粉体回收装置，该装置可以对硅粉进行规律，降低氯硅烷中的硅粉携带量，进而提高进入循环提纯塔中的四氯化硅的纯度，降低系统回收难度。因为进入循环系统的物质洁净度较高，所以提纯塔在进行物质提纯时受其他固态物质的影响较小，能够有效提高工作效率和产品提纯质量。通过优化循环工艺，可以在确保系统蒸汽流量达标的基础上，降低残留物质排放流量，进而提高残留物质处理的有效性。

1炼油工业中催化裂化技术工艺发展历程

炼油工业中催化裂化工艺的应用最早出现在上世纪20年代，至今已有近100年的历史，法国最先应用该技术工艺投入生产，在1936年开始发挥出了较强的实际生产效益。结合这一催化裂化技术工艺的应用而言，其最为主要的应用目标就是借助于蜡油或者是渣油作用于相关目标材料，促使其能够在催化剂的作用下，最终形成汽油、液化石油气、轻柴油以及油浆等材料，满足炼油生产要求。在催化裂化技术工艺的应用中，催化剂是比较核心的基本要素，也是促使整个催化裂化技术工艺能够得到较好运用的基本条件，成为该技术发展和创新的重要关注点。结合以往发展历程来看，催化裂化技术工艺的创新发展都和催化剂的研究有关，催化剂的有效选用能够在最终产量以及质量方面形成有效保障。

我国在炼油工业中引入和应用催化裂化技术工艺的时间相对较晚，直到1958年才首先将该工艺应用到实际生产过程中，并且在1965年在抚顺石油二厂进行了系统构建，促使催化裂化技术工艺发挥出了较强的价值效益。虽然我国在催化裂化技术工艺方面的研究和实践仅仅有六十几年的历史，但是发展速度却比较突出，当前我国已经是全球第二大催化裂化技术工艺应用大国，在设计、工艺技术以及管理维护等多个方面具备明显优势。

3结语

综上所述，市场经济结构的调整，降低了多晶硅生产的利润空间。精馏工序作为多晶硅生产的重要工序，需要消耗较多的资源进行生产。通过优化精馏工艺，对提高企业的市场生存能力，提高产品生产质量有着重要意义。

参考文献：

[1]占明明.多晶硅生产中精馏工艺优化[J].化工设计通讯,2018,44(10):75.

[2]武振国,郑洁.电子级多晶硅生产中氯硅烷精馏工艺的设计和优化[J].化工管理,2018(02):101.

[3]晋正茂,王德夫,武振国.多晶硅生产中精馏工序工艺优化浅析[J].化学工程与装备,2018(12):69-70.

作者简介：陈亚丽（1990-），女，汉族，新疆昌吉市人，大专，研究方向：多晶硅行业发展、多晶硅产品品质、多晶硅生产过程中节能降耗，精馏工艺优化，废气处理工艺改造等。

2催化裂化技术工艺流程

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