MEMC的硅烷法生产多晶硅工艺

如果你想了解硅MEMC的硅烷法生产工艺，请耐心的看下去，以下文章会依次给大家讲解该工艺各个步骤流程说明。虽然不是核心资料，但是对该工艺的熟悉还是有很大用处的！

    一、概述
    目前，用硅烷还原生产多晶硅的工艺主要有两家在采用：美国MEMC和欧洲REC。四氟化硅的生产有两种工艺，即FSA法和二氧化硅法。这两种方法都是经过工业界验证过的方法，采用二氧化硅（砂子）转化成高纯多晶硅原料二氧化硅价廉极易购得。主要工艺过程如下：四氢化钠铝制备、氟化钠铝制备、四氟化硅制备、硅烷制备、硅烷净化、硅烷热解制多晶硅。
    美国MEMCPasadena公司采用的是以高纯硅烷气为原料生产多晶硅，而硅烷的生产采用的是一种以四氟化硅(STF)为原料的无氯化工艺。这种工艺能够使产品不受四氯化硅污染。MEMCPasadena公司在Uncle Sam，LA 的隶属工厂生产四氟化硅。生产出来的四氟化硅用槽车运到Pasadena公司。四氟化硅同四氢化铝钠反应，四氢化铝钠由Pasadena工厂生产。硅烷的反应是一个连续的过程，反应产生粗硅烷和四氟化铝钠(SAF)两种物质。副产物四氟化铝钠是一种合成焊剂，它在铝的回收和其它金属熔炼工业上有多种用途。硅烷反应产生的四氟化铝钠首先经过干燥、包装，然后外运销售。

粗硅烷通过提纯，将残余杂质除去。硅烷是液体的形态被贮存在贮罐内，然后被导入热分解反应器内，硅烷及氢气按一定比例通入热分解反应器，硅烷在流化床上进行热分解反应 硅烷热分解在流化床上的籽晶周围进行，多晶硅从反应器里被取出，在一个完全封闭的洁净环境中进行内、外包装，最后以圆桶的形式销售。

（2）主要工艺特点

1、硅烷法多晶硅平均总金属杂质含量低，质量比三氯氢硅法多晶硅好。

2、从反应温度来看，硅烷法分解温度在850～1000℃，而三氯氢硅法生产多晶硅的还原温度在1100~1250 ℃左右，硅烷法反应温度低。

3、从反应电耗来看，硅烷法多晶硅生产电耗仅为三氯氢硅法的60％左右。电耗成本是多晶硅生产的主要成本，一般占生产成本的20～40％，所以从电耗指标来看，硅烷法多晶硅生产同三氯氢硅法生产多晶硅相比，成本上有明显的优势。

二、1.1.1         四氢化钠铝制备单元工艺流程说明

（1）主要反应原理

本单元任务是制备四氢化钠铝（SAH）。四氢化钠铝NaAlH4是从铝，钠和氢制备而来，化学反应式如下：


      

副反应化学反应式如下：

NaAlH4 （S）+ 2Na（L） + H2 （G)→ Na3AlH6（S）

副反应影响因素：一是铝粉含量；反应中副产物是六氢化钠铝（Na3AlH6），基本不与四氟化硅反应，所以是一种无用的副产物。Na3AlH6与NaAlH4是一个平衡，铝多反应向NaAlH4进行。为减少六氢化钠铝（Na3AlH6），铝粉比钠过量5%-10%加入到搅拌反应釜中，过量的铝有利于把Na3AlH6转变成NaAlH4，尤其是在反应的最后时期。二是反应温度和反应压力；如果反应温度是衡定的，压力升高有利于副产品的生成；如果压力是衡定的，那么温度升高有利于副产品生成。因此，反应过程中温度和压力是很重要的。反应温度T1和压力P1是实验室中得到的最佳的反应条件。Na3AlH6的反应生成NaAlH4化学反应式如下：

Na3AlH6（S）+2 Al（S）+3H2（G）→ 3 NaAlH4 （S）

反应催化剂为OMH-1， Na、Al、H2和三乙基铝（TEA）反应中得到OMH-1。催化剂浓度为以钠为标准的7.5% mol（TEA）。催化剂OMH-1反应式如下：

2Al

谢谢楼主的分享。受益

好帖子，顶一下

三、四氟化钠铝（SAF）处理单元工艺流程说明

本工序是回收硅烷制备单元产生的四氟化钠铝（SAF）混合物，工艺过程分三部分：溶剂的蒸发和固态物干燥、溶剂蒸馏回收甲苯和二甲醚、SAF储存和输出。
（1）溶剂蒸发和固态干燥工艺流程
从硅烷制备单元来含有甲苯、DME及18～21%（wt）的SAF浆料，进入200＃SAF氟化钠铝处理单元SAF 浆料储罐，SAF 浆料储藏罐配有搅拌器，控制液体里固态物质不沉淀，温度接近外部环境温度。
在SAF浆料中形成DME和SAF的复合物，在高温下复合物分解出DME，同时也产生甲烷等化合物，SAF浆料由泵送入Luwa垂直和横向薄膜干燥器进行蒸发，薄膜干燥器非常合适用处理热敏感材料，在垂直部分加热，约80-90%的溶液蒸发。15%有机物的SAF 从垂直进入横向干燥室，天然气用于横向干燥加热. 固态物出系统时，残留碳含量0.2～0.4%。
Luwa 干燥器通过旋转空气锁把固体物送到SAF 气动输送系统，气动输送系统是在真空状态，Luwa 保持正压避免空气中氧气进入系统与DME反应，微正压可以使蒸发在最低温度下进行，这可以使蒸发过程的时间减少，最大限度控制DME/SAF复合物合成其它化合物。在旋转空气锁上下分别加入氮气，防止空气混入，同时也帮助溶液挥发气体排出干燥器，并使转动部分保持清洁状态。
（2）溶剂的蒸馏工艺流程
有机溶剂甲苯、DME从Luwa干燥器垂直部分挥发出来后，经过Luwa顶部冷凝器两级冷凝，在冷凝器中被分离出的有机溶剂送溶剂接收罐，控制阀控制着溶剂接收罐的压力。从溶剂接收罐出来的溶剂通过泵送入布袋过滤器，将溶剂从Luwa夹带出来的氟化钠铝（SAF）颗粒过虑后进入溶剂蒸馏塔。
二级冷凝器顶部出来的不凝气体，经过一气控阀，通过气控阀控制 Luwa 干燥器压力，被溶剂蒸馏塔顶部出来的一部分气体乙烷、乙烯抽入喷射器中，喷射器出来的不凝气和溶剂蒸馏塔顶部出来的经旁路另一股气体汇合进入气液分离罐。液分离罐顶部出来不凝气进入石灰浆料反应器。溶剂蒸馏塔有两个作用：一是从塔顶分离出溶液中溶解的乙烷和乙烯等轻组分，轻组分气体用来驱动喷射器。二是将DME从甲苯中分离出来，溶剂蒸馏塔釜含99%以上甲苯送100＃四氢化钠铝制备单元循环使用。溶剂蒸馏塔为浮阀塔，塔分为两部分：上部为从溶液中分离出轻组分，下部是分离DME和甲苯。布袋过滤器来物料，从溶剂蒸馏顶部进入，入口低于DME采出口几个塔板位置，溶剂蒸馏塔第四块塔板采出DME，DME含量控制在85%（wt），DME经冷却后送入DME溶剂槽，再经DME输送泵分别送入100#送入四氢化钠铝单元SAH沉淀槽。甲苯从塔底部采出，经塔底甲苯冷凝冷却器冷却后，依靠溶剂蒸馏塔和甲苯溶剂罐的压差进入甲苯溶剂罐，甲苯和DME均贮存于立式压力容罐内，经泵甲苯输送泵送 入100#送入四氢化钠铝单元循环甲苯槽和500＃硅烷净化单元硅烷洗涤塔。
（3）SAF储存和输出工艺流程
由Luwa干燥器来SAF粉末平均颗粒在5-10微米，通过Luwa干燥器底部旋转空气锁，将SAF粉末送入真空氮气输送系统，SAF粉末经过SAF布袋除尘器、空冷器除去SAH、铝粉等活性化学物质。SAF布袋除尘器所用玻璃纤维集尘袋使用温度为260℃，使用工厂氮气脉冲清洗集尘袋，过滤后的气体进入引风机，引风机出口气含有氟化物，如SiF4、(C2H5)xSiFy，不能直接排入大气，送入石灰浆料反应器，进行无害化处理。
集尘袋里的SAF固体粉末依靠机械振打，通过旋转空气锁进入SAF 灰斗，经计量和累计进入300＃四氟化硅制备单元SAF干燥炉，SAF在多晶硅生产系统中循环使用。
（4）石灰反应系统工艺流程
引风机出口气来氟化物气体通过石灰反应系统反应生成氟化钙，石灰浆料反应器带有搅拌，容积7.5m3。首先用20%的氢氧化钙浆料泵送入石灰浆料反应器，引风机出口气来含氟气体用管道插入浆料里，随着反应不断进行，石灰减少, 反应后氟化钙浆料被吸入到真空汽车槽车上，氟化钙浆料做为建筑材料外销。同时补充新鲜石灰浆料，通过石灰浆料吸收后的无害气体主要含有氮气、甲烷、乙烷、乙烯等，送入有机火炬。
引风机出口气和石灰反应后氟化钙等容易堵住管道，为使石灰反应系统连续正常工作，一是管道内衬聚四氟乙烯，二将引风机出口气用氮气稀释。20% 石灰浆料由38%石灰浆料配制，石灰浆料配制槽存贮量满足石灰浆料反应器三天用量，经泵送到石灰浆料反应器。

大侠，搞得那么清楚，是已经开过了么？你们的流化床开起来了么？哪里给做的流化床设计？请指点！

介绍的很详细...先学习了