氯氢化技术支撑多晶硅规模化

多晶硅生产副产物循环利用技术通过对生产过程中产生的副产物进行循环再反应，实现生产的封闭循环，是提高多晶硅生产原料利用率、避免可能的环境问题的有效手段。2010年电子发展基金(第一批)对江苏中能硅业科技发展有限公司多晶硅生产副产物循环利用技术研发及产业化项目进行支持，支持金额为500万元。

创新四氯化硅处理模式

2009年年底，正值行业严冬，中能硅业5万吨氯氢化项目厚积薄发、如火如荼。该项目旨在通过对多晶硅生产流程中的副产物进行再反应，生成多晶硅生产所需的三氯氢硅原料，此技术是多晶硅制造实现低成本、闭环生产的关键核心技术之一。

2010年7月，中能硅业4套5万吨氯氢化项目成功投产，成为公司多晶硅产能规模化扩大宏伟蓝图的良好开端。

在我国多晶硅行业发展初期，由于没有高效、完善的副产物处理技术，无法实现闭路循环生产，使得多晶硅的生产成本居高不下。中能硅业的研发人员把攻克氢化技术作为多晶硅规模化生产最重要的技术前提，并在持续扩产中不断创新，完善并投用能解决上述难题的氢化技术，从而在真正意义上实现多晶硅生产副产物的高效利用和相应环境问题的根本解决。

当然，研发过程并不是一帆风顺的，“每个数据都要精确记录，每个参数都要精准调试。”某研发人员如是说。由于四氯化硅的氯氢化具有多相流、反应条件苛刻等特点，普通的流化床根本无法满足相应的反应需求，必须专门设计具有特殊结构的新型高效流化床反应器。在经历了无数次尝试和探索后，新型流化床反应器设计正式出炉。

新装置的投用进一步减少了床层温度变化，提高了床层的分布均匀性，改善了流化状态，增加了物料驻留时间，减少了尾气中夹带的床层物料，提高了反应效率、四氯化硅的一次转化率和单套处理能力，从而保证了全套氯氢化生产系统的长周期稳定运行。

新装置的成功开发只是中能硅业氯氢化项目若干重大节点之一，研究并设计出相应的流化床工艺成为接下来的研发重点。研发人员不断取得技术突破：采用CFD模拟软件，配合工艺实验，研究开发并优化了操作温度、压力以及物料的进料方式、位置、配比等工艺参数;同时，为获得最佳的反应转化率、反应速率、能物耗指标，研究出了硅粉及催化剂选型与上述工艺参数的关系。

从设备开发到工艺流程的改进，中能硅业的氯氢化技术逐渐成熟。此技术不仅能将副产物四氯化硅转化为原料三氯氢硅，实现多晶硅生产工艺中99%%以上副产物的回收利用，还完成了大型流化床反应器的优化设计，实现单套设备年产三氯氢硅超过10万吨的世界最大单套产能，为多晶硅生产进一步实现规模化打下了坚实基础。

在设计过程中，为进一步提高反应程度，提升物料的转化率，要尽力做到在高效处理副产物的同时，降低电耗。中能硅业研发人员继续开展高效复合催化剂的开发应用，将四氯化硅一次转化率提高到30%%，同时不断改进物料的进料方式，优化流化床床层的流化状态，充分利用内部放热反应，使三氯氢硅生产电耗降低至0.6千瓦时/kg。

通过创新多项指标实现了优化，中能硅业的研发人员成功将三氯氢硅的生产成本下降到1500元/吨以下。

十万吨氯氢化项目建设“中能速度”

从实验室到实际生产，中能硅业8套十万吨氯氢化项目进入了轰轰烈烈的建设期。

项目实施现场，常常看到这样一个忙碌的身影——他就是中能硅业十万吨氯氢化项目的主要负责人司立臣。为全面掌握工程的进度和质量，项目实施期间，司立臣总是最早来到工地巡查，一天工作结束后进行逐项确认，最后一个离开现场。“这个项目集聚了太多研发人员的心血，对中能硅业乃至整个光伏产业来说都非常重要，我们只能成功，不能失败。”司立臣斩钉截铁地说。项目工程的建设阶段也是中能人遇到困难最多的时候，要想在既定工期内完成这样一个庞大且极具创造性的项目，工程人员必须严格按照工程节点实施工作。连月来，在林立的管架间，时常传出负责项目跟踪的员工和“三化建”的小伙子们一道奋力拼搏的高亢的加油呐喊声;项目管线焊接迸射出耀眼的火花，在每一个漆黑的夜晚，都为建设者们送上最绚烂的鼓舞。

2011年3月，春暖花开，苦尽甘来，十万吨氯氢化项目基础建设顺利完工，项目建设进入了最具有挑战性的攻坚阶段。

管线对接、安装、图纸校对、吹扫、置换、打压试漏等一系列工作接踵而至。“这是项目建设最艰难的时刻，一个数值的错误、一个零件的安装问题都有可能导致整个工程的停滞不前。我们每一个人都必须时时刻刻保持谨慎。”十万吨氯氢化项目某工艺员说道。为保质保量完成项目建设，工程的许多主要负责人渐渐习惯了一天只吃两顿饭，挤出时间进行图纸校对、跟踪安装的工作。时间紧迫时，他们甚至蹲在工程简棚里狼吞虎咽吃完一盒泡面，便匆忙赶往现场。有时，他们脚站麻了，腿跑酸了，嗓子喊哑了，就蹲在附近的空地上喝几口水，歇几分钟，便又迅速返回工程现场。

花海烂漫的5月，整个中能硅业都弥漫在一片芳香四溢中，氯氢化项目的建设即将完美收官。

只见，项目负责人在导热油站仔细巡查，来来回回已经好几圈。他一遍又一遍地确认工序，检查安装质量，生怕有一丝一毫的疏忽，直到最后，才小心翼翼地将导热油注入系统。在众多工程人员的共同努力下，氯氢化项目各阶段目标相继实现：2011年6月，中能硅业氯氢化项目合成C系统成功投产;同年7月，全部8套十万吨级氯氢化项目成功运行，为年底3条一万五千吨多晶硅生产线顺利投产充当先锋，循环利用先行，为打造全球领先的多晶硅生产基地创造最坚实的基础。

这是一个质的跨越，是多晶硅生产规模化的福音。当副产物四氯化硅第一次经过系统的反应和处理，顺利转化成了生产多晶硅的原料三氯氢硅时，全体中能人沸腾了。

轰轰烈烈的改革创新、踏踏实实的开工建设、副产物四氯化硅的高效率转化，让原本令人头疼的多晶硅生产副产物，顷刻间成为了降低多晶硅成本的“香饽饽”。十万吨氯氢化项目的投产，为中能硅业切实降低多晶硅生产成本的道路开启了成功的大门，更为未来产能持续扩大和产能利用率不断提高奠定了坚实的基础。