全球單套最大的多晶硅示范裝置提純單元順利開車

多晶硅，是單質硅的一種形態，是生產單晶硅的直接原料，是當代人工智能、自動控制、信息處理、光電轉換等半導體器件的電子信息基礎材料。其純度高達9N，西方國家對高純度的氯硅烷提純技術一直對國內進行技術封鎖，導致其嚴重制約著國內在太陽能和電子行業的發展。

目前由天津科技大學王紅星教授和中國科學院過程工程研究所華超研究員組成的數十人研發團隊自2006年以來一直從事改良西門子法生產多晶硅工藝氯硅烷體系提純單元關鍵技術的研發，期間聯合天津市天大北洋化工設備有限公司在核心分離元件制造、大型塔器設計和工程經驗的優勢。

該研發團隊經歷近十年的堅持和不懈研究，圍繞氯硅烷提純技術，開展了提純機理、分離元件開發、工藝優化和過程強化等工作，在CES、CJCHE、Chem.Eng,Catalyst、Chem.Eng.Data過程學報等發表論文，并申請中國發明專利和PCT專利，相關研究得到國家自然科學基金、國家973、863項目、中科院知識創新項目以及企業重點攻關課題等項目的支持。

在氯硅烷精密提純關鍵技術方面形成了基礎研究-工程放大-示范裝置的產學研體系，從而在氯硅烷精密提純、分離元件設計、工藝過程強化和技術規模化實現突破，形成了系統氯硅烷精密提純成套關鍵技術，該技術集成了多級熱耦合精餾、核心IPE高效雙層絲網規整填料、高效塔內件設備、反歧化反應精餾技術和吸附工藝等核心技術創新點集成的氯硅烷大型化高效節能提純工藝。

一是創新性地開發了高效雙層浸潤絲網填料替代板式塔分離效率不高的缺點，打破了國外公司的技術壟斷，解決高純多晶硅生產技術的瓶頸。

二是開發了熱耦合集成技術和系統閉式梯級提純關鍵技術，成套提純工藝與傳統工藝相比，同時節約熱源能耗和冷媒能耗40%以上，解決了多級精餾與能耗的矛盾問題。

三是創新開發了專有結構化催化劑的二氯二氫硅反歧化反應精餾工藝，將二氯氫硅的平衡轉化率提高至99%以上，實現了分離與反應的過程強化。

四是自主研發了活性炭、分子篩吸附除硼、磷雜質的精制工藝，并將其與精餾工藝進行過程強化耦合，系統物料利用率大于98%，同時電子級多晶硅產品大于90%，技術指標均處于國際領先水平。

該研發團隊自2009年9月在洛陽中硅合作建立千噸級提純的示范裝置，隨后特變電工、新疆大全、內蒙盾安、亞洲硅業等多晶企業進行了1500噸、3000噸、5000噸以及1.2萬噸/年多晶硅裝置的技術轉讓。通過不斷的技術研發消化和原創性技術創新，在多晶硅精餾提純與節能領域逐漸形成了具有自主知識產權的民族技術品牌，為國內多晶硅技術發展做出了卓越貢獻。

2016年3月，該研發團隊參與了某公司對全球單套多晶硅產能最大（3萬噸/年）生產裝置的提純單元招標，在與國內多家技術公司的競標中，最終以工藝技術領先、能耗和總投資最低等技術優勢全票勝出，承擔了該生產裝置提純單元整套工藝設計和核心分離元件制造。

該成套技術集成了多級熱耦合精餾、核心IPE高效雙層絲網規整填料、高效塔內件設備、反歧化反應精餾技術和吸附工藝等核心技術的氯硅烷大型化高效節能提純工藝。承擔該設計任務以來，研發團隊克服了多項技術難題和工程放大問題，配合業主在2017年7月打通全部生產流程，一次性開車成功，氯硅烷提純技術指標滿足電子級多晶硅質量水平，該工業示范裝置已平穩運行三個月，創下了單套規模最大、行業精餾塔塔徑最大、電子級產品生產周期最短等多項行業記錄，為企業創造了可觀的經濟效益和社會效益，引起國內外行業的重點關注，實現國內在多晶硅裝置大型化的又一重大技術突破。

項目現場照片

（化工707）