【慧聰化工網(wǎng)】近兩年，采用改良西門子法技術(shù)建造大型多晶硅裝置受到了國內(nèi)投資者的熱捧，但隨之產(chǎn)生的多晶硅副產(chǎn)物——四氯化硅的處置卻成為多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展一道難以邁過的“坎”，讓多晶硅行業(yè)戴上了高污染的“帽子”。為此，國內(nèi)外都在努力探索有效利用四氯化硅的理想途徑。其中，氯氫化技術(shù)作為一條實現(xiàn)多晶硅產(chǎn)業(yè)密閉循環(huán)的有效途徑，開始得到越來越多業(yè)內(nèi)人士的認可。
“有效利用四氯化硅、減少環(huán)境污染是當前必須解決的首要問題?！边@是國內(nèi)多晶硅企業(yè)的共識。多晶硅是半導體工業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)、太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的功能性材料。隨著上述產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，市場上多晶硅資源極為緊缺，價格也一路飆升。
目前我國在建、已建多晶硅規(guī)模已達9萬噸/年，這些裝置主要采用改良西門子法技術(shù)。其主要反應機理是，三氯氫硅在氫氣氛圍下發(fā)生自身氧化還原反應，生成多晶硅、四氯化硅、氯化氫。采用該技術(shù)每生產(chǎn)1噸多晶硅將消耗15～20噸三氯氫硅，同時還副產(chǎn)15～20噸四氯化硅。四氯化硅極易與水反應生成二氧化硅和氯化氫，直接排放將嚴重影響生態(tài)環(huán)境。如何解決數(shù)量龐大的副產(chǎn)物四氯化硅，成為多晶硅企業(yè)面臨的共同難題。
目前利用四氯化硅主要有三種途徑，即制備氣相法白炭黑技術(shù)、熱氫化制備三氯氫硅技術(shù)和氯氫化制備三氯氫硅技術(shù)。
氣相白炭黑技術(shù)：受制市場空間
氣相法白炭黑用途廣泛、附加值高，用四氯化硅制備氣相法白炭黑技術(shù)是有效利用四氯化硅的理想方式。四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解可生成氣相法白炭黑(納米級白色二氧化硅粉末)，每噸四氯化硅可生成0.35噸白炭黑，我國已有少數(shù)多晶硅企業(yè)擬采用此技術(shù)解決副產(chǎn)四氯化硅問題。但該工藝存在一個難以回避的問題，那就是白炭黑有限的市場容量。2008年全球氣相法白炭黑的消耗量為11萬噸，預計2012年消耗量為15萬噸，屆時我國多晶硅企業(yè)將副產(chǎn)135萬～180萬噸四氯化硅，采用該工藝可轉(zhuǎn)化生產(chǎn)白炭黑47萬～63萬噸，遠高于市場容量。
由此可見，單純采用氣相法白炭黑技術(shù)無法消化數(shù)量如此龐大的四氯化硅。此外，多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的四氯化硅純度高，磷、硼以及金屬雜質(zhì)含量極低，將其用于生產(chǎn)氣相法白炭黑也是一種資源浪費。
熱氫化技術(shù)：能耗高遭淘汰
熱氫化技術(shù)是將四氯化硅和氫氣在1250℃左右的溫度下反應生成三氯氫硅和氯化氫。此技術(shù)必須輔以氣體分離裝置和三氯氫硅合成裝置以分離反應產(chǎn)物和處理氯化氫，故其投資大、占地多。除此之外，熱氫化技術(shù)還存在以下缺點：反應溫度高、工藝流程復雜、裝置操作難度大；加熱器采用碳-碳復合材料，只能引進，成本高；對原料純度要求高，無法解決多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的二氯硅烷；轉(zhuǎn)化率低、能耗高。
由于存在上述缺點，尤其是能耗高，每生產(chǎn)1噸三氯氫硅耗電3200～3500千瓦時，目前發(fā)達國家已淘汰此技術(shù)。
氯氫化技術(shù)：成功突破封鎖
利用四氯化硅生產(chǎn)三氯氫硅從技術(shù)路線上看，氯氫化(又稱冷氫化)技術(shù)比熱氫化技術(shù)更為理想和先進。
它是將四氯化硅、氯化氫、氫氣與硅粉在500℃溫度下反應生成三氯氫硅。該技術(shù)具有以下優(yōu)點：裝置單一、投資小、占地少；反應溫度低、操作穩(wěn)定；對原料純度要求低，多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的二氯硅烷可與四氯化硅發(fā)生歧化反應生成三氯氫硅；轉(zhuǎn)化率高、能耗低，每生產(chǎn)1噸三氯氫硅耗電850～1000千瓦時。
氯氫化技術(shù)成功地將多晶硅生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的四氯化硅、氯化氫、二氯硅烷轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，實現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)的密閉循環(huán)，避免了污染物排放，是一種理想的生產(chǎn)技術(shù)。但此技術(shù)現(xiàn)被個別發(fā)達國家所壟斷。
近些年，中國華陸工程公司一直致力于研究開發(fā)氯氫化技術(shù)，并取得了可喜成果。2008年2月，江蘇中能光伏發(fā)展有限公司采用該技術(shù)建成的氯氫化試驗裝置一次開車成功，可年處理四氯化硅20000噸，年產(chǎn)三氯氫硅24000噸。2008年12月，該公司投資建設(shè)的氯氫化放大裝置也已開車成功，可年處理四氯化硅60000噸，年產(chǎn)三氯氫硅72000噸，目前裝置運行穩(wěn)定，各項指標達到或超過設(shè)計指標。
氯氫化技術(shù)在我國的成功開發(fā)，打破了國外對這一先進工藝的壟斷，填補了我國采用氯氫化技術(shù)轉(zhuǎn)化四氯化硅的空白，實現(xiàn)了多晶硅生產(chǎn)的密閉循環(huán)，避免了環(huán)境污染，降低了生產(chǎn)能耗，為我國的多晶硅生產(chǎn)水平達到國際先進水平奠定了基礎(chǔ)。
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