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1概述1

1.1传统生产方法简介1

1.1.1多晶硅的传统生产方法简介1

1.1.2石英玻璃的传统生产方法简介3

1.2多晶硅和石英玻璃的联合制备法简介4

1.3多晶硅和石英玻璃联合制备法的优点5

1.3.1节约能源5

1.3.2环境保护6

1.3.3设备费用少7

1.3.4基建投资少8

1.3.5与氯碱工业联合对平衡问题和污染问题的解决8

1.3.6电子工业材料——多晶硅瓶颈问题的解决8

2主要产品9

2.1多晶硅9

2.1.1多晶硅的基本概念9

2.1.2多晶硅的主要用途10

2.2石英玻璃11

2.2.1石英玻璃的基本概念11

2.2.2石英玻璃的品种12

2.2.3石英玻璃的主要用途13

2.2.4石英玻璃的析晶问题14

3纯度15

3.1纯度的概念15

3.1.1纯度概念的起源15

3.1.2纯度概念的发展15

3.2纯度的表示方法16

3.2.1用百分比含量表示16

3.2.2用硼含量表示16

3.2.3用电阻率推算17

3.2.4用其他方法推算17

3.3对主要产品及主要原料的纯度要求18

3.3.1四氯化硅和三氯氢硅的纯度要求18

3.3.2多晶硅的纯度要求18

3.3.3石英玻璃的纯度要求18

4基本原料19

4.1硅19

4.1.1硅的基本特性和用途19

4.1.2工业硅的生产方法20

4.1.3工业硅的质量标准20

4.2氢气20

4.2.1氢气的特性21

4.2.2氢气的用途21

4.2.3氢气的制备方法22

4.3氧气22

4.3.1氧气的特性22

4.3.2氧气的用途23

4.3.3氧气的制备方法23

4.4氯气23

4.4.1氯气的特性24

4.4.2氯气的用途24

4.4.3氯气的制备方法24

4.5氯化氢25

4.5.1氯化氢的特性25

4.5.2氯化氢的用途26

4.5.3氯化氢的制备方法26

4.6氮气27

4.6.1氮气的特性27

4.6.2氮气的用途27

4.6.3氮气的制备方法28

5中间产品29

5.1四氯化硅和三氯氢硅的基本特性29

5.1.1四氯化硅的基本特性29

5.1.2三氯氢硅的基本特性30

5.2四氯化硅和三氯氢硅的用途30

5.2.1四氯化硅的用途30

5.2.2三氯氢硅的用途31

5.3四氯化硅和三氯氢硅的传统制备方法31

5.3.1四氯化硅和三氯氢硅合成的反应方程式31

5.3.2四氯化硅和三氯氢硅制备的工艺流程简图32

5.3.3合成的主要设备33

5.4四氯化硅的合成35

5.4.1工业硅的选择与处理35

5.4.2对氯的处理36

5.4.3四氯化硅的合成工艺36

5.5三氯氢硅的合成38

5.5.1工业硅粉的预处理38

5.5.2对氯化氢的处理38

5.5.3三氯氢硅的合成工艺39

6化学提纯法简介42

6.1常用术语42

6.2精馏的含义43

6.3精馏塔简介44

6.3.1精馏塔的种类44

6.3.2筛板塔和填料塔的构造简介44

6.4四氯化硅和三氯氢硅的精馏46

6.4.1间断法46

6.4.2连续法47

6.4.3回流比的选择与控制49

7多晶硅的传统制备方法51

7.1四氯化硅和三氯氢硅的提纯52

7.1.1四氯化硅和三氯氢硅中的伴随物52

7.1.2四氯化硅和三氯氢硅的提纯53

7.2氢气净化56

7.2.1氢气的冷冻除湿57

7.2.2氢气的除氧58

7.2.3氢气的干燥60

7.2.4氢气的钯管（膜）净化法62

7.3氢还原62

7.3.1四氯化硅的氢还原62

7.3.2三氯氢硅的氢还原63

7.3.3四氯化硅和三氯氢硅氢还原的工艺流程63

7.4尾气回收64

7.4.1冷冻分离64

7.4.2氢气回收65

8石英玻璃的传统制备方法66

8.1合成石英玻璃工艺流程66

8.1.1氢气带料法的工艺流程66

8.1.2氧气带料法的工艺流程69

8.2合成石英玻璃的基本反应70

8.3制砣70

8.3.1卧式制砣70

8.3.2立式制砣71

9多晶硅和石英玻璃的联合制备法73

9.1多晶硅和石英玻璃的联合制备法的基本流程74

9.1.1多晶硅生产74

9.1.2石英玻璃生产75

9.1.3尾气治理75

9.2多晶硅和石英玻璃联合制备法的灵活组合75

9.2.1串联还原炉76

9.2.2回收系统的增加77

9.2.3补料和加压设施的增加78

9.2.4多晶硅和石英玻璃联合制备法专利申请中举出的最佳实施方案80

9.2.5多晶硅和石英玻璃联合制备法与氯碱工业的组合81

9.2.6以生产多晶硅为主的工艺流程81

10主要设备85

10.1精馏塔85

10.1.1筛板塔的构造85

10.1.2填料塔的构造96

10.2氢净化98

10.2.1去氧塔98

10.2.2干燥塔99

10.2.3再生加热器99

10.3还原炉100

10.3.1还原炉的炉身100

10.3.2进出气管103

10.3.3热载体103

10.3.4电器设备105

10.4制砣机108

10.4.1制砣机床108

10.4.2保温罩109

10.4.3喷灯110

10.4.4四氯化硅和三氯氢硅专用电磁阀111

10.5标准设备111

10.5.1冷冻机111

10.5.2气体压缩机112

10.6仪器仪表114

10.6.1流量计114

10.6.2温度计118

10.6.3压力计118

10.6.4露点仪119

11工艺操作要点及影响产品质量的因素121

11.1四氯化硅或三氯氢硅的合成与精馏121

11.1.1四氯化硅或三氯氢硅合成工艺操作要点121

11.1.2影响四氯化硅或三氯氢硅合成效果的因素121

11.1.3精馏工艺操作要点122

11.1.4影响精馏效果的因素124

11.2氢气的净化125

11.2.1氢气净化工艺操作要点125

11.2.2影响氢气净化效果的因素126

11.3多晶硅的还原制备128

11.3.1还原工艺操作要点128

11.3.2影响还原效果的因素129

11.4石英玻璃130

11.4.1制砣工艺操作要点130

11.4.2影响制砣效果的因素130

12安全生产132

12.1氢气、氧气、四氯化硅及三氯氢硅的危险性132

12.1.1氢气的危险性132

12.1.2氧气的危险性132

12.1.3四氯化硅的危险性133

12.1.4三氯氢硅的危险性133

12.2多晶硅和石英玻璃的联合制备法对生产设施的要求133

12.2.1对厂房的要求133

12.2.2对生产设备及管道的要求136

12.3储运方面的规定139

12.3.1四氯化硅和三氯氢硅储运方面的规定139

12.3.2氢气、氧气储运方面的规定139

12.4事故的处理140

12.4.1突然停电的处理140

12.4.2突然停水的处理140

12.4.3突然停气的处理141

12.4.4四氯化硅或三氯氢硅泄漏的应急处理141

12.4.5烧伤处理142

13降低多晶硅生产成本的几个途径143

13.1厚度沉积速率的提高143

13.1.1氢还原反应沉积温度的控制144

13.1.2原料气配比的选择144

13.1.3还原炉原料气流量的增加145

13.1.4原料气体流速的控制146

13.1.5进气管喷嘴的设计146

13.2载体硅棒最终直径的选择147

13.2.1每炉生产时间的确定147

13.2.2氢气和四氯化硅（三氯氢硅）的提纯148

13.3载体芯直径的选择148

13.3.1硅条载体芯149

13.3.2钼管载体芯150

13.3.3套管式载体芯150

13.4节约能源和综合利用151

13.4.1节约能源151

13.4.2综合利用152

附录153

附录1 世界多晶硅各主要生产厂家的生产状况153

附录2 几种多晶硅制造方法的总投资对比153

附录3 国内部分单位氢气管道流速154

附录4 工业氢、超纯氢、高纯氢、纯氢的纯度标准154

附录5 各行业所需氢气主要技术参数154

附录6 露点温度、水蒸气压力和水蒸气含量关系155

附录7 常用单位换算表158

参考文献160