多晶硅和石英玻璃的联合制备法

1概述

1．1传统生产方法简介

1．1．1多晶硅的传统生产方法简介

1．1．2石英玻璃的传统生产方法简介

1．2多晶硅和石英玻璃的联合制备法简介

1．3多晶硅和石英玻璃联合制备法的优点

1．3．1节约能源

1．3．2环境保护

1．3．3设备费用少

1．3．4基建投资少

1．3．5与氯碱工业联合对平衡问题和污染问题的解决

1．3．6电子工业材料多晶硅瓶颈问题的解决

2主要产品

2．1多晶硅

2．1．1多晶硅的基本概念

2．1．2多晶硅的主要用途

2．2石英玻璃

2．2．1石英玻璃的基本概念

2．2．2石英玻璃的品种

2．2．3石英玻璃的主要用途

2．2．4石英玻璃的析晶问题

3纯度

3．1纯度的概念

3．1．1纯度概念的起源

3．1．2纯度概念的发展

3．2纯度的表示方法

3．2．1用百分比含量表示

3．2．2用硼含量表示

3．2．3用电阻率推算

3．2．4用其他方法推算

3．3对主要产品及主要原料的纯度要求

3．3．1四氯化硅和三氯氢硅的纯度要求

3．3．2多晶硅的纯度要求

3．3．3石英玻璃的纯度要求

4基本原料

4．1硅

4．1．1硅的基本特性和用途

4．1．2工业硅的生产方法

4．1．3工业硅的质量标准

4．2氢气

4．2．1氢气的特性

4．2．2氢气的用途

4．2．3氢气的制备方法

4．3氧气

4．3．1氧气的特性

4．3．2氧气的用途

4．3．3氧气的制备方法

4．4氯气

4．4．1氯气的特性

4．4．2氯气的用途

4．4．3氯气的制备方法

4．5氯化氢

4．5．1氯化氢的特性

4．5．2氯化氢的用途

4．5．3氯化氢的制备方法

4．6氮气

4．6．1氮气的特性

4．6．2氮气的用途

4．6．3氮气的制备方法

5中间产品

5．1四氯化硅和三氯氢硅的基本特性

5．1．1四氯化硅的基本特性

5．1．2三氯氢硅的基本特性

5．2四氯化硅和三氯氢硅的用途

5．2．1四氯化硅的用途

5．2．2三氯氢硅的用途

5．3四氯化硅和三氯氢硅的传统制备方法

5．3．1四氯化硅和三氯氢硅合成的反应方程式

5．3．2四氯化硅和三氯氢硅制备的工艺流程简图

5．3．3合成的主要设备

5．4四氯化硅的合成

5．4．1工业硅的选择与处理

5．4．2对氯的处理

5．4．3四氯化硅的合成工艺

5．5三氯氢硅的合成

5．5．1工业硅粉的预处理

5．5．2对氯化氢的处理

5．5．3三氯氢硅的合成工艺

6化学提纯法简介

6．1常用术语

6．2精馏的含义

6．3精馏塔简介

6．3．1精馏塔的种类

6．3．2筛板塔和填料塔的构造简介

6．4四氯化硅和三氯氢硅的精馏

6．4．1间断法

6．4．2连续法

6．4．3回流比的选择与控制

7多晶硅的传统制备方法

7．1四氯化硅和三氯氢硅的提纯

7．1．1四氯化硅和三氯氢硅中的伴随物

7．1．2四氯化硅和三氯氢硅的提纯

7．2氢气净化

7．2．1氢气的冷冻除湿

7．2．2氢气的除氧

7．2．3氢气的干燥

7．2．4氢气的钯管(膜)净化法

7．3氢还原

7．3．1四氯化硅的氢还原

7．3．2三氯氢硅的氢还原

7．3．3四氯化硅和三氯氢硅氢还原的工艺流程

7．4尾气回收

7．4．1冷冻分离

7．4．2氢气回收

8石英玻璃的传统制备方法

8．1合成石英玻璃工艺流程

8．1．1氢气带料法的工艺流程

8．1．2氧气带料法的工艺流程

8．2合成石英玻璃的基本反应

8．3制砣

8．3．1卧式制砣

8．3．2立式制砣

9多晶硅和石英玻璃的联合制备法

9．1多晶硅和石英玻璃的联合制备法的基本流程

9．1．1多晶硅生产

9．1．2石英玻璃生产

9．1．3尾气治理

9．2多晶硅和石英玻璃联合制备法的灵活组合

9．2．1串联还原炉

9．2．2回收系统的增加

9．2．3补料和加压设施的增加

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

9．2．5多晶硅和石英玻璃联合制备法与氯碱工业的组合

9．2．6以生产多晶硅为主的工艺流程

10主要设备

10．1精馏塔

10．1．1筛板塔的构造

10．1．2填料塔的构造

10．2氢净化

10．2．1去氧塔

10．2．2干燥塔

10．2．3再生加热器

10．3还原炉

10．3．1还原炉的炉身

10．3．2进出气管

10．3．3热载体

10．3．4电器设备

10．4制砣机

10．4．1制砣机床

10．4．2保温罩

10．4．3喷灯

10．4．4四氯化硅和三氯氢硅专用电磁阀

10．5标准设备

10．5．1冷冻机

10．5．2气体压缩机

10．6仪器仪表

10．6．1流量计

10．6．2温度计

10．6．3压力计

10．6．4露点仪

11工艺操作要点及影响产品质量的因素

11．1四氯化硅或三氯氢硅的合成与精馏

11．1．1四氯化硅或三氯氢硅合成工艺操作要点

11．1．2影响四氯化硅或三氯氢硅合成效果的因素

11．1．3精馏工艺操作要点

11．1．4影响精馏效果的因素

11．2氢气的净化

11．2．1氢气净化工艺操作要点

11．2．2影响氢气净化效果的因素

11．3多晶硅的还原制备

11．3．1还原工艺操作要点

11．3．2影响还原效果的因素

11．4石英玻璃

11．4．1制砣工艺操作要点

11．4．2影响制砣效果的因素

12安全生产

12．1氢气、氧气、四氯化硅及三氯氢硅的危险性

12．1．1氢气的危险性

12．1．2氧气的危险性

12．1．3四氯化硅的危险性

12．1．4三氯氢硅的危险性

12．2多晶硅和石英玻璃的联合制备法对生产设施的要求

12．2．1对厂房的要求

12．2．2对生产设备及管道的要求

12．3储运方面的规定

12．3．1四氯化硅和三氯氢硅储运方面的规定

12．3．2氢气、氧气储运方面的规定

12．4事故的处理

12．4．1突然停电的处理

12．4．2突然停水的处理

12．4．3突然停气的处理

12．4．4四氯化硅或三氯氢硅泄漏的应急处理

12．4．5烧伤处理

13降低多晶硅生产成本的几个途径

13．1厚度沉积速率的提高

13．1．1氢还原反应沉积温度的控制

13．1．2原料气配比的选择

13．1．3还原炉原料气流量的增加

13．1．4原料气体流速的控制

13．1．5进气管喷嘴的设计

13．2载体硅棒最终直径的选择

13．2．1每炉生产时间的确定

13．2．2氢气和四氯化硅(三氯氢硅)的提纯

13．3载体芯直径的选择

13．3．1硅条载体芯

13．3．2钼管载体芯

13．3．3套管式载体芯

13．4节约能源和综合利用

13．4．1节约能源

13．4．2综合利用

附录

附录1世界多晶硅各主要生产厂家的生产状况

附录2几种多晶硅制造方法的总投资对比

附录3国内部分单位氢气管道流速

附录4工业氢、超纯氢、高纯氢、纯氢的纯度标准

附录5各行业所需氢气主要技术参数

附录6露点温度、水蒸气压力和水蒸气含量关系

附录7常用单位换算表

参考文献

　　本书所介绍的多晶硅和石英玻璃的联合制备法是一种综合的生产方法，它是利用制备多晶硅所产生的尾气来制备石英玻璃，这样不仅可以减少排放的废气，而且生产是连续的，设备是串联的，热能可以得到充分利用，因此这种制备方法既节能又环保。与传统的单项生产法相比，这种制备方法设备和厂房少，可以大幅度地减少基本建设投资；生产时，可减轻操作人员的劳动强度，使本来当成废物排放的尾气得到综合利用，从而可以降低生产成本。这种方法的优点还不仅如此，与氯碱工业联合还可以形成一种生产上的循环，不仅可以节约资源，而且还可以帮助解决氯碱的平衡问题和污染问题。　　本书以传统的多晶硅和石英玻璃的生产方法为基础，介绍了多晶硅和石英玻璃联合制备法的工艺过程、主要设备、操作要点及影响产品质量的因素，提出了降低多晶硅生产成本的几个途径，并总结了相关安全生产的知识。　　内容紧密结合生产操作实际，阐述由浅入深，通俗易懂，知识丰富，实用性强。　　本书可供从事多晶硅和石英玻璃生产的技术人员和管理人员阅读，也可供有关院校材料专业和冶金专业师生参考。