摘要：

进入21世纪以后,随着太阳能等清洁能源技术的不断发展,用于制作太阳能电池的多晶硅材料的生产得到迅猛发展。全球70%-85%的多晶硅材料采用改良西门子法生产,其中的三氯氢硅还原尾气中含有大量有用组分,通过多次冷凝、分离和再利用这些组分显得尤为重要,也是多晶硅生产的核心工艺,因此降低该回收分离系统的能耗意义重大。本文以国内某多晶硅生产企业的生产装置为基础,以多晶硅生产还原尾气回收系统工艺吸收塔为研究对象,以氯硅烷为吸收剂,以氢气为目的产物,利用化工流程模拟软件PROⅡ,选用NRTL物性方法(以局部组成概念为基础的热力学方程)和严格计算模块RadFrac,对尾气吸收工艺流程中的吸收液组分变化、进液温度和吸收塔的操作压力变化进行模拟。通过模拟发现,在保证氢气中氯化氢的吸收率达到99.00%的前提下,三氯氢硅和四氯化硅的比值为7:3,吸收液的温度为-40°C,吸收压力为1600 KPa时,吸收塔的塔顶氢气中的杂质含量和氯化氢的吸收率最优,吸收塔的综合运行成本也是最低的。该模拟过程只有一台吸收塔,其他工艺流程参数随流股输入,流程简单,操作方便,结果可靠。本文还运用软件分析法,从实际生产数据为依据,对原低压冷凝分离工艺进行优化,降低盐水冷冻机电量消耗,从而达到降低系统能耗的目的。最后,运用换热器系统集成的理念,介绍了解吸塔在控制方面的节能降耗措施,并进行可行性改造,增加热能综合回收利用换热器。将解析塔塔釜的高温氯硅烷和解析塔进料的低温氯硅烷进行换热,可以提高解析塔的进料温度至68°C,降低塔釜去循环水换热器的氯硅烷的温度。能耗比改进前降低了4908.5kW h~(-1),其中,解析塔塔釜降低蒸汽消耗3841.86 kW h~(-1),循环水换热器降低循环水消耗3841.36 kW h~(-1)。因此,通过模拟改造,解吸系统节能效果非常明显,不仅可以降低尾气回收工艺的电单耗,还可以提升企业的竞争力。

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