[发明专利]冷氢化生产方法和系统

说明书

本发明提供一种冷氢化生产方法，其包括如下步骤：使氢气和四氯化硅的混合气与硅粉进行一次反应；使一次反应的尾气与硅粉进行二次反应。相应地，提供一种冷氢化生产系统。本发明针对现有改良西门子工艺进行优化，将氢气和四氯化硅的混合气与硅粉进行一次反应后得到的尾气再与硅粉进行二次反应，延长了氢气和四氯化硅的混合气与硅粉的接触时间及接触面积，相应延长了氢气和四氯化硅的混合气与硅粉的反应时间，从而有效提升了四氯化硅的转化率，达到进一步降低生产成本的目的。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种冷氢化生产方法，以及一种冷氢化生产系统。

背景技术

随着化石能源的逐渐枯竭以及环境污染问题的日益加剧，探寻一种无污染的可再生能源成为当务之急。在各种可再生能源当中，作为最丰富的可再生能源，太阳能与其他能源相比具有清洁性、安全性、广泛性、资源的充足性和潜在的经济性等优点。充分利用太阳能，对在低碳模式下实现可持续发展具有重要的经济和战略意义。

多晶硅是生产太阳能光伏电池的主要原料。随着我国近年来多晶硅生产规模的急剧扩大，多晶硅生产过程中所产生的液体副产物四氯化硅的数量将是一个庞大的数字。因此，提升四氯化硅转化率已经成为各个多晶硅企业持续发展、扩大多晶硅生产规模以及降低生产成本的瓶颈。

为了循环利用该副产物四氯化硅，目前行业内主要采用冷氢化法。具体地，将四氯化硅与氢气混合后与硅粉和催化剂在500～600℃下通过流化床反应器生成三氯氢硅。冷氢化工序是多晶硅生产过程中的核心工艺，目前行业内各个企业都在对改良西门子法进行不断优化，主要通过对冷氢化系统的运行压力、运行温度、硅粉粒径及流化床硅粉床层进行不断优化以提升三氯氢硅产量与四氯化硅转化率，但均见效甚微。

随着多晶硅企业的不断扩产，多晶硅生产成本的降低已成为各个企业追逐的根本，但四氯化硅的转化率制约了各个企业生产成本的进一步降低，要进一步降低多晶硅的生产成本，必须解决冷氢化工序中四氯化硅转化率难以进一步提升的问题。

发明内容

为了至少部分解决现有技术中存在的四氯化硅转化率难以进一步提升的技术问题而完成了本发明。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种冷氢化生产方法，其包括如下步骤：

使氢气和四氯化硅的混合气与硅粉进行一次反应；

使一次反应的尾气与硅粉进行二次反应。

可选地，在所述使氢气和四氯化硅的混合气与硅粉进行一次反应的步骤之前，还包括如下步骤：

对氢气进行加热处理；

将液态四氯化硅加热汽化；

将加热后的氢气与汽化后的四氯化硅按照预设比例进行混合，以形成氢气和四氯化硅的混合气。

可选地，在所述形成氢气和四氯化硅的混合气的步骤之后，以及在所述使氢气和四氯化硅的混合气与硅粉进行一次反应的步骤之前，还包括如下步骤：

对氢气和四氯化硅的混合气进行一次加热；

对一次加热后的混合气进行二次加热；

先后经过两次加热的氢气和四氯化硅的混合气再与硅粉进行一次反应。

可选地，在所述对氢气和四氯化硅的混合气进行一次加热的步骤之后，以及在所述对一次加热后的混合气进行二次加热的步骤之前，还包括如下步骤：

利用一次反应的部分尾气的热量对一次加热后的混合气进行换热处理；

经过换热处理后的所述部分尾气与一次反应的其余尾气一起与硅粉进行二次反应，经过换热处理后的混合气再进行二次加热。