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西门子法生产多晶硅还原过程节能降耗的模拟优化
  • ISSN号:1005-9954
  • 期刊名称:《化学工程》
  • 时间:0
  • 分类:TQ110.6[化学工程—无机化工]
  • 作者机构:[1]湖南大学化学化工学院,湖南长沙410082
  • 相关基金:教育部创新团队发展计划(IRT1238);国家自然科学基金资助项目(21276068)
中文摘要:

利用吉布斯自由能最小原理,在Aspen Plus的Gibbs反应器模块中对传统西门子法还原过程进行模拟分析。考察了主要操作参数对多晶硅和副产物的转化率及能耗的影响。经过工艺参数优化,得到压力为100 kPa,氢气与三氯氢硅摩尔比为3/1时,多晶硅产率为44%,能耗为0.0185 GJ/kg。同时模拟了在传统工艺的进料中加入二氯二氢硅,得到在100 kPa下,二氯二氢硅、三氯氢硅和氢气摩尔比为1∶1∶5时,与传统工艺相比多晶硅产率提高9.5%,四氯化硅产率降低8.5%,能耗降低33%,节约氢气16.7%。

英文摘要:

The simulations of Siemens process were performed in the Gibbs reactor module of Aspen Plus software based on the Gibbs principle of minimum free energy.The effects of several key operational parameters on the equilibrium yields of polycrystalline silicon and other by-products as well as the energy consumption of process were comprehensively simulated and discussed.By virtue of the optimization of process parameters,the simulation results indicate that the best operational conditions of pressure and the mole ratio of hydrogen and trichlorosilane are 100 kPa and 3∶1 ,respectively,at which the production efficiency of polysilicon is 44%and the energy consumption is 0.018 5 GJ/kg.In addition,the advanced Siemens-based process of introducing dichlorosilane into feedstock at 100 kPa and the mole ratio of SiH2 Cl2/SiHCl3/H2 of 1∶1∶5 was also simulated.The simulated results were compared with that of the conventional process,indicating that the productivity of polysilicon is increased by 9 .5%and tetrachlorosilane is reduced by 8.5%;the energy consumption is decreased by 33%and hydrogen is saved by 16.7%.

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期刊信息
  • 《化学工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国华陆工程科技有限责任公司
  • 主办单位:中国华陆工程科技有限责任公司
  • 主编:程惠亭
  • 地址:陕西省西安市高新技术产业开发区唐延南路7号 华陆大厦
  • 邮编:710065
  • 邮箱:chem_eng@chinahualueng.com
  • 电话:029-87989701 27988823/4/6
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-9954
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1136/TQ
  • 邮发代号:52-52
  • 获奖情况:
  • 第六届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖,历届陕西省科学技术类优秀期刊,首届《CAJ-CD规范》执行优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11323