पॉलीसिलिकॉन की प्रक्रिया प्रवाह और प्रदूषण उत्पादन का विश्लेषण

पॉलीसिलिकॉन की प्रक्रिया प्रवाह और प्रदूषण उत्पादन का विश्लेषण

हाइड्रोजन की तैयारी और शुद्धिकरण प्रक्रिया

हाइड्रोजन का उत्पादन इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में विद्युत अपघटन द्वारा किया जाता है। विद्युतघटन से उत्पन्न हाइड्रोजन को ठंडा करके द्रव से अलग किया जाता है, फिर इसे डीएरेटर में भेजा जाता है। उत्प्रेरक की क्रिया से हाइड्रोजन गैस में मौजूद ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा हाइड्रोजन गैस के साथ अभिक्रिया करके जल उत्पन्न करती है, जिसे हटा दिया जाता है। ऑक्सीजन रहित हाइड्रोजन को सोखने वाले ड्रायर की सहायता से सुखाया जाता है। शुद्ध और शुष्क हाइड्रोजन गैस को हाइड्रोजन भंडारण टैंक में भेजा जाता है, और फिर इसे हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण, ट्राइक्लोरोहाइड्रोजन और सिलिकॉन हाइड्रोजन अपचयन तथा सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड हाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाओं में भेजा जाता है।

विद्युत अपघटन द्वारा उत्पादित ऑक्सीजन को ठंडा करने और तरल को अलग करने के बाद ऑक्सीजन भंडारण टैंक में भेजा जाता है। टैंक से ऑक्सीजन निकालकर बोतल में डालें।

गैस-तरल विभाजक द्वारा उत्सर्जित अपशिष्ट अधिशोषक, हाइड्रोजन डीऑक्सीडाइज़र द्वारा उत्सर्जित अपशिष्ट डीऑक्सीडेशन उत्प्रेरक और ड्रायर द्वारा उत्सर्जित अपशिष्ट अधिशोषक को आपूर्तिकर्ताओं द्वारा पुनर्प्राप्त और पुनः उपयोग किया जाता है।

हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण प्रक्रिया

हाइड्रोजन निर्माण और शुद्धिकरण प्रक्रिया से प्राप्त हाइड्रोजन और संश्लेषण गैस की शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया से परिसंचारी हाइड्रोजन को क्रमशः प्रक्रिया के हाइड्रोजन बफर टैंक में प्रवेश कराया जाता है और टैंक में मिश्रित किया जाता है। हाइड्रोजन गैस बफर टैंक से हाइड्रोजन गैस को हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण भट्टी के निचले भाग में स्थित दहन गन में डाला जाता है। तरल क्लोरीन वाष्पीकरण प्रक्रिया से प्राप्त क्लोरीन गैस को भी क्लोरीन गैस बफर टैंक के माध्यम से हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण भट्टी के निचले भाग में स्थित दहन गन में डाला जाता है। दहन गन के निकास पर हाइड्रोजन और क्लोरीन के मिश्रित गैस को प्रज्वलित किया जाता है, जिससे दहन अभिक्रिया द्वारा हाइड्रोजन क्लोराइड गैस उत्पन्न होती है। संश्लेषण भट्टी से निकलने वाली हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को एयर कूलर, वाटर कूलर, डीप कूलर और फॉग सेपरेटर से गुजारने के बाद ट्राइक्लोरोसिलैन संश्लेषण प्रक्रिया में भेजा जाता है।

सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, उपकरण में हाइड्रोजन क्लोराइड गैस अवशोषण प्रणाली लगाई गई है, जिसमें मुख्य रूप से दो हाइड्रोजन क्लोराइड फॉलिंग फिल्म अवशोषक, दो हाइड्रोक्लोरिक एसिड परिसंचारी खांचे और एक हाइड्रोक्लोरिक एसिड परिसंचारी पंप शामिल हैं। यह प्रणाली भार समायोजन या आपातकालीन स्थिति में जल द्वारा उपकरण से निकलने वाली हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को अवशोषित कर सकती है। यह प्रणाली निरंतर कार्य करती है और किसी भी समय उपकरण द्वारा उत्सर्जित हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को ग्रहण और अवशोषित कर सकती है।

सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, कार्य प्रक्रिया में क्लोरीन युक्त अपशिष्ट गैस प्रसंस्करण प्रणाली का एक सेट लगाया गया है, जिसमें मुख्य रूप से एक निकास गैस प्रसंस्करण टावर, एक क्षारीय द्रव परिसंचारी टैंक, एक क्षारीय द्रव परिसंचारी पंप और एक क्षारीय द्रव परिसंचारी कूलर शामिल हैं। आवश्यकता पड़ने पर, क्लोरीन बफर टैंक और पाइपलाइन में मौजूद क्लोरीन को अपशिष्ट गैस उपचार टावर में भेजा जा सकता है, और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल से क्लोरीन को धोकर हटाया जा सकता है। अपशिष्ट गैस उपचार प्रणाली को निरंतर चालू रखा जाता है ताकि क्लोरीन युक्त गैसों को किसी भी समय प्राप्त और उपचारित किया जा सके।

ट्राइक्लोरोसिलैन संश्लेषण प्रक्रिया

कच्चे माल के रूप में सिलिकॉन पाउडर को सिलिकॉन पाउडर प्राप्त करने वाले हॉपर में डाला जाता है और सिलिकॉन पाउडर निकालने वाले हॉपर के माध्यम से उसमें प्रवाहित किया जाता है। सिलिकॉन पाउडर को प्राप्त करने वाले हॉपर से निचले मध्य हॉपर में डाला जाता है, हॉपर में मौजूद गैस को गर्म हाइड्रोजन क्लोराइड से बदल दिया जाता है और दबाव को निचले हॉपर के दबाव के बराबर करने के लिए बढ़ाया जाता है, और सिलिकॉन पाउडर को निचले सिलिकॉन पाउडर आपूर्ति हॉपर में डाल दिया जाता है। फीडिंग हॉपर में मौजूद सिलिकॉन पाउडर को फीडिंग हॉपर के निचले भाग में लगे स्टार फीडर द्वारा ट्राइक्लोरोसिलैन संश्लेषण भट्टी की फीडिंग पाइप में डाला जाता है।

हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण प्रक्रिया से प्राप्त हाइड्रोजन क्लोराइड को परिसंचारी हाइड्रोजन क्लोराइड बफर टैंक से परिसंचारी हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ मिलाया जाता है, फिर हाइड्रोजन क्लोराइड को ट्राइक्लोरोसिलन संश्लेषण भट्टी के फीडिंग पाइप में डाला जाता है, फीडिंग पाइप में मौजूद सिलिकॉन पाउडर को सिलिकॉन पाउडर फीडिंग हॉपर से ले जाया जाता है और सिलिकॉन पाउडर नीचे से ट्राइक्लोरोसिलन संश्लेषण भट्टी में प्रवेश करता है।

ट्राइक्लोरोसिलैन संश्लेषण भट्टी में, सिलिकॉन पाउडर और हाइड्रोजन क्लोराइड गैस एक उबलता हुआ तल बनाते हैं और प्रतिक्रिया करके ट्राइक्लोरोहाइड्रोजन सिलिकॉन उत्पन्न करते हैं। साथ ही, सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड, डाइहाइड्रोजन क्लोराइड सिलिकॉन, धातु क्लोराइड, पॉलीक्लोरोसिलैन और हाइड्रोजन गैस जैसे उत्पाद उत्पन्न होते हैं, और इस मिश्रित गैस को ट्राइक्लोरोहाइड्रोजन सिलिकॉन संश्लेषण गैस कहा जाता है। यह अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है। संश्लेषण भट्टी की बाहरी दीवार पर जल आवरण लगा होता है, और आवरण में मौजूद जल ऊष्मा को अवशोषित करके भट्टी की दीवार का तापमान बनाए रखता है।

सिलिकॉन पाउडर युक्त सिंथेटिक गैस को संश्लेषण भट्टी के ऊपर रखा जाता है। तीन-चरणीय साइक्लोन डस्ट कलेक्टर से बने शुष्क धूल निष्कासन प्रणाली द्वारा सिलिकॉन पाउडर के एक हिस्से को हटाने के बाद, सिलिकॉन पाउडर को एक गीली धूल निष्कासन प्रणाली में भेजा जाता है, जहां सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड तरल से धोया जाता है, और गैस में मौजूद महीन सिलिकॉन धूल का एक हिस्सा धुल जाता है।

साथ ही, गीली हाइड्रोजन को गैस के संपर्क में लाया जाता है, जिससे गैस में मौजूद धातु ऑक्साइड का कुछ भाग जल अपघटित होकर अलग हो जाता है। सिलिकॉन पाउडर को हटाकर शुद्ध की गई मिश्रित गैस को संश्लेषण गैस शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया में भेजा जाता है।

सिंथेटिक गैस शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया

ट्राइक्लोरोसिलैन हाइड्रोजन संश्लेषण चरण से प्राप्त संश्लेषण गैस को क्लोरोसिलैन तरल, हाइड्रोजन गैस और हाइड्रोजन क्लोराइड गैस में अलग किया जाता है और उपयोग के लिए उपकरण में पुनर्चक्रित किया जाता है।

ट्राइक्लोरोसिलैन की संश्लेषित गैस धारा को मिश्रित गैस बफर टैंक से गुजारा जाता है, फिर यह स्प्रे वाशिंग टॉवर में प्रवेश करती है, और टॉवर के शीर्ष प्रवाह के तहत कम तापमान वाले क्लोरोसिलैन तरल द्वारा धोई जाती है। गैस में मौजूद अधिकांश क्लोरोसिलैन संघनित होकर वाशिंग तरल में मिल जाती है। टॉवर के निचले भाग में मौजूद क्लोरोसिलैन को पंप द्वारा दबावित किया जाता है, गैस धुलाई के लिए ठंडा होने के बाद अधिकांश क्लोरोसिलैन टॉवर के शीर्ष पर वापस परिचालित हो जाती है, और शेष क्लोरोसिलैन को हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टॉवर में भेज दिया जाता है।

स्प्रेइंग और वाशिंग टावर के ऊपरी भाग से अधिकांश क्लोरोसिलैन गैस को निकाला जाता है, मिश्रित गैस कंप्रेसर द्वारा संपीड़ित किया जाता है, ठंडा किया जाता है और हाइड्रोजन क्लोराइड अवशोषण टावर में भेजा जाता है। हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टावर के निचले भाग से ठंडे किए गए क्लोरोसिलैन द्रव द्वारा इसे धोया जाता है, जिससे गैस में मौजूद अधिकांश हाइड्रोजन क्लोराइड क्लोरोसिलैन द्वारा अवशोषित हो जाता है और गैस में शेष अधिकांश क्लोरोसिलैन को धोकर संघनित कर दिया जाता है। टावर के ऊपरी भाग से प्राप्त गैस हाइड्रोजन क्लोराइड और क्लोरोसिलैन की थोड़ी मात्रा युक्त हाइड्रोजन गैस होती है। तापमान और दबाव में परिवर्तन करने वाले एडसॉर्बर के एक समूह द्वारा हाइड्रोजन क्लोराइड और क्लोरोसिलैन को और अधिक मात्रा में निकालने के बाद उच्च शुद्धता वाली हाइड्रोजन गैस प्राप्त होती है। हाइड्रोजन बफर टैंक से होकर गुजरती है और फिर हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण प्रक्रिया में वापस आकर हाइड्रोजन क्लोराइड संश्लेषण की अभिक्रिया में भाग लेती है। एडसॉर्बर की पुनर्जीवित अपशिष्ट गैस में हाइड्रोजन, हाइड्रोजन क्लोराइड और क्लोरोसिलैन होते हैं और इसे उपचार के लिए अपशिष्ट गैस उपचार प्रक्रिया में भेजा जाता है।

डिस्चार्ज हाइड्रोजन क्लोराइड अवशोषण टावर के निचले भाग में हाइड्रोजन क्लोराइड गैस के साथ घुले क्लोरीन सिलान को गर्म किया जाता है, फिर इसे स्प्रे वाशिंग टावर के निचले भाग से अतिरिक्त क्लोरीन सिलान के साथ मिलाया जाता है, फिर इसे हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टावर के मध्य भाग में भेजा जाता है, और टावर के शीर्ष पर विसंपीडन आसवन प्रक्रिया द्वारा शुद्ध हाइड्रोजन क्लोराइड गैस प्राप्त की जाती है। टावर की हाइड्रोजन क्लोराइड गैस हाइड्रोजन क्लोराइड बफर टैंक से होकर गुजरती है, और फिर ट्राइक्लोरोसिलान संश्लेषण प्रक्रिया में व्यवस्थित परिसंचारी हाइड्रोजन क्लोराइड बफर टैंक में भेजी जाती है; टावर के निचले भाग से हाइड्रोजन क्लोराइड को हटाकर पुनर्जीवित क्लोरोसिलान तरल प्राप्त किया जाता है, जिसका अधिकांश भाग ठंडा होने, जमने और फिर से ठंडा होने के बाद अवशोषक के रूप में उपयोग के लिए हाइड्रोजन क्लोराइड अवशोषण टावर में वापस भेज दिया जाता है, और अतिरिक्त क्लोरोसिलान तरल (अर्थात ट्राइक्लोरोसिलान संश्लेषण गैस से पृथक किया गया क्लोरोसिलान) को ठंडा होने के बाद क्लोरोसिलान भंडारण चरण के कच्चे माल क्लोरोसिलान भंडारण टैंक में भेज दिया जाता है।

क्लोरोसिलैन की पृथक्करण एवं शुद्धिकरण प्रक्रिया

संश्लेषण गैस के शुष्क पृथक्करण चरण द्वारा पृथक किए गए क्लोरोसिलैन द्रव को क्लोरोसिलैन भंडारण चरण के कच्चे माल के क्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में डाला जाता है। अपचयन टेल गैस के शुष्क पृथक्करण चरण द्वारा पृथक किए गए क्लोरोसिलैन द्रव को क्लोरोसिलैन भंडारण चरण के अपचयन क्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में भेजा जाता है; हाइड्राइड गैस के शुष्क पृथक्करण चरण द्वारा पृथक किए गए क्लोरोसिलैन द्रव को क्लोरोसिलैन भंडारण चरण के हाइड्रोक्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में डाला जाता है। कच्चे माल के क्लोरोसिलैन द्रव, अपचयनित क्लोरोसिलैन द्रव और हाइड्रोक्लोरोसिलैन द्रव को क्रमशः पंप द्वारा बाहर निकाला जाता है और क्लोरोसिलैन के पृथक्करण और शुद्धिकरण प्रक्रिया के विभिन्न शोधन टावरों में भेजा जाता है।

ट्राइक्लोरोहाइड्रोजन सिलिकॉन हाइड्रोजन अपचयन प्रक्रिया

क्लोरोसिलन पृथक्करण और शुद्धिकरण प्रक्रिया के माध्यम से परिष्कृत ट्राइक्लोरोसिलन को प्रक्रिया के ट्राइक्लोरोसिलन वाष्पीकरण यंत्र में डाला जाता है, और गर्म पानी द्वारा गर्म करके वाष्पीकृत किया जाता है; शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया से प्राप्त परिसंचारी हाइड्रोजन गैस, हाइड्रोजन बफर टैंक से होकर गुजरती है, और इसे भी वाष्पीकरण यंत्र में डाला जाता है ताकि ट्राइक्लोरोसिलन वाष्प के साथ एक निश्चित अनुपात में मिश्रित गैस बन सके।

ट्राइक्लोरोसिलैन वाष्पीकरण यंत्र से ट्राइक्लोरोसिलैन और हाइड्रोजन की मिश्रित गैस को अपचयन भट्टी में भेजा जाता है। अपचयन भट्टी में विद्युतीकृत गर्म सिलिकॉन कोर/सिलिकॉन रॉड की सतह पर, ट्राइक्लोरोसिलैन के साथ हाइड्रोजन अपचयन अभिक्रिया होती है, जिससे सिलिकॉन उत्पन्न और जमा होता है। इस प्रकार सिलिकॉन कोर/सिलिकॉन रॉड का व्यास धीरे-धीरे निर्धारित आकार तक बढ़ता जाता है। हाइड्रोजन अपचयन अभिक्रिया से डाइहाइड्रोजन क्लोराइड सिलिकॉन, सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड, हाइड्रोजन क्लोराइड और हाइड्रोजन एक साथ उत्पन्न होते हैं। इन्हें अप्रतिक्रियाशील ट्राइहाइड्रोजन क्लोराइड सिलिकॉन और हाइड्रोजन के साथ अपचयन भट्टी में भेजा जाता है, जहां अपचयन अपशिष्ट गैस कूलर के परिसंचारी शीतलन जल द्वारा इसे ठंडा किया जाता है, और फिर सीधे अपचयन अपशिष्ट गैस के शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया में भेज दिया जाता है।

भट्टी के भीतरी भाग में स्थित गर्म सिलिकॉन कोर से उत्सर्जित ऊष्मा को अवशोषित करने और भट्टी के भीतरी भाग का तापमान बनाए रखने के लिए, अपचयन भट्टी के बैरल के जैकेट में गर्म पानी डाला जाता है। डिस्चार्ज सिलेंडर के जैकेट का उच्च तापमान वाला गर्म पानी ऊष्मा ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया में भेजा जाता है, और अपशिष्ट ऊष्मा बॉयलर द्वारा उत्पन्न भाप के ठंडा होने के बाद, गर्म पानी को पुनर्चक्रित करके प्रक्रिया के प्रत्येक अपचयन भट्टी जैकेट में उपयोग किया जाता है।

सिलिकॉन कोर को अपचयन भट्टी में स्थापित करने के बाद, चलाने से पहले वैक्यूम बनाने के लिए वाटर जेट वैक्यूम पंप का उपयोग किया जाता है। भट्टी में हवा को नाइट्रोजन से प्रतिस्थापित किया जाता है, फिर नाइट्रोजन को हाइड्रोजन से प्रतिस्थापित किया जाता है (नाइट्रोजन को बाहर निकाल दिया जाता है), और फिर तापन प्रक्रिया शुरू की जाती है। इस प्रकार, चलाने के चरण में नाइट्रोजन को परिवेशी वायु में छोड़ा जाता है, और वैक्यूम पंप के लिए थोड़ी मात्रा में पानी (जिसे स्वच्छ जल के रूप में छोड़ा जा सकता है) की आवश्यकता होती है। भट्टी को बंद करने और खोलने के चरण में (लगभग 5-7 दिन में एक बार), अपचयन भट्टी में क्लोरोसिलैन, हाइड्रोजन क्लोराइड और हाइड्रोजन युक्त मिश्रित गैस को पहले अपचयन टेल गैस शुष्क पुनर्प्राप्ति प्रणाली में हाइड्रोजन गैस द्वारा पुनर्प्राप्ति के लिए दबाया जाता है, फिर नाइट्रोजन गैस को प्रतिस्थापित किया जाता है और फिर बाहर निकाल दिया जाता है। पॉलीसिलिकॉन उत्पाद को बाहर निकाला जाता है, अपशिष्ट ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड को हटा दिया जाता है, और स्थिति के अनुसार भट्टी में अति-शुद्ध जल से धोया जाता है। इस प्रकार, भट्टी को बंद करने के चरण में नाइट्रोजन गैस, अपशिष्ट ग्रेफाइट और सफाई अपशिष्ट जल उत्पन्न होते हैं। नाइट्रोजन गैस हानिरहित गैस है, इसलिए सामान्य परिस्थितियों में अपचयन भट्टी खुली रहती है और समापन चरण में कोई हानिकारक गैस उत्सर्जित नहीं होती है। अपशिष्ट ग्रेफाइट मूल उत्पादन संयंत्र से प्राप्त किया जाता है, और शुद्धिकरण अपशिष्ट जल को क्लोराइड युक्त अम्ल-क्षार अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली में उपचार के लिए भेजा जाता है।

टेल गैस को कम करने के लिए शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया

ट्राइक्लोरोसिलन हाइड्रोजन अपचयन चरण से निकलने वाली अपचयन अपशिष्ट गैस को इस चरण के माध्यम से क्लोरोसिलन तरल, हाइड्रोजन और हाइड्रोजन क्लोराइड गैस में अलग किया जाता है, और अपशिष्ट गैस को क्रमशः उपयोग के लिए उपकरण में पुनर्चक्रित किया जाता है।

अपचायक अपशिष्ट गैस के शुष्क पृथक्करण का सिद्धांत और प्रक्रिया ट्राइक्लोरोसिलैन के शुष्क पृथक्करण के समान ही है। तापमान-परिवर्तनशील दाब-परिवर्तनशील अधिशोषक के निकास से प्राप्त उच्च शुद्धता वाली हाइड्रोजन हाइड्रोजन बफर टैंक से होकर गुजरती है, और अधिकांश हाइड्रोजन को पॉलीसिलिकॉन के निर्माण में भाग लेने के लिए हाइड्रोजन ट्राइक्लोराइड सिलिकॉन हाइड्रोजन अपचयन प्रक्रिया में वापस भेज दिया जाता है, जबकि अतिरिक्त हाइड्रोजन को सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में भाग लेने के लिए भेजा जाता है। अधिशोषक अपशिष्ट गैस को पुनर्जीवित करता है और उसे उपचार के लिए अपशिष्ट गैस उपचार प्रक्रिया में भेजता है। हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टावर के शीर्ष से प्राप्त शुद्ध हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को ट्राइक्लोरीन हाइड्रोजन सिलिकॉन संश्लेषण प्रक्रिया में व्यवस्थित परिसंचारी हाइड्रोजन क्लोराइड बफर टैंक में भेजा जाता है। हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टावर के निचले भाग से प्राप्त अतिरिक्त क्लोरोसिलैन द्रव (अर्थात हाइड्रोजन ट्राइक्लोराइड अपचयन की अपशिष्ट गैस से पृथक किया गया क्लोरोसिलैन) को क्लोरोसिलैन भंडारण चरण के अपचायक क्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में भेजा जाता है।

सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया

क्लोरोसिलैन के पृथक्करण और शुद्धिकरण प्रक्रिया द्वारा परिष्कृत सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड को प्रक्रिया के सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड वाष्पीकरण यंत्र में डाला जाता है, और गर्म पानी द्वारा इसे गर्म करके वाष्पीकृत किया जाता है। हाइड्रोजन तैयारी और शुद्धिकरण प्रक्रिया से प्राप्त हाइड्रोजन और अपचयन टेल गैस शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया से प्राप्त अतिरिक्त हाइड्रोजन को एक हाइड्रोजन बफर टैंक में मिलाया जाता है, और फिर हाइड्रोजन को भी वाष्पीकरण यंत्र में डाला जाता है ताकि सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड वाष्प के साथ एक निश्चित अनुपात में मिश्रित गैस बन सके।

सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड वाष्पीकरण यंत्र से सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड और हाइड्रोजन की मिश्रित गैस को हाइड्रोजनीकरण भट्टी में भेजा जाता है। हाइड्रोजनीकरण भट्टी में विद्युतीकृत गर्म इलेक्ट्रोड की सतह के पास सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड की हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया होती है, जिससे सिलिकॉन ट्राइक्लोरोहाइड्राइड और हाइड्रोजन क्लोराइड एक साथ उत्पन्न होते हैं। ट्राइक्लोरोसिलैन, हाइड्रोजन क्लोराइड, अप्रतिक्रियाशील सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड और हाइड्रोजन युक्त मिश्रित गैस को हाइड्रोजन शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया में भेजा जाता है।

हाइड्रोजनीकरण भट्टी के भीतरी भाग की दीवार पर गर्म इलेक्ट्रोड से विकीर्ण होने वाली ऊष्मा को दूर करने और भीतरी दीवार का तापमान बनाए रखने के लिए भट्टी के बैरल के जैकेट में गर्म पानी डाला जाता है। डिस्चार्ज सिलेंडर के जैकेट का उच्च तापमान वाला गर्म पानी ऊष्मा ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया में भेजा जाता है, और अपशिष्ट ऊष्मा बॉयलर द्वारा उत्पन्न भाप को ठंडा करने के बाद, गर्म पानी को पुनर्चक्रित करके हाइड्रोजनीकरण भट्टी के जैकेट में वापस भेज दिया जाता है।

हाइड्रोजनीकरण गैस शुष्क पृथक्करण प्रक्रिया

सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड के हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया से प्राप्त हाइड्रोजन गैस को क्लोरोसिलैन तरल, हाइड्रोजन गैस और हाइड्रोजन क्लोराइड गैस में अलग किया जाता है, और हाइड्रोजन गैस को क्रमशः उपयोग के लिए उपकरण में पुनर्चक्रित किया जाता है।

हाइड्रोजन गैस के शुष्क पृथक्करण का सिद्धांत और प्रक्रिया ट्राइक्लोरोसिलैन के शुष्क पृथक्करण के समान ही है। तापमान-परिवर्तनशील दाब-परिवर्तनशील एडसॉर्बर के आउटलेट से प्राप्त उच्च-शुद्धता वाली हाइड्रोजन को हाइड्रोजन बफर टैंक से गुजारने के बाद सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में वापस भेज दिया जाता है; अवशोषित पुनर्जीवित अपशिष्ट गैस को उपचार के लिए अपशिष्ट गैस उपचार प्रक्रिया में भेजा जाता है; हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टावर के शीर्ष से प्राप्त शुद्ध हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को ट्राइक्लोरीन हाइड्रोजन सिलिकॉन संश्लेषण प्रक्रिया में व्यवस्थित परिसंचारी हाइड्रोजन क्लोराइड बफर टैंक में भेजा जाता है; हाइड्रोजन क्लोराइड विश्लेषण टावर के निचले भाग से निकाले गए अतिरिक्त क्लोरोसिलैन द्रव (अर्थात हाइड्राइड गैस से पृथक किया गया क्लोरोसिलैन) को क्लोरोसिलैन भंडारण चरण के हाइड्रोक्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में डाला जाता है।

क्लोरोसिलैन भंडारण प्रक्रिया

इस प्रक्रिया में निम्नलिखित भंडारण टैंकों की व्यवस्था की गई है: 100 घन मीटर क्लोरोसिलैन भंडारण टैंक, 100 घन मीटर औद्योगिक श्रेणी का ट्राइक्लोरोसिलैन भंडारण टैंक, 100 घन मीटर औद्योगिक श्रेणी का टेट्राक्लोरोसिलैन भंडारण टैंक, 100 घन मीटर क्लोरोसिलैन आपातकालीन निकास टैंक, आदि।

संश्लेषण गैस के शुष्क पृथक्करण चरण, अपचयन टेल गैस के शुष्क पृथक्करण चरण और हाइड्रोजनीकरण गैस के शुष्क पृथक्करण चरण से प्राप्त क्लोरोसिलैन तरल को क्रमशः एक कच्चे माल, एक अपचयन और एक हाइड्रोक्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में डाला जाता है, और फिर क्लोरोसिलैन तरल को क्रमशः कच्चे माल के रूप में क्लोरोसिलैन के पृथक्करण और शुद्धिकरण चरण के विभिन्न शोधन टावरों में भेजा जाता है।

क्लोरोसिलैन के पृथक्करण और शुद्धिकरण प्रक्रिया में प्रथम चरण के शोधन टावर के शीर्ष पर प्राप्त ट्राइक्लोरोसिलैन और डाइक्लोरोडाइहाइड्रोसिलिकॉन के मिश्रित तरल, चौथे चरण के शोधन टावर के निचले भाग में प्राप्त ट्राइक्लोरोसिलैन तरल, छठे चरण के शोधन टावर के निचले भाग में प्राप्त ट्राइक्लोरोसिलैन तरल, आठवें चरण के शोधन टावर और दसवें चरण के शोधन टावर के निचले भाग में प्राप्त ट्राइक्लोरोसिलैन तरल को औद्योगिक-श्रेणी के ट्राइक्लोरोसिलैन भंडारण टैंक में भेजा जाता है, और टैंक में तरल को मिश्रित किया जाता है और औद्योगिक-श्रेणी के ट्राइक्लोरोसिलैन उत्पादों के रूप में बेचा जाता है।

सिलिकॉन कोर तैयार करने की प्रक्रिया

रिडक्शन फर्नेस के प्रारंभिक उत्पादन के दौरान, फर्नेस में स्थापित किए जाने वाले चालक सिलिकॉन कोर को तैयार करने के लिए ज़ोन फर्नेस ड्राइंग और कटिंग तकनीक का उपयोग किया जाता है। सिलिकॉन कोर तैयार करने की प्रक्रिया में, सिलिकॉन कोर को हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड से संक्षारित किया जाता है, फिर इसे अतिशुद्ध जल से साफ किया जाता है और अंत में सुखाया जाता है। एसिड संक्षारण प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन फ्लोराइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड गैस हवा में उत्सर्जित होती हैं, इसलिए एसिड संक्षारण उपचार टैंक के ऊपरी भाग पर लगे पवन आवरण के माध्यम से हाइड्रोजन फ्लोराइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड गैस को सोखने के लिए पंखे का उपयोग किया जाता है। फिर गैस को उपचार के लिए निकास गैस उपचार उपकरण में भेजा जाता है और मानकों के अनुसार निकास गैस का निर्वहन किया जाता है।

उत्पाद छँटाई प्रक्रिया

अपचायक भट्टी में निर्मित पॉलीसिलिकॉन की छड़ को भट्टी से निकालकर, काटकर ठोस पॉलीसिलिकॉन में तोड़ा जाता है। पॉलीसिलिकॉन ब्लॉक को हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल और नाइट्रिक अम्ल से संक्षारित किया जाता है, फिर अतिशुद्ध जल से साफ करके सुखाया जाता है। अम्ल संक्षारण प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन फ्लोराइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड गैस हवा में उत्सर्जित होती हैं, इसलिए अम्ल संक्षारण उपचार टैंक के ऊपरी भाग पर लगे पवन आवरण के माध्यम से पंखे द्वारा हाइड्रोजन फ्लोराइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड गैस को बाहर निकाला जाता है। फिर इस गैस को उपचार के लिए निकास गैस उपचार उपकरण में भेजा जाता है और मानकों के अनुसार निकास गैस का निर्वहन किया जाता है। निर्धारित गुणवत्ता सूचकांक को पूरा करने वाले पॉलीसिलिकॉन उत्पाद को पैकेजिंग के लिए भेजा जाता है।

अपशिष्ट गैस और अवशेष उपचार प्रक्रिया

1. हाइड्रोजन क्लोराइड युक्त अपशिष्ट गैस का शुद्धिकरण

SiHCl1 शुद्धिकरण प्रक्रिया में उत्सर्जित अपशिष्ट गैस, अपचायक भट्टी के बंद होने से निकलने वाली अपशिष्ट गैस, अपशिष्ट गैस का आकस्मिक रिसाव, क्लोरोसिलान और हाइड्रोजन क्लोराइड के भंडारण प्रक्रिया टैंक की सुरक्षित रूप से निकलने वाली अपशिष्ट गैस और सीडीआई सोखने से निकलने वाली अपशिष्ट गैस को पाइपलाइनों के माध्यम से अपशिष्ट गैस लीचिंग टॉवर में धुलाई के लिए भेजा जाता है।

लीचिंग टावर में निकलने वाली गैस को 10% NaOH से लगातार धोने के बाद, टावर के निचले हिस्से में मौजूद धुलाई तरल को तकनीकी अपशिष्ट के प्रसंस्करण प्रक्रिया में पंप किया जाता है, और टेल गैस को 15 मीटर की ऊंचाई वाले निकास सिलेंडर द्वारा बाहर निकाल दिया जाता है।

2. अवशेष उपचार

रिएक्टर का अवशिष्ट द्रव, जिसमें मुख्य रूप से सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड और पॉलीक्लोरोसिलन यौगिक होते हैं, और रेक्टिफाइंग टॉवर से निकलने वाला और स्टॉपिंग डिवाइस द्वारा निकाला गया क्लोरोसिलन का अवशिष्ट द्रव, उपचार के लिए प्रक्रिया में भेजा जाता है।

उपचारित किए जाने वाले द्रव को अवशेष संग्रहण टैंक में डाला जाता है। फिर नाइट्रोजन गैस द्वारा द्रव को निचोड़कर अवशिष्ट द्रव लीचिंग टावर में धुलाई के लिए भेजा जाता है। उपचार के लिए 10% NaOH घोल का उपयोग किया गया। अपशिष्ट द्रव में मौजूद क्लोरोसिलैन, NaOH और जल के साथ अभिक्रिया करके हानिरहित पदार्थों में परिवर्तित हो जाता है (उपचार का सिद्धांत हाइड्रोजन क्लोराइड और क्लोरोसिलैन युक्त अपशिष्ट गैस का उपचार करना है)।

3. अम्लीय अपशिष्ट गैस

सिलिकॉन कोर निर्माण और उत्पाद परिष्करण प्रक्रिया में उत्पन्न अम्लीय अपशिष्ट गैस को गैस संग्रहण आवरण के माध्यम से अपशिष्ट गैस प्रसंस्करण प्रणाली में पंप किया जाता है। इस अम्लीय अपशिष्ट गैस को स्प्रेइंग टावर में 10% चूने के घोल से धोया जाता है ताकि गैस में मौजूद फ्लोरीन युक्त अपशिष्ट गैस को हटाया जा सके। साथ ही, अधिकांश NOx को N2 और H2O में परिवर्तित करने के लिए धुलाई द्रव में अमोनिया मिलाया जाता है। धुलाई के बाद गैस को नमी रहित किया जाता है, और गैस में अवशिष्ट NOx को ठोस अधिशोषण विधि (गैर-उत्कृष्ट धातु को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करके) द्वारा SDG अधिशोषक द्वारा अवशोषित किया जाता है, और फिर 20 मीटर ऊंचे निकास सिलेंडर द्वारा बाहर निकाल दिया जाता है।

अपशिष्ट सिलिकॉन पाउडर का उपचार

सिलिकॉन ट्राइक्लोरोहाइड्राइड संश्लेषण कार्यशाला के कच्चे माल सिलिकॉन पाउडर चार्जिंग डस्ट कलेक्टर, साइक्लोन डस्ट कलेक्टर और संश्लेषण रिएक्टर से निकलने वाला सिलिकॉन पाउडर, अपशिष्ट स्लैग परिवहन टैंक के माध्यम से अपशिष्ट स्लैग फ़नल में जाता है, फिर एक स्टिरर के साथ एसिड वाशिंग पाइप में प्रवेश करता है, जहां अपशिष्ट सिलिकॉन पाउडर (धूल) को 11% हाइड्रोक्लोरिक एसिड से शुद्ध किया जाता है, जिससे अपशिष्ट सिलिकॉन में मौजूद एल्युमीनियम, लोहा और कैल्शियम जैसी अशुद्धियाँ घुल जाती हैं। धुलाई पूरी होने के बाद, अपशिष्ट अवशेष को फ़िल्टर प्रेस द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, सुखाने के लिए ड्रायर में भेजा जाता है, और सूखा सिलिकॉन पाउडर उपयोग के लिए ट्राइक्लोरोसिलिन संश्लेषण परिसंचरण में वापस भेज दिया जाता है, और अपशिष्ट तरल को अपशिष्ट गैस अवशेष उपचार प्रणाली अपशिष्ट जल में एकत्रित किया जाता है और साथ में उपचारित किया जाता है।

पिकलिंग टैंक और फिल्ट्रेट टैंक से निकलने वाली एचसीएल युक्त अपशिष्ट गैस को उपचार के लिए एक एग्जॉस्ट रेसिड्यू ट्रीटमेंट सिस्टम में भेजा जाता है।

अपशिष्ट उपचार प्रक्रिया

1. श्रेणी Ⅰ के अपशिष्ट तरल का उपचार

वाशिंग टावर के धुलाई द्रव और अपशिष्ट सिलिकॉन पाउडर द्वारा उपचारित अम्ल युक्त अपशिष्ट द्रव को इस प्रक्रिया में मिलाया जाता है, उदासीन किया जाता है और जमने दिया जाता है, फिर एक फिल्टर प्रेस द्वारा छाना जाता है। फिल्टर अवशेष (मुख्यतः SiO2) को सीमेंट उत्पादन के लिए सीमेंट कारखाने को भेजा जाता है (परिशिष्ट देखें)। तलछट द्रव और फिल्टर किया हुआ द्रव मुख्यतः उच्च सांद्रता वाला लवण युक्त अपशिष्ट जल होता है, जिसमें NaCl 200 g/L या उससे अधिक होता है। इस जल के एक भाग में प्रक्रिया संचालन और उपचार के दौरान कैल्शियम मैग्नीशियम आयन और सल्फेट आयन नहीं मिलाए जाते हैं, और जल की गुणवत्ता क्लोर-क्षार के उत्पादन की आवश्यकताओं को पूरा करती है, इसलिए लवण युक्त अपशिष्ट जल को पुनर्चक्रण के लिए उत्पादन कच्चे माल के रूप में सिचुआन योंगशियांग कंपनी लिमिटेड की कास्टिक सोडा उत्पादन लाइन में पाइपलाइन द्वारा भेजा जाता है (परिशिष्ट देखें)। वाष्पीकृत संघनित जल का उपयोग क्षार द्रव बनाने के लिए किया जाता है।

2. द्वितीय श्रेणी के अपशिष्ट तरल का उपचार

सिलिकॉन कोर निर्माण प्रक्रिया और उत्पाद परिष्करण प्रक्रिया से प्राप्त अपशिष्ट हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, अपशिष्ट नाइट्रिक एसिड और एसिड धुलाई अपशिष्ट जल को 10% चूने के इमल्शन द्वारा उदासीन और स्थिर किया जाता है, फिर फिल्टर प्रेस द्वारा छाना जाता है, और फिल्टर अवशेष (मुख्यतः CaF2) को सीमेंट उत्पादन के लिए सीमेंट कारखाने में भेजा जाता है (परिशिष्ट देखें)। स्थिरीकरण विलयन और छानने के बाद प्राप्त द्रव मुख्यतः कैल्शियम नाइट्रेट विलयन होता है, और वाष्पीकरण और सांद्रण के बाद, इस विलयन को उप-उत्पाद के रूप में बेचा जाता है (परिशिष्ट देखें)। वाष्पीकृत संघनित द्रव का पुनः उपयोग क्षार द्रव बनाने के लिए किया जाता है।