การวิเคราะห์กระบวนการผลิตและการเกิดมลพิษของโพลีซิลิคอน

การวิเคราะห์กระบวนการผลิตและการเกิดมลพิษของโพลีซิลิคอน

กระบวนการเตรียมและการทำให้บริสุทธิ์ของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นในเซลล์อิเล็กโทรไลต์โดยกระบวนการแยกเกลือด้วยไฟฟ้า ไฮโดรเจนที่ผลิตได้ด้วยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสจะถูกทำให้เย็นลงและแยกออกจากของเหลว จากนั้นเข้าสู่เครื่องกำจัดอากาศ ภายใต้การทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา ออกซิเจนปริมาณเล็กน้อยในก๊าซไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรเจนเพื่อสร้างน้ำและถูกกำจัดออกไป ไฮโดรเจนที่ปราศจากออกซิเจนจะถูกทำให้แห้งด้วยชุดเครื่องอบแห้งแบบดูดซับ ก๊าซไฮโดรเจนที่บริสุทธิ์และแห้งแล้วจะถูกส่งไปยังถังเก็บไฮโดรเจน จากนั้นจึงถูกส่งไปยังกระบวนการสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์ การลดไตรคลอโรไฮโดรเจนและซิลิคอนไฮโดรเจน และการไฮโดรจิเนชันของซิลิคอนเตตระคลอไรด์

ออกซิเจนที่ผลิตได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสจะถูกส่งไปยังถังเก็บออกซิเจนหลังจากทำให้เย็นและแยกของเหลวแล้ว จากนั้นจึงนำออกซิเจนออกจากถังและบรรจุลงในขวด

สารดูดซับที่เป็นของเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องแยกก๊าซและของเหลว ตัวเร่งปฏิกิริยาลดออกซิเจนที่เป็นของเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องลดออกซิเจนด้วยไฮโดรเจน และสารดูดซับที่เป็นของเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องอบแห้ง ล้วนถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยผู้จำหน่าย

กระบวนการสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์

ไฮโดรเจนจากกระบวนการเตรียมและทำให้บริสุทธิ์ของไฮโดรเจน และไฮโดรเจนหมุนเวียนที่ส่งกลับมาจากกระบวนการแยกแห้งของก๊าซสังเคราะห์ จะถูกส่งเข้าไปในถังพักไฮโดรเจนของกระบวนการและผสมกันในถัง ก๊าซไฮโดรเจนจากถังพักก๊าซไฮโดรเจนจะถูกส่งเข้าไปในปืนเผาไหม้ที่ด้านล่างของเตาสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์ ส่วนก๊าซคลอรีนจากกระบวนการระเหยคลอรีนเหลวก็จะถูกส่งเข้าไปในปืนเผาไหม้ที่ด้านล่างของเตาสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์เช่นกัน ผ่านทางถังพักก๊าซคลอรีน ก๊าซผสมของไฮโดรเจนและคลอรีนจะถูกจุดไฟที่ทางออกของปืนเผาไหม้ และก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกสร้างขึ้นโดยปฏิกิริยาการเผาไหม้ ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ออกจากเตาสังเคราะห์จะถูกส่งไปยังกระบวนการสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลนหลังจากผ่านเครื่องทำความเย็นอากาศ เครื่องทำความเย็นน้ำ เครื่องทำความเย็นแบบลึก และเครื่องแยกหมอก

เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย อุปกรณ์นี้จึงติดตั้งระบบดูดซับก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งประกอบด้วยตัวดูดซับไฮโดรเจนคลอไรด์แบบฟิล์มไหลลง 2 ตัว ร่องหมุนเวียนกรดไฮโดรคลอริก 2 ร่อง และปั๊มหมุนเวียนกรดไฮโดรคลอริก โดยสามารถดูดซับก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ปล่อยออกมาเนื่องจากการปรับโหลดหรือการระบายฉุกเฉินของอุปกรณ์ด้วยน้ำได้ ระบบนี้ทำงานได้อย่างต่อเนื่องและสามารถรับและดูดซับก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ได้ตลอดเวลา

เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย ขั้นตอนการทำงานจึงจัดให้มีระบบบำบัดก๊าซเสียที่มีคลอรีน ซึ่งประกอบด้วยหอบำบัดก๊าซเสีย ถังหมุนเวียนของเหลวด่าง ปั๊มหมุนเวียนของเหลวด่าง และเครื่องทำความเย็นหมุนเวียนของเหลวด่าง เมื่อจำเป็น คลอรีนในถังพักคลอรีนและท่อส่งสามารถส่งไปยังหอบำบัดก๊าซเสียได้ และสามารถล้างและกำจัดคลอรีนออกได้ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ระบบบำบัดก๊าซเสียจะทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจว่าก๊าซที่มีคลอรีนได้รับการรับและบำบัดตลอดเวลา

กระบวนการสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลน

ผงซิลิคอนที่เป็นวัตถุดิบจะถูกแขวนลอยและปล่อยลงในถังรับผงซิลิคอนผ่านทางถังปล่อยผงซิลิคอน ผงซิลิคอนจะถูกส่งจากถังรับไปยังถังกลางด้านล่าง ก๊าซในถังกลางจะถูกแทนที่ด้วยไฮโดรเจนคลอไรด์ร้อนและถูกเพิ่มแรงดันเพื่อให้สมดุลกับแรงดันของถังด้านล่าง จากนั้นผงซิลิคอนจะถูกส่งไปยังถังจ่ายผงซิลิคอนด้านล่าง ผงซิลิคอนในถังป้อนจะถูกป้อนเข้าสู่ท่อป้อนของเตาสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลนโดยใช้ตัวป้อนแบบดาวที่ติดตั้งอยู่ด้านล่างของถังป้อน

ไฮโดรเจนคลอไรด์จากกระบวนการสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกผสมกับไฮโดรเจนคลอไรด์หมุนเวียนจากถังพักไฮโดรเจนคลอไรด์ จากนั้นไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกส่งเข้าไปในท่อป้อนของเตาสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลน ผงซิลิกอนในท่อป้อนจะถูกลำเลียงจากถังป้อนผงซิลิกอน และผงซิลิกอนจะเข้าสู่เตาสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลนจากด้านล่าง

ในเตาสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลน ผงซิลิคอนและก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์จะรวมตัวกันเป็นชั้นเดือดและทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างไตรคลอโรไฮโดรเจนซิลิคอน ในขณะเดียวกันก็จะได้ผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น ซิลิคอนเตตระคลอไรด์ ไดไฮโดรเจนคลอไรด์ซิลิคอน โลหะคลอไรด์ โพลีคลอโรซิเลน และก๊าซไฮโดรเจน โดยก๊าซผสมนี้เรียกว่าก๊าซสังเคราะห์ไตรคลอโรไฮโดรเจนซิลิคอน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ผนังด้านนอกของเตาสังเคราะห์มีปลอกน้ำ และความร้อนจะถูกระบายออกโดยน้ำในปลอกเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิของผนังเตา

ก๊าซสังเคราะห์ที่มีผงซิลิคอนจะถูกวางไว้ด้านบนของเตาสังเคราะห์ หลังจากที่ผงซิลิคอนบางส่วนถูกกำจัดออกโดยระบบกำจัดฝุ่นแห้งซึ่งประกอบด้วยเครื่องดักฝุ่นไซโคลนสามขั้นตอนแล้ว ผงซิลิคอนจะถูกส่งไปยังระบบกำจัดฝุ่นเปียก และของเหลวซิลิคอนเตตระคลอไรด์จะทำการล้าง และล้างฝุ่นซิลิคอนละเอียดบางส่วนในก๊าซออกไป

ในขณะเดียวกัน ไฮโดรเจนชื้นจะถูกนำเข้ามาสัมผัสกับก๊าซ และออกไซด์ของโลหะบางส่วนที่อยู่ในก๊าซจะถูกไฮโดรไลซิสและกำจัดออกไป ก๊าซผสมที่บริสุทธิ์แล้วโดยการกำจัดผงซิลิคอนจะถูกส่งไปยังกระบวนการแยกแห้งของก๊าซสังเคราะห์

กระบวนการแยกแห้งก๊าซสังเคราะห์

ก๊าซสังเคราะห์จากขั้นตอนการสังเคราะห์ไฮโดรเจนด้วยไตรคลอโรซิเลนจะถูกแยกออกเป็นคลอโรซิเลนเหลว ก๊าซไฮโดรเจน และก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ในขั้นตอนนี้ และถูกนำกลับไปใช้ในอุปกรณ์อีกครั้ง

กระแสแก๊สสังเคราะห์ของไตรคลอโรซิเลนจะถูกส่งผ่านถังพักแก๊สผสม จากนั้นเข้าสู่หอพ่นล้าง และถูกล้างด้วยของเหลวคลอโรซิเลนอุณหภูมิต่ำภายใต้การไหลด้านบนของหอ คลอโรซิเลนส่วนใหญ่ในแก๊สจะควบแน่นและผสมเข้ากับของเหลวที่ใช้ล้าง คลอโรซิเลนที่ด้านล่างของหอจะถูกอัดแรงดันด้วยปั๊ม คลอโรซิเลนส่วนใหญ่จะถูกหมุนเวียนกลับไปยังด้านบนของหอหลังจากถูกทำให้เย็นลงเพื่อล้างแก๊ส และคลอโรซิเลนที่เหลือจะถูกส่งไปยังหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์

ก๊าซคลอโรซิเลนส่วนใหญ่ถูกกำจัดออกจากด้านบนของหอพ่นและล้าง อัดด้วยเครื่องอัดก๊าซผสม ทำให้เย็นลง แล้วส่งไปยังหอดูดซับไฮโดรเจนคลอไรด์ ล้างด้วยของเหลวคลอโรซิเลนที่เย็นลง แล้วส่งจากด้านล่างของหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนคลอไรด์ส่วนใหญ่ในก๊าซจะถูกดูดซับโดยคลอโรซิเลน และคลอโรซิเลนส่วนใหญ่ที่เหลืออยู่ในก๊าซจะถูกล้างและควบแน่น ก๊าซด้านบนของหอจะเป็นก๊าซไฮโดรเจนที่มีไฮโดรเจนคลอไรด์และคลอโรซิเลนในปริมาณเล็กน้อย และจะได้ก๊าซไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงหลังจากที่ไฮโดรเจนคลอไรด์และคลอโรซิเลนถูกกำจัดออกไปเพิ่มเติมโดยกลุ่มตัวดูดซับที่เปลี่ยนอุณหภูมิและความดัน ก๊าซไฮโดรเจนจะไหลผ่านถังพักไฮโดรเจน แล้วกลับไปยังกระบวนการสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์เพื่อเข้าร่วมในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์ ก๊าซเสียที่ผ่านการฟื้นฟูสภาพจากเครื่องดูดซับประกอบด้วยไฮโดรเจน ไฮโดรเจนคลอไรด์ และคลอโรซิเลน และจะถูกส่งไปยังกระบวนการบำบัดก๊าซเสียเพื่อทำการบำบัดต่อไป

คลอรีนไซเลนที่ละลายในก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่ด้านล่างของหอดูดซับไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกให้ความร้อน จากนั้นจะรวมกับคลอรีนไซเลนส่วนเกินจากด้านล่างของหอพ่นล้าง แล้วส่งไปยังส่วนกลางของหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์ และจะได้ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์บริสุทธิ์ที่ด้านบนของหอผ่านกระบวนการกลั่นลดความดัน ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์จากหอจะไหลผ่านถังพักไฮโดรเจนคลอไรด์ แล้วส่งไปยังถังพักไฮโดรเจนคลอไรด์หมุนเวียนซึ่งจัดไว้ในกระบวนการสังเคราะห์ไตรคลอโรไซเลน ส่วนล่างของหอคอยจะกำจัดไฮโดรเจนคลอไรด์ออกไปเพื่อให้ได้ของเหลวคลอโรซิเลนที่สร้างใหม่ ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกส่งกลับไปยังหอคอยดูดซับไฮโดรเจนคลอไรด์หลังจากถูกทำให้เย็น แช่แข็ง และทำให้เย็นลงอีกครั้งเพื่อใช้เป็นสารดูดซับ และของเหลวคลอโรซิเลนส่วนเกิน (กล่าวคือคลอโรซิเลนที่แยกออกจากก๊าซสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลน) จะถูกส่งไปยังถังเก็บวัตถุดิบคลอโรซิเลนในขั้นตอนการจัดเก็บคลอโรซิเลนหลังจากถูกทำให้เย็นลง

กระบวนการแยกและทำให้บริสุทธิ์ของคลอโรซิเลน

ของเหลวคลอโรซิเลนที่แยกได้จากขั้นตอนการแยกแบบแห้งของก๊าซสังเคราะห์จะถูกป้อนเข้าสู่ถังเก็บคลอโรซิเลนของวัตถุดิบในขั้นตอนการเก็บคลอโรซิเลน ของเหลวคลอโรซิเลนที่แยกได้จากขั้นตอนการแยกแบบแห้งของก๊าซหางจากการลดจะถูกส่งไปยังถังเก็บคลอโรซิเลนจากการลดในขั้นตอนการเก็บคลอโรซิเลน ของเหลวคลอโรซิเลนที่แยกได้จากขั้นตอนการแยกแบบแห้งของก๊าซไฮไดรด์จะถูกป้อนเข้าสู่ถังเก็บไฮโดรคลอโรซิเลนในขั้นตอนการเก็บคลอโรซิเลน ของเหลวคลอโรซิเลนที่เป็นวัตถุดิบ ของเหลวคลอโรซิเลนจากการลด และของเหลวไฮโดรคลอโรซิเลนจะถูกสูบออกโดยปั๊มและส่งไปยังหอแยกและทำให้บริสุทธิ์ที่แตกต่างกันในกระบวนการแยกและทำให้บริสุทธิ์ของคลอโรซิเลน

กระบวนการลดไฮโดรเจนด้วยไตรคลอโรไฮโดรเจนซิลิคอน

ไตรคลอโรซิเลนที่ผ่านการกลั่นและทำให้บริสุทธิ์ด้วยคลอโรซิเลนแล้ว จะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องระเหยไตรคลอโรซิเลนของกระบวนการ และถูกให้ความร้อนและระเหยด้วยน้ำร้อน ก๊าซไฮโดรเจนหมุนเวียนที่ส่งกลับมาจากกระบวนการแยกแบบแห้งของก๊าซไอเสียที่ลดลง จะไหลผ่านถังพักไฮโดรเจน และถูกป้อนเข้าสู่เครื่องระเหยเช่นกัน เพื่อสร้างก๊าซผสมกับไอไตรคลอโรซิเลนในสัดส่วนที่กำหนด

ก๊าซผสมของไตรคลอโรซิเลนและไฮโดรเจนจากเครื่องระเหยไตรคลอโรซิเลนจะถูกส่งเข้าไปในเตารีดิวซ์ บนพื้นผิวของแกนซิลิคอน/แท่งซิลิคอนร้อนที่ได้รับกระแสไฟฟ้าในเตารีดิวซ์ ปฏิกิริยารีดิวซ์ไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นกับไตรคลอโรซิเลน ทำให้เกิดซิลิคอนและตกตะกอน ส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนซิลิคอน/แท่งซิลิคอนค่อยๆ ใหญ่ขึ้นจนถึงขนาดที่กำหนด ปฏิกิริยารีดิวซ์ไฮโดรเจนจะผลิตไดไฮโดรเจนคลอไรด์ซิลิคอน ซิลิกอนเตตระคลอไรด์ ไฮโดรเจนคลอไรด์ และไฮโดรเจนพร้อมกัน และถูกส่งไปยังเตารีดิวซ์พร้อมกับไตรไฮโดรเจนคลอไรด์ซิลิคอนและไฮโดรเจนที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา และถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำหล่อเย็นหมุนเวียนของเครื่องทำความเย็นก๊าซท้ายการรีดิวซ์ จากนั้นจึงถูกส่งไปยังกระบวนการแยกแบบแห้งของก๊าซท้ายการรีดิวซ์โดยตรง

น้ำร้อนจะถูกส่งเข้าไปในปลอกของถังเตาลดออกซิเจนเพื่อระบายความร้อนที่แผ่มาจากแกนซิลิคอนร้อนภายในเตาไปยังผนังด้านในของถังเตา และรักษาระดับอุณหภูมิของผนังด้านในของถังเตา น้ำร้อนอุณหภูมิสูงจากปลอกของกระบอกสูบระบายจะถูกส่งไปยังกระบวนการทำงานการกู้คืนพลังงานความร้อน และหลังจากที่ไอน้ำถูกผลิตโดยหม้อไอน้ำความร้อนเหลือทิ้งและเย็นลงแล้ว น้ำร้อนจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในแต่ละปลอกของเตาลดออกซิเจนในกระบวนการทำงาน

หลังจากติดตั้งแกนซิลิคอนในเตารีดิวซ์แล้ว จะใช้ปั๊มสุญญากาศแบบเจ็ทน้ำในการสูบอากาศออกก่อนเริ่มการทำงาน โดยใช้ไนโตรเจนแทนที่อากาศในเตา และใช้ไฮโดรเจนแทนที่ไนโตรเจนในเตา (ไนโตรเจนจะถูกระบายออก) จากนั้นจึงเริ่มกระบวนการให้ความร้อน ดังนั้น ในขั้นตอนการทำงาน ไนโตรเจนจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ และจำเป็นต้องใช้น้ำปริมาณเล็กน้อยสำหรับปั๊มสุญญากาศ (ซึ่งสามารถระบายออกเป็นน้ำสะอาดได้) ในขั้นตอนการปิดและเปิดเตา (ประมาณ 5-7 วันต่อครั้ง) ก๊าซผสมที่มีคลอโรซิเลน ไฮโดรเจนคลอไรด์ และไฮโดรเจนในเตารีดิวซ์จะถูกอัดเข้าไปในระบบกู้คืนก๊าซท้ายการรีดิวซ์แบบแห้งก่อน เพื่อกู้คืนโดยใช้ก๊าซไฮโดรเจน จากนั้นจึงแทนที่ด้วยก๊าซไนโตรเจนและระบายออก นำผลิตภัณฑ์โพลีซิลิคอนออก กำจัดอิเล็กโทรดกราไฟต์ที่ใช้แล้ว และล้างด้วยน้ำบริสุทธิ์พิเศษในเตาตามสถานการณ์ ดังนั้น ในขั้นตอนการปิดเตา จึงเกิดก๊าซไนโตรเจน กราไฟต์ที่ใช้แล้ว และน้ำเสียจากการทำความสะอาดขึ้น ก๊าซไนโตรเจนเป็นก๊าซที่ไม่เป็นอันตราย ดังนั้น ภายใต้สถานการณ์ปกติ เตาหลอมลดออกซิเจนจะเปิดอยู่ และในขั้นตอนการหยุดทำงานจะไม่มีการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายใดๆ กราไฟต์เหลือทิ้งจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากโรงงานผลิตเดิม และน้ำเสียจากการทำความสะอาดจะถูกส่งไปยังระบบบำบัดน้ำเสียกรด-ด่างที่มีคลอไรด์เพื่อทำการบำบัด

กระบวนการแยกแบบแห้งเพื่อลดก๊าซไอเสีย

ก๊าซไอเสียจากการลดไฮโดรเจนในไตรคลอโรซิเลนจะถูกแยกออกเป็นคลอโรซิเลนเหลว ไฮโดรเจน และก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ โดยก๊าซไอเสียแต่ละส่วนจะถูกนำกลับไปใช้ในอุปกรณ์ตามลำดับ

หลักการและกระบวนการแยกแห้งของก๊าซไอเสียลดออกซิเจนนั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการแยกแห้งของไตรคลอโรซิเลนมาก ไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ได้จากทางออกของเครื่องดูดซับที่เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดันจะไหลผ่านถังพักไฮโดรเจน และไฮโดรเจนส่วนใหญ่จะถูกส่งกลับไปยังกระบวนการลดไฮโดรเจนไตรคลอไรด์ซิลิคอนเพื่อใช้ในการเตรียมโพลีซิลิคอน ส่วนไฮโดรเจนส่วนเกินจะถูกส่งไปยังกระบวนการไฮโดรจิเนชันของซิลิกอนเตตระคลอไรด์ เครื่องดูดซับจะสร้างก๊าซเสียขึ้นใหม่และส่งไปยังกระบวนการบำบัดก๊าซเสีย ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่บริสุทธิ์แล้วจะถูกแยกออกมาจากด้านบนของหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์และส่งไปยังถังพักไฮโดรเจนคลอไรด์แบบหมุนเวียนซึ่งจัดไว้ในกระบวนการสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลนไฮโดรเจนซิลิคอน ของเหลวคลอโรซิเลนส่วนเกิน (ซึ่งก็คือคลอโรซิเลนที่แยกออกมาจากก๊าซไอเสียของการลดไฮโดรเจนไตรคลอไรด์) ที่สกัดได้จากด้านล่างของหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์ จะถูกส่งไปยังถังเก็บคลอโรซิเลนที่ลดลงในขั้นตอนการจัดเก็บคลอโรซิเลน

กระบวนการไฮโดรจีเนชันของซิลิกอนเตตระคลอไรด์

ซิลิกอนเตตระคลอไรด์ที่ผ่านการกลั่นและแยกบริสุทธิ์จากคลอโรซิเลนแล้ว จะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องระเหยซิลิกอนเตตระคลอไรด์ของกระบวนการ และถูกให้ความร้อนและระเหยด้วยน้ำร้อน ไฮโดรเจนจากกระบวนการเตรียมและทำให้บริสุทธิ์ไฮโดรเจน และไฮโดรเจนส่วนเกินจากกระบวนการแยกแห้งของก๊าซหางลดปฏิกิริยา จะถูกผสมในถังพักไฮโดรเจน จากนั้นไฮโดรเจนจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องระเหยเพื่อสร้างก๊าซผสมในสัดส่วนที่กำหนดกับไอระเหยซิลิกอนเตตระคลอไรด์

ก๊าซผสมของซิลิคอนเตตระคลอไรด์และไฮโดรเจนจากเครื่องระเหยซิลิคอนเตตระคลอไรด์จะถูกส่งเข้าไปในเตาไฮโดรจิเนชัน ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของซิลิคอนเตตระคลอไรด์เกิดขึ้นใกล้กับพื้นผิวของอิเล็กโทรดร้อนที่ได้รับกระแสไฟฟ้าในเตาไฮโดรจิเนชัน ทำให้เกิดซิลิคอนไตรคลอโรไฮไดรด์และไฮโดรเจนคลอไรด์พร้อมกัน ก๊าซผสมที่ประกอบด้วยไตรคลอโรไซเลน ไฮโดรเจนคลอไรด์ ซิลิคอนเตตระคลอไรด์ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยา และไฮโดรเจน จะถูกส่งไปยังกระบวนการแยกไฮโดรเจนแบบแห้ง

น้ำร้อนจะถูกส่งเข้าไปในปลอกหุ้มของถังเตาไฮโดรเจนเนชันเพื่อระบายความร้อนที่แผ่มาจากอิเล็กโทรดร้อนภายในเตาไปยังผนังด้านในของถังเตา และรักษาระดับอุณหภูมิของผนังด้านในของถังเตา น้ำร้อนอุณหภูมิสูงจากปลอกหุ้มของกระบอกสูบระบายจะถูกส่งไปยังกระบวนการทำงานการกู้คืนพลังงานความร้อน และหลังจากที่ไอน้ำถูกผลิตโดยหม้อไอน้ำความร้อนเหลือทิ้งและเย็นลงแล้ว น้ำร้อนจะถูกนำกลับไปใช้ในปลอกหุ้มของเตาไฮโดรเจนเนชันในกระบวนการทำงานอีกครั้ง

กระบวนการแยกก๊าซไฮโดรเจนแบบแห้ง

ก๊าซไฮโดรเจนที่ได้จากกระบวนการไฮโดรจีเนชันของซิลิกอนเตตระคลอไรด์จะถูกแยกออกเป็นของเหลวคลอโรซิเลน ก๊าซไฮโดรเจน และก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ โดยก๊าซไฮโดรเจนจะถูกนำกลับไปใช้ในอุปกรณ์ตามลำดับ

หลักการและกระบวนการแยกก๊าซไฮโดรเจนแบบแห้งนั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการแยกไตรคลอโรซิเลนแบบแห้งมาก ไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูงที่ได้จากทางออกของเครื่องดูดซับแบบเปลี่ยนอุณหภูมิและความดันจะถูกส่งกลับไปยังกระบวนการไฮโดรจิเนชันของซิลิกอนเตตระคลอไรด์เพื่อเข้าร่วมในกระบวนการไฮโดรจิเนชันของซิลิกอนเตตระคลอไรด์หลังจากผ่านถังพักไฮโดรเจน ก๊าซเสียที่ถูกดูดซับและนำกลับมาใช้ใหม่จะถูกส่งไปยังกระบวนการบำบัดก๊าซเสีย ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์บริสุทธิ์จะถูกแยกออกมาจากด้านบนของหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์และส่งไปยังถังพักไฮโดรเจนคลอไรด์แบบหมุนเวียนซึ่งจัดไว้ในกระบวนการสังเคราะห์ไตรคลอโรซิเลนไฮโดรเจนซิลิกอน ของเหลวคลอโรซิเลนส่วนเกิน (คือคลอโรซิเลนที่แยกออกจากก๊าซไฮไดรด์) ที่สกัดออกมาจากด้านล่างของหอวิเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกป้อนเข้าสู่ถังเก็บไฮโดรคลอโรซิเลนในขั้นตอนการเก็บคลอโรซิเลน

กระบวนการจัดเก็บคลอโรซิเลน

ในกระบวนการผลิต มีการจัดเรียงถังเก็บต่างๆ ดังต่อไปนี้: ถังเก็บคลอโรซิเลนขนาด 100 ลูกบาศก์เมตร, ถังเก็บไตรคลอโรซิเลนเกรดอุตสาหกรรมขนาด 100 ลูกบาศก์เมตร, ถังเก็บเตตระคลอโรซิเลนเกรดอุตสาหกรรมขนาด 100 ลูกบาศก์เมตร, ถังระบายคลอโรซิเลนฉุกเฉินขนาด 100 ลูกบาศก์เมตร เป็นต้น

ของเหลวคลอโรซิเลนที่ได้จากขั้นตอนการแยกแบบแห้งของก๊าซสังเคราะห์ ขั้นตอนการแยกแบบแห้งของก๊าซหางจากการลด และขั้นตอนการแยกแบบแห้งของก๊าซไฮโดรจีเนชัน จะถูกป้อนเข้าสู่ถังวัตถุดิบ ถังลด และถังเก็บไฮโดรคลอโรซิเลนตามลำดับ จากนั้นของเหลวคลอโรซิเลนจะถูกป้อนเป็นวัตถุดิบเข้าสู่หอแยกและทำให้บริสุทธิ์ที่แตกต่างกันของคลอโรซิเลนต่อไป

ของเหลวผสมของไตรคลอโรซิเลนและไดคลอโรไดไฮโดรซิลิคอนที่ได้ที่ด้านบนของหอแยกส่วนขั้นแรกในกระบวนการแยกและทำให้บริสุทธิ์ของคลอโรซิเลน ของเหลวไตรคลอโรซิเลนที่ได้ที่ด้านล่างของหอแยกส่วนขั้นที่สี่ ของเหลวไตรคลอโรซิเลนที่ได้ที่ด้านล่างของหอแยกส่วนขั้นที่หก ขั้นที่แปด และขั้นที่สิบ จะถูกส่งไปยังถังเก็บไตรคลอโรซิเลนเกรดอุตสาหกรรม และของเหลวเหล่านี้จะถูกผสมในถังและจำหน่ายเป็นผลิตภัณฑ์ไตรคลอโรซิเลนเกรดอุตสาหกรรม

กระบวนการเตรียมแกนซิลิคอน

เทคโนโลยีการดึงและตัดด้วยเตาเผาแบบโซนถูกนำมาใช้ในการแปรรูปและเตรียมแกนซิลิคอนนำไฟฟ้าซึ่งจำเป็นต้องติดตั้งในเตาเผาในระหว่างการผลิตเตาลดออกซิเจนขั้นต้น ในกระบวนการเตรียมแกนซิลิคอน แกนซิลิคอนจำเป็นต้องถูกกัดกร่อนด้วยกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไนตริก จากนั้นแกนซิลิคอนจะถูกทำความสะอาดด้วยน้ำบริสุทธิ์พิเศษ แล้วจึงทำให้แกนซิลิคอนแห้ง ก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์และไนโตรเจนออกไซด์จะระเหยออกสู่อากาศในระหว่างกระบวนการกัดกร่อนด้วยกรด ดังนั้นจึงใช้พัดลมดูดอากาศที่มีก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์และไนโตรเจนออกไซด์ผ่านฝาครอบลมที่อยู่ด้านบนของถังกัดกร่อนด้วยกรด จากนั้นก๊าซจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์บำบัดก๊าซไอเสียเพื่อทำการบำบัด และปล่อยก๊าซไอเสียตามมาตรฐาน

การดำเนินการคัดแยกผลิตภัณฑ์

แท่งโพลีซิลิคอนที่ผลิตในเตารีดิวซ์จะถูกนำออกจากเตา แล้วตัดและบดให้เป็นก้อนโพลีซิลิคอนขนาดใหญ่ ก้อนโพลีซิลิคอนจะถูกกัดกร่อนด้วยกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไนตริก จากนั้นทำความสะอาดด้วยน้ำบริสุทธิ์พิเศษ แล้วจึงทำให้แห้ง ในระหว่างกระบวนการกัดกร่อนด้วยกรด จะมีก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์และไนโตรเจนออกไซด์ระเหยออกสู่อากาศ ดังนั้นจึงใช้พัดลมดูดอากาศที่มีก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์และไนโตรเจนออกไซด์ผ่านฝาครอบลมที่อยู่ด้านบนของถังกัดกร่อนด้วยกรด จากนั้นก๊าซจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์บำบัดก๊าซไอเสียเพื่อทำการบำบัด และปล่อยทิ้งตามมาตรฐาน ผลิตภัณฑ์โพลีซิลิคอนขนาดใหญ่ที่ได้รับการตรวจสอบแล้วว่ามีคุณภาพตามที่กำหนดจะถูกส่งไปบรรจุภัณฑ์

กระบวนการบำบัดก๊าซเสียและกากของเสีย

1. การทำให้ก๊าซเสียที่มีไฮโดรเจนคลอไรด์บริสุทธิ์

ก๊าซเสียที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของ SiHCl1 การปิดเตารีดิวซ์ การปล่อยก๊าซเสียโดยอุบัติเหตุ การปล่อยก๊าซอย่างปลอดภัยจากถังเก็บคลอโรซิเลนและไฮโดรเจนคลอไรด์ และก๊าซเสียจากการดูดซับ CDI ทั้งหมดจะถูกส่งไปยังหอชะล้างก๊าซเสียโดยท่อส่งเพื่อทำการล้าง

หลังจากที่ก๊าซไอเสียถูกล้างอย่างต่อเนื่องด้วยสารละลาย NaOH 10% ในหอชะล้างแล้ว ของเหลวที่ใช้ล้างที่ด้านล่างของหอชะล้างจะถูกสูบเข้าสู่กระบวนการบำบัดของเสียทางเทคโนโลยี และก๊าซที่เหลือจะถูกระบายออกทางท่อระบายที่มีความสูง 15 เมตร

2. การบำบัดสารตกค้าง

ของเหลวที่เหลือจากเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยซิลิกอนเตตระคลอไรด์และสารประกอบโพลีคลอโรซิเลน รวมถึงของเหลวที่เหลือของคลอโรซิเลนซึ่งถูกระบายออกจากหอแยกสารและถูกระบายออกโดยอุปกรณ์หยุดการไหล จะถูกส่งไปยังกระบวนการบำบัดต่อไป

ของเหลวที่จะบำบัดจะถูกป้อนเข้าไปในถังเก็บกาก จากนั้นของเหลวจะถูกบีบออกด้วยก๊าซไนโตรเจนและส่งไปยังหอชะล้างของเหลวที่เหลือเพื่อล้าง ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 10% ในการบำบัด คลอโรซิเลนในของเหลวเสียจะทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์และน้ำ และเปลี่ยนเป็นสารที่ไม่เป็นอันตราย (หลักการบำบัดคือการบำบัดก๊าซเสียที่มีไฮโดรเจนคลอไรด์และคลอโรซิเลน)

3.ก๊าซเสียที่เป็นกรด

ก๊าซเสียที่เป็นกรดซึ่งเกิดขึ้นในกระบวนการเตรียมแกนซิลิคอนและการตกแต่งผลิตภัณฑ์จะถูกสูบไปยังระบบบำบัดก๊าซเสียผ่านฝาครอบเก็บก๊าซ ก๊าซเสียที่เป็นกรดจะถูกล้างด้วยสารละลายปูนขาว 10% ในหอพ่นเพื่อกำจัดก๊าซเสียที่มีฟลูออรีนในก๊าซ และในขณะเดียวกันก็มีการเติมแอมโมเนียลงในสารละลายล้างเพื่อลด NOx ส่วนใหญ่ให้กลายเป็น N2 และ H2O หลังจากที่ก๊าซถูกลดความชื้นหลังจากการล้างแล้ว NOx ที่เหลืออยู่ในก๊าซจะถูกดูดซับโดยสารดูดซับ SDG ผ่านวิธีการดูดซับของแข็ง (โดยใช้โลหะที่ไม่ใช่โลหะมีค่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา) จากนั้นจึงระบายออกทางท่อระบายอากาศที่ความสูง 20 เมตร

การบำบัดผงซิลิคอนเหลือทิ้ง

ผงซิลิคอนที่ปล่อยออกมาจากเครื่องดักฝุ่นผงซิลิคอนดิบ เครื่องดักฝุ่นไซโคลนของโรงงานสังเคราะห์ซิลิคอนไตรคลอโรไฮไดรด์ และเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ จะถูกลำเลียงไปยังกรวยกากของเสียผ่านถังลำเลียงกากของเสีย เข้าสู่ท่อล้างกรดที่มีเครื่องกวน เพื่อกำจัดด่างออกจากผงซิลิคอน (ฝุ่น) ด้วยกรดไฮโดรคลอริก 11% และละลายสิ่งเจือปน เช่น อะลูมิเนียม เหล็ก และแคลเซียมในผงซิลิคอน หลังจากล้างเสร็จแล้ว กากของเสียจะถูกกรองด้วยเครื่องกรองแบบอัด ส่งไปยังเครื่องอบแห้ง ผงซิลิคอนที่แห้งแล้วจะถูกส่งกลับไปยังระบบหมุนเวียนการสังเคราะห์ไตรคลอโรไซเลนเพื่อใช้งาน และของเหลวเสียจะถูกรวบรวมเข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสียและบำบัดร่วมกัน

ก๊าซเสียที่มีกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ที่ปล่อยออกมาจากถังดองและถังกรองจะถูกส่งไปยังระบบบำบัดกากไอเสียเพื่อทำการบำบัด

กระบวนการบำบัดของเสียจากกระบวนการผลิต

1. การบำบัดของเหลวเสียประเภทที่ Ⅰ

ของเหลวเสียที่มีกรดซึ่งผ่านการบำบัดจากน้ำยาชะล้างในหอชะล้างและผงซิลิคอนเสียจะถูกผสม ปรับสภาพเป็นกลาง และตกตะกอนในกระบวนการ จากนั้นจึงกรองด้วยเครื่องกรองแบบอัด กากที่เหลือจากการกรอง (ส่วนใหญ่เป็น SiO2) จะถูกส่งไปยังโรงงานปูนซีเมนต์เพื่อผลิตปูนซีเมนต์ (ดูภาคผนวก) ของเหลวที่ตกตะกอนและของเหลวที่กรองแล้วส่วนใหญ่เป็นน้ำเสียที่มีเกลือเข้มข้นสูง มี NaCl 200 กรัม/ลิตรขึ้นไป ส่วนหนึ่งของน้ำไม่ได้นำไอออนแคลเซียมแมกนีเซียมและไอออนซัลเฟตเข้ามาในกระบวนการและการบำบัด และคุณภาพน้ำเป็นไปตามข้อกำหนดการผลิตคลอร์-อัลคาไล ดังนั้นท่อส่งน้ำเสียที่มีเกลือจึงถูกส่งไปยังสายการผลิตโซดาไฟของบริษัทเสฉวนหย่งเซียง จำกัด เพื่อใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตซ้ำ (ดูภาคผนวก) ของเหลวควบแน่นที่ระเหยแล้วจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อเตรียมน้ำยาอัลคาไล

2. การบำบัดของเหลวเสียประเภทที่ 2

กรดไฮโดรฟลูออริกเหลือทิ้ง กรดไนตริกเหลือทิ้ง และน้ำเสียจากการล้างกรดในกระบวนการเตรียมแกนซิลิคอนและกระบวนการตกแต่งผลิตภัณฑ์ จะถูกทำให้เป็นกลางและตกตะกอนด้วยอิมัลชันปูนขาว 10% จากนั้นกรองด้วยเครื่องกรองแบบอัด และกากที่เหลือจากการกรอง (ส่วนใหญ่เป็น CaF2) จะถูกส่งไปยังโรงงานผลิตปูนซีเมนต์เพื่อใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ (ดูภาคผนวก) สารละลายที่ตกตะกอนและสารละลายที่ผ่านการกรองส่วนใหญ่เป็นสารละลายแคลเซียมไนเตรต และหลังจากระเหยและทำให้เข้มข้นแล้ว สารละลายจะถูกขายเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ (ดูภาคผนวก) ของเหลวที่ควบแน่นจากการระเหยจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อเตรียมสารละลายด่าง