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改良西门子法是我国目前生产多晶硅的主要方法,其生产过程广泛涉及到氯硅烷精馏操作,由于多晶硅产品纯度高,要求原料氯硅烷中的杂质含量极低,而硼、磷等杂质在氯硅烷中的存在形式的多样性,导致氯硅烷精馏工艺具有高回流比和高能耗。针对该问题,本文在现有提纯节能工艺的基础上,提出了多晶硅生产的三氯氢硅新型高效精馏节能提纯工艺,采用Aspen Plus等软件进行模拟,并结合氯硅烷物系精馏的特点,进行了新型的多孔精馏填料工业化应用研究,同时开发出了适用于大规模工业化生产的高效差压热耦合精馏技术,使多晶硅精馏能耗在原有基础上降低近一半。主要的研究内容和结果如下: (1)新型多孔精馏填料工业化应用研究 通过和BX型金属丝网填料在工业装置中的运行测试对比,考察了新型多孔精馏填料在三氯氢硅精馏中的除硼、磷能力,结果表明,在气相因子F<1.3时,新型多孔精馏填料的压降较低;在气相因子F>1.9时,新型多孔精馏填料的压降较高,而当F因子在1.6以下时,传质效率最高;杂质B在新型多孔精馏塔顶和塔釜的含量和BX型金属丝网塔的含量基本相当,而杂质P在新型多孔精馏塔塔顶的含量比BX型金属丝网塔含量低,新型多孔精馏填料的提纯效果略优于金属丝网填料;通过实验研究,达到同等B、P除杂效果时,BX型丝网填料塔的最佳回流量约为1 m3/h,而新型多孔精馏塔的最佳回流量约为0.85 m3/h,计算得到新型多孔精馏填料的运行费用可降低10.63%。 (2)开发出了适用于工业化应用的高效差压热耦合精馏技术 利用专业化工流程模拟软件,对提纯塔进行了模拟及工艺优化,开发出适用工业化生产的高效差压热耦合精馏技术,并将差压热耦合精馏技术、氯硅烷精馏大型化技术、先进自动控制方案等技术集成起来,在规模化多晶硅生产中进行应用,经过对比分析,该技术可满足多晶硅产品质量要求,同时可使运行费用降低47.7%,效益显著。