氢化–反应器 / 转化炉
氢化–反应器 / 转化炉
H-反应器/转换炉对于太阳能级硅的经济生产至关重要。它们的作用是在大约1100℃下使用SiCl4和H2生产SiHCl3。这种转化需要通过高效率、低能耗以及得到高纯度SiHCl3来完成。
在转换器中,STC和过量氢气连续转化为TCS。STC/H2混合物通过电石墨加热器与石墨热交换器的组合加热至反应温度(大约1100℃)。

热力学和动力学
冷的反应混合物(SiCl4/H2)进入到反应器。首先在热交换器中,原料气体通过离开设备的热的过程气体加热,然后通过电石墨加热器加热到大约 1100°C。在反应之后,过程气体通过一个冷却设施(急冷器)非常快速地冷却,避免SiHCl3逆反应回到STC。急冷器使用液体STC作为冷却剂,其由过程气体加热,然后进入到反应器的顶部。除TCS外,氢化产生的过程气体还含有未转化的原料和副产物,如氯化氢、低沸点和高沸点化合物。
热力学和动力学
反应平衡:

运行结果和要求:
- 在反应区域需要保持高的反应温度(> 1000°C),以得到高的反应转化率(动力学)
- 反应混合物需要达到热力学平衡
- 在反应结束之后,尾气需要在石墨热交换器中快速冷却(急冷),以“冻结”反应,保持产品并避免逆反应
- 高效冷却可带来高转化率

氢化方面的长期运行经验

硅产品的经测试和验证的动力学模型:
- 温度曲线
- 流率
- 热交换
- 冷却率
- 冷却时间
- 摩尔比
蒸发器-转化炉间的典型流程

转化炉设备的布置图

转化炉 type 16.5的优势
最新开发的氢化反应器已经在生产中成功测试
高转化率: | 17%w |
采用特殊石墨,内部寿命较长: | 6个月 (大约9个月) |
最佳能耗: | < 0.7 kWh/kg TCS |
处理量: | 可达15000 kg/h STC |
高能量回收 | |
设备经TÜV 验证 | |
根据客户需要,量身定做的设计 | |
成本节省 |
与竞争对手相比,我们的新转换炉type 16.5通过降低功耗而节省的成本如下:
大规模工厂的处理量: | 10000 t/y 硅 |
转化炉16.5的能耗: | 0.70 kWh/kg TCS |
竞争对手的能耗: | 3 kWh/kg TCS |
电能成本: | 0.05 US$/kWh |
成本节省/每公斤硅: | 2.3 US$/kg Si |
电能成本节省: | 23,000,000 US$/年 |
与其他技术相比,因为这些高节省,该转换炉技术的投资回报率(ROI)非常短。改变现有的旧系统需要花费很多钱来达到最低的生产成本。由于尾气回收单元的投资成本较低,将会带来更多的节省。