北极星环保网讯:针对多晶硅生产中废气处理工艺存在的问题其进行改造，改造后废气中约有92.1%的氯硅烷被回收利用，碱液的月平均消耗量减少约500t;放空气体中有毒有害成分的质量分数由17.6%降至0.08%;着火和爆炸事故等安全问题已彻底消除，生产系统的稳定性得到改善，多晶硅的月均产量和产品合格率分别提高约13.8%和4.7%。
关键词:多晶硅;废气;处理;工艺改造
随着太阳能光伏产业的迅速发展，多晶硅的需求将持续增长[1-2]。多晶硅生产中产生的废气大多属于易燃易爆、有毒有害物质，主要来源于精馏工序、还原工序、尾气回收工序(CDI)、氢化工序和合成工序等[3]。
多晶硅生产中废气的处理方法主要有水洗法、焚烧法和碱液淋洗法。水洗法是多晶硅厂最传统的废气处理方法，是通过大量的喷淋水吸收废气中氯化氢和氯硅烷，该方法资源浪费量巨大，同时存在重大的安全隐患，现在已基本不使用。焚烧法是将废气进行高温燃烧和水解，得到二氧化硅和盐酸，该方法因前期投资过大、设备要求过高、工艺复杂、运行成本高等原因，其应用受到限制。
碱液淋洗法因其工艺简单、投资和运行成本较低、处理效果好等优点，成为目前多晶硅厂最常用的废气处理方法。
虽然目前的多晶硅生产工艺能将副产物回收利用，实现闭路循环生产，但工艺技术并未完全成熟，生产系统的稳定性仍较差。特别是近几年多晶硅厂产能和规模的快速扩大，产生的废气量也随之激增，这对废气处理工艺提出了新的要求。
因此，必须对多晶硅厂原废气处理工艺进行优化和改造，使之满足安全环保、节能降耗和循环经济等方面的要求，从而促进多晶硅产业的健康可持续发展。本文中以某公司3000t/a多晶硅生产线的废气处理工艺改造为例进行介绍。
1碱液淋洗法的基本原理
多晶硅生产过程中所产生废气的主要组分有Si-HCl3、SiCl4、SiH2Cl2、H2、N2、HCl等。碱液淋洗法的原理就是将废气与碱液(主要为NaOH或CaOH溶液)混合反应，生成Na2SiO3或CaSiO3、NaCl或CaCl2、H2SiO3、SiO2、H2O、N2和H2等。其中H2、N2和H2O(水蒸汽)可直接放空，产生的固体废渣外运填埋。
碱液淋洗法主要反应[4]如下:
2原工艺流程及存在的问题
2.1原工艺流程
原废气处理工艺流程如图1所示。来自精馏工序、还原工序、CDI工序、氢化工序及其他工序的废气汇总后进入A塔内，与A塔塔顶喷头喷淋出来的碱液充分混合并发生化学反应，生成的NaCl、HCl、H2O等通过碱液槽排入碱液池，固体沉淀经处理后外运，而H2、N2、H2O(水蒸汽)以及没有反应完全的SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、HCl气体通过连通管进入B塔，进一步与B塔塔顶喷淋出来的碱液发生反应，H2、N2和H2O(水蒸汽)直接放空，其他物质排入碱液池。同时，通过不断加入碱(NaOH或CaOH)使碱液槽内的pH维持在6～8。
图1原废气处理工艺流程
2.2原工艺存在的问题
(1)工艺过于简单，容易造成资源浪费。
多晶硅生产工艺主要由精馏工序、还原工序、CDI工序、氢化工序等组成，来自这些工序的废气中含有一定量的氯硅烷(主要为SiHCl3、SiCl4和SiH2Cl2)，如果直接进入废气处理工艺，不仅会造成氯硅烷物料的白白浪费，还会消耗大量的碱液，同时固体废渣的处理成本也会大大增加。
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