【慧聰化工網】近兩年，采用改良西門子法技術建造大型多晶硅裝置受到了國內投資者的熱捧，但隨之產生的多晶硅副產物——四氯化硅的處置卻成為多晶硅產業發展一道難以邁過的“坎”，讓多晶硅行業戴上了高污染的“帽子”。為此，國內外都在努力探索有效利用四氯化硅的理想途徑。其中，氯氫化技術作為一條實現多晶硅產業密閉循環的有效途徑，開始得到越來越多業內人士的認可。
“有效利用四氯化硅、減少環境污染是當前必須解決的首要問題。”這是國內多晶硅企業的共識。多晶硅是半導體工業、電子信息產業、太陽能光伏電池產業最基礎的功能性材料。隨著上述產業的飛速發展，市場上多晶硅資源極為緊缺，價格也一路飆升。
目前我國在建、已建多晶硅規模已達9萬噸/年，這些裝置主要采用改良西門子法技術。其主要反應機理是，三氯氫硅在氫氣氛圍下發生自身氧化還原反應，生成多晶硅、四氯化硅、氯化氫。采用該技術每生產1噸多晶硅將消耗15～20噸三氯氫硅，同時還副產15～20噸四氯化硅。四氯化硅極易與水反應生成二氧化硅和氯化氫，直接排放將嚴重影響生態環境。如何解決數量龐大的副產物四氯化硅，成為多晶硅企業面臨的共同難題。
目前利用四氯化硅主要有三種途徑，即制備氣相法白炭黑技術、熱氫化制備三氯氫硅技術和氯氫化制備三氯氫硅技術。
氣相白炭黑技術：受制市場空間
氣相法白炭黑用途廣泛、附加值高，用四氯化硅制備氣相法白炭黑技術是有效利用四氯化硅的理想方式。四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解可生成氣相法白炭黑(納米級白色二氧化硅粉末)，每噸四氯化硅可生成0.35噸白炭黑，我國已有少數多晶硅企業擬采用此技術解決副產四氯化硅問題。但該工藝存在一個難以回避的問題，那就是白炭黑有限的市場容量。2008年全球氣相法白炭黑的消耗量為11萬噸，預計2012年消耗量為15萬噸，屆時我國多晶硅企業將副產135萬～180萬噸四氯化硅，采用該工藝可轉化生產白炭黑47萬～63萬噸，遠高于市場容量。
由此可見，單純采用氣相法白炭黑技術無法消化數量如此龐大的四氯化硅。此外，多晶硅生產過程中副產的四氯化硅純度高，磷、硼以及金屬雜質含量極低，將其用于生產氣相法白炭黑也是一種資源浪費。
熱氫化技術：能耗高遭淘汰
熱氫化技術是將四氯化硅和氫氣在1250℃左右的溫度下反應生成三氯氫硅和氯化氫。此技術必須輔以氣體分離裝置和三氯氫硅合成裝置以分離反應產物和處理氯化氫，故其投資大、占地多。除此之外，熱氫化技術還存在以下缺點：反應溫度高、工藝流程復雜、裝置操作難度大；加熱器采用碳-碳復合材料，只能引進，成本高；對原料純度要求高，無法解決多晶硅生產過程中副產的二氯硅烷；轉化率低、能耗高。
由于存在上述缺點，尤其是能耗高，每生產1噸三氯氫硅耗電3200～3500千瓦時，目前發達國家已淘汰此技術。
氯氫化技術：成功突破封鎖
利用四氯化硅生產三氯氫硅從技術路線上看，氯氫化(又稱冷氫化)技術比熱氫化技術更為理想和先進。
它是將四氯化硅、氯化氫、氫氣與硅粉在500℃溫度下反應生成三氯氫硅。該技術具有以下優點：裝置單一、投資小、占地少；反應溫度低、操作穩定；對原料純度要求低，多晶硅生產過程中副產的二氯硅烷可與四氯化硅發生歧化反應生成三氯氫硅；轉化率高、能耗低，每生產1噸三氯氫硅耗電850～1000千瓦時。
氯氫化技術成功地將多晶硅生產過程中副產的四氯化硅、氯化氫、二氯硅烷轉化為三氯氫硅，實現了多晶硅生產的密閉循環，避免了污染物排放，是一種理想的生產技術。但此技術現被個別發達國家所壟斷。
近些年，中國華陸工程公司一直致力于研究開發氯氫化技術，并取得了可喜成果。2008年2月，江蘇中能光伏發展有限公司采用該技術建成的氯氫化試驗裝置一次開車成功，可年處理四氯化硅20000噸，年產三氯氫硅24000噸。2008年12月，該公司投資建設的氯氫化放大裝置也已開車成功，可年處理四氯化硅60000噸，年產三氯氫硅72000噸，目前裝置運行穩定，各項指標達到或超過設計指標。
氯氫化技術在我國的成功開發，打破了國外對這一先進工藝的壟斷，填補了我國采用氯氫化技術轉化四氯化硅的空白，實現了多晶硅生產的密閉循環，避免了環境污染，降低了生產能耗，為我國的多晶硅生產水平達到國際先進水平奠定了基礎。
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