西门子超滤膜污染及工艺探讨分析

西门子超滤膜污染及性能恢复工艺探讨

郑州开元恒业环保科技有限公司（郑州450000）宋景颇

[摘要] 随着超滤技术在水处理工艺中的广泛应用，超滤膜的污染因其

预处理工艺、预处理效果以及各地水源水质的不同，会产生各种各样的

污染。超滤膜污染到一定程度，就必须进行清洗。而超滤膜在遭受重度

污染的情况下，在线清洗已经不能够满足膜元件性能恢复的需要，离线

清洗就成为解决这一问题的最佳办法。本文主要介绍了西门子

MEMCOR L20V超滤膜污染原因的分析、离线清洗及性能检测的操作

方法、清洗配方的选择和清洗实例，由于本次清洗、检测及拆装工作为

此型号西门子超滤膜在国内的首次完整作业，更具参考意义。

[关键词] 超滤；重度污染；离线清洗；西门子；MEMCOR L20V

Siemens Ultrafiltration membrane fouling and cleaning technology Abstract: W ith the application of UF unit,contamination appears in different forms due to different preconditions and different water sources. The UF problems of the cleaning of membrane is following with the contamination. But the cleaning on-line become not enough when the contamination is serious, the only choice is the cleaning off-line. This paper describes the Siemens MEMCOR L20V Ultrafiltration cause analysis, off-line cleaning and performance testing methods of operation, the choice of cleaning formulations and cleaning instance, because of this cleaning, inspection and disassembly work for this model Siemens ultrafiltration membrane is the first full domestic operations,so more reference value.

Key words:Ultrafiltration membrane (UF);serious contamination;cleaning off-line;Siemens; MEMCOR L20V

超滤系统因其先进的技术及经济特性，已形成国内各行业庞大的用户群，据

不完全统计，目前国内超滤水处理工业用户已超过数千家。

超滤膜元件作为初步过滤的手段，其表面不可避免的会残留有胶体、微生物、杂质颗粒、金属氧化物等在其表面的析出，因此，在多种领域使用的超滤装置，一旦投入使用，最终都需要清洗，只是清洗周期的长短不同而已。然而，在线清洗作为一种超滤系统常用的清洗以及定期维护的手段，在面临超滤膜元件重度污染时就显得无能为力，这个时候就需要对超滤膜元件进行离线清洗。

1 超滤膜元件重度污染的原因、特征

虽然超滤系统的设计中都会有一定程度的富裕量，以保证在紧急时刻不至于因为超滤系统的产水量或出水质量下降、超滤系统压差升高而使得供水不足而对安全生产造成威胁，但实际上也正是由于这些富裕量的存在才使得有时候隐藏的故障不能够及时的表现出来，这样最终可能就演变为超滤膜元件的重度污染。1．1 超滤膜元件重度污染的概念

超滤膜污染是指超滤系统进水中所含的悬浮物、胶体、有机物、微生物及其它颗粒对UF膜产生的表面附着、沉积污染或者水中的化学离子成分在膜表面因浓差极化等因素导致的离子积大于溶度积后的化学垢类生成等现象。重度污染则指污染后的进出水压差大于系统投运初期进出水压差值的3倍以上或者（正常进出水压差下）超滤系统产水量下降30%以上的情况。

重度污染往往是重度物理污染和重度化学污染的叠加，某些情况下，二者同时伴生。

1．2 超滤膜元件重度污染的原因及特征

由于各地水源水质不同，所采用的预处理方式也不尽相同，所以UF膜元件的原因也不尽相同，常见的污染原因及特征有以下几种：

1．2．1 水处理工艺系统设计及制造缺陷

（1）对于超滤预处理过滤器来讲，源水为井水的情况下，设备滤速大于8.5米/小时，而地表水设计中设备滤速大于8米/小时，导致超滤进水浊度过高；（2）源水中含有数量过多的胶体、悬浮物等杂质，而在设计中没有去除或降低措施；（3）超滤预处理设备及管路在设计安装过程中存在缺陷，由于设备自身的原因产生污染物；（4）超滤膜元件设计通量超标的超滤装置压差升高快,产水量衰减及浊度上升快。

以上设计缺陷均有可能导致超滤系统清洗频率的增加，同时这些缺陷也难以通过后期的技术改进或者调试等措施来彻底消除，给系统的长期安全运行留下隐患，因此合理的清洗工艺及方案对于延长类似超滤装置的使用寿命来说就至关重要。

1．2．2 超滤预处理添加剂及其它耗材选用不当

（1）超滤预处理系统选用药剂的类型或加药量选用不当，一般情况下，常用的预处理药剂，譬如：聚合铝、聚合铁、聚丙烯胺以及ST絮凝剂等，都可以作为预处理系统中降低浊度的添加剂使用，但需要注意的是各药剂合理的添加量才是保证出水质量的保证，加药量过多或过少均有可能导致以上添加剂在没有充分反应的情况下在过滤精度更高的超滤膜上积聚，导致超滤膜元件的污染；(2)超滤保安过滤器滤芯在选择过程中要确保质量可靠，号称200微米而实际精度达不到的滤芯对超滤膜元件的安全运行时非常不利的；

1.2.3 水处理运行条件的突变导致的系统异常

一般情况下是由于气候变化导致源水中悬浮物含量增加，或者源水类型的转变（如：由地下水更改为地表水导致超滤进水中各种污染物的增加）时的超滤

装置运行状况恶化，形成重度污染。

1．2．4 系统运行操作管理问题

（1）不按操作规程操作；（2）设备状态参数调整不及时；（3）运行参数的调整不当；（4）添加药剂的计量未作优化；（5）系统达到清洗条件时不及时清洗系统；（6）系统表计不按时调校；（7）缺乏运行管理总结。1．2．5 水处理系统供水紧张

除了以上情况，在相当多的企业，由于水处理系统供水紧张，使得超滤装置即使出现了运行参数的恶化，系统遭受污染，但因供水紧张的原因而不能进行及时的清洗，结果导致系统污染逐步严重，形成重度污染。

2 重度污染UF膜的离线清洗要求

当下列情况发生时，需要对重度污染UF膜元件进行离线清洗：（1）超滤膜元件污染符合“重度污染”标准；（2）超滤系统通过在线清洗不能够达到系统额定标准的；（3）水处理系统由于供水紧张而不能够进行在线清洗或没有在线清洗设备的；（4）超滤污染类型较为复杂，各超滤膜元件污染程度不一，通过在线清洗容易不能够彻底解决的；（在线清洗中，超滤装置中并联排列的膜元件中，污染较重的膜元件进清洗液量少，污染较轻的进清洗液的量则多，使得污染轻的膜清洗容易洗过量，而污染轻的膜则得不到应有的清洗。）

3超滤膜元件的离线清洗方式及步骤

3.1 首先提供超滤膜离线清洗及性能测试装置和相关连接管道等，停止超滤系统中其中一套超滤装置的运行，将一支超滤膜元件完全隔离，并采用临时管道将清洗测试设备与超滤膜相连；

3.2 清洗前超滤膜元件性能测试：

3.1检测每一支超滤膜元件，测试其各项性能指标，包括：进水压力、出

水压力、浓水压力等，并作好测试记录；

3.2以上性能参数的测试条件：符合不同类型膜厂商提供的标准。

3．3 系统清洗前了解系统目前运行状况；

3．4 采集运行超滤系统的各参数指标，作好原始记录；

3．5 根据用户原水全分析报告、性能测试结果及所了解的系统信息判断清洗流程；

3．6 污染物的鉴定。首先根据3.5的分析结果初步判定，再通过特殊的设备、器具作进一步的验证，以确定具体污染物类型。

3．7 根据3.5、3.6的分析结果，确定所需清洗配方。当UF膜上的污染物确定后，我们可以选择膜制造商提供的系列配方，选择较为合适的一种或两种配方；或者选择特殊配方（当UF膜被特殊的污染物污染时，采用普通的配方效果欠佳，或者从经济性角度比较时，特殊配方较为经济）。目前，国内外有许多膜清洗清洗的专用药剂，如开元恒业的KY系列清洗药剂和杀菌剂，根据笔者的经验，使用效果良好，且同传统药剂比较，经济性也不错。

3．8 在超滤专用清洗设备上用以上清洗剂结合物理处理清洗手段进行试验性清洗，以选择恰当的清洗配方和清洗程序，具体清洗方式如下：

3.8.1渗透清洗法：同超滤运行时所采用的方式，在较低的进水压力下，以

能够将清洗液带出膜元件为准（目的是：降低清洗过程中超滤产水

量，并尽可能降低超滤膜表面的浓差极化，提高化学清洗效率），使

得清洗药剂与超滤内部的污染物发生反应，清洗过程中可上下两端

交替进药；

3.8.2管腔清洗法：进药方式同渗透清洗法，在清洗的过程中将产水阀门关

闭或部分关闭，在此清洗过程中靠近进药端部分中空纤维丝工作同

“渗透”状态，出药端呈反洗状态，在整个清洗过程中兼有反洗的

作用，主要对中空纤维丝管腔内壁进行清洗，此过程中压力同样保

持较低的水平，同样可以上下交替清洗；

3.8.3反洗清洗法：在进水压力低于0.1MPa的条件下，将药剂通过超滤出

水端送入超滤设备内部，并保持清洗流量在较高的水平，通过超滤

上下进水端将清洗液引入超滤内部，通过进水侧返回清洗水箱，保

持循环，清洗过程可上下交替或同时进行均可；

3.8.4并流透过液清洗法：在此种方式下，分别由超滤的进水端和出水端、

上下产水端构成回路，同时控制超滤产水侧压力略小于进水侧压力，

此种清洗方式的优点是尽可能降低超滤清洗过程中超滤中空纤维丝

进、产水两侧的压力，使得清洗效率更高，并降低膜元件的压密实

程度。

3．9 确定清洗方法，对以上所有膜元件进行处理；

3．10 对清洗后的膜元件进入测试平台进行测试并作记录，不符合要求的将重新送入清洗设备进行处理；

3．11 整理清洗数据资料，写出清洗总结报告。

4 离线清洗实例

国电濮阳热电有限公司水处理扩容部分两套超滤装置（西门子MEMCOR L20V）最初设计能力为2×88吨/小时，全部采用并联排列，该系统从2008年12月投运，最初的系统进出水压差为0.5～0.8kgf/cm2,系统产水量为88吨/小时。随着超滤膜工作时间的延长，系统各项参数逐步恶化，现场工作人员针对现

场的情况制定了多种改进措施和清洗方案，自2010年底开始系统污染速度开始慢慢降低。由于污染的现实存在，2012年初，超滤装置的出力已经不能够满足生产的需要，再次进行在线清洗已没有明显效果。

4．1 清洗前的运行参数

清洗前运行参数见表1

表1 清洗前的运行参数

注：2013年2月份监测

4．2 以上两套系统离线清洗过程

鉴于在线清洗对于恢复系统产水量、降低压差已经没有效果，考虑以上因素，最终选择了离线清洗方式，以彻底消除超滤膜的污染，恢复其使用性能。

根据对系统工艺流程的分析和膜元件污染情况的观察，初步确定了可能是由预处理系统中所带来的氧化物以及有机胶体、微生物等污染物共同作用，同时在线清洗方式没有能够彻底消除污染物，污染物累计到一定程度后，在线清洗也逐渐失去了作用。

由于西门子超滤膜在国内已经得到较为广泛的应用，但MEMCOR L20V超滤膜设备的布置的特殊性（西门子采取整体运输，整体安放，无现场安装操作），国内并没有现成的拆装经验和离线清洗方案可选择，经过与郑州开元恒业环保科

技有限公司相关技术人员的沟通后，逐步设计出拆装方案、设计离线清洗容器、离线清洗、测试设备等。

在后期的离线清洗过程中，试验了传统药剂后没有效果的情况下，采用了由郑州开元恒业研制的KY410、420以及BSS881等产品并结合物理的方法对所有膜元件进行了反复清洗、测试后，发现效果良好，基本所有膜元件的测试参数都接近了新膜的水平。同样膜元件再安装到系统上之后的效果同样令人满意，清洗后的运行参数见表2。

表2 清洗后的运行参数

注：2013年11月份监测

图：清洗前后超滤膜对比

5 清洗效果评定

5．1 系统评定

Q≧0.98×Q0

T≦T0

P≯P0+0.0005×a

式中Q为清洗后系统的产水量，Q0为系统刚投运时的系统产水量；T为清洗后系统的产水浊度，T0为系统清洗前系统的产水浊度；P为清洗后系统的进出水压差（单位是MPa），P0为系统刚投运时的系统进出水压差；a表示运行年数。5．2 单支膜组件评定

Q≧0.98×Q0

T≦T0

P≯P0+0.0005×a

式中Q为清洗后单支膜元件测试的产水量，Qs为新膜标准产水量；T为

清洗后单支膜元件的产水浊度，T s0为清洗前单支膜元件的产水浊度；ΔP为清洗后单支膜元件的压差，ΔP0为新膜单支元件的压差。

6 结束语

在超滤的污染控制中，最根本的措施在于以超滤为核心的水处理系统的设计及制造安装过程、超滤系统各种耗材的选择、运行管理水平等方面的控制。这些方面的良好把握对超滤系统的安全健康运行起着至关重要的作用。

当然，当超滤系统发生严重污染时，首先采取的措施一定是要分析污染的原因、查找解决污染的方法，并通过恰当的途径在最短的时间内对超滤系统进行清洗，因为随着时间的延长，意味着清洗难度的下降。

同时建议在清洗工作开始前，要咨询资深水处理专家或专业技术公司，力争清洗方案的完备性。

超滤膜的吸附污染研究

DOI:10.16159/https://www.sodocs.net/doc/9011230423.html, k i.i ssn1007-8924.1997.01.007 第17卷第1期膜　科　学　与　技　术V o l.17N o.1 1997年2月M EM BRAN E SCIEN CE AN D T ECHN O LO G Y Feb.1997 超滤膜的吸附污染研究* 陆晓峰　陈仕意　刘光全　王彬芳** (中国科学院上海原子核研究所,上海　201800) 摘　要　研究了五种不同材料、不同的亲水性、孔径相当的超滤膜及同种材料、四种 不同孔径的超滤膜受蛋白污染的情况.研究表明,亲水性好的膜受蛋白的污染小,孔 径小的膜抗污染性能好. 关键词　超滤　膜污染 分类号　TQ028.8 超滤膜技术正迅速进入工业化实用阶段,生化、食品等领域由于超滤技术的应用已收到巨大的效益,但随之而出现了人们最关注的膜污染、浓差极化等问题.膜污染引起透过膜的溶液量明显下降,由此导致设备成本上升,产品质量下降等一系列问题.目前有关超滤膜污染研究、抗污染超滤膜的研制等都已引起国内外有关专家的重视[1,2]. 本文着重研究对不同膜材料、不同膜孔径对吸附蛋白质的影响,以及蛋白质溶液的pH和温度变化对膜吸附的影响,从而探讨在蛋白质物质的超滤中膜的污染规律. 1　实验方法 1.1　超滤膜制备 用相转换法制膜,各类膜都由本所制备. 1.2　通量(f)测定 用杯式或循环式四串联超滤膜评价仪,平均压力0.2M Pa,预压30min后,收集一定时间内通过膜的纯水体积. f(m l/cm2h)=透过液体积/膜面积×时间 1.3　截留率(R)测定 用杯式超滤膜评价议,平均压力0.2M Pa,溶液分别为浓度为0.5g/L的牛血清白蛋白(BSA)、聚乙二醇(PEG).先平衡20min,再取样用TOC-10B总有机碳测定仪测定其浓度. R(%)=(1-透过液浓度/料液浓度)×100% 收稿日期:1996-04-16 *上海市自然科学基金资助项目 **华东理工大学 第一作者:男,43岁,高级工程师

改良西门子法生产多晶硅工艺流程

改良西门子法生产多晶硅工艺流程 1. 氢气制备与净化工序 在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。 电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。出氧气贮罐的氧气送去装瓶。气液分离器排放废吸附剂，氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放，干燥器有废吸附剂排放，均由供货商回收再利用。 2. 氯化氢合成工序 从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。 为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。该系统保持连

续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。 为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。 3. 三氯氢硅合成工序 原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。 从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。 在三氯氢硅合成炉内，硅粉与氯化氢气体形成沸腾床并发生反应，生成三氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷、氢气等产物，此混合气体被称作三氯氢硅合成气。反应大量放热。合成炉外壁设置有水夹套，通过夹套内水带走热量维持炉壁的温度。 出合成炉顶部挟带有硅粉的合成气，经三级旋风除尘器组成的干法除尘系统除去部分硅粉后，送入湿法除尘系统，被四氯化硅液体洗

第五章 硅太阳能电池的制造方法

liuzhidong 1 LOGO 第五章硅太阳能电池 的制造方法 liuzhidong 2 太阳能电池的工作原理 liuzhidong 3 第一节太阳能电池的工作原理 一、半导体材料 二、载流子 三、禁带宽度 四、光电效应 五、PN结 六、光能转化为电能 七、太阳能电池的结构 liuzhidong 4 一、半导体材料 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 硅晶体应用于半导体材料时一般都会在其中掺入其他的杂质（磷、硼等），以增加载流子的数量提高材料的导电性能。 纯硅晶体 liuzhidong 5 N 型半导体 掺入磷原子 正电荷表示硅原子，负电荷表示四个电子,黄色的表示磷原子， 红色的表示自由电子 其整体显中性，不带电 liuzhidong 6 P 型半导体 掺入硼，硅晶体中存在着一个空穴。 正电荷表示硅原子，负电荷表示电子。而黄色的表示掺入的硼原子。 蓝色的空穴。 整体显中性，不带电。

liuzhidong 7二、载流子 载流子就是运载电流的“粒子”。不管在N型还是P 型半导体中，都会同时存在电子和空穴载流子。在给定的温度下，每种半导体的电子载流子和空穴载流子数的乘积是个常数。例如，对于硅来说，在室温下这个常数是1021/厘米3。N型高导性硅，电子载流子可达1017/厘米3，而空穴载流子是104/厘米3。这就是多数载流子与少数载流子的区别。 liuzhidong 8 三、禁带宽度 单一原子中，电子都有分明的能级，当形成晶体时，由于原子的影响，单一的能级就变成了具有一定幅度的能带。 受到原子束缚的电子能量很低，其所处的能带叫做满带，也叫价带。 自由电子的能量很高，其所处的能带叫做导带。 在满带与导带之间有一个空隙，叫做禁带。 liuzhidong 9 金属导带与满带重叠在一起，没有禁带； 绝缘体的禁带很宽； 半导体的禁带宽度在导体与绝缘体之间。 禁带具有一定的能量，叫做禁带宽度，用Eg表示。 不同的半导体材料有不同的禁带宽度，例如，锗0.7eV,硅1.12eV,硒1.5eV。 liuzhidong 10 四、光电效应 通常所说的光电效应是指外光电效应，即物体在光的照射下光电子飞到物体外部的现象。 另一种光电效应叫内光电效应，是太阳能电池利用的效应，它是物体在光的照射下，内部原子中的一部分束缚电子变为自由电子，这些电子仍留在物体内部，使物体的导电性加强。半导体发生内光电效应的条件是，光子能量ε大于等于半导体的禁带宽度Eg。 liuzhidong 11 当硅半导体处于光照时，能量大于禁带宽度的光子，激发半导体内部的束缚电子，使之成为自由电子，同时产生等量的空穴。这一数量对于少数载流子来说，可以增加很多个数量级；而对于多数载流子来说，数量却微乎其微。 liuzhidong 12 五、PN 结 P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，P区与N区的结合过渡区就是PN结。下面我们将讨论PN结形成的原因。 在P型与N型半导体接触时，多数载流子会发生扩散运动。

改良西门子法

改良西门子法 改良西门子法多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。 生产方法： 多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85%。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。 在未来15-20年内，采用改良西门子法工艺投产多晶硅的资金将超过1,000亿美元，太阳能级多晶硅的生产将仍然以改良西门子法为主，改良西门子法依然是目前生产多晶硅最为成熟、最可靠、投产速度最快的工艺，与其他类型的生产工艺处于长期的竞争状态，很难相互取代。尤其对于中国的企业，由于技术来源的局限性，选择改良西门子法仍然是最现实的作法。在目前高利润的状况下，发展多晶硅工艺有一个良好的机遇，如何改善工艺、降低单位能耗是我国多晶硅企业未来所面临的挑战。 生产工艺： 这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。 （1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅， 其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑ （2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl) 与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。 其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑

多晶硅还原炉接地故障预防措施

多晶硅还原炉接地故障预防措施 摘要：高纯三氯氢硅与氢气在还原炉内反应生成硅为改良西门子法生产多晶硅的关键步骤，还原炉运行情况对多晶硅的质量、产量及设备本体有极大的影响。接地故障是还原炉非正常停炉的常见原因。文章分析、总结接地故障发生的原因并提出相应预防措施。 关键词：多晶硅还原炉接地故障 多晶硅是光伏产业与半导体行业的基础材料，随着光伏行业快速发展，多晶硅的需求量也日益增大。目前，我国的多晶硅生产大多是采用改良西门子法，改良西门子法是生产多晶硅最成熟的工艺，全世界采用该法生产的多晶硅产量占总产量的70%-80%[1]。三氯氢硅与氢气在还原炉内反应生成硅为整个工艺的关键步骤，同时也是最主要的能耗环节，约占综合电耗的50%，占总生产成本的20%-40%[2]。多晶硅生产企业要达产达标，实现节能降耗就必须严格把控还原炉的运行。还原炉一旦非正常停车，将对多晶硅的产量、质量，设备本体，生产成本等造成严重的影响。接地故障是还原炉非正常停炉的常见原因，文章依据生产经验分析、总结接地故障发生的原因并提出相应预防措施。 一、还原工艺 经提纯和净化的三氯氢硅与氢气按一定比例进入还原炉，在还原炉内通电的炽热硅芯表面，三氯氢硅发生氢还原反应生成硅。硅沉积下来使硅芯直径逐渐变大，直至达到规定尺寸的硅棒。其主要反应方程式如下[3，4]： SiHCl3+H2→Si+ HCl SiHCl3→Si+ HCl+ SiCl4 氢还原反应同时生成二氯二氢硅、四氯化硅、氯化氢。还原尾气经冷却器冷却后，直接送往还原尾气分离回收工序。还原工艺流程如图1所示。 图1 还原工艺流程简图 二、接地故障原因分析 还原炉接地故障是指对大地绝缘的带电电极与基盘或炉壁意外导通。电器设备检测到接地后，会立即自动切断供给还原炉的电源以保护人身及设备安全。分析、总结还原炉发生接地故障的原因有如下几点。 1.四氟套拉弧 还原炉的电极与基盘是通过聚四氟乙烯套筒（简称：四氟套）隔绝的。在启

超滤膜污染预防与控制技术

超滤膜污染预防与控制技术 发表时间：2019-04-19T15:02:55.820Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：谢鹏伟[导读] 摘要：以超滤技术为核心的组合工艺作为微污染水源水处理的一项新技术，引起了人们越来越多的关注，成为给水处理领域研究的热点，也大量应用于电厂锅炉补给水除盐系统中，但超滤膜污染一直是超滤技术在实际工程推广应用中所面临的一大障碍。 天津膜天膜科技股份有限公司 300000 摘要：以超滤技术为核心的组合工艺作为微污染水源水处理的一项新技术，引起了人们越来越多的关注，成为给水处理领域研究的热点，也大量应用于电厂锅炉补给水除盐系统中，但超滤膜污染一直是超滤技术在实际工程推广应用中所面临的一大障碍。总结了近年来超滤膜污染预防与控制方面的新进展，包括膜污染的成因及机理、膜污染防治以及膜清洗方法，为电厂除盐系统超滤膜污染预防和控制提供 思路。 关键词：超滤膜；污染预防；控制技术 1 引言 目前，超滤技术已被广泛应用于市政、工业、特种分离等领域的水处理系统中，也大量应用于火力发电厂的锅炉补给水除盐系统中。超滤膜是膜集成技术的重要组成部分，一般安装于反渗透装置的前级，它能非常有效地减少反渗透膜的污堵，保障反渗透装置的安全稳定运行，提高反渗透系统的产水率，减少浓水量。但在实际应用的过程中，超滤膜污染情况时有发生，如果处理不当就会严重影响制水量，甚至影响电厂机组安全运行。因此，掌握正确的预防、控制超滤膜污染的措施和清洗方法是电厂锅炉补给水除盐系统中非常重要的技术。 2 膜污染的形成 2.1膜污染定义 膜污染是指被处理物料中的微粒、胶体粒子和大分子溶质由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用，而引起的膜表面或膜孔内吸附、堵塞，使膜产生透过通量与分离特性的不可逆变化的现象。包括膜的孔道被大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加；溶质在孔内壁吸附；膜面形成凝胶层增加传质阻力。组分在膜孔中沉积将造成膜孔减小甚至堵塞，实际上减小了膜的有效面积。组分在膜表面沉积形成的污染层所产生的额外阻力可能远大于膜本身的阻力，而使渗透流率与膜本身的渗透性无关。膜污染程度同膜材料、保留液中溶剂以及大分子溶质的浓度、性质、溶液的 pH 值、离子强度、电荷组成、温度和操作压力等有关，污染严重时能使膜通量下降80%以上。 2.2超滤膜污染的成因及机理 超滤膜污染过程一般可分为三个阶段：第一阶段，超滤开始过滤时，大颗粒物质在溶液不断透过膜的过程中被带至并吸附在膜的表面，使膜面的大颗粒物质浓度高于主体溶液的浓度形成浓差极化层，浓差极化层所引起的传质阻力较小，对膜的选择性和过滤影响不明显。第二阶段，随着大颗粒物质不断在膜表面吸附积累，边界层的浓度不断增加，当其浓度达到饱和浓度时形成凝胶层。这层污染层形成后，压力增加厚度增加，所增加的压力与增厚的凝胶层阻力相抵消，以致透水通量不再增加。第三阶段，小于膜孔径的颗粒污染物在孔道内吸附形成搭桥式堵塞，同时略大于孔径的颗粒物在压力作用下进入膜孔内形成堵塞，由此造成膜的孔隙率逐渐下降，超滤膜的过滤及分离特性严重被破坏。 3超滤膜污染的防控措施及清洗方法任何膜分离技术在应用中，纵使选择了较合适的膜和运行工艺，膜的污染问题也必定发生，就必须采取一定方法以去除膜表面或膜孔内的污染物，以达到恢复产水量，延长膜寿命的目的。本文以电厂常用的中空纤维超滤组件为例，展开分析。如提高进入超滤的进水水质，选择合适的膜组件，优化操作条件和运行工艺，从而有效防控膜污染。 3.1超滤膜污染的防控措施 3.1.1选择合适的膜组件 根据电厂产水特点，多选择结构紧凑的中空纤维超滤膜组件，其具有单位体积内膜的填装密度高，比表面积大，料液流动状态好，浓差极化倾向易于控制，能耗较低，投资费用相对较低的特点。中空纤维膜有单皮层和双皮层两种，目前单皮层好于双皮层中空纤维膜，单皮层空纤维膜外表面孔径比内表面孔径大几个数量级，透过内表面孔的大分子不会被外表面孔截留，因而抗污染能力强。 其次，超滤膜有外压组件和内压组件，通过应用对比，外压组件比内压组件有着更好的抗污染性能，尤其是原水为微污染的地表水，更适合选用外压超滤组件。 最后就是膜丝材质，现在超滤产品材质有PES、PS、PVC、PVDF等多种材质，由于PVDF的优异的抗污染性能和化学稳定性，已经成为了微污染水源条件下的较好选择。 3.1.2提高原水品质 原水在进入超滤前应进行足够时间的混合、絮凝、沉淀、粗过滤等预处理，以提高原水品质，减少污染物进入超滤膜。在采用超滤原水的试验中，发现在超滤前使用混凝可以提高渗透通量和延缓膜通量衰减；在使用高锰酸盐和加氯预处理对控制藻类污染的研究中发现，联合使用高锰酸盐和加氯可以降低超滤膜污染的速率。 3.1.3优化操作条件 在膜运行过程中采取一定的操作策略，如采用气水反冲洗的方式，反洗时在中空纤维超滤膜丝外侧采用连续切向空气流，在膜表面产生气/液两相流，可产生高剪切力和流体不稳定性，以减少颗粒物在膜表面上沉积，同时气泡的擦洗也使滤胶层膨松，即使在较低气体流速下超滤通量也会有明显提高。另外，对PVDF材质膜表面做垂直作用电场试验时，发现膜通量大大提高，在高pH值下，通量甚至超过纯水，随着电场强度的增加膜透过量也增加；此外，研究报道，利用超声波照射超滤膜组件也可一定程度上提高膜的透过性能。 3.2膜污染的清洗方法 膜污染的清洗方法包括物理清洗法和化学清洗法。物理清洗方法中最为常用的是水力清洗技术和气水冲洗联合技术，化学清洗法是指加入了药物辅助清洗的方法，包括加酸、杀菌剂等药剂。在选择清洗方法前，要弄清楚污染物的种类和性质，采取针对性的清洗方法。通常系统应设置合理的清洗方法，多用物理法冲洗，只有在物理法冲洗达不到理想效果时，再考虑用化学清洗法。当正常出力下，产水量减少，还会选择人工干预清洗的方法。 3.2.1物理清洗

使用改良西门子法还原工序的自动化仪表选型注意事项

2012年4月 内蒙古科技与经济 A pril 2012 　第8期总第258期 Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .8T o tal N o .258 浅谈使用改良西门子法还原工序的自动化仪表选型注意事项 张　巍 (内蒙古神舟硅业有限责任公司,内蒙古呼和浩特　010000) 摘　要:文章对如何提升改良西门子法还原工序的仪表使用寿命,以及还原工序在仪表选型中的注意事项进行了讨论,提出了能够提升仪表使用寿命,提高多晶硅生产稳定性的具体措施。 关键词:多晶硅;还原工序;西门子法;选型 中图分类号:T H81 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)08—0111—02 由于我国对西门子改良法技术中的一些关键点还没有完全掌握,且使用西门子改良法生产多晶硅的工艺中工况条件较特殊、引进技术不够成熟、经验积累不足,对自动化仪表的选型上存在很多问题,仪表的使用效果和寿命与一般装置比较有较大差异。 1　改良西门子法的工艺特点 多晶硅生产的西门子工艺,其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅,生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统西门子工艺的基础上采用了闭环式运行方式生产多晶硅,因此同时具备节能、降耗、回收利用生 产过程中伴随产生的大量H 2、 HCL 、SiCI 4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。还原工序作为多晶硅产品生产中最重要的一环,重要性不言而喻。重要工艺流程如图1 所示。 图1　工艺流程 2　温度测量仪表存在的问题及选型注意事项 还原工序是改良西门子法生产多晶硅中最重要的工序,其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅,生成多晶硅沉积在硅芯上。由于西门子法生产多晶硅的特殊性,必须采用非接触式测温方式才能满足多晶硅生产的纯度要求,通常的测量方式为红外测温方式。 在测温仪表的实际应用中,还存在以下不可避免的实际问题: 硅芯直径在刚开始生产时只有 10mm 左右,如何能够保证红外测温仪能够精确瞄准所要测量的硅芯目标? 用红外测温仪适时测量硅芯的温度时,必须透过还原炉的密封石英窗口瞄准炉内目标,但在生产过程中,夹层靠炉内侧或密封石英窗口的夹层冷却水中可能会有某些颗粒物,从而对石英窗口造成一定程度的污染。如何克服这种污染对透过率可能产生的影响而不会导致实际测量误差? 由于还原工序的物料特性,以及拆装还原炉过程中不可避免的少量物料泄露,红外测温仪探头长时间在此环境下接触可能会发生污染,如何避免探头污染造成对透过率可能产生的影响? 传统的光纤式红外测温仪探头比较娇贵,容易出现损坏或折断,如何选择合适的红外测温仪? 只有充分了解多晶硅生产工艺并重视可能出现的上述问题,才有可能找到解决问题的办法。为了改善温度测量,宜选用双色(双波长)红外测温仪,双色模式特别适用于测量局部被遮挡的目标,无论是断续的,还是一直被遮挡,如存在其他物体的遮挡、开孔、狭缝、观察窗对能量的衰减,以及大气中灰尘、烟雾、水气的影响。双色模式也可用于测量无法充满测量视场的目标温度,但背景温度必须比目标温度低很多。此类测温仪不严格要求被测目标必须充满测温仪视场。除了采用双色红外,测温仪在实际应用中还应注意以下问题: 增加红外测温仪数量,通过DCS 对红外测温仪的数据进行对比校正,可以真正实现硅芯温度实时测量及控制; 选用透镜型探头,由于光纤型探头易折断,焦距固定不可调,瞄准不方便只能调整探头位置,不利于温度的准确测量; 选择配套支架,对红外测温仪进行可靠的对准及固定,避免人为或外界因素使红外测温仪无法对准目标; 选用易清理和拆装的红外测温探头。3　自动控制阀门存在的问题及注意事项 由于还原工序的尾气直接排放,温度非常高,一般约350℃～370℃,而普通的球阀采用聚四氟乙烯阀座,最高只能耐受270℃,在压力较高的工艺条件下更容易发生磨损、变形和泄露。若阀门选型不当则使用寿命非常短。应根据流动介质的压力、腐蚀性、 ? 111? 收稿日期:2012-02-22

超滤膜污染的机理和控制_张原

研究与探索 超滤膜污染的机理和控制 张　原 (深圳市自来水集团有限公司,广东　深圳　518031) 摘要　文章介绍了超滤膜污染的机理和模型,然后试验证明引起膜污染的主要因素包括:膜材料的性能、膜材料与所处理液的相互配合、处理液的浓度与流速等。通过改善膜材料的性能、合理处理好膜与所处理液之间的各种参数匹配,可以有效地解决膜的污染问题。 关键词　超滤膜　范德华力　双电层　吉布氏吸附方程　弗雷德里希方程 Mechanism and Control of the Pollution of Ultrafiltration Membrane Zhang Yuan (Shenzheng Water S upply (Group )Co .Ltd .,Guangdong Shenzheng 518031) A bstract In this paper ,mechanism and model of the pollution of ultra -filtration membrane are in -trouduced and then the main facto rs including the characteristics of the materials membrane m ade of ,m atching of the membrane and the liquid to be treated ,make the mem brane polluted were approved .To improre the char -acteristics of the membrane and match well the parameters related to the membrane may be solved . Keywords ultra -fillration membrane van der weals force electric double layer Gibb 's adsorption e -quation freundlich isotherm 1　膜技术在给排水行业的应用 由于在给排水领域内,超滤膜应用较广,而系统在运行过程中,特别是废水处理领域内,因膜污染而引起的过滤阻力不断增加,膜过滤通量严重衰减,是阻碍该项技术应用推广的关键所在。本文拟通过对超滤膜污染的实验,总结污染的控制因素,提高膜技术在给排水领域内有效应用的认识。2　超滤膜污染机理与模型2.1　污染的机理与模型 从宏观理论上讲,溶液在膜表面的吸附过程比 较复杂,因为在吸附过程中,溶质和溶剂之间,或者吸附剂混合物(膜)各组分之间始终存在着竞争吸附,所以溶液的吸附等温线必须在测量表观等温吸附线后,加上适当的蒸气吸附数据进行计算才能得到。但在实际上,从定性的角度可以认为,膜对溶质的吸附与两者之间的极性密切相关,极性材料的膜倾向于强烈的吸附极性物质,对非极性物质的吸附就弱得多。相反,非极性材料的膜则更容易吸附非 另据试验表明,2%浓度的稳定性ClO 2,由于浓度低,活化后转化率不高,ClO 2含量低,如能采用高纯ClO 2发生器(如上海技源科技有限公司的产品),ClO 2转化率在95%以上,效果更佳。 参考文献 1　王升坤:《Cl O 2用于油田采出水处理的研究》,工业水处理,1999,3. 2　陈雷等:《石油开采废水处理技术的现状与展望》,中国给水排水, 1999,11. 3　唐晓东等:《含硫气油水的综合治理技术》,工业水处理,1999,4.4　李佐东等:《稳定性ClO 2在油田解堵中的应用》,资料,1999,4.5　李超等:《关于大庆地区净化水处理中应用稳定性ClO 2的可行性 研究》,资料,1997,5. 6　陆柱、郑士忠等:《油田水处理技术》,石油工业出版社,1990,2. 第一作者简介:项成林　上海吴泾化工有限公司副总工程师,教授级高级工程师,上海市净水技术学会副理事长,中国工业水处理学会理事　收稿日期:2001年7月 11 　净水技术Vol .20NO .42001

精品改良西门子法生产多晶硅工艺流程

改良西门子法生产多晶硅工艺流程 来源:日晶科技作者:顾斌时间:2010-07-29 1. 氢气制备与净化工序 在电解槽内经电解脱盐水制得氢气。电解制得的氢气经过冷却、分离液体后，进入除氧器，在催化剂的作用下，氢气中的微量氧气与氢气反应生成水而被除去。除氧后的氢气通过一组吸附干燥器而被干燥。净化干燥后的氢气送入氢气贮罐，然后送往氯化氢合成、三氯氢硅氢还原、四氯化硅氢化工序。 电解制得的氧气经冷却、分离液体后，送入氧气贮罐。出氧气贮罐的氧气送去装瓶。气液分离器排放废吸附剂，氢气脱氧器有废脱氧催化剂排放，干燥器有废吸附剂排放，均由供货商回收再利用。 2. 氯化氢合成工序 从氢气制备与净化工序来的氢气和从合成气干法分离工序返回的循环氢气分别进入本工序氢气缓冲罐并在罐内混合。出氢气缓冲罐的氢气引入氯化氢合成炉底部的燃烧枪。从液氯汽化工序来的氯气经氯气缓冲罐，也引入氯化氢合成炉的底部的燃烧枪。氢气与氯气的混合气体在燃烧枪出口被点燃，经燃烧反应生成氯化氢气体。出合成炉的氯化氢气体流经空气冷却器、水冷却器、深冷却器、雾沫分离器后，被送往三氯氢硅合成工序。 为保证安全，本装置设置有一套主要由两台氯化氢降膜吸收器和两套盐酸循环槽、盐酸循环泵组成的氯化氢气体吸收系统，可用水吸

收因装置负荷调整或紧急泄放而排出的氯化氢气体。该系统保持连续运转，可随时接收并吸收装置排出的氯化氢气体。 为保证安全，本工序设置一套主要由废气处理塔、碱液循环槽、碱液循环泵和碱液循环冷却器组成的含氯废气处理系统。必要时，氯气缓冲罐及管道内的氯气可以送入废气处理塔内，用氢氧化钠水溶液洗涤除去。该废气处理系统保持连续运转，以保证可以随时接收并处理含氯气体。 3. 三氯氢硅合成工序 原料硅粉经吊运，通过硅粉下料斗而被卸入硅粉接收料斗。硅粉从接收料斗放入下方的中间料斗，经用热氯化氢气置换料斗内的气体并升压至与下方料斗压力平衡后，硅粉被放入下方的硅粉供应料斗。供应料斗内的硅粉用安装于料斗底部的星型供料机送入三氯氢硅合成炉进料管。 从氯化氢合成工序来的氯化氢气，与从循环氯化氢缓冲罐送来的循环氯化氢气混合后，引入三氯氢硅合成炉进料管，将从硅粉供应料斗供入管内的硅粉挟带并输送，从底部进入三氯氢硅合成炉。 在三氯氢硅合成炉内，硅粉与氯化氢气体形成沸腾床并发生反应，生成三氯氢硅，同时生成四氯化硅、二氯二氢硅、金属氯化物、聚氯硅烷、氢气等产物，此混合气体被称作三氯氢硅合成气。反应大量放热。合成炉外壁设置有水夹套，通过夹套内水带走热量维持炉壁的温度。 出合成炉顶部挟带有硅粉的合成气，经三级旋风除尘器组成的干

超滤膜污染的原因危害及处理办法

超滤膜污染的原因危害及处理方法 一、超滤膜污染的原因分析 超滤膜的污染主要是内膜材料及溶液溶质的化学特性所导致的，膜与溶质之问相互作用而产生的后果。无论是在何种应用场合，超滤处理所分离的对象大多为溶解态或胶体态的大分子量有机物质，当这些物质和由人工合成的有机高分子材料制成的超滤膜相接触时，在溶质与膜材料之间会产生较为强烈的附着、吸附乃至结合的倾向，从而在膜表面上形成吸附污垢层，造成膜的污染。此外，膜的污染还包括料液中悬浮物在膜表面的沉积。 超滤膜一旦被污染，将引起膜透水通量的下降，并且这种通量的衰减通常是不可逆的，这样就会导致超滤过程无法进行较长时间的稳定操作，影响超滤效率的充分发挥。 二、膜污染的控制措施有： ①通过有效的清洗将膜的透水性能得到恢复； ②采取过滤、混凝沉降等措施对料液进行预处理； ③增加膜面的切向流速，降低边界层厚度，提高传质系数； ④选择适宜的操作压力，避免增加沉淀层密度及厚度； ⑤研制开发具有较优抗污染性能的制膜材料。 三、如何选择超滤膜的清洗 膜的清洗效果在规定的操作条件下，超滤膜的使用寿命通常为12～18个月。由于超滤过程中溶质与超滤膜之间的相互作用，会使膜表面形成吸附积淀层而导致膜的污染，因而必须对膜进行定期的清洗，以恢复和保持膜的透水通量，延长膜的寿命。膜的清洗方法有水力清洗、药剂清洗和机械清洗等方式，通常应根据膜及处理料液的性质以及膜组件的形式进行确定。 由于超滤工艺中处理对象多为大分子和胶体溶液，膜极易被污染，超滤膜需要定期清洗。清洗溶液的配方一般根据膜的性质和污染物的种类来确定。例如加洗剂对蛋白质、多糖类及胶体污染有较好的清洗效果；乳化油废水，例如机加工企业的冷却液、羊?加工行业的洗废水，多采用表面活性剂和碱性水溶液对膜面进行清洗；乳胶污染常采用低分子醇及丁酮；纤维油剂污染除用温水清洗外，还定期用工业酒精清洗；用膜工艺处理生活污水时常采用次氯酸钠溶液等。如果有现成的资料，其清洗配方和清洗周期需通过试验确定。

多晶硅生产工艺流程及相关问题(附西门子法生产工艺)

多晶硅工程分析（附改良西门子法） 这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。 （1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅， 其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑ （2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。 其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑ 反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物 (Н2,НСl,SiНСl3,SiCl4,Si)。 （3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝SiНС13,SiC14，而气态Н2,НС1返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物SiНСl3,SiCl4，净化三氯氢硅（多级精馏）。 （4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在 H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。 其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。 多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。 这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同Н2,НСl,SiНС13,SiC l4从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该工艺的竞争力。

超滤膜的清洗

超滤膜污染是指被处理液体中的微粒、胶体例子、有机物和微生物等大分子溶质与膜产生物理和机械作用而引起在膜表面或膜孔内吸附、沉淀使膜孔变小或堵塞，导致膜的透水量或分离能力下降的现象。膜污染形式包括膜表面和微孔孔壁上吸附了过多的截留物而发生的覆盖污染和膜孔内被胶体例子、有机物和微生物等大分子溶质阻塞。 1）超滤膜的表层较厚（约1cm），孔隙孔径在之间。膜表面污染层大致呈双层结构，上层为较大颗粒的松散层，紧贴于膜面上的是小粒径的细腻层，因为污染层的存在，有大量的膜孔被覆盖。而且，有机物和微生物等大分子溶质及其他杂质之间长时间的相互作用极易在膜表面结块，阻碍水的透过。 2）膜孔内被胶体例子、有机物和微生物等大分子溶质阻塞或者孔内壁因吸附蛋白质等杂质形成沉淀而使膜孔变小或者完全阻塞。污染物质包括胶体、有机物、菌类以及钙铁的无机盐垢。含有这些污染物质的水源通过超滤膜时，大量污染物被膜截留而积聚于膜表面，长期的连续运行，被膜截留下来的微粒容易形成凝胶层，阻塞流水通道。 二、判断超滤膜是否需要清洗的原则如下： （1）根据超滤装置进出口压力降的变化，多数情况下，压力降超过初始值时，说明流体阻力已经明显增大，作为日常管理可采用等压大流量冲洗法冲洗，如无效，再选用化学清洗法； （2）根据透水量或透水质量的变化，当超滤系统的透过水量或透水质量下降到不可接受程度时，说明透过水流路被阻，或者因浓度极化现象而影响了膜的分离性能，此种情况，多采用物理——化学相结合清洗法，即进行物理方法快速冲洗去大量污染物质，然后再用化学方法清洗，以节约化学药品。 （3）定时清洗，运行中的超滤系统根据膜被污染的规律，可采用周期性的定时清洗。可以是手动清洗，对于工业大型装置，则宜通过自动控制系统按顺序设定时间定时清洗。 三、超滤膜的污染及清洗再生技术 由于超滤膜的功能是去除原液中所含有的杂质，性能优良与截留分子量较低的中空纤维超滤膜，被杂质污染堵塞可能更快，膜表面会被截留的各种有害杂质所覆盖，甚至膜孔也会被更为细小的杂质堵塞而使其分离性能下降。原水预

超滤各种膜材料比较

各种膜材料之间的比较 1.中空纤维超滤膜的主要材料有聚丙烯腈（PAN）、聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）、 聚氯乙烯（PVC）等 2.聚氯乙烯（PVC）湿膜机器里面的芯要用酒精浸泡来保持湿润状态，保持滤芯的性能 3.聚偏氟乙烯（PVDF）膜是抗高温最高140度的温度，过滤开水都可以，还有耐酸碱强酸强碱都不 怕（新加坡美能） 4.安达康用的材质是UPAN ，是最好的一种 膜材料PAN/PVDF/PES/PS比较 1. 材料：PAN为亲水性材质，PVDF,PES与PS为疏水性材质；所以做成超滤膜，PVDF与PES、PS的跨膜压差要远高于PAN，PVDF与PES、PS更容易污堵； 2. PES与PS的抗氧化能力非常强，PVDF次之，PAN再次之； 3. PES与PS材料属于刚性材料，比较容易破损，断丝。所以PES与PS通常设计成内压式，如 Norit,Hydracap,Koch 等，PES与PS对进水的要求相对较高，需要进水更干净。另外，PES与PS的超滤通常不设计风机气洗，更重要的原因是造成断丝（刚性材料）。若有厂家宣称设计风机气洗或者外压式，工程公司或业主需要小心； 4. 就跨膜压差（TMP-Transfer Membrane Pressure）来说，越低的跨膜压差意味着清洗越容易； 5. 就抗污染能力而言，PAN比较好；PES与PS次之； 6. 就材料的抗拉伸强度而言，PVDF，PES及PS比较好，PAN次之； 7. PAN与PVDF通常都可以设计成外压式，配风机气洗；但Omexell例外，以前的设计没有风机气洗，最近据说有风机的设计，但是否稳定，还需要时间考验； 8. 就价格而言，PAN比PVDF、PES及PS要便宜很多； 综合来讲，不管经济成本上，还是技术层面上，PAN的优势是在地表水及非重度污染的水处理中；PVDF，PES及PS更适合于废水处理。 每种材料膜的生产厂家都竭力避免材料的缺点，尽可能进行材料的改性。如PAN的强度及抗氧化性能力，PVDF，PES，PS的亲水性改性，PES，PS的刚性特性的设计考量等。 重要的是选择合适自己的超滤膜，有时候贵点意味着好点，有时候并不尽然。 聚苯乙烯塑料(PS)的缺点 ①无延伸拉力强度，冲击强度低，脆性大，当冲击外力作用时，玻璃态的聚苯乙烯分子不能 ②由链段旋转产生形变而起缓冲作用，从而引起制品破坏;②表面硬度低，不能与硬物摩擦;耐热 ③性较差，使用时最高温度不能超过90-95 ’C，否则会产生变形损坏;③价格高昂，成本高。 ④聚苯乙烯塑料(PS)的应用 ⑤聚苯乙烯可用作盛装食品或酸碱的容器。聚苯乙烯泡沫塑料常用作仪器、仪表、电视机和

改良西门子法生产多晶硅的工艺研究

摘要 多晶硅是硅产品产业链中的一个非常重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料，是信息产业和新能源基础的原材料。总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有:改良西门子法、硅烷法和流化床法。其中改良西门子工艺生产的多晶硅的产能最大，约占全世界总产能的80% 。 本论文主要研究改良西门子法（又称闭环式三氯氢硅氢还原法）生产多晶硅，,与其他的方法相比其更具优越性.。改良西门子法是用氯气和氢气合成氯化氢(或外购氯化氢)，氯化氢和工业硅粉(粗硅)在高温下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行化学精制提纯达到9个9以上，其中金属杂质总含量应降到0. 1 x 10 -9以下，提纯精馏后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD（化学沉淀法）反应生产高纯多晶硅。改良西门子法生产多晶硅不但效率高而且环保。国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产太阳能级与电子级多晶硅。 关键词：多晶硅；改良西门子法；提纯；还原 Improved method of polysilicon production of Siemens technology research

Polycrystalline silicon of the industrial grade silicon product is a very important intermediate products, is manufacturing silicon crystal, flowing and high purity silicon solar battery products of the main raw material, is the information industry and new energy foundation of raw materials. In general, the international polysilicon production main traditional process are: improved Siemens method, silane method and fluidized bed method. Which improved the production of Siemens polysilicon production capacity of the largest, accounts for about 80% of the world total. This thesis mainly research improved Siemens method (also called partially closed loop type hydrogen silicone hydrogen reduction method) production of polysilicon, and other methods more advantages than the Siemens method is improved with chlorine gas and hydrogen synthesis hydrogen (or outsourcing hydrogen), hydrogen and industrial silicon powder (coarse silicon) under high temperature hydrogen synthesis abroad.emphasis silicon, and then to the different chemical refining purified hydrogen silicon to nine and above, including metal impurity total content should be down to 0. 1 x 10 -9 the following, purification and distillation of the hydrogen in the different after silicon hydrogen reduction furnace for CVD chemical precipitation) reaction production high purity polycrystalline silicon. Improved Siemens method not only high efficiency and production of polysilicon environmental protection. The current available polycrystalline silicon factory most use this law in the production level and electronics polycrystalline silicon. Keywords: polysilicon; Improved Siemens method; Purification process; reduction

浅谈改良西门子法制多晶硅的自控难点及选型

浅谈改良西门子法生产多晶硅中自动控制难 点及选型注意事项 张巍 摘要：在西门子改良法生产多晶硅的工艺中，由于一些关键技术我国还没有完全掌握，工况条件较特殊、引进技术不够成熟、经验积累不足等原因，在自动控制和现场 仪表选型上存在很多问题,装置运行过程中仪表的使用效果和寿命均不尽人意、自控水 平也较低,本文讨论了该工艺流程中的一些控制难点及仪表选型的注意事项,并对还原 炉的自动控制提出一些合理的方案,提高了多晶硅生产的稳定性，降低了多晶硅生产的 能耗,提高了产品质量。 关键词：多晶硅改良西门子法选型 1 工艺特点及其自动控制难点 多晶硅生产的西门子工艺，其原理就是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上。改良西门子工艺是在传统西门子工艺的基础上采用了闭环式运行方式生产多晶硅，因此同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。其主工艺生产装置有下列单元组成:制氢、氯化氢合成、三氯氢硅合成或氯化氢、精馏、还原、成品后处理、尾气分离以及三废处理等。工艺流程如图1所示。 原料硅粉三氯氢硅三氯氢多晶硅 图1 工艺流程图

该工艺的自动控制需要解决以下难题: a) 固态物料(硅粉)的输送进料控制及阀门选型主要事项。闭环式三氯氢硅还原法生产多晶硅的重要原料三氯氢硅是由氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成而得。目 前三氯氢硅合成为间歇式生产,需要频繁开启关闭阀门,加上硅粉硬度高,容易导致 控制阀磨损泄漏等问题, 若阀门选型不当则使用寿命非常短。因此硅粉流量控制阀 的选择成为该工艺自动化的首要问题,应根据流动介质的温度、压力、腐蚀性、介质的清洁度(有无固体颗粒)和冲刷等工艺条件,选择相应的耐磨阀。常用的耐磨阀有耐磨球阀、耐磨圆盘阀。 b) 还原炉内硅芯的温度的测量及测温仪的选型注意事项。还原炉内硅芯的温度是多晶硅生产的重要工艺参数之一,炉内温度必须维持在1080℃才能使三氯氢硅在氢气 的作用下还原并沉积在硅芯上,因为炉内硅芯在不断生长沉积, 周围气场也在不断 变化, 为测量带来很大难题, 现在国内大多数多晶硅生产厂家还是利用手动调节调 功柜电流来控制硅芯温度。 c) 氢气和三氯氢硅流量的测量及流量计的选型注意事项。由于在多晶硅生产过程中, 氢气和三氯氢硅进料量是随着硅芯的不断生长而增大, 流量范围比超过1：20, 而一般流量计的量程比为1:10，流量的范围远远超过的流量计正常的测量范围，尤其是 在小流量的时候,流量计无显示或显示波动严重，基本无法指导工艺生产。 d) 氢气和三氯氢硅流量的控制及调节阀选型注意事项。由于多晶硅生产中对流量调节范围很宽，在小流量的时候 , 阀门振动比较明显 , 容易发生外漏 , 降低阀门的使用寿命。 e) 氢气、三氯氢硅进料及还原尾气切断阀的选型注意事项。由于氢气和三氯氢硅的特性，一旦出现泄漏现象，将出现污染环境，存在安全隐患。 要解决以上难题, 就必须对仪表做出合理地选型并适当对工艺管路做出相应地 修改。 2 硅粉流量控制阀选择 2. 1 耐磨球阀 2.1.1 耐磨球阀是一种紧凑而可靠的切断阀，具有寿命长、使用温度高、耐磨性强 等特性，广泛应用于设备和管路上。在高温、高压、磨损、腐蚀、易结晶和高频率 动作等各种恶劣工况中属于比较常用的选择。在针对含有硅粉的介质选择耐磨球阀时, 应根据介质情况选择合理的硬化涂层、耐磨阀杆、防粉尘阀座、防抱死技术, 尽量使用双作用执行机构, 以提高扭矩, 防止阀门损坏。耐磨球阀阀体结构如图2