江苏中能：多晶硅品质提升 成本再创新低

今年7月，江苏中能硅业科技发展有限公司(以下简称江苏中能)宣布其20万吨氢化设施已成功投产。这标志着江苏中能在多晶硅产能逐月攀升、生产成本持续下降的同时，副产物循环再利用的瓶颈也被突破。此外，随着新的氢化设施的投产，其多晶硅产品品质将大幅提升，而生产成本也将进一步降低。

多晶硅年产能将达2.1万吨

江苏中能是香港保利协鑫能源控股公司投资的新能源企业，2006年3月在江苏徐州经济开发区设立。2006年6月，江苏中能第一期年产1500吨太阳能级多晶硅项目正式动工，2007年9月投入生产，当年生产多晶硅155吨，实现销售收入3亿元；第二期年产1500吨电子级多晶硅项目于2007年8月开工建设，到2008年6月就已经投入生产，创造了世界多晶硅项目建设史的奇迹；随后，第三期3条生产线共计年产1.5万吨的项目，经过1年的建设也在2009年上半年全面投产。经过3年建设，截止到2009年6月，江苏中能建成5条共计1.8万吨年产能的多晶硅生产线。
继2009年10月多晶硅单月产量突破1000吨之后，江苏中能的多晶硅单月产量于2010年5月进一步突破达1300吨，下半年将突破1600吨/月的产量。过去4年来，该公司的多晶硅产销量连续翻番，产品质量提升到电子级，目前通过技术提升改造，2010年可实现年产能2.1万吨，全年产量将超过1.6万吨。
江苏中能已经建成目前世界上单体规模最大的多晶硅生产基地，已经建成的总产能名列亚洲第一、世界第三。从2007年投产以来，累计生产并交付了超过1万吨的优质多晶硅，同包括晶澳、天合、尚德、阿特斯、南京中电、林洋等国内外主要太阳能电池组件生产企业签订了4～7年的长期供货合同。
江苏中能正积极实施技术改造，多晶硅产品质量和产量进一步提升。未来，该公司还将着力研发替代“改良西门子法”的新技术“硅烷法”、“流化床法”，在能耗、生产成本及产品质量等方面进一步迈向国际最尖端水平。
江苏中能计划再经过3年的持续投入，建成国际一流的多晶硅生产和研发基地，逐步完善光伏产业上下游产业链。除了为光伏产业提供原料之外，还为航空、电子等高科技产业提供高品质的半导体材料，带动中国光电产业发展壮大，争取5年内在江苏徐州形成千亿元规模的新能源产业群。

闭环生产确保低能耗零污染

江苏中能的万吨级多晶硅采用目前世界上居于主流地位的改良西门子工艺，由于大型高效还原技术的运用和各工序的能量回收、系统集成，实现了多晶硅生产的低能耗制造。目前每生产1千克多晶硅全流程电耗控制在100千瓦时以内，处于世界领先水平。将2个9纯度的工业硅提纯到9个9以上的高纯多晶硅，全流程消耗的电量换算成每万元GDP耗能比是0.6吨标准煤，远低于国内钢铁、电解铝各类工业生产的耗能水平，也低于各地及全国平均耗能水平。
多晶硅生产工艺包括三氯氢硅氢化合成、三氯氢硅精馏、还原多晶硅、尾气分离与回收等4道工序。三氯氢硅还原是用改良西门子法生产多晶硅的关键工序。从还原这道工序来看，江苏中能现场运行的大型还原炉电耗低于60千瓦时/千克。有些企业使用的小型还原炉，无论是早期从俄罗斯进口的还是国产的，还原电耗都在150千瓦时/千克～200千瓦时/千克之间，比江苏中能要高一倍多。
江苏中能的还原、精馏、尾气分离3道工艺分别引进德国、日本、美国最尖端的技术，并实现了装备国产化。在江苏中能的生产线上，共计有超过40项自主知识产权的核心技术投入应用。
改良西门子法工艺是化工生产过程，多晶硅生产过程会产生氯化氢、氢气、四氯化硅、三氯氢硅等中间物质，这些易燃易爆、有强酸腐蚀性的物质在江苏中能的生产系统得到严格管理和有效利用，回收利用率都在99%%以上。尤其是在多晶硅生产过程中产生大量副产物四氯化硅，通过江苏中能生产线上的氢化系统全部转化成三氯氢硅原料进入系统循环利用。

氯氢化提升品质降低成本

将多晶硅生产中的主要副产物四氯化硅转化为三氯氢硅，从而实现物料的闭路循环，是保证多晶硅生产零排放的关键步骤。随着多晶硅产能的扩大，就必须加大四氯化硅的处理能力。把四氯化硅转化为三氯氢硅，目前比较成熟的有热氢化和冷氢化两种方法。冷氢化工艺具有生产能力强、转化率高、耗电省等优点，因此，从多晶硅生产装置兴建之初，江苏中能就选定了冷氢化工艺。而且中能在冷氢化工艺基础上加大了对系统中另一副产物氯化氢的回收反应，中能创造性地命名为“氯氢化”！
选择不同的技术路线对生产过程中的能效有很大的影响。国内有些企业采用的是热氢化技术，四氯化硅一次转化率最好只能达到18%%，而江苏中能的氯氢化设施的一次转化率达到25%%。处理1千克四氯化硅，热氢化技术装置要耗电4千瓦时，其电耗比江苏中能的氯氢化技术高4倍多。
此前，江苏中能已有30万吨/年氢化设施，连同此次投产的20万吨/年氢化设备，其氢化设施处理四氯化硅能力已达到50万吨/年，这将可以满足2.5万～3万吨多晶硅年产能的副产物处理需求。与原有氢化设施相比，近期投产的氯氢化设施成功移植了美国一流多晶硅技术服务商的技术，不仅提高了单台反应器的生产能力，而且提高了装置的自动化程度和长周期稳定运行能力。
江苏中能四氯化硅氢化设施的顺利投产还可以使多晶硅品质得以提升。氯氢化工艺技术瓶颈的突破和处理能力的提高，减少了外购三氯氢硅质量不稳定对系统的冲击。50万吨氢化装置提供了品质稳定的三氯氢硅，确保经过高效精馏装置后获得100%%的电子级三氯氢硅，为还原后产出的高纯多晶硅品质提升提供保障。氢化设施的投产将对江苏中能电子级多晶硅产品比例的提高起到非常重要的作用，近期国际权威质量检测机构德国BrukerOptikGmbH评测结果显示，在江苏中能的多晶硅产品中相当一部分已经达到了电子级的标准。随着未来氢化设施的全面达产与稳产，江苏中能的多晶硅产品有望全部达到电子级或太阳能一级的标准。
由于副产物得到充分利用，多晶硅生产成本也随之降低，在20万吨氢化设施全面达产后，将年产三氯氢硅23万吨，江苏中能每年将节约原料成本约7.2亿元，确保多晶硅生产成本迅速降到30美元/千克以下的世界领先水平，经济效益十分显著。