年产1000吨电子级高纯多晶硅建设项目可行性研究报告Word文档下载推荐.docx
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多晶硅的需求主要来自半导体和太阳能电池。
按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。
其中，用于电子级多晶硅占55%左右，太阳能级多晶硅占45%。
近年来，随着全球信息技术不断进步和光伏产业的迅猛发展，对于多晶硅的需求量将日益增加。
电子信息产业是我国发展支柱的产业，作为半导体产业最基础的功能材料多晶硅，是当前国家重点鼓励发展的产业、产品。
即使在建的多晶硅项目投产，国内多晶硅产量仍不能满足市场需求。
随着我国集成电路高速增长的势态，以及“光明工程”的实施，光伏发电技术及其产量的腾飞，对多晶硅的需求量将持续增长。
而国内多晶硅的自主供货存在着严重的缺口，95%以上的多晶硅材料需要进口，供应长期受制于人，再加上价格的暴涨，已经危及到多晶硅下游众多企业的发展，成为制约中国信息产业和光伏产业发展的瓶颈问题。
****有色金属有限公司经过对市场的调研和分析，抓住有利时机，决定建设年产1000吨电子级高纯多晶硅项目。
该项目不仅符合国家产业政策要求，而且项目建成后，能缓解国内对多晶硅的需求，更能增加国家和地方的财政收入，带动当地的经济发展和产业结构的调整，还能有效解决当地剩余劳动力问题，有利于社会的和谐稳定发展。
2.项目概况
2.1拟建地点
该项目拟建于**孟津县城关镇开发区，占地约300亩。
东距省会郑州110公里，西距豫西名城三门峡90公里，南与古都**毗邻，北临滔滔黄河，与济源市一桥相连。
2.2建设规模和建设内容
依据国家产业政策，结合市场供需状况，****有色金属有限公司拟投资建设规模为年产1000吨电子级高纯多晶硅项目。
本项目主要建设内容：
生产厂房建筑面积6040平方米；
仓储用房、配电房等建筑面积2745平方米；
办公楼建筑面积2160平方米；
质检、科研楼建筑面积1500平方米。
该项目建筑总面积为12500平方米。
2.3建设期限
根据项目建设内容和建设资金筹措情况，该项目建设期为30个月。
2.4项目投资情况
该项目总投资为29968万元，主要经济数据及评价指标如下表
主要经济数据及评价指标表
序号
项目
单位
数据
备注
I
经济数据
1
项目总投资
万元
29968
其中：
规模总投资
26940
2
建设投资
25643
3
建设期利息
4
流动资金
4325
其中；
铺底流动资金
1297
5
资金筹措
债务资金
项目资本金
资本金比例
%
100.00
6
年平均营业收入
136488
7
年平均营业税金及附加
650
8
年平均总成本费用
105358
9
年平均利润总额
30480
10
年平均所得税
7620
11
年平均利润
22860
12
年平均息税前利润
13
年平均增值税
6497
II
财务评价指标
总投资收益率
101.71
项目资本金净利润率
76.28
项目投资财务内部收益率（所得税前）
66.32
项目投资财务净现值（所得税前）
126913
Ic=12%
项目投资回收期（所得税前）
年
3.34
项目投资财务内部收益率（所得税后）
55.85
项目投资财务净现值（所得税后）
92507
项目投资回收期（所得税后）
4.06
项目资本金财务内部收益率
55.62
盈亏平衡点（生产能力利用率）
21.58
2.5建设条件
2.5.1地形、地貌条件
该项目所选地点，南依邙山，北临黄河，介于丘陵和平原之间，丘陵起伏，层次分明。
2.5.2水文地质、气象条件
水文地质:
**市孟津县地下水蕴藏量10～70米之间，水质良好；
地下水资源丰富，储量充足，易开采，易利用。
气象条件：
属亚热带和温带的过渡地带，季风环流影响明显，春季多风常干旱，夏季炎热雨充沛，秋高气爽日照长，冬季寒冷雨雪稀。
平均气温13.7℃，1月最冷，平均为-0.5℃，7月最热平均为26.2℃。
平均降水量为650.2毫米。
全县地形复杂，光、热、水等资源差异明显。
全年平均日照时数为2270.1小时，6月份日照时数最长，为247.6小时；
2月份日照时数最短，为147.5小时。
全年平均日照率为51%；
在作物生长的4—10月份，日较差5月份最大为12.7℃，8月份最小为8.6℃，积温平均为5046.4℃；
平均无霜期为235天；
年平均降水量为650.2毫米，保证率80%的降水量为600毫米。
第二章技术、设备及工程方案
1.技术方案
1.1生产工艺
本项目采用的生产工艺为氢硅烷气相沉淀法，属企业自主研发工艺，该工艺已完成中试，可直接用于工业化。
建设项目生产关键装置（如硅烷发生器、硅结晶炉、硅化镁感应炉等）由公司与国家航天火箭发动机研究院联合研发。
国际上传统生产多晶硅采用的是氢硅烷气相沉淀法（西门子工艺），氢硅烷法作为氯硅烷法替代技术，日本和美国已有少数厂家在使用，优点显著于氯硅烷法。
（1）环保，氢硅烷法几乎对环境没有污染.硅烷法使用氯气（剧毒），产生的大量四氯硅烷废物，既无法利用又不能排放，很难处理
（2）节能，氢硅烷法生产晶硅，原材消耗显著低于氯氢烷法，电力消耗仅为氯硅烷法的三分之一。
硅甲烷分解成硅和氢，一次能完成百分之九十五左右；
而三氯硅烷结晶，一次最大量仅能完成百分之二十七，十分耗能。
（3）纯度高，氢硅烷法是很容易结晶出7N以上的多晶硅，而氯硅烷法达到6N已属不易。
（4）成本低，硅甲烷没有腐蚀性，绝大数设备可运行7～10年；
而氯硅烷对不锈钢腐蚀性大，设备一般仅能使用3～5年。
1.2主要反应机理
本项目选择氢硅烷法生产多晶硅，共分四个步骤：
（1）硅和镁反应，生成硅化镁。
反应式：
Si+2Mg->
Mg2Si
（2）硅化镁和氯化铵在液氨内反应，生成硅化烷。
反应式：
Mg2Si+4NH4C1->
SiH4+2MgC12+4NH3
（3）硅甲烷纯化去除氨、硼、磷、硫、氧、水分等
（4）硅甲烷分解成硅和氢
SiH4->
Si+H2
1.3工艺流程及产污环节
建设项目选择氢硅烷气相沉积法生产多晶硅。
工业硅与工业镁在真空炉内转化成硅化镁，硅化镁与氯化氨化学反应生产硅甲烷混合气体，硅甲烷混合气体经过提纯去除杂质，再经热分解使硅晶体沉积在钼丝电极上形成硅棒。
采用这种方法生产的多晶硅，一般纯度很高，其生产工艺流程及产污环节见图
硅粒镁粒
合成
氩气
混合
硅化镁工业粉尘
氯化铵排放
硅甲烷合成成
液氨
浓硫酸吸收
尾气
硅甲烷混合气体液氨和氯化镁
分离
氨
收集罐
冻干
压缩
氨罐
液氨液氨氯化镁、硅、镁、硅化镁
塑封包装
工业粉尘
硅甲烷
分子筛吸附
废分子筛
钯催化脱氧
催化剂再生
分子筛吸附
镧镍吸
收氢气
裂解、硅晶体析出
包装
释放氢气
多晶硅产品
碱淋洗
液碱硅酸钠溶液
氢气高空火炬排放
1.4工艺流程说明
（1）硅化镁合成
硅粒和镁粒在惰性气体氩气保护下，在600℃真空内加热5～6个小时，反应生成硅化镁。
硅化镁直接密闭、干燥保存备用，未反应的硅粒、镁粒由设备自动筛分（真空状态下）后返回真空炉内继续反应。
（2）硅甲烷合成
将硅化镁和氯化铵混合后，在-40℃液氨溶媒条件下，在硅
甲烷发生器中生产硅甲烷、氯化镁和氨气。
整个反应在密闭条件下进行，为连续（循环）反应，硅甲烷和氨气不断生成，经反应釜顶部冷凝器出口进行收集；
氯化镁和多余的液氨从反应釜底部间歇排除：
1）氯化镁和多余的液氨从反应釜底部出口进入真空干燥器进行分离。
液氨被压缩进入液氨罐，氯化镁和未反应的硅、镁、硅化镁采用塑料包装。
真空干燥器尾气（主要成分为氨气）经浓硫酸吸收塔、稀硫酸吸收装置吸收后排放。
2）硅甲烷混合气体含有氨气，经压缩、冻干收回液氨，回收的液氨返回硅甲烷发生器，冻干处理后的硅甲烷气体经过浓硫酸吸收除去残余氨气进入分子筛吸附、钯催化脱氧和分子吸附工序。
建设项目浓硫酸吸收塔会有硫酸雾产生，但由于硫酸吸收是在密闭系统内完成的，酸雾不进入大气，仅会被硅甲烷携带到下一步工序，而且为防止雾状硫酸被携带到下一步工序，建设项目拟在硫酸吸收工段没有硫酸沉积罐，沉积罐上部有不锈钢除沫过滤器（专用除雾），可截留5微米的液珠，而且硫酸吸收塔后设有分子筛吸附装置，可吸附气体中可能存留的微量硫酸酸雾。
经过上述处理后，建设项目无硫酸雾排放。
（3）分子筛吸附和钯催化
硅甲烷分子经分子筛变温吸附去除酸雾、水分、氮气等气体，然后通过钯催化去除少量的氧气，再经分子筛吸附除去水分，使硅甲烷纯度达到6N以上，即杂质成分含量在10以下。
（4）硅甲烷裂解
将硅甲烷通入裂解炉，硅甲烷在裂解炉中分解成硅和氢气，硅沉积在钼丝电极上，形成硅棒。
该过程周期在10～12天，硅棒直径可达到200毫米左右。
该步骤转化率约百分之九十五，裂解炉尾气为氢气及硅甲烷混合气体，裂解炉尾气通过镧镍储氢材料吸收氢气，未反应的硅甲烷重新进入裂解炉反应。
镧镍储氢材料吸收达到饱和后释放氢气，释放氢气纯度在99.9999%（6N）以上，释放的氢气通过碱淋洗塔淋洗处理以除去少量的硅甲烷杂质，反应式：
SiH4+2NaOH+H2ONa2SiO3+4H2
经碱淋洗处理后的氢气，经高空火炬排放
（5）包装
裂解炉产生的硅棒，经检测到达规定的质量指标后送去包装。
2.设备方案
根据所选用的生产工艺要求，本项目所用的主要设备包括硅甲烷发生器、钯催化装置、结晶炉、压缩机、制冷机、氨储罐、氢回收装置等。
除压缩机外，其他设备及安装工程全部由国内设计、制造、技术成熟;
压缩机选择金属隔膜压缩机，通用标准设备，进口不受限制。
具体详见主要设备明细表
主要设备明细
设备名称
规格型号
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