1MSA 还原炉设备说明概要.docx

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1MSA还原炉设备说明概要

技术文件

MSA还原炉

MSA化学设备有限公司

2007年12月30日

目录

1系统描述

1.1工艺原理

1.2控制参数

2主要设备说明

2.1概念和容积

2.2尺寸

2.3设计数据

2.4反应器功能

2.5底座

2.6反应器---筒体

2.7显示屏

2.8电极

2.9混合气体供气管道

2.10废气管

3设备数据及致冷系统要求

3.1沉积反应器

3.2沉积反应器部件表

3.3沉积反应器致冷系统

3.4李比希管

3.5混合气体系统TCS加压系统

3.6沉积反应器气体控制器

4电流、电压曲线及材料供应和装卸值

4.1沉积反应器电流、电压曲线

4.2材料供应和装卸值

5清洗工艺参考值

6参考信息

6.1结晶物去除装置

6.2反应器筒体清洁装置

6.3绝缘

7附图纸

7.1工艺控制图纸

7.2原材料及有用消耗结构表

ThedeliveryofaReactorSet,comprisingtheReactorsandtheReactorsComponentswillensureabalancedfunctionality.

还原设备交付，包括还原设备筒体及其它组成部分以确保功能的平衡。

Notice:

TheMSAReactorsTypeHER12havetheirbigadvantageinhighproductivityandlowenergyconsumption,duetotheirapprovedgeometry,whichallows12doublesineachReactor,ofalengthof2800mmandtheoptimisedMixed-gassupply,controlledbyseveralMixed-gasinletjetsandvalvesintheReactorBase-plate.

备注：

MSAHER12型还原设备在高生产效率和低能源损耗方面有很强的优势，根据几何学原理，每个筒体内允许有12对长2800mm的载体和优化的混合气体供应，由许多安装在反应器底座的混合气体进口喷嘴和阀门控制。

Descriptionandspecificationofthedeliverycontent:

设备说明及规格

1.Deposition-Reactor还原设备

TheReactorconsistsofacylindercaseandabase-plate.还原设备由筒体和底座组成。

Cylinder-caseandthebase-platearesurroundedwithacoolingcabinet.

致冷柜环绕在筒体和底座四周。

Allsurfaces,whichareindirectcontactwiththeprocessare

stainless-steel,electropolished.

所有会有直接接触的表面都使用不锈钢工艺，及电抛光材料。

Thefollowingparametersanddatahavebeenconsidered:

以下参数及数据已经被考虑到。

1.1Conceptandcapacity

NumberofDoubles数量对12

LengthsofDoubles长度对2.800mm

DepositionrateAverage（diameter）平均沉积速率（直径）0,7-1,0mm/h

Depositiondiameterapprox.沉积直径约85-150mm

Cycleof1operation一个操作周期8days

Loadingtime装料时间1day

Unloadingtime卸料时间1day

Depositiontime沉积时间6days

Operatingtime操作时间336days/year

Operatingcycles操作周期42cyc/year42周期/年

Up-time正常运行时间92%

Polysiliconpercycle（100mm）每周期多晶硅1260kg

PolysiliconperyearperReactormin.每年每个反应器多晶硅最小产量53to吨

Polysiliconpercycle（150mm）每周期多晶硅（150mm）2850kg

PolysiliconperyearperReactormax.每年每个反应器多晶硅最大产量120to吨

Notice:

IftheReactorsonlywouldbeusedfortheproductionofsolar-grade

Poly-Silicon,thecycletimemaybereducedandthereforethe

productioncapacitycouldbeincreased.

备注:

如果反应器只是使用在太阳能级多晶硅生产上,周期时间可以缩短且生产能力可以提高.

Theconditionstoachieveabovementionedproductioncapacityare:

要达到以所涉及到生产能力的备件:

Øhigh-puritySiHCl3andH2（e.g.<500ppbH2O）高纯SiHCl3和H2（例如<500ppbH2O）

Øwelltrainedandexperiencedoperatingstaff经验丰富训练有素的团队

Øuninterruptedutilityinfrastructuresupply不间断公用设施供应

Ødedicatedprocessfacilitiestotheentireprocess整个工艺的指定工艺设施

Øadvancedtechnologyandprocessexperience先进的技术和工艺经验

Øoptimisedoperatingparameters优化的操作参数

1.2Dimension尺寸

DiameteroutsideReactorCylinder反应器筒体外径ca.1600mm

DiameteroutsideCoolingcabinet致冷柜外径ca.1650mm

Heightincludingtop-flange高度包括发兰ca.5000mm

MaterialofReactor反应器材质不锈钢stainless-steel1.4404/316L

1.3Designdata设计数据

Designandcalculationaccord.toEPD97/23EG（EuropeanNorm）

设计及计算依据EPD97/23EG（欧洲标准）

Testingaccord.toAD2000（German/EuropeanNorm）

测试依据AD2000（德国和欧洲标准）

AdditionalChineserequirementsforPressureVesselsconsidered

其它中国相关中国容器压强也已考虑到

Numbersofpowersupplyconnections24

电源供应连接数24

NumbersofMaterial-gasinletjets9

材料气体进口喷嘴数9

Numbersofshowglasses3

显示屏数3

Weightapprox.10to

重量约10吨

Volumeapprox.6m³

量约6m³

Volumeofcoolingcabinetapprox.0,5m³

致冷柜量约0,5m³

1.4Reactorfunctionality反应器功能

TheReactor-bodycontains12Filament-Doublesofhigh-puritysiliconfor

thedepositionofthePolySilicon.Thematerialusedforthedeposition

processwillbehigh-purityTrichlorosilanemixedwithhigh-purity

Hydrogen

反应器包含用于多晶硅沉积的12对高纯硅棒。

沉积工艺用的原料是高纯度SiHCL3和H2。

TheTrichlorosilanewillbemixedwiththeHydrogenandsupplied

totheReactorthrough9jets,whichareintegratedintothebase-plate

oftheReactor.SiHCL3和H2混合通过9个喷气口供应到反应器，9个喷气口和反应器完整的结合在一起

Integratedintothebase-platearealso24powersupplyconnections,

consistingofsilverplatedbrass,isolatedwithPTFEreinforcedwithglass

fibre.

Theconnectionpartstothe12Doublesareofgraphitematerial（supplied

byclient）.和底座结合的还有24个电源供应连接，包括,镀银黄铜组件，由聚四氟乙烯隔离、玻璃纤维加固。

12对高纯硅棒的连接设备是高纯度石墨材料。

ThedepositionofthePoly-Siliconhappensconcentrically,uptoa

diameterofapprox100-150mm.ThegrowthofthePoly-Siliconwillbe

approx.0,7-1mm/hour.

沉积的多晶硅聚集成一个直径大约150毫米棒.多晶硅生长速度约为0.8－1毫米/小时。

过程中要求一定的SiHCl3和H2剩余量.

TheprocessrequiresacertainsurplusonSiHCL3andH2.

Thissurpluswillbeexhaustedoverthebase-plateandhastobe

leadedtoarecovery/recyclingsystem,fordirect

re-useofSiHCl3andH2intheVaporizer,orconversionofSiCl4by

hydrogenationandre-deliveryofHCl-gastotheSiHCl3generationplant.

Thedepositionprocesstakesapprox6days.Theremoval,cleaning

andre-loadingrequiresapprox.1-2days.Thoughtheentirecycle-time

willbeapprox.8days.

Notice:

Abovementionedtimeframemayalsobereducedbyexperienced

operatingparametersandwell-trainedoperators

剩余气体将通过底盘，并必须导入回收/再循环系统，通过蒸馏器直接再利用SiHCl3和氢气的，或将四氯化硅氢化转化，并和HCl气体一道重新进入SiHCl3合成车间。

根据操作经验，沉积过程电子极需要大约5天，太阳能极约6天。

拆除清理和重新装载大约需要1-2天，一个周期大约为7-8天.

备注：

以上时间因素可能减少，因为成熟的操作因素，专业的操作员工，和考虑多晶硅的质量。

Reactor-Construction反应器结构

1.5Base-plate底座

TheReactorBase-plateiswatercooledinordertoprotectthebase-platesealandElectrodesisolationfromoverheating.

Integratedintothebase-plateare24penetrationsfortheElectrodesand

9penetrationfortheMaterial-supplyjets.

Allpenetrationareweldedintothebase-plate.

Thebase-plateisflangedtothebodycylinder,usingclamp-screws.

TheexhaustpipeconnectionflangeisDN80mmandcooled,

usingthecoolingwateroutlet.

反应器底座采用水冷却，冷却水温度最低为130℃－150℃.温差最低应为20℃以防止底座密封和电极绝缘过热.这个通道连接在36－56℃MT致冷温度回路。

与底座完整结合的是24个电极、9个原料供应喷口，所有贯穿的底座的孔均与底座连成整体。

底座与筒身通过法兰用螺丝紧固。

冷却水进口尺寸为DN100（内径100mm），废气管道尺寸为DN80，双管道，在底座用冷水冷却废气.

Thecoolingoftheelectrodesareprovidedwithflexiblepipes,materialplastic,

forelectricalisolation.

Thecoolingtemperatureshouldbe40/60°C.

1.6Reactor-cylinder反应器筒体

TheReactor-cylinderisflangedwithclamp-screwstotheReactorbase-

plate.Thisflangeconnectionhastobeloosenedforloadingandun-

loadingtheReactor.

OntoptheReactorcylinderwillbeequippedwithaflange,whichcanbeusedtoinsertaheatingdeviceintotheReactorforinitiallingthefilaments.

TheReactor-bodystandsonafeet-rack,onwhich

protection-elementsfortheareaofthepowerconnectionsareattached.

反应器－筒体与底座通过法兰用螺丝紧固，该法兰连接必需可以装卸反器。

为观察和评估反应器中的反应过程,设3个显示玻璃，材质为石英玻璃。

反应器顶部将装有法兰，它可以用来插入一个加热器进入反应器预热硅棒，反应器放置在一个地脚架上，这是为保护电源连接而设立的。

ReactorArmatures反应器电枢

1.7Show-glasses显示屏

TheReactorwillbeequippedwith3show-glasses.1show-glassisdeterminedforthetemperaturemeasurementoftherodtemperatureand2showglassareusedforvisualcontrollingofthefilamentandthedepositionprocess.

Theshow-glassesarewatercooled.Theyconsistsof2glasses.

Theinsideglassmaterialisquartztheoutsideborosilicate.

Fortoavoidcloudingtheinsideglasswillberinsed,usingH2.

反应堆将装备3块显示屏，显示屏1显示测温棒的温度，显示屏2用于观察和控制硅棒和沉积过程.。

显示屏用水冷却，由两块玻璃组成。

内层为石英玻璃，外层为硼硅酸盐。

为避免内壁潮湿，玻璃将会用氢气冲洗。

1.8Electrodes电极

Fortheconnectionofthe12Doubles,24Electrodesareassembled

intotheReactorbase-plate.TheElectrodesarewatercooled.

ForisolationpurposesPTFEreinforcedmaterialisused.

Theconnectiontothepowersupplylineshappenswithcopperset-

screws.

InsideintheReactortheElectrodes-headissilver-plated（100µ）.The

graphitedeviceforfixingthefilaments（deliveredbyclient）isfixedontheelectrodes-head.

Thefilamentsareputintothisdevicewithsquareorroundconnection.

因为要连接12对棒，所以24根电极装配在反应器底座，电极使用水冷却，连接在MT致冷回路，使用超纯水。

为绝缘使用聚四氟乙烯加强材料。

连接电源线使用铜固定螺丝。

在反应器内的电极头是镀银（100μ），石墨装置将硅芯固定在电极，石墨装置将由买方提供，卖方提供足够的石墨装置规格和供应方面的资料。

硅芯放在石墨中时使用方形或是圆形连接。

1.9Mixed-gassupplypipes混合气体供应管

Forthemixed-gassupplyintotheReactoraring-pipesystemwillbeinstalledandconnectedtothemixed-gasinletjetsinthebottom-plate.

Fortoadjustthemixed-gasvolumestreamfortheindividualjets,eachjetisfitted-outwithamanualmembrane-valve.

为反应器供应混合气体的环管系统将在底板上安装和连接混合气喷口。

为调整单个喷口混合气流量,每个喷口有一个隔膜阀。

1.10Exhaust-gaspipe废气管

FortheexhaustfromtheReactoranexhaustpipewillbeinstalled.

ThisexhaustpipeisconnectedtotheReactorbottom-plateandendswithadoubleflange.

Thepipeisadouble-pipeforcoolingpurposes.Flangesforcoolingconnectionsareprovided.

反应器的废气排气管的安装.排气管与反应器底板采用双法兰连接.管道采用双管、法兰连接冷却.

1.11Heatinsulation绝热

TheReactormustbecompletelyinsulatedwithaheatprotectionsystem.

Thissystemwillbeprovidedbyclient

反应器将用热防护系统完全绝热.这个热防护系统将由买方提供.

2.Gas-console气体控制台

TheGas-consolewillbeinstalledbetweentheReactorandtheInjection-system.

TheGas-consolewillbefitted-outwithmass-flowcontrollermeasurementandsecuritydevices,fortocontrolthegasstreamsandshutonandofftheReactorfornormaloperatingandincaseofemergencysituations.

EachReactorwillbeconnectedtoadedicatedGas-console.

气体控制台安装在反应器和TCS供应容器之间。

气体控制台将安装质量－流量控制器和安全装置，以控制TCS和氢气流在正常作业以及出现紧急情况下与反应器的连通与关闭。

3.1Functionality功能

ThematerialcomponentsservingtheReactorare:

反应器原料组成

Trichlorsilane（SiHCl3）forMixed-gasSiHCl3混和气体

Hydrogen（H2）forMixed-gas氢气混和气体

Hydrogen（H2）forrinsingtheShow-glasses显示屏清洗H2

Nitrogen（N2）forrinsingpurposes用于清洗的氮气

Mass-flowvalvesareinstalledtocontroltherationSiHCl3/H2andtheMixed-gasvolumestream质量－流量控制器安装控制：

3.2Gas-consoleconstruction气体控制台的建造

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