年产300吨多晶硅项目可行性研究报告.docx

1、年产300吨多晶硅项目可行性研究报告1 总论1.1 项目名称及建设单位1.1.1 项目名称：年产300吨多晶硅项目1.1.2 建设单位a) 项目承办单位：重庆硅能化工有限公司b) 法定地址：重庆云阳县双江镇杏花路92号c) 法定代表：石明胜d) 企业性质：股份制1.1.3 项目建设地点：重庆云阳县人和镇木古村2组、5组1.2 可行性研究的依据及原则a)重庆市政府重庆市国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要；b)根据重庆硅能化工有限公司所提供的项目相关信息资料为依据而进行编制。c) 本报告是供主管部门、公司领导及投资人决策使用，因此在编制过程中我们会切实按照国家，行业和地区的发展规划，以及国家的

2、产业政策的要求，实事求是的工作，对本项目的建设条件、技术线路、经济效益、工程建设生产管理以及环境影响等各个方面进行分析，力求全面客观地反应实际情况，为投资人的决策提供依据。d) 生产装置及配套的公用工程，辅助设施都应充分注意技术的先进性，在注意先进性的同时，充分考虑企业的经济能力，配套能力和管理水平等具体情况，选取适用的先进技术。e) 经济效益是企业生存的命脉，利用高效节能，易于管理、技术先进、稳定可靠的工艺。在节省资源，能源和降低成本方面采取措施可提高企业的经济效益。f) 遵循可持续性发展的观念，注意采取环境保护措施，避免产生新的污染源、环保工程与工艺装置同步设计，同步施工和同步投产，控制对

3、环境的污染，安全是企业正常生产的前提，所有安全措施亦务必做到三同时。1.3 项目提出的背景及必要性1.3.1 项目提出的背景半导体工业是信息产业的核心和基础。半导体材料是半导体工业最重要的功能材料，其中半导体材料硅更是第一大电子功能材料，是信息产业和可再生能源产业的关键材料。世界各国的集成电路、半导体元器件，95%以上都是用半导体材料硅制造的。所以，硅材料是发展信息产业的重要载体，是半导体工业的基石。硅材料、硅元器件和集成电路的发展和应用水平，已成为衡量国家的国力、国防和国民经济现代化的重要标志。由于硅材料、硅元器件和集成电路所具有的战略地位，因此，从20世纪50年代以来，欧美发达国家，尤其是

4、美、日、德等国，都投入巨资进行研发，取得了较好的成绩。特别近十多年以来，更是有了飞速的发展。目前多晶硅的先进生产技术，掌握在美、日、德三个国家的七大公司（见表1）手中。他们严格控制技术转让，垄断全世界硅材料市场，产品供不应求，价格持续上涨。2004年，上述七大公司生产多晶硅27000吨，而我国仅产57.5吨，2004年我国的多晶硅使用量是2280吨，生产量仅占使用量的2.52%，即97%以上依赖进口，处于长期受制于人的状况。近年来，由于石油价格非理性的上涨，世界各国，尤其是发达国家为了保证本国的能源供给的安全，纷纷采取措施，大力加速开发新能源、特别是可再生能源的研发与建设，因而首当其冲的太阳能

5、发电，成为各国开发的重点。世界光伏产业的迅猛发展，造成了多晶硅需求的快速增加，多晶硅供不应求的局面将在近几年中持续下去。我国光伏产业的发展，受到了国家有关部门的高度重视，目前正处于加速发展阶段。为了促使我国光伏产业的健康发展，国家发改委在 “发改办高技2005509号文件”中明确指出，要“解决我国太阳能电池用多晶硅原材料生产和光伏产业链发展不平衡问题”。多晶硅项目已列入“当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录”和“外商投资产业指导目录”之“鼓励外商投资产业目录”中的条目。高纯多晶硅也被列入“中国高新技术产品目录”。属于高新技术产品，均可按国家规定享受给予高新技术产品出口的优惠政策。专家预测

6、，到2010年，我国仅用于太阳能电池生产的多晶硅将达到4365吨，2015年将达到16200吨。云阳县地处三峡库区，粉石英和岩盐资源品位高、储量大，在全国都具有较高优势，因此云阳的多晶硅产业有着坚实的技术基础和广阔的发展前景。但是由于受到生产规模小且布局分散、开拓能力与创新意识不够、市场预见能力不强等不利因素的制约，重庆很多的企业一直没能得到长足的发展。随着西部大开发步伐的加快，半导体业又将迎来新的发展机遇。能否抓住这一市场契机，对市场信息迅速作出反应，是摆在生产企业面前的一道难题。重庆硅能化工公司有数位承载上世纪七十、八十年代从事过多晶硅生产的人才，在九十年代全国的多晶硅停产之后，重庆硅能公

7、司的投资人一直从事多晶硅的主要源料三氯氢硅的生产和销售。先后在湖北武汉、河南焦作，湖北潜江进厂生产的三氯氢硅直接销往全国各地的多晶硅生产厂家，故深知多晶硅的市场情况和利润状况。依托云阳县得天独厚的区位优势和资源优势，本着增强企业市场竞争力，把企业做大做强，开拓新市场的经营理念，特提出年产300吨多晶硅项目，本项目的实施对促进中国以及重庆市相关业的快速健康发展，缓解库区移民就业压力，推动库区经济发展具有重要意义。1.3.2 必要性受太阳能需求的急剧增长的影响，此项目具有丰厚的利润，虽然近两年多晶硅产业迅速发展，但目前的市场任处在供不应求的状态。人才是制约多晶硅发展的决定性因素，在2006年以前全

8、国从事此行业的技术人员不足300人，近两年有所增加但任不能满足需求，而重庆硅能化工公司已有部份技术人员具有多晶硅生产的经验，在多晶硅生产圈内具有较好的人脉，这是该公司的较大优势。经预算：该项目建成投产后，年销售收入为8.4亿元人民币（按每吨280万元计），考虑到市场变化，售价按220万元人民币/每吨计，销售收入为：6.6亿元人民币，所新增利润近3亿元人民币（按50%的利润计），年均新增所得税约为4058万元人民币，年均税后利润约为2.3亿元人民币，投产后可在1年左右回收全部投资。1.3.3 项目建设有利条件a) 地域优势重庆云阳工业园区地处三峡库区腹心地带，交通非常便利，离长江深水码头2公里，

9、距万州火车站38公里，渝宜高速公路贯穿其中。区位优势明显。b) 技术与人才优势公司拥有一批高素质的技术人员和经验丰富的操作工人，有完整的管理体系和一批高效的管理人员，有一个坚强、团结的领导班子。同时，公司在发展过程中，在设计、制造方面积累了丰富的经验，跟客户建立了可靠的合作关系，具有稳定的客户市场。c) 政策优势国家和重庆市政府对三峡库区工业的发展一直都很重视，纷纷出台了优惠政策鼓励库区工业的发展。如：国民经济和社会发展“十一五”规划纲要等。作为三峡库区新建企业，公司也可以充分利用三峡库区产业经济发展政策上的优惠政策。今后几年，中央已明确将投入432亿元支持重庆库区产业发展、基础设施建设和社会

10、发展。与此同时，重庆市政府还将投入90亿元用于支持库区产业发展。d) 重庆的劳动力资源和水电能源成本较低。重庆的劳动力资源丰富，劳动力成本仅为沿海地区的1/2。且水电能源供应充足。与沿海地区相比，人力、能源成本低廉，为重庆船舶工业的振兴提供了充足的劳动力资源和能源保障。综上所述，重庆硅能化工公司提出的建设年产300吨多晶硅项目是十分紧迫和必要的，能受到国家能源政策的支持。我们也相信，此项目的建设必将得到政府有关部门的支持和帮助。1.4 可行性研究的范围及主要内容1.4.1 可行性研究的范围a) 厂区的总体规划；b) 公司承办本项目建设的条件分析；c) 项目主要产品市场预测分析；d) 项目主要建

11、设方案；e) 项目环保、消防、职业安全卫生、节能措施；f) 项目建设进度计划；g) 项目投资估算和财务分析评价。1.4.2 可行性研究工作的主要内容a) 市场分析；b) 土建、公用系统；c) 办公、生活辅助系统。1.5 总投资及资金来源本项目总投资为18000.00万元，其中固定资产投资为15000.00万元，配套流动资金3000.00万元。其资金来源为：业主自有资金11000.00万元；其它资金7000.00万元。1.6 主要数据及技术经济指标（表1-1 主要数据及技术经济指标）表1-1 主要数据及技术经济指标序号名 称单 位数据备 注一、主要数据1年产量年产值（万元）66000年产量（吨）

12、3002厂区总用面积m280040合120亩厂区建筑面积m2570003人员总数人300新增4工艺设备总数台（套）25新增5项目总投资万元18000新增6年产品销售收入万元660007年销售税金及附加万元4276.88年利润总额万元27055二、主要技术经济指标万元1投资利税率%150.32投资利润率%127.73盈亏平衡点(BEP)%10.24投资回收期年2.262产品介绍中文名称：多晶硅别名：超纯硅分子式：Si分子量：28化学、物理性质，硅位于元素周期表中第IV族元素，一般为回价在化合中呈阴离子状态，硅有许多性质近修于碳。硅板易与卤素化合、生成SiX4型化合物，在红热温度下与氧反应，在60

13、0与硫反应，在1000与氮反应。硅易溶于熔融的镁（Mg），铜（Cu）,铁（Fe）及镍（Ni）中形成硅化物，硅溶解于液态及气态HF，但与任何浓度的H2SO4、Hd、HNO3都不起反应，硅能溶解于HNO3HF的混合配中，在红热状态下，硅与水汽缓慢作用并释放出H2。硅深灰色不透明，带有金色光彩，性脆，切割时容易碎裂，密度（比重）2.3克/厘米3，熔点：1417：沸点：2480,比热：0.166卡/克、度。3 需求预测及拟建规模3.1 产品方案生产规模的确是要考虑到市场的需求，资金的筹措，企业经济效益以及厂址的建设条件等诸多方面的因素。重庆硅能化工公司拟定二期投资建设，一期为年产300吨多晶硅。3.2

14、 市场需求预测3.2.1 市场现状随着信息技术和太阳能产业的飞速发展，全球对多晶硅的需求增长迅猛，市场供不应求，据国内资料分析，世界多晶硅的产量2005年为28750吨，其中太阳能级为：8500吨，半导体级为20250吨，半导体的需求为19000吨，略有过剩，太阳能级的需求量为15000吨，供不应求，2007年太阳能级和半导体级多晶硅供求不平衡的局面愈演愈烈，其中太阳能级产能缺口更大。中国资源综合利用协会可再能源专业委员会发布的2007中国光伏发展报告显示，1990年；全球太阳能电池产量仅为46.2MWp,而到了2006年，全球产量达到了2500 MWp,年增长率达43%。光伏产业的持续快速增

15、长，对多晶硅的需求亦呈级数级增加，其中2006年多晶硅的市场缺口多达6000吨，专家预计多晶硅供应紧张的状况要到2009年才会有所缓解。近来年，由于我国太阳能光伏产业的快速发展，多晶硅价格不断上涨，除了一些新投资项目外，上游多晶硅制造商纷纷制定扩产计划，掀起了投资多晶硅项目的热潮。3.2.2 主要生产情况多晶硅是生产硅单晶的关键原料。世界上多晶硅的生产一直以美、日、德的七大公司为主。所以，一般以它们的产量作为世界多晶硅产量的依据。2003年，世界多晶硅的产量为23150吨，其中，改良西门子法生产的多晶硅为19500吨，占总产量的84.23%。用于太阳能电池生产的多晶硅为6800吨，占总产量的2

16、9.37%，太阳能用多晶硅，比2002年净增1850吨，增长了37%以上。2000年以来，世界多晶硅的产能和产量见表31。世界电子级多晶硅的生产与销售，是按实际需求调整的，产销基本平衡。为加快普及太阳能发电，世界各国都在下大力气开发和利用太阳能发电技术，近几年太阳能电池的生产，是以年均30%以上的增长速度飞跃式的发展，因而太阳能级多晶硅产量远远不能满足这一快速增长的需要。表31 世界各多晶硅公司产能与历年产量企业名称国别产能吨/年实 际 产 量 吨20022003200420052006黑姆洛克美700046004300510053007000先进硅美260026002500190021502

17、400MEMC美270010001000150015001500三菱硅美1200800800100010001200SGS(先进硅)美220015019002200德山曹达日480026003300360040004800三菱多晶硅日160014501200140014001600住友日700630550700700700瓦克电子德500037003000400042004600MEMC意100010001000100010001000合计(吨)2880018380176502035023150270002003年，全世界太阳能电池产量为744兆瓦，以1兆瓦耗多晶硅12吨计算，多晶硅需求在89

18、00吨以上。2004年，世界太阳能电池产量为1000兆瓦，多晶硅需求为12000吨。专家预测，2010年世界太阳能电池产量将达到1300兆瓦，多晶硅需求为16200吨。由于多晶硅市场严重供不应求，导致价格上涨。多晶硅供不应求的状况已严重制约着太阳能电池产业的正常发展。我国的多晶硅工业，起步于20世纪50年代，60年代中期实现了小规模产业化生产。70年代初，全国有100多家企业拟建设多晶硅生产装置，一哄而起，盲目发展。最后建成投产的仅二十几家。到70年代末期，年产量在10吨以上的企业，只有十多家（洛阳单晶硅厂、峨嵋半导体材料厂、华山半导体材料厂、上海棱光实业股份有限公司、上海冶炼二厂、北京化工二

19、厂、北京605厂、重庆天原化工总厂、天津大沽化工厂、天津化工厂、万州大全集团）。但由于生产规模小，工艺技术落后，电耗高，原材料消耗高，成本高，环境污染也比较严重。由于各企业都有利润，所以生产都维持下来，但无力进行技术更新。到80年代后期，由于电力和原材料价格的上涨，加上国外多晶硅的倾销，国内多晶硅价格不升反降，造成大部分企业亏损，因而大部分企业停产或转产。在未来3至5年间，也就是在我国的“十一五”期间，将是我国多晶硅产业快速发展的黄色时期，预计在2009年至2010年会成为多晶硅产量的一个爆发期，之后其产品多晶硅的价格开始回落，据专家估计到2015年左右；多晶硅每公斤价格将降至60美元/公斤，

20、而成本价则在40美元/公斤左右，到时多晶硅行业才是一个成熟的化工行业，到时中国才可实现真正意义上家家户户用上太阳能的美好梦想。以上事实说明，在我国发展多晶硅生产，不仅势在必行，而且具有重大的战略意义。尽快把多晶硅生产搞上去，是我国电子工业发展的需要，也是我国国民经济快速增长的需要。 4 厂址选择4.1 厂址概况云阳县位于重庆市东部，三峡工程库区腹心地带。长江由西向东横穿而过，境内流程68.1公里。顺江而上西至重庆市区359公里，距万州区水路23公里、陆路41公里。4.2 建设条件4.2.1 场地概况a）地形地貌项目拟选在重庆市云阳县人和镇木古村2组、5组，地址区域属川东平行岭谷构造，中浅切割河

21、谷低山丘陵地貌。地形北高南低，分为两个台阶，海拔高程180250m，区域东面为长江，入口处现被填筑成新县城通往人和镇延伸段路坝坝基。b）地质构造区域构造位于万县复向斜之次级构造黄柏溪向斜北东端，硐村背斜西南部近倾没带，地层微倾西南，倾角510度，地质构造简单，未见断层及破碎带，无滑坡崩塌等不良地质现象。c）工程地质区域内出露地层为第四系全新统残坡积层及侏罗系中统沙溪庙组地层，岩性以粉质粘土为主，呈可塑硬塑状，含风化岩屑及碎块，下伏为泥岩、泥岩夹粉红色砂岩，砾石胶结层厚24m，砾砂层57m，下伏基岩为长石砂岩。d）水文地质区域内地质构造本身对地下水储蓄不利，加之地表径流条件好，地下水排泄条件畅通

22、，因此地下水动态变化大，全受季节性降水控制，工程区域地下水贫乏，水文地质条件简单。e）地震情况根据中国地震烈度区划图，云阳县地震烈度度，本工程按度设防。4.2.2 气象资料万州气象站位置：东经10824，北纬3046，海拔186.7m。a) 气温年平均气温 18.1 月平均最高气温 22.8 月平均最低气温 14.7 极端最高气温 42.1 极端最低气温 -3.7 b) 降雨量历年平均降雨量 1189.0mm最大年降雨量 1754.3mm最小年降雨量 756.7mm最大日降雨量 237.1mm最大小时降雨量 58.6mmc) 降雪量 最大积雪厚度 50mmd) 湿度历年平均相对湿度 81%年最

23、小相对湿度 9%e) 气压历年平均气压 99.25KPaf) 风向及风速全年主导风向 C.N.最大风速 33.3m/s年平均风速 0.7m/sg) 特殊气象常年平均霜日 15.5d常年平均日照对数 1462.6h常年平均雷暴日 48.5d4.2.3 城镇规划及社会条件云阳县是三峡库区山区移民搬迁大县，全县总人口约130万，三峡工程蓄水至175m时，最终需动迁人口16.37万，由于三峡移民和工矿企业搬迁，以及产业结构调整，云阳县就业问题已成为当前社会的主要矛盾。为缓解库区就业压力和社会矛盾，国家出台了一系列发展，扶持库区产业政策，并每年拨付大量资金用于支持高兴产业和劳动密集形创业创新发展。云阳县

24、政府就是利用这一政策优势，引入具有发展前途和可安置大量移民工和下岗人员的企业入驻园区，为提高县域经济创造条件。4.2.4 公用设施条件建设厂址位于重庆云阳工业园区，公用配套系统较完善，可满足施工、生产需要。入驻园区建设的企业，场坪、水电、通讯、道路等公用基础设施建设，由园区统一规划建设，为入驻园区企业提供良好的公用设施依托条件。工业园区比邻云阳新县城，在生产、生活、医疗、运输等方面，都具有良好的城市依托条件。4.2.5 交通运输条件工业园区装建设公路道路运输网路，项目拟建设地点面临主要公路干道，陆路运输道路且与云（阳）万（州）公路、云（阳）利（川）公路、云（阳）开（县）公路及渝宜（昌）高速公路

25、连接，道路运输条件极为方便。园区面临长江岸边，拟建有货运码头，水路运输可沿江上、下航行至长江沿岸各地。4.2.6 施工条件项目建设施工所需砂、石、水泥、钢材等各种物资材料，云阳建材市场均可购买。施工用水、用电等，工业园区能满足需要。5 物料供应本项目主要外购件及供应商详见表5-1。表5-1 部分物料供应表序号名称供应商或来源地1三氯氢硅市 内2氢气市 内3氮气市 内4高纯石市 内5发电机组南昌柴油机有限责任公司6锅炉湖北孝威锅炉厂7电器重庆整流设备厂8灯具海星灯具电器公司9电缆、电线扬州光明电缆公司项目生产原材料运输条件方便，在本地及重庆购进的原料，主要经公路车辆运输到生产场地。在湖北等外省地

26、购进的原材料，可由廉价的长江航道运外，也可经高速公路运至生产场地。6 设计指导思想和主要设计原则本次设计以提高技术水平为导向，通过引进先进技术，达到生产要求，优化企业产品结构，积极开拓市场。合理规划、合理购置现代化设备，提升企业综合实力，加快企业技术进步和产业升级步伐，进一步把企业做大做强。7 工艺设计方案7.1 设计原则1) 采用成熟、可靠的备料和工艺，生产线能适合多晶硅的生产，工艺水平与生产纲领相适应，并在保证产品质量的前提下，力求降低工艺投资。2) 各分设备、管线尽量排成一条直线，以使物流短捷顺畅。减少物流量，降低生产成本。3) 充分考虑设备配置的生产能力，挖掘设备潜力，提高设备的利用率

27、，满足生产需要，降低投资。4) 本次设计主要工艺设备的选用充分考虑技术的先进、高效、节能和可靠性。5) 本车间建成后，其工艺及装备达到国内同规模行业的先进水平。7.2 工艺路线选择目前世界上主要的多晶硅生产工艺有改良西门子法、硅烷法、流化床法等。现将几种生产工艺分别介绍如下：改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。硅烷（SiH4）法是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢

28、化法等方法制取。然后将制得的硅烷气提纯后在热分解炉生产纯度较高的棒状多晶硅。以前只有日本小松掌握此技术，由于发生过严重的爆炸事故后，没有继续扩大生产。但美国Asimi和SGS公司仍采用硅烷气热分解生产纯度较高的电子级多晶硅产品。流化床法是以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料在流化床内（沸腾床）高温高压下生成三氯氢硅，将三氯氢硅再进一步歧化加氢反应生成二氯二氢硅，继而生成硅烷气。制得的硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅产品。因为在流化床反应炉内参与反应的硅表面积大，生产效率高，电耗低与成本低，适用于大规模生产太阳能级多晶硅。唯一的缺点是安全性差，危险性大

29、。其次是产品纯度不高，但基本能满足太阳能电池生产的使用。此法是美国联合碳化合物公司早年研究的工艺技术。目前世界上只有美国MEMC公司采用此法生产粒状多晶硅。此法比较适合生产价廉的太阳能级多晶硅。根据重庆硅能化工有限公司的实际情况，本项目采用改良三氯氢硅还原法生产多晶硅，此法具有投资较小、回收期短的优势。其工艺流程见附图71,该工艺流程主要包括：三氯氢硅提纯，还原，尾气回收等工艺过程。7. 3 工艺流程简述a) 三氯氢硅提纯含量为9999.9的粗三氯氢硅在提纯塔内，经粗馏和精馏提纯合格的三氯氢硅送入原还炉。b) 还原反应纯三氯氢硅及纯氢以一定比例混合送入还原炉，在表面温度为110的高纯硅芯上沉积

30、多晶硅，其反应如下：SiHCl3+H2=Si+3HCl。4SiHCl3=Si+3SiCl4+2H2根据不同的反应时间，可获得不同直径的多晶硅。c) 尾气回收从还原炉排出的尾气，经水冷和-65冷媒冷却，氯硅烷冷凝分离，而氢气，氯化氢及微量氯硅烷进入尾气淋洗塔。d) 区熔检验、物理测试还原所得多晶硅取样，经区熔检验合格后测：电阻率、型号、寿命、合格产品包装入库。工艺流程方框图（附图71）精馏化学纯超纯三氯氢硅检验产品多晶硅尾气回收还 原 炉净化提纯淋洗塔氢气H27.4 主要生产设备主要设备见表7-1表7-1装置主要工艺设备一览表序号设备名称规格材质数量备注1三氯氢硅粗馏塔900187001Ca18Ni9Ti3套2三氯氢硅精馏塔