三氯氢硅项目可行性研究报告.docx
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三氯氢硅项目可行性研究报告
**通能硅材料有限公司
500t/a多晶硅、16kt/a三氯氢硅项目
可行性研究报告
附图：
1、厂址区域位置图
2、总平面布置图
1 总论
1.1概述
1.1.1项目名称、建设单位、企业性质及法人
项目名称：
500t/a多晶硅、16kt/a三氯氢硅项目。
建设单位：
**通能硅材料有限公司
企业性质：
中外合资
法人代表：
**
1.1.2企业概况
**通能硅材料有限公司是由美国通用硅材料有限公司与南昌赣宇有机硅有限公司合资组建的中外合资企业。
**通能硅材料有限公司在**盐化化工基地拟征地280亩作为建设用地，并利用*****化工有限公司氯气和氢气的原料优势，生产三氯氢硅、多晶硅。
公司总投资27600.05万元，拟建500t/a多晶硅、16kt/a三氯氢硅项目。
项目建成后预计实现年销售收入7.592亿元，年税后利润34073.36万元，可解决217人就业。
1.1.3可行性研究报告编制的依据和原则
1.1.3.1编制依据
（1）**通能硅材料有限公司与*******工程有限公司签订的委托咨询合同。
（2）国家、省、市有关设计规范、规定。
（3）**通能硅材料有限公司提供的基础资料和要求。
1.1.3.2编制原则
（1）本可研报告编制严格按照以下有关安全技术、规范、标准进行编制：
《工业企业总平面设计规范》GB50187-1993
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《低压配电设计规范》GB50054-1995
《10KV及以下变电所设计规范》 GB50053-1994
《供配电系统设计规范》GB50052-1995
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《石油化工静电接地设计规范》SH3097-2000
《电力工程电缆设计规范》GB50217-1994
《爆炸和火实危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992
《电力工程电缆设计规范》GB50217-1994
《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部第3号令
《漏电保护器安全监察规定》 劳动部1990年
《化工企业安全卫生设计规定》HG20571-1995
《生产过程安全卫生要求总则》GB12801-1991
《工业企业采光设计规范》GB50033-1991
《工业企业照明设计规范》GB50034-1992
《工业企业噪声卫生标准》GB3096-1982
《工业企业劳动卫生标准》GB11719~11726-1989
《卫生饮用水卫生标准》GB5749-1985
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044-1985
《生产设备安全卫生设计总则》GB5083-1999
《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《污水综合排放标准》GB8928-1996
《工业循环水设计规范》GB50050-1995
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《砌体结构设计规范》GB5003-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002
《化工建设项目噪声控制设计规定》HG20503-1992
《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-1985
《重大危险源辨识》GB18218-2000
《石油化工企业可燃气体和有害气体检测报警设计规范》SH3063-1999
（2）按国家产业政策、技术政策的要求，对本项目的建设条件、技术路线、经济效益、工程建设、生产管理以及对环境的影响等各个方面进行分析，力求全面、客观地反映实际情况。
（3）生产装置及配套的公用工程、辅助设施都要充分注意技术的先进性。
技术的先进性不仅体现在工艺流程、技术装备和控制水平上，而且同样体现在环境保护和工业收到生等各个方面。
在注重技术先进性的同时，还要充分注意技术的适用性，根据企业目前的综合能力选取适用的先进技术。
（4）利用高效节能、易于管理、技术先进、稳妥可靠的工艺在节省能源、资源和降低成本方面采取具体措施以提高企业的经济效益。
（5）遵循可持续发展的战略观念，注重采取环境保护努力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。
控制对环境的污染、节约能源。
（6）根据装置的特点，搞好各装置的衔接、配套专业的设计、优化设计方案、科学论证、实事求是提出研究结论。
1.2项目提出的背景、投资必要性和经济意义
1.2.1项目提出的背景
多晶硅可用以生产硅基微钠电子材料，国家“十一五”将重点发展的17类新材料中，排在首位的就是硅基微钠电子材料，多晶硅又是生产太阳能电池的主要原料，而我国光伏产业的快速发展导致多晶硅的需求大增，因此多晶硅的需求将会持续发展。
多晶硅是制造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产业的基础原材料。
随着我国半导体行业和太阳能电池的快速增长，对多晶硅的需求随之快速增长。
我国在“十一五”期间，半导体集成电路年均增长速度保持在20%左右。
预计到2010年多晶硅需求量将达到6200吨，其中半导体用量为2000吨，光伏用量为4200吨。
而我国多晶硅的产能在2005年仅为300吨，仅太阳能用多晶硅缺口就达97%。
1.2.2项目实施的必要性及经济意义
世界多晶硅生产主要由美、日、德三国垄断。
由于全球原油价格上涨，欧美地区对新能源的需求上升，这些国家都采取了鼓励太阳能发展的措施，这促使太阳能产业蓬勃发展，从而导致多晶硅需求猛增。
据不完全统计，2005年全世界多晶硅产量28750吨，其中半导体用多晶硅20250吨，太阳能电池用多晶硅8500吨，而太阳能级的实际需求量为15000吨，出现严重供不应求的局面，半导体领域对多晶硅的需求今后也将保持强劲增长。
WSTS（全球半导体市场统计）预计2006年和2007年全球半导体市场的规模增长分别为8%和10.6%。
预计半导体领域对多晶硅的需求2007年超过25000吨，加上太阳能电池领域的需求，2007年对多晶硅材料的总需求将达到45000吨，供应缺口在9000～11000吨。
据专家预测，到2009年，全世界多晶硅的年需求量将达到7万吨，同时，我国周边地区的俄罗斯、韩国、新加坡、马来西亚等国均无多晶硅生产条件和能力，对多晶硅有巨大的市场需求。
全球主要多晶硅生产厂家有：
德山雪达（日）、三菱材料（日）、住友（日）、三菱多晶硅（美）、黑姆洛克（美）、先进硅（美）、瓦克多晶硅（德）等企业。
日本是亚洲最大的多晶硅生产国，但其产量仍不能满足本国需求，不仅日本，亚太地区特别是台湾、新加坡、韩国等地，都是多晶硅的主要需求地。
由于近年来国际多晶硅市场需求旺盛，而总体产能增长不足，导致多晶硅价格暴涨，其价格由2003年的23美元/公斤涨至2005年的90美元/公斤、2006年的130美元/公斤、2007年的1500元/公斤。
国内多晶硅的价格亦受国际市场的影响，因全球多晶硅主要生产厂商只有七家，国内产能极小，主要依靠进口，因此预计2008年以后多晶硅的价格为1700～1800元/公斤。
因此项目的实施可以促进半导体、光伏产业的发展，满足不断增长的市场需求。
同时拟建项目同时增加了就业机会，具有一定的社会效益。
1.3项目概况
1.3.1拟建地点：
**市盐化基地。
1.3.2建设规模与目标
现根据**通能硅材料有限公司规划，以及拟建场地的条件，确定项目产品方案和规模为：
500t/a多晶硅、16kt/a三氯氢硅（其中商品量为6000t/a），副产品四氯化硅1000t/a。
1.4研究范围
本可行性研究范围包括下述内容：
（1）市场预测
（2）产品方案和生产规模
（3）工艺技术方案
（4）与工艺装置配套的公用工程及辅助设施
（5）环境保护及治理措施
（6）劳动保护与安全生产
（7）投资估算及资金筹措
（8）经济效益初步评介
1.5研究结论
（1）**通能硅材料有限公司拟建500t/a多晶硅、16kt/a三氯氢硅项目，项目符合国家产业政策和“十一五”发展规划。
（2）本项目技术成熟、工艺路线先进。
（3）本项目产生的“三废”少，处理措施切实可行。
（4）项目产品结构合理，是目前市场上紧缺产品，有极强的市场竞争力，初步财务评价表明该项目具有良好的经济效益。
（5）项目的实施可解决217人就业，具有一定的社会效益。
（6）项目工程总投资为27600.05万元，其中固定资产投资24300.05万元，铺底流动资金3300.00万元。
项目年销售收入75920.00万元，年总成本费用26692.85万元，年销售税金及附加3796.00万元，年利润总额45431.15万元，年所得税11357.79万元，年税后利润34073.36万元，投资利润率123.45%，投资利税率178.36%，投资回收期（静态）0.81（不含建设期），每年向当地和国家缴纳税金15153.79万元，解决当地217人就业。
该项目具有良好的经济效益和社会效益，项目实施单位具有完成本项目的能力和良好条件。
因此，本项目是可行的。
1.6主要技术经济指标
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
生产规模
1
三氯氢硅
t/a
500
2
多晶硅
t/a
16000
其中商品量6000t/a
二
年操作时
时/班/天
8/3/300
三
主要原材料、动力用量
1
硅粉（≥98%）
t/a
5280
2
氢气（≥99%、含氧量≤0.05%）
Nm3/a
3210000
3
氯气（≥98%）
t/a
16480
四
公用工程消耗
1
水：
直流水
m3/h
年耗水量153.6万m3
循环水
m3/h
2
电：
装机容量
Kw
8540
使用容量
Kw
7820
年耗电4512万Kw·h
3
氮气（≥99%）
Nm3/a
96000
自产
4
蒸汽
t/a
10080
五
定员
人
217
其中：
工人
人
177
管理人员（含技术人员）
人
30
六
总运输量
t/a
12806.04
其中：
运入量
t/a
5280
运出量
t/a
7526.04
七
工程用地
亩
240.4
八
工程建筑面积
m2
53453
含二期预留
九
综合能耗总量
标煤t/a
6957.14
十
项目总投资
万元
27600.05
其中：
固定资产投资
万元
24300.05
铺底流动资金
万元
3300.00
十一
年销售收入
万元
75920.00
十二
年总成本费用
万元
26692.85
十三
年销售税金及附加
万元
3796.00
十四
年利润总额
万元
45431.15
十五
年所得税
万元
11357.79
十六
年税后利润
万元
34073.36
十七
税费总额
万元
15153.79
十八
财务评价指标
18.1
投资利润率
%
123.45
18.2
投资利税率
%
178.36
18.3
投资回收期（不含建设期）
年
0.81
静态、税后
2 市场预测
2.1产品主要性能用途
多晶硅材料是用三氯氢硅以氢气作还原剂在高温下还原并提纯后达到一定纯度的电子材料，是硅产品产业链中的一个极为重要的中间产品，是制造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产业最基础的原材料。
光伏发电是太阳能的主要应用领域，具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点。
太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池。
目前多晶电池用量最大。
全球太阳能电池组件的年均增长率高达30%以上，光伏产业成为发展最快的新兴行业之一。
随着全球光伏产业的迅速发展，太阳能电池生产企业对原料多晶硅的需求与日俱增。
2.2国内外内生产情况及市场预测
世界多晶硅主要由美、日、德三国垄断。
由于全球原油价格上涨，欧美地区对新能源的需求上升，这些国家都采取了鼓励太阳能发展的措施，这促使太阳能产业蓬勃发展，从而导致多晶硅需求猛增。
据不完全统计，2005年全世界多晶硅产量28750吨，其中半导体用多晶硅20250吨，太阳能电池用多晶硅8500吨，而太阳能级的实际需求量为15000吨，出现严重供不应求的局面，半导体领域对多晶硅的需求今后也将保持强劲增长。
WSTS（全球半导体市场统计）预计2006年和2007年全球半导体市场的规模增长分别为8%和10.6%。
预计半导体领域对多晶硅的需求2007年超过25000吨，加上太阳能电池领域的需求，2007年对多晶硅材料的总需求将达到45000吨，供应缺口在9000---11000吨。
据专家预测，到2009年，全世界多晶硅的年需求量将达到7万吨，同时，我国周边地区的俄罗斯、韩国、新加坡、马来西亚等国均无多晶硅生产条件和能力，对多晶硅有巨大市场需求。
全球主要多晶硅生产厂家有：
德山雪达（日）、三菱材料（日）、住友（日）、三菱多晶硅（美）、黑姆洛克（美）、先进硅（美）、瓦克多晶硅（德）等企业。
日本是亚洲最大的多晶硅生产国，但其产量仍不能满足本国需求，不仅日本，亚太地区特别是台湾、新加坡、韩国等地，都是多晶硅的主要需求地。
近年来，我国建起了多条太阳能电池模块封装线，使太阳能电池的年生产量迅速增加，硅太阳能电池的生产能力已从三年前的十几兆瓦发展到超过100兆瓦，制造太阳能电池的上游原料多晶硅的需求随之快速增长：
“十一五”期间，我国半导体集成电路市场将进一步扩大，年均增长速度将保持在20%左右，太阳能和半导体这两大行业的迅猛发展导致基础原材料多晶硅的市场需求不断提高预计我国的多晶硅至2008年将有超过5000吨的缺口。
“十一五”期间，将是多晶硅产业快速发展的黄金时期，多晶硅来头增长的潜力巨大。
目前国内生产多晶硅的企业主要有河南洛阳单晶硅厂、四川峨嵋半导体材料厂、上海棱光实业公司、四川重庆天原化工总厂，洛阳中硅高科技有限公司等，年总产量不超过300吨。
远远不能满足国内市场的需求，97%的多晶硅依赖进口，多晶硅短缺已成为制约我国太阳能电池等行业发展的瓶颈。
2.3价格分析
由于近年来国际多晶硅市场需求的旺盛，而总体产能增长不足，导致多晶硅价格暴涨，其价格由2003年的23美元/公斤涨至2005年的90美元/公斤，2006年的130美元/公斤,2007年为1500元/公斤。
国内多晶硅的价格亦受国际市场的影响，因全球多晶硅主要生产厂商只有七家，国内产能极小主要依靠进口，因此预计2008年以后多晶硅的价格为1700～1800元/公斤。
本报告各种产品价格选用现市场价格，其中市场价格为多晶硅保守为130万元/t、三氯氢硅为1.80万元/t、四氯化硅为0.12万元/t。
3 建设规模及产品方案
3.1建设规模
生产规模的确定，要考虑市场需求、资金筹措、企业经济效益以及厂址的建设条件等诸多方面的因素。
根据市场预测和原材料的供应情况，以及**通能硅材料有限公司现有规划，拟定本工程的产品方案及规模为：
500t/a多晶硅、16kt/a三氯氢硅（其中商品量为6000t/a），副产品四氯化硅1000t/a。
3.2产品质量标准
3.2.1三氯氢硅质量标准
目前尚无三氯氢硅产品的国家标注和行业标准。
本项目产品三氯氢硅执行标准参照美国联合碳化公司（1983）执行。
美国联合碳化公司（1983）三氯氢硅质量标准（表1）
指标名称
指标
三氯氢硅含量%≧
97.0
一氯硅烷（液相）含量%﹤
3.0
硼含量（液相）%﹤
0.00003
砷含量（液相）%﹤
0.00003
磷含量（液相）%﹤
0.0003
电阻率Ωcm
200
比容m3/kg
0.18
沸点
31.8
3.2.2多晶硅质量标准
多晶硅产品质量执行GB/T12963-1996多晶硅质量标准。
多晶硅质量标准GB/T12963-1996（表6）
等级
项目
特级品
一级品
`二级品
三级品
1．表面及断面状态
结晶致密，表面平整，断而无夹层。
结晶致密，表面平整，无氧化夹层。
2．直径
7．25
7．25
7．25
7．25
3．基硼电阻率
±5
±5
±5
±5
4．直径允许偏差≥
4500
2600
1500
1000
5．N型少子寿命≥
500
300
150
100
6．N型电阻率≥
450
300
150
60
7．含碳量个原子/cm3≤
2×10
5×10
5×10
8．含氧量≤
1×10
5×10
5×10
3.3包装、运输及储存
产品的标志、标签、包装、运输应符合《化学危险安全管理条例》、《危险化学品安全管理条例实施细则》等国家有关法律法规及GB12690-92的规定。
3.3.1三氯氢硅包装、运输及储存
三氯氢硅为贮罐贮存，专用汽车槽车运输。
3.3.2多晶硅包装、储存及运输
运输过程中应轻装轻卸，避免受潮、受热和包装破换。
3.4建设工程组成
序号
子项号
项目名称
规模
备注
1
101
氢气净化车间
1200m2
2
102
还原主车间一
4464m2
3
103
还原主车间二
5616m2
预留
4
104
三氯氢硅车间
768m2
5
105
精馏车间
1248m2
6
106
尾气回收车间
5616m2
7
201
氢气气柜
1000m3
预留1000m3
8
202
乙类仓库一
1296m2
9
203
乙类仓库二
1296m2
10
204
贮罐区
502m2
2×50m3三氯氢硅
3×50m3四氟化硅
1×50m3盐酸
11
205
贮罐区泵房
65m2
12
301
热水池及泵房
1296m2
13
302
机修车间
1296m2
14
303
车库
1296m2
15
304
发配电间
577m2
一期使用
16
305
循环（消防）水池
500m3
深3m
17
306
循环（消防）水池泵房
65m2
18
307
辅助车间
1216m2
冷冻、空压
19
308
事故应急池
270m3
深3m
20
309
污水处理系统
1280m2
21
310
地磅一
80t
22
311
地磅二
80t
23
401
综合办公楼
8616m2
24
402
研发楼
7476m2
25
403
门卫一
27m2
26
404
门卫二
23m2
27
405
门卫三
24m2
4 工艺技术方案
4.1工艺技术方案
4.1.1工艺技术方案的选择
1、三氯氢硅
传统的三氯氢硅合成工艺是将干燥氯气及净化后的氢气经各自的缓冲罐进入氯化氢合成炉中反应成氯化氢并进入沸腾炉中。
硅粉干燥后经加热脱水用氮气送入沸腾炉中与氯化氢反应生产三氯氢硅气体。
气体经过滤器除去硅粉尘，在空冷器除去高沸物杂质及金属氯化粉最后经冷凝为液体，再经分镏成成品三氯氢硅。
这是当今最成熟的工艺技术，国内外三氯氢硅生产企业基本上都采用此种工艺。
此外还有用固定床氯化炉，铜粉作催化剂，氯化氢和硅粉直接合成三氯氢硅。
粗三氯氢硅含量在60%以上，经分镏提纯除去高、低沸点物后，三氯氢硅含量达90%。
还有通过流化床反应器还原四氯硅烷来制备三氯硅烷的方法。
该方法在反应器中建立一个硅颗粒的流化床，将微小组辐射直接导入反应器中，加热硅颗料吏春温度达到300～1100℃，含有四氯硅烷和氢的反应气通过流化床，反应气与硅颗粒反应，形成含有三氯硅烷的产物气。
本项目三氯氢硅装置生产工艺采用三氯氢硅沸腾床合成、加压精镏、冷凝分离提纯生产高纯度的三氯氢硅产品和四氯化硅副产品的传统工艺。
该工艺流程采用国内先进的沸腾床式三氯氢硅合成炉，生产能力大，副产品少；分离采用加压精镏技术使三氯氢硅产品质量达到99%、四氯化硅产品质量达到97%以上，处于国内领先水平。
2.多晶硅
目前多晶硅的主要生产方法分别为硅烷法和三氯氢硅氢还原法（又称西门子法）这两种。
硅烷法是采用精制后的硅烷进行热分解反应，析出硅，从而获得多晶硅棒，再经进一步处理后而获得多晶硅产品。
三氯氢硅氢还原法是经过精制的三氯氢硅经挥发后与精制后的氢气在还原炉中高温下发生还原反应而析出硅，获得多晶棒，再往进一步处理后而获得多晶硅产品。
改良西门子法（即改良三氯氢硅氢还原法）主要是对还原尾气进行回收利用，提高三氯氢硅的转化率，降低其消耗，同时极大地解决尾气排放造成的污染问题。
本项目选择改良西门子法生产多晶硅。
该工艺流程采用三氯氢硅和氢气分别经过精制，进入还原炉，在高温下进行还原，获得的多晶硅棒经过后处理而获得高纯度的多晶硅。
同时对还原尾气进行处理，回收三氯氢硅，四氯化硅和氢气。
回收的三氯氢硅、四氯化硅、氢气经精制后再进入还原炉中生产多晶硅。
多晶硅的产品质量达到GB/T12963-1996的要求。
4.1.2工艺流程简述
1、三氯氢硅工艺流程简述
（1）氯化氢合成工序
开启HC1合成炉合成段冷却水，管道氢气经阻火器、氢气缓冲罐、冷水冷却器冷却后去干燥器干燥、除氧器除氧、干燥器干燥（与氯气按摩尔比1.05:
1）进入HC1合成炉；管道氯气经氯气缓冲罐后进入HC1合成炉；通过冷却水量、氯气和氢气量控制合成炉出口温度在400～500℃。
合成的HC1气体经氯化氢缓冲罐纯化去三氯氢硅合成工序。
（2）三氯氢硅合成工序
硅粉通过真空管道输送至硅粉干燥器，干燥后的硅粉用氮气送入三氯氢硅合成炉；与来自氯化氢缓冲罐的氯化氢气体在合成炉沸腾床发生反应，控制合成炉温度在280～310℃，生成气相三氯氢硅和四氯化硅；三氯氢硅和四氯化硅气体混合物经网袋式过滤器分离、硅渣收集器收集回用；气相经空冷器初冷后进入冷凝器经冷冻盐水冷凝后经接收槽进入粗品收集槽；不凝性气体经管道进入尾气吸收工序。
在沸腾炉中，硅粉和氯化氢反应生成三氯氢硅。
（3）精镏提纯工序
来自粗品收集槽的三氯氢硅和四氯化硅混合物料进入塔釜加热器，经蒸汽间接加热进入精镏塔，精镏塔顶气体经前冷器和后冷器冷凝，控制压力和回流比，一部分液体回流至精镏塔，一部分自流进入三氯氢硅接收罐进入三氯氢硅收集罐；塔釜加热器精镏后残液自流进四氯化硅接收罐后经氮气压入四氯化硅储罐。
（4）尾气吸收工序
来自冷凝器的不凝性气体进入尾气洗涤塔，经循环泵送出的洗涤水在尾气洗涤塔中五处喷淋
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