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五、冷氫化生產(chǎn)探討
（一）、冷氫化面臨的生產(chǎn)問題：
在前面筆者已經(jīng)提到從傳統(tǒng)的改良西門子法生產(chǎn)工藝角度來看，冷氫化主要工藝其實(shí)是由TCS合成、干法尾氣回收和合成精餾三個(gè)部分組成，分別對(duì)應(yīng)如下：
1、 冷氫化反應(yīng)器系統(tǒng)對(duì)應(yīng)TCS合成中的TCS合成爐、旋風(fēng)分離器和洗滌塔；
2、 冷凝分離系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的是合成干法尾氣回收中的尾氣冷凝部分，在常見的CDI系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的就是四級(jí)冷凝系統(tǒng)，即常說的“短路”；
3、 精餾系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的就是合成精餾中的粗餾和精餾。
所以，從事過傳統(tǒng)改良西門子法生產(chǎn)的人員都知道，合成干法尾氣回收中的四級(jí)冷凝系統(tǒng)和合成精餾都是比較容易操作的，而TCS合成對(duì)于許多企業(yè)而言尚還是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，不難看出，冷氫化的操作挑戰(zhàn)在于氫化反應(yīng)器系統(tǒng)。
在日常的TCS合成生產(chǎn)中常見的問題就是TCS轉(zhuǎn)換率、設(shè)備管道堵塞和設(shè)備管道損壞，而TCS轉(zhuǎn)換率的高低取決于TCS合成爐的工藝控制水平，管道堵塞和設(shè)備管道損壞狀況則取決于TCS合成爐的工藝控制水平和相應(yīng)設(shè)備或備件的合理性即操作技巧。因此，相對(duì)于冷氫化而言，最終也不能逃脫這三個(gè)問題點(diǎn)。
從目前一些公司的冷氫化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況來看，也正是這三個(gè)問題點(diǎn)一直困擾著企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行，尤其是設(shè)備管道堵塞和設(shè)備管道損壞直接導(dǎo)致冷氫化系統(tǒng)，影響冷氫化的生產(chǎn)運(yùn)行周期。
針對(duì)以上問題，各企業(yè)需要根據(jù)自身設(shè)備和人員狀況進(jìn)行摸索，形成一套適合自己的生產(chǎn)工藝控制標(biāo)準(zhǔn)。并借鑒一些TCS合成運(yùn)行不錯(cuò)的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從TCS合成的運(yùn)行角度來完善冷氫化反應(yīng)器的不足。
（二）、冷氫化電耗到底是多少
從目前的行業(yè)輿論來看，大家都認(rèn)為冷氫化耗電量非常低，大致的范圍在0.8～1.5Kwh/kg.TCS。前一段時(shí)間筆者有幸與一位國內(nèi)有名的冷氫化工藝設(shè)計(jì)大師討論目前的多晶硅技術(shù)問題，其中就涉及到目前冷氫化的耗電量。大師說他們的冷氫化工藝包在國內(nèi)是非常有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的，并已在幾家公司成功運(yùn)行，效果不錯(cuò)。他們的工藝包中所有動(dòng)設(shè)備的平均最大功率是0.6Kw/kg.TCS（所有動(dòng)設(shè)備的銘牌功率之和與產(chǎn)能的平均值），即最大電耗是0.6Kwh/kg.TCS。
從設(shè)計(jì)院的這個(gè)數(shù)據(jù)可以看出，冷氫化的設(shè)計(jì)電耗還是非常低的。但是，這些數(shù)據(jù)是基于達(dá)成設(shè)計(jì)產(chǎn)能的理論值，但實(shí)際如何，企業(yè)還需心中有數(shù)。按照國家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)年生產(chǎn)操作時(shí)間應(yīng)為7440h，即310天，對(duì)于一條年產(chǎn)50000t的TCS冷氫化生產(chǎn)線而言，則TCS產(chǎn)量應(yīng)為6.72t/h。
暫且不考慮設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行功率，既有效功率如何，但從產(chǎn)能這方面來考慮，50000t的產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的電耗是0.6Kw/kg.TCS，如果企業(yè)的實(shí)際產(chǎn)能達(dá)不到50000t時(shí)，那么此時(shí)的電耗將會(huì)是多少呢？對(duì)于此問題，或許只有每個(gè)企業(yè)自己知道。
所以，冷氫化電耗高低除了與技術(shù)、工藝、設(shè)備有關(guān)外，還與企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行水平和人員有很大關(guān)系，而且在一定程度上，后者往往會(huì)起到?jīng)Q定性作用。
因此，對(duì)于各企業(yè)而言，必須明白一個(gè)最基本的常理，技術(shù)和設(shè)備可以幫助企業(yè)，但真正能夠幫助企業(yè)的還是企業(yè)自己。
（三）、冷、熱氫化之爭(zhēng)：
目前經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)冷氫化是未來的必然發(fā)展趨勢(shì)，熱氫化最終會(huì)被冷氫化所淘汰，即所謂的冷、熱氫化之爭(zhēng)。綜合所有言論，可以不難看出，認(rèn)為冷氫化要優(yōu)于熱氫化的依據(jù)無非有五點(diǎn)：1、冷氫化耗電量低；
2、冷氫化TCS轉(zhuǎn)化率高；
3、冷氫化一次性投資成本低；
4、熱氫化備品備件費(fèi)用高；
5、第1和4點(diǎn)決定冷氫化的生產(chǎn)成本很低。
針對(duì)以上五點(diǎn)，筆者不妨進(jìn)行逐條分析，以探求其實(shí)質(zhì)的問題所在。
關(guān)于第一點(diǎn)冷氫化電耗低，這個(gè)是無需置疑的。但是冷氫化到底會(huì)比熱氫化低多少，真如大家所認(rèn)為的會(huì)低至30%以下嗎？對(duì)于這一點(diǎn)，筆者不是很認(rèn)同，這個(gè)主要取決于企業(yè)自身的生產(chǎn)運(yùn)行水平的高低。這點(diǎn)已經(jīng)在上面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，在此就不再重復(fù)。需要說明的一點(diǎn)是目前所說的熱氫化的耗電量在3Kwh/kg.TCS以上是基于熱氫化工序而言的，如果將TCS合成、TCS尾氣回收和TCS精餾三個(gè)工序也看作熱氫化的一部分的話，那么熱氫化的耗電量應(yīng)在2.2Kwh/kg.TCS左右。
關(guān)于第二點(diǎn)冷氫化TCS轉(zhuǎn)化率高，這個(gè)是存在問題的。目前從已運(yùn)行的企業(yè)的冷氫化來看，運(yùn)行水平比較好的冷氫化的平均摩爾轉(zhuǎn)化率在20～22%，并非大家所聽到的25%以上（這個(gè)數(shù)據(jù)可能是瞬時(shí)值）。而目前經(jīng)過技術(shù)改造后的熱氫化的平均摩爾轉(zhuǎn)化率也在20～22%，瞬時(shí)值也會(huì)達(dá)到25%左右。因此，對(duì)于TCS轉(zhuǎn)化率，目前兩種氫化工藝相差不是很大。
關(guān)于第三點(diǎn)冷氫化一次性投資成本低，這點(diǎn)也是無需置疑的，畢竟熱氫化的設(shè)備要比冷氫化多很多。
關(guān)于第四點(diǎn)熱氫化備品備件費(fèi)用高，這點(diǎn)比較難以確定。畢竟每家企業(yè)的采購渠道和采購成本都不一致，很難進(jìn)行兩者間的直接比較。但是有一點(diǎn)必須說明的是，熱氫化現(xiàn)在所有的備品備件均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，很多關(guān)鍵的備品備件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代，目前備品備件價(jià)格已經(jīng)有了大幅度的降低。
關(guān)于第五點(diǎn)冷氫化可以使多晶硅生產(chǎn)成本有很大程度上的降低，甚至有人士說只要上馬冷氫化多晶硅成本就會(huì)降至20美金以下。對(duì)于這種觀點(diǎn)，筆者是不敢茍同的。冷氫化在一定程度上是可以降低多晶硅生產(chǎn)成本的，但是并非業(yè)內(nèi)所期望的那么多，畢竟多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的生產(chǎn)系統(tǒng)，需要一個(gè)整體運(yùn)行來支撐，而多晶硅的成本降低不是依靠某一兩個(gè)工段就能夠決定的（包括冷熱氫化在內(nèi)），在運(yùn)行正常的情況下，綜合運(yùn)行水平的高低決定企業(yè)生產(chǎn)成本的高低，過程控制不容忽視。
通過上面簡(jiǎn)單的分析，可以簡(jiǎn)單的看出冷、熱氫化之間的關(guān)系及優(yōu)劣勢(shì)，借此給大家一個(gè)簡(jiǎn)單的參考。
（四）、CL離子的補(bǔ)充不容忽視：
在于許多行業(yè)人士談?wù)摃r(shí)，許多人認(rèn)為冷氫化是一個(gè)真正的閉環(huán)系統(tǒng)，因此不存在需要額外補(bǔ)充STC。關(guān)于這一點(diǎn)，大家是有一個(gè)誤區(qū)的。包括熱氫化在內(nèi)，所謂的閉環(huán)生產(chǎn)永遠(yuǎn)是相對(duì)，最簡(jiǎn)單的就是多晶硅生產(chǎn)過程中需要排出雜質(zhì)和不冷凝氣。多晶硅生產(chǎn)中的雜質(zhì)主要是依靠STC排出的，而不冷凝氣基本上是DCS，這兩個(gè)就在一定程度上決定硅和CL離子是有損耗的，關(guān)鍵在于損耗的多與少。冷氫化的STC轉(zhuǎn)化率在理論上要比熱氫化高，這主要是熱氫化對(duì)STC的純度要求比較高，尤其是TCS合成產(chǎn)生的STC是不能夠在熱氫化爐中使用的。
所以，對(duì)于冷氫化而言是需要補(bǔ)充一定量的STC的，除非企業(yè)直接向氫化反應(yīng)器中補(bǔ)充Cl2。至于補(bǔ)充量是多少，這個(gè)需要看各企業(yè)的運(yùn)行水平。
（五）、冷氫化的發(fā)展方向：
雖然目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了18t/h處理量的熱氫化爐的信息，但是冷氫化作為企業(yè)降低多晶硅生產(chǎn)成本的一個(gè)方向不能忽視。冷氫化和熱氫化各有其自身特點(diǎn)，不能輕易的下結(jié)論說是誰能替代掉誰。如果要想生產(chǎn)高質(zhì)量的多晶硅產(chǎn)品，熱氫化就不能夠缺少。在市場(chǎng)上STC供應(yīng)緊張時(shí)，熱氫化的相應(yīng)配套系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮出其更大的作用。
因此，筆者認(rèn)為，未來的冷氫化發(fā)展方向除了擴(kuò)大其自身單線生產(chǎn)規(guī)模和降低投資、運(yùn)行成本以及提高TCS產(chǎn)品質(zhì)量外，與熱氫化生產(chǎn)系統(tǒng)相聯(lián)合，將更是其應(yīng)該發(fā)展的方向。所以，對(duì)現(xiàn)在已經(jīng)建成并投產(chǎn)的企業(yè)而言，冷氫化是一個(gè)選擇方向，但并非需要以完全拋棄熱氫化系統(tǒng)作為代價(jià)。當(dāng)然，企業(yè)如果是為了融資需要，為了給市場(chǎng)一個(gè)概念，到可以做做，否則，還是將現(xiàn)有的做好才是最好。
作者博客：http://blog.sina.com.cn/hctsceo
（一）、冷氫化面臨的生產(chǎn)問題：
在前面筆者已經(jīng)提到從傳統(tǒng)的改良西門子法生產(chǎn)工藝角度來看，冷氫化主要工藝其實(shí)是由TCS合成、干法尾氣回收和合成精餾三個(gè)部分組成，分別對(duì)應(yīng)如下：
1、 冷氫化反應(yīng)器系統(tǒng)對(duì)應(yīng)TCS合成中的TCS合成爐、旋風(fēng)分離器和洗滌塔；
2、 冷凝分離系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的是合成干法尾氣回收中的尾氣冷凝部分，在常見的CDI系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的就是四級(jí)冷凝系統(tǒng)，即常說的“短路”；
3、 精餾系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的就是合成精餾中的粗餾和精餾。
所以，從事過傳統(tǒng)改良西門子法生產(chǎn)的人員都知道，合成干法尾氣回收中的四級(jí)冷凝系統(tǒng)和合成精餾都是比較容易操作的，而TCS合成對(duì)于許多企業(yè)而言尚還是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，不難看出，冷氫化的操作挑戰(zhàn)在于氫化反應(yīng)器系統(tǒng)。
在日常的TCS合成生產(chǎn)中常見的問題就是TCS轉(zhuǎn)換率、設(shè)備管道堵塞和設(shè)備管道損壞，而TCS轉(zhuǎn)換率的高低取決于TCS合成爐的工藝控制水平，管道堵塞和設(shè)備管道損壞狀況則取決于TCS合成爐的工藝控制水平和相應(yīng)設(shè)備或備件的合理性即操作技巧。因此，相對(duì)于冷氫化而言，最終也不能逃脫這三個(gè)問題點(diǎn)。
從目前一些公司的冷氫化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況來看，也正是這三個(gè)問題點(diǎn)一直困擾著企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行，尤其是設(shè)備管道堵塞和設(shè)備管道損壞直接導(dǎo)致冷氫化系統(tǒng)，影響冷氫化的生產(chǎn)運(yùn)行周期。
針對(duì)以上問題，各企業(yè)需要根據(jù)自身設(shè)備和人員狀況進(jìn)行摸索，形成一套適合自己的生產(chǎn)工藝控制標(biāo)準(zhǔn)。并借鑒一些TCS合成運(yùn)行不錯(cuò)的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從TCS合成的運(yùn)行角度來完善冷氫化反應(yīng)器的不足。
（二）、冷氫化電耗到底是多少
從目前的行業(yè)輿論來看，大家都認(rèn)為冷氫化耗電量非常低，大致的范圍在0.8～1.5Kwh/kg.TCS。前一段時(shí)間筆者有幸與一位國內(nèi)有名的冷氫化工藝設(shè)計(jì)大師討論目前的多晶硅技術(shù)問題，其中就涉及到目前冷氫化的耗電量。大師說他們的冷氫化工藝包在國內(nèi)是非常有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的，并已在幾家公司成功運(yùn)行，效果不錯(cuò)。他們的工藝包中所有動(dòng)設(shè)備的平均最大功率是0.6Kw/kg.TCS（所有動(dòng)設(shè)備的銘牌功率之和與產(chǎn)能的平均值），即最大電耗是0.6Kwh/kg.TCS。
從設(shè)計(jì)院的這個(gè)數(shù)據(jù)可以看出，冷氫化的設(shè)計(jì)電耗還是非常低的。但是，這些數(shù)據(jù)是基于達(dá)成設(shè)計(jì)產(chǎn)能的理論值，但實(shí)際如何，企業(yè)還需心中有數(shù)。按照國家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)年生產(chǎn)操作時(shí)間應(yīng)為7440h，即310天，對(duì)于一條年產(chǎn)50000t的TCS冷氫化生產(chǎn)線而言，則TCS產(chǎn)量應(yīng)為6.72t/h。
暫且不考慮設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行功率，既有效功率如何，但從產(chǎn)能這方面來考慮，50000t的產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的電耗是0.6Kw/kg.TCS，如果企業(yè)的實(shí)際產(chǎn)能達(dá)不到50000t時(shí)，那么此時(shí)的電耗將會(huì)是多少呢？對(duì)于此問題，或許只有每個(gè)企業(yè)自己知道。
所以，冷氫化電耗高低除了與技術(shù)、工藝、設(shè)備有關(guān)外，還與企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行水平和人員有很大關(guān)系，而且在一定程度上，后者往往會(huì)起到?jīng)Q定性作用。
因此，對(duì)于各企業(yè)而言，必須明白一個(gè)最基本的常理，技術(shù)和設(shè)備可以幫助企業(yè)，但真正能夠幫助企業(yè)的還是企業(yè)自己。
（三）、冷、熱氫化之爭(zhēng)：
目前經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)冷氫化是未來的必然發(fā)展趨勢(shì)，熱氫化最終會(huì)被冷氫化所淘汰，即所謂的冷、熱氫化之爭(zhēng)。綜合所有言論，可以不難看出，認(rèn)為冷氫化要優(yōu)于熱氫化的依據(jù)無非有五點(diǎn)：1、冷氫化耗電量低；
2、冷氫化TCS轉(zhuǎn)化率高；
3、冷氫化一次性投資成本低；
4、熱氫化備品備件費(fèi)用高；
5、第1和4點(diǎn)決定冷氫化的生產(chǎn)成本很低。
針對(duì)以上五點(diǎn)，筆者不妨進(jìn)行逐條分析，以探求其實(shí)質(zhì)的問題所在。
關(guān)于第一點(diǎn)冷氫化電耗低，這個(gè)是無需置疑的。但是冷氫化到底會(huì)比熱氫化低多少，真如大家所認(rèn)為的會(huì)低至30%以下嗎？對(duì)于這一點(diǎn)，筆者不是很認(rèn)同，這個(gè)主要取決于企業(yè)自身的生產(chǎn)運(yùn)行水平的高低。這點(diǎn)已經(jīng)在上面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，在此就不再重復(fù)。需要說明的一點(diǎn)是目前所說的熱氫化的耗電量在3Kwh/kg.TCS以上是基于熱氫化工序而言的，如果將TCS合成、TCS尾氣回收和TCS精餾三個(gè)工序也看作熱氫化的一部分的話，那么熱氫化的耗電量應(yīng)在2.2Kwh/kg.TCS左右。
關(guān)于第二點(diǎn)冷氫化TCS轉(zhuǎn)化率高，這個(gè)是存在問題的。目前從已運(yùn)行的企業(yè)的冷氫化來看，運(yùn)行水平比較好的冷氫化的平均摩爾轉(zhuǎn)化率在20～22%，并非大家所聽到的25%以上（這個(gè)數(shù)據(jù)可能是瞬時(shí)值）。而目前經(jīng)過技術(shù)改造后的熱氫化的平均摩爾轉(zhuǎn)化率也在20～22%，瞬時(shí)值也會(huì)達(dá)到25%左右。因此，對(duì)于TCS轉(zhuǎn)化率，目前兩種氫化工藝相差不是很大。
關(guān)于第三點(diǎn)冷氫化一次性投資成本低，這點(diǎn)也是無需置疑的，畢竟熱氫化的設(shè)備要比冷氫化多很多。
關(guān)于第四點(diǎn)熱氫化備品備件費(fèi)用高，這點(diǎn)比較難以確定。畢竟每家企業(yè)的采購渠道和采購成本都不一致，很難進(jìn)行兩者間的直接比較。但是有一點(diǎn)必須說明的是，熱氫化現(xiàn)在所有的備品備件均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，很多關(guān)鍵的備品備件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代，目前備品備件價(jià)格已經(jīng)有了大幅度的降低。
關(guān)于第五點(diǎn)冷氫化可以使多晶硅生產(chǎn)成本有很大程度上的降低，甚至有人士說只要上馬冷氫化多晶硅成本就會(huì)降至20美金以下。對(duì)于這種觀點(diǎn)，筆者是不敢茍同的。冷氫化在一定程度上是可以降低多晶硅生產(chǎn)成本的，但是并非業(yè)內(nèi)所期望的那么多，畢竟多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的生產(chǎn)系統(tǒng)，需要一個(gè)整體運(yùn)行來支撐，而多晶硅的成本降低不是依靠某一兩個(gè)工段就能夠決定的（包括冷熱氫化在內(nèi)），在運(yùn)行正常的情況下，綜合運(yùn)行水平的高低決定企業(yè)生產(chǎn)成本的高低，過程控制不容忽視。
通過上面簡(jiǎn)單的分析，可以簡(jiǎn)單的看出冷、熱氫化之間的關(guān)系及優(yōu)劣勢(shì)，借此給大家一個(gè)簡(jiǎn)單的參考。
（四）、CL離子的補(bǔ)充不容忽視：
在于許多行業(yè)人士談?wù)摃r(shí)，許多人認(rèn)為冷氫化是一個(gè)真正的閉環(huán)系統(tǒng)，因此不存在需要額外補(bǔ)充STC。關(guān)于這一點(diǎn)，大家是有一個(gè)誤區(qū)的。包括熱氫化在內(nèi)，所謂的閉環(huán)生產(chǎn)永遠(yuǎn)是相對(duì)，最簡(jiǎn)單的就是多晶硅生產(chǎn)過程中需要排出雜質(zhì)和不冷凝氣。多晶硅生產(chǎn)中的雜質(zhì)主要是依靠STC排出的，而不冷凝氣基本上是DCS，這兩個(gè)就在一定程度上決定硅和CL離子是有損耗的，關(guān)鍵在于損耗的多與少。冷氫化的STC轉(zhuǎn)化率在理論上要比熱氫化高，這主要是熱氫化對(duì)STC的純度要求比較高，尤其是TCS合成產(chǎn)生的STC是不能夠在熱氫化爐中使用的。
所以，對(duì)于冷氫化而言是需要補(bǔ)充一定量的STC的，除非企業(yè)直接向氫化反應(yīng)器中補(bǔ)充Cl2。至于補(bǔ)充量是多少，這個(gè)需要看各企業(yè)的運(yùn)行水平。
（五）、冷氫化的發(fā)展方向：
雖然目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了18t/h處理量的熱氫化爐的信息，但是冷氫化作為企業(yè)降低多晶硅生產(chǎn)成本的一個(gè)方向不能忽視。冷氫化和熱氫化各有其自身特點(diǎn)，不能輕易的下結(jié)論說是誰能替代掉誰。如果要想生產(chǎn)高質(zhì)量的多晶硅產(chǎn)品，熱氫化就不能夠缺少。在市場(chǎng)上STC供應(yīng)緊張時(shí)，熱氫化的相應(yīng)配套系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮出其更大的作用。
因此，筆者認(rèn)為，未來的冷氫化發(fā)展方向除了擴(kuò)大其自身單線生產(chǎn)規(guī)模和降低投資、運(yùn)行成本以及提高TCS產(chǎn)品質(zhì)量外，與熱氫化生產(chǎn)系統(tǒng)相聯(lián)合，將更是其應(yīng)該發(fā)展的方向。所以，對(duì)現(xiàn)在已經(jīng)建成并投產(chǎn)的企業(yè)而言，冷氫化是一個(gè)選擇方向，但并非需要以完全拋棄熱氫化系統(tǒng)作為代價(jià)。當(dāng)然，企業(yè)如果是為了融資需要，為了給市場(chǎng)一個(gè)概念，到可以做做，否則，還是將現(xiàn)有的做好才是最好。
作者博客：http://blog.sina.com.cn/hctsceo
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