五、冷氫化生產探討

（一）、冷氫化面臨的生產問題：

在前面筆者已經提到從傳統的改良西門子法生產工藝角度來看，冷氫化主要工藝其實是由TCS合成、干法尾氣回收和合成精餾三個部分組成，分別對應如下：

1、 冷氫化反應器系統對應TCS合成中的TCS合成爐、旋風分離器和洗滌塔；

2、 冷凝分離系統對應的是合成干法尾氣回收中的尾氣冷凝部分，在常見的CDI系統中對應的就是四級冷凝系統，即常說的“短路”；

3、 精餾系統對應的就是合成精餾中的粗餾和精餾。

所以，從事過傳統改良西門子法生產的人員都知道，合成干法尾氣回收中的四級冷凝系統和合成精餾都是比較容易操作的，而TCS合成對于許多企業而言尚還是一個挑戰。因此，不難看出，冷氫化的操作挑戰在于氫化反應器系統。

在日常的TCS合成生產中常見的問題就是TCS轉換率、設備管道堵塞和設備管道損壞，而TCS轉換率的高低取決于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設備或備件的合理性即操作技巧。因此，相對于冷氫化而言，最終也不能逃脫這三個問題點。

從目前一些公司的冷氫化系統實際運行情況來看，也正是這三個問題點一直困擾著企業的正常生產運行，尤其是設備管道堵塞和設備管道損壞直接導致冷氫化系統，影響冷氫化的生產運行周期。

針對以上問題，各企業需要根據自身設備和人員狀況進行摸索，形成一套適合自己的生產工藝控制標準。并借鑒一些TCS合成運行不錯的企業生產經驗，從TCS合成的運行角度來完善冷氫化反應器的不足。

（二）、冷氫化電耗到底是多少

從目前的行業輿論來看，大家都認為冷氫化耗電量非常低，大致的范圍在0.8～1.5Kwh/kg.TCS。前一段時間筆者有幸與一位國內有名的冷氫化工藝設計大師討論目前的多晶硅技術問題，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是非常有競爭優勢的，并已在幾家公司成功運行，效果不錯。他們的工藝包中所有動設備的平均最大功率是0.6Kw/kg.TCS（所有動設備的銘牌功率之和與產能的平均值），即最大電耗是0.6Kwh/kg.TCS。

從設計院的這個數據可以看出，冷氫化的設計電耗還是非常低的。但是，這些數據是基于達成設計產能的理論值，但實際如何，企業還需心中有數。按照國家的設計標準，企業年生產操作時間應為7440h，即310天，對于一條年產50000t的TCS冷氫化生產線而言，則TCS產量應為6.72t/h。

暫且不考慮設備的實際運行功率，既有效功率如何，但從產能這方面來考慮，50000t的產能對應的電耗是0.6Kw/kg.TCS，如果企業的實際產能達不到50000t時，那么此時的電耗將會是多少呢？對于此問題，或許只有每個企業自己知道。

所以，冷氫化電耗高低除了與技術、工藝、設備有關外，還與企業的生產運行水平和人員有很大關系，而且在一定程度上，后者往往會起到決定性作用。

因此，對于各企業而言，必須明白一個最基本的常理，技術和設備可以幫助企業，但真正能夠幫助企業的還是企業自己。

（三）、冷、熱氫化之爭：

目前經常會出現冷氫化是未來的必然發展趨勢，熱氫化最終會被冷氫化所淘汰，即所謂的冷、熱氫化之爭。綜合所有言論，可以不難看出，認為冷氫化要優于熱氫化的依據無非有五點：1、冷氫化耗電量低；

2、冷氫化TCS轉化率高；

3、冷氫化一次性投資成本低；

4、熱氫化備品備件費用高；

5、第1和4點決定冷氫化的生產成本很低。

針對以上五點，筆者不妨進行逐條分析，以探求其實質的問題所在。

關于第一點冷氫化電耗低，這個是無需置疑的。但是冷氫化到底會比熱氫化低多少，真如大家所認為的會低至30%以下嗎？對于這一點，筆者不是很認同，這個主要取決于企業自身的生產運行水平的高低。這點已經在上面進行了簡單的分析，在此就不再重復。需要說明的一點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精餾三個工序也看作熱氫化的一部分的話，那么熱氫化的耗電量應在2.2Kwh/kg.TCS左右。

關于第二點冷氫化TCS轉化率高，這個是存在問題的。目前從已運行的企業的冷氫化來看，運行水平比較好的冷氫化的平均摩爾轉化率在20～22%，并非大家所聽到的25%以上（這個數據可能是瞬時值）。而目前經過技術改造后的熱氫化的平均摩爾轉化率也在20～22%，瞬時值也會達到25%左右。因此，對于TCS轉化率，目前兩種氫化工藝相差不是很大。

關于第三點冷氫化一次性投資成本低，這點也是無需置疑的，畢竟熱氫化的設備要比冷氫化多很多。

關于第四點熱氫化備品備件費用高，這點比較難以確定。畢竟每家企業的采購渠道和采購成本都不一致，很難進行兩者間的直接比較。但是有一點必須說明的是，熱氫化現在所有的備品備件均已實現國產化，很多關鍵的備品備件已經實現了更新換代，目前備品備件價格已經有了大幅度的降低。

關于第五點冷氫化可以使多晶硅生產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降至20美金以下。對于這種觀點，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成本的，但是并非業內所期望的那么多，畢竟多晶硅生產系統是一個綜合性的生產系統，需要一個整體運行來支撐，而多晶硅的成本降低不是依靠某一兩個工段就能夠決定的（包括冷熱氫化在內），在運行正常的情況下，綜合運行水平的高低決定企業生產成本的高低，過程控制不容忽視。

通過上面簡單的分析，可以簡單的看出冷、熱氫化之間的關系及優劣勢，借此給大家一個簡單的參考。

（四）、CL離子的補充不容忽視：

在于許多行業人士談論時，許多人認為冷氫化是一個真正的閉環系統，因此不存在需要額外補充STC。關于這一點，大家是有一個誤區的。包括熱氫化在內，所謂的閉環生產永遠是相對，最簡單的就是多晶硅生產過程中需要排出雜質和不冷凝氣。多晶硅生產中的雜質主要是依靠STC排出的，而不冷凝氣基本上是DCS，這兩個就在一定程度上決定硅和CL離子是有損耗的，關鍵在于損耗的多與少。冷氫化的STC轉化率在理論上要比熱氫化高，這主要是熱氫化對STC的純度要求比較高，尤其是TCS合成產生的STC是不能夠在熱氫化爐中使用的。

所以，對于冷氫化而言是需要補充一定量的STC的，除非企業直接向氫化反應器中補充Cl2。至于補充量是多少，這個需要看各企業的運行水平。

（五）、冷氫化的發展方向：

雖然目前市場上已經出現了18t/h處理量的熱氫化爐的信息，但是冷氫化作為企業降低多晶硅生產成本的一個方向不能忽視。冷氫化和熱氫化各有其自身特點，不能輕易的下結論說是誰能替代掉誰。如果要想生產高質量的多晶硅產品，熱氫化就不能夠缺少。在市場上STC供應緊張時，熱氫化的相應配套系統將會發揮出其更大的作用。

因此，筆者認為，未來的冷氫化發展方向除了擴大其自身單線生產規模和降低投資、運行成本以及提高TCS產品質量外，與熱氫化生產系統相聯合，將更是其應該發展的方向。所以，對現在已經建成并投產的企業而言，冷氫化是一個選擇方向，但并非需要以完全拋棄熱氫化系統作為代價。當然，企業如果是為了融資需要，為了給市場一個概念，到可以做做，否則，還是將現有的做好才是最好。

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