降液面新工艺的研究
电解铝生产工艺的优化探讨
电解铝生产工艺的优化探讨摘要：虽然中国是世界上大型的铝生产、出口国家之一，但是，我国的铝生产技术还比较落后。
在实际铝生产中，传统方法不但浪费了大量的能耗，而且对环境也有一定的影响。
为此，本文在对目前我国电解铝业发展状况进行了简要的介绍，对目前我国电解铝业存在的技术不足进行了分析，并提出了电解铝生产优化的策略。
关键词：电解铝；生产工艺；策略前言我国从20世纪50年代开始，铝业技术得到了长足的发展，并已初步建立起一条较为完善的铝业链条，为我国经济和社会的各方面提供了持续的铝业供给。
我国是铝土矿资源最丰富的国家之一，但我国铝土矿的生产工艺还比较落后，能耗高，对环境的影响也比较大。
为此，需要在实际应用中采取有目标地优化措施，以提升电解铝生产的能源效率和环境保护水平。
1、我国电解铝业的发展状况我国电解铝工业的发展，特别是规模较小、资本较少的电解铝企业，都面临着能耗过高的问题。
一般情况下，要制造一吨的铝材所需的电量很大。
与此同时，部分企业在技术优化上遭遇了巨大的“瓶颈”，在节能降耗的前提下，很难保证产品质量达到相应的标准。
在实际生产中，有些厂家采取了增强电流的措施，有效地解决了高压差的问题。
但是，整流器的工作效率往往达不到预期的要求。
并且当系统的电压下降时，系统的电流效率也会随之下降，这就要求电解铝业人员必须正确认识二者的关系，并在二者间找到一个平衡点。
但是，要想达到均衡状态，还需要借助更加复杂的数字化模型。
另外，也有不少公司从强化管理的角度对电解铝制造过程进行了优化，虽然有了一些效果，但是还没有从根本上突破。
2、电解铝的基本理论图 1电解流程2.1用于电解铝的原料电解铝生产所用的原材料有三类：（1）氧化铝；其熔点为2050℃，沸点为3000℃，具有良好的流动性，在晶体中溶解，在水中不溶解；(2）溶剂；一种以氟化铝，氟化镁，氟化钠，氟化钙，为主要成分的氧化盐；(3）一种阳极物质，也就是一种预先煅烧过的炭块。
母液套用方法在工艺研究中的作用
母液套用方法在工艺研究中的作用1. 什么是母液套用方法？说到母液，大家可能会想到做菜时的高汤，特别鲜美，煮啥都好吃。
但在工艺研究中，母液可不是拿来做火锅的，而是指在化工或生物工程中用来优化和改进产品的液体。
母液套用方法，就是借助这种液体的特性，把已有的工艺经验应用到新的研究中去，真是个省时省力的好办法。
1.1 为什么要用母液套用方法？首先，咱们搞研究的，时间就像那颗挂在天边的星星，似乎永远都不够。
每当你有新的研究项目时，想要从头开始实验，那得多花多少时间和精力啊！而母液套用方法的出现，就像是科研中的一剂强心针，让人感觉有了“捷径”。
通过引用已有的母液，不仅可以加快研发进程，还能有效降低成本，真是一举两得。
1.2 母液的特性母液的好处可不止这些，它里头往往含有各种营养成分，能够支持微生物的生长，促进反应的进行。
想象一下，像是给植物浇水，植物长得旺盛得不得了。
而这些特性，正是我们研究新工艺时需要的助力。
用好了母液，简直就像打了鸡血，效果倍儿棒！2. 在工艺研究中的应用说到具体应用，母液套用方法可真是大显身手。
它可以应用在很多不同的领域，像生物发酵、化学合成等。
下面就聊聊这几个方面。
2.1 生物发酵在生物发酵过程中，母液可以说是个“好帮手”。
咱们在进行微生物培养时，得让这些小家伙有个良好的成长环境。
有了母液，咱们就可以快速提供它们所需的营养，促进代谢，提升产物的产量。
想想那些在实验室里蹦蹦跳跳的细胞，心里还真有点小骄傲呢！2.2 化学合成在化学合成的领域，母液也能发挥大作用。
比如，咱们常常需要某种催化剂来加速反应，而母液中的成分恰恰能帮助我们找到合适的催化剂。
就好比找对象，合适的就是最佳选择，轻轻松松搞定一大堆难题，真是让人开心。
3. 未来的展望未来，母液套用方法的前景可谓一片光明。
随着科学技术的不断进步，咱们的研究方法也在不断演变。
母液的应用会越来越广泛，甚至可能成为一些新领域的“明星”。
想象一下，未来的实验室里，母液就像是一个万金油，帮助研究人员解决各种难题，那画面，简直美得不行！3.1 技术创新同时，随着各种新技术的出现，咱们也许能开发出更高级的母液，里面的成分更加丰富，效果更加显著。
TOPCon太阳电池单面沉积Poly-Si的工艺研究
第53卷第5期2024年5月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.53㊀No.5May,2024TOPCon 太阳电池单面沉积Poly-Si 的工艺研究代同光,谭㊀新,宋志成,郭永刚,袁雅静,倪玉凤,汪㊀梁(青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司,西安㊀710100)摘要:目前隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池制造技术越来越成熟,所耗成本不断降低㊂行业内普遍采用低压化学气相沉积(LPCVD)方式进行双面沉积或单面沉积㊂单面沉积存在Poly-Si 绕镀问题,严重影响电池片转化效率和外观质量,同时正面绕镀层去除难度较大,在用碱溶液去除绕镀层的同时,存在绕镀层去除不彻底或者非绕镀区域P +层被腐蚀的风险,导致P +发射极受损,严重影响电池片外观质量与性能㊂双面沉积可避免上述问题,但产能减少一半,制造成本增加㊂本文对单面沉积Poly-Si 工艺及绕镀层去除工艺进行研究,在TOPCon 电池正面及背面制作了一层合适厚度的氧化层掩膜,搭配合适的清洗工艺㊁去绕镀清洗工艺,既可有效地去除P +层绕镀的Poly-Si,也可很好地保护正面P +层及背面掺杂Poly-Si 层不受破坏,同时可大幅提升产能㊂关键词:TOPCon 太阳电池;Poly-Si 绕镀层;低压化学气相沉积;BSG;PSG;腐蚀速率中图分类号:TM914.4;TB43㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2024)05-0818-06Single-Sided Deposition of Poly-Si in TOPCon Solar CellsDAI Tongguang ,TAN Xin ,SONG Zhicheng ,GUO Yonggang ,YUAN Yajing ,NI Yufeng ,WANG Liang (Xi an Solar Power Branch,QingHai Huanghe Hydropower Development Co.,Ltd.,Xi an 710100,China)Abstract :At present,the technology of tunnel oxide passivated contact (TOPCon)solar cells is becoming more and more mature,and the manufacturing cost is decreasing.TOPCon cell technology has been applied in the process of manufacture.Low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD)is widely used in the industry for double-sided deposition or single-sided deposition.Single-sided deposition has the problem of Poly-Si winding coating,which seriously affects the efficiency and appearance quality of solar cells.It is difficult to remove the winding coating on the front side.While removing the winding coating in alkali solution,there is a risk of incomplete removal of the winding coating or corrosion risk of P +layer in non-winding plating area.As a result,the P +emitter is damaged,which seriously affects the appearance quality and performance of solar cells.Double-sided deposition can avoid the above risks,but the production capacity will be reduced by half,the manufacturing cost will increase.In this paper,the single-sided deposition of Poly-Si process and the removal process of the winding coating were studied.A layer of oxide coating with appropriate thickness is made on the front and back of TOPCon solar cells.With appropriate cleaning process and unwinding plating cleaning process,the Poly-Si winding coated with P +layer can be effectively removed,and the front P +layer and the doped Poly-Si layer on the back can be well protected from damage,and the production capacity can be greatly improved.Key words :TOPCon solar cell;Poly-Si winding coating;low pressure chemical vapor deposition;BSG;PSG;corrosion rate ㊀㊀收稿日期:2023-09-11㊀㊀作者简介:代同光(1986 ),男,山东省人,工程师㊂E-mail:tg334334@0㊀引㊀㊀言近年来,为应对能源危机和日益严重的环境问题,各国都在大力发展新能源,太阳能光伏发电技术因具有高效㊁清洁㊁取之不尽等优点,越来越受到国际能源产业的青睐㊂目前产业上应用最广泛的太阳能电池为传统晶硅电池,主要是以P 型单晶硅为衬底的钝化发射极背接触太阳电池(passivated emitterand rear cell,PERC)为主,但受P 型硅材料质量和器件结构设计的限制,其光电转化效率很难提高到23%以上[1]㊂而以N 型单晶硅片为衬底的N 型电池片,具有少子寿命高㊁对金属污染容忍度高㊁光致衰减低等㊀第5期代同光等:TOPCon太阳电池单面沉积Poly-Si的工艺研究819㊀优点,可用于制备双面电池,提高了太阳能电池系统的发电量,所以N型技术替代P型技术已成为光伏行业发展的趋势㊂在现有的N型电池中,隧穿氧化层钝化接触(tunnel oxide passivated contact,TOPCon)电池的隧穿氧化层和非晶硅层的沉积为硅片的背面提供了良好的表面钝化,提升了电池的开路电压和短路电流[2],TOPCon 电池具有工艺流程简单㊁效率提升空间大等优点,已被广泛应用于N型高效太阳能电池量产㊂TOPCon电池核心结构由SiO2隧穿氧化层和磷掺杂的多晶硅层组成,目前行业内TOPCon电池的制备方式主要为低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)法[3]㊁等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)法和溅射法,其中LPCVD技术制备的多晶硅膜层在片内及片间呈现较好的均匀性,电池端良率较高,工艺时间相对较短,生产效率高,同时LPCVD设备具有产能大㊁易于维护等优势,因此,LPCVD技术是目前TOPCon电池厂商布局的主流技术路线[4]㊂该技术采用LPCVD方式进行双面沉积或单面沉积,工艺的基本原理是将一种或数种气态物质,在较低压力下,用热能激活,使气态物质发生热分解或化学反应,沉积在衬底表面形成所需的薄膜㊂本征Poly-Si层的沉积主要应用硅烷的热分解来完成,在580~620ħ高温下,通入一定流量的硅烷,并将压力控制在一定范围内,硅烷热分解后在硅片表面沉积一定厚度的Poly-Si,化学反应式为SiH4ңSiˌ+2H2ʏ(1)其中单面沉积产能大但容易导致硅片正面边缘被绕镀Poly-Si(简称绕镀层),该绕镀层的存在影响电池正面对光的吸收,进而影响电池光电转换效率[5]㊂研究发现,与HF/HNO3酸刻蚀处理电池表面多晶硅绕镀相比,采用KOH碱刻蚀方法所处理的电池样品,在电池漏电流方面更具有优势[6],所以目前行业内普遍采用碱刻蚀去除绕镀层㊂但是碱溶液对前表面的腐蚀是全面的,也就导致前表面非绕镀区域也会受到影响,在去除绕镀层的同时,存在正面绕镀层去除不彻底或者非绕镀区域P+发射极被腐蚀的风险,严重影响电池片外观质量和性能㊂双面沉积可避免上述问题,但产能将减少一半,制造成本增加㊂为了保证单面沉积后电池的P+发射极在碱刻蚀过程中不被损坏,需要在P+发射极表面制备一层掩膜㊂本工作采用硼扩散时产生的硼硅玻璃(borosilicate glass,BSG)作为电池P+发射极掩膜,优点有:不增加新的生产设备,减少了电池制备成本;可通过调节硼扩散工艺实现P+发射极与BSG掩膜的共同制备,减少了电池制备流程,并避免样品转移过程带来的污染[6]㊂根据TOPCon电池工艺流程,在LPCVD后须对后表面进行磷掺杂㊂研究人员采用三氯氧磷热分解沉积方式进行磷掺杂,反应过程中生成的磷硅玻璃(phosphosilicon glass,PSG)被绕镀至硅片前表面,且绕镀的PSG厚度并不均匀,PSG的存在将影响Poly-Si绕镀层的去除,需要在去绕度工序前用HF 酸溶液去除㊂之前的研究人员通过实验发现,不同厚度的PSG叠加BSG,在HF酸溶液内的腐蚀速率不一致,进而影响前表面掩膜对P+发射极的保护作用㊂本文对单面沉积Poly-Si工艺及绕镀层去除工艺进行研究,通过在TOPCon电池正面及背面制备一层适宜厚度的氧化层掩膜,搭配刻蚀及去绕镀工序适宜浓度的清洗工艺,既可有效地去除P+层绕镀,也可很好地保护正面P+层及背面掺杂Poly-Si层不受破坏,解决Poly-Si绕镀层问题的同时,提高LPCVD产能㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀LPCVD单㊁双面Poly-Si沉积工艺对TOPCon电池外观及性能影响的实验在本公司TOPCon工艺产线其他工序工艺保持不变的条件下,LPCVD分别采用单插㊁双插方式制作电池,Poly-Si厚度120nm,对比LPCVD单㊁双面Poly-Si沉积时硅片前表面膜层结构的差异及LPCVD工艺后外观差异㊂1.2㊀LPCVD单㊁双面Poly-Si沉积时氧化层厚度对半成品外观影响的实验LPCVD采用单㊁双插方式制作电池半成品样片,在硼扩散㊁磷扩散工艺过程中,通过调整氧化压力,在硅片表面生长不同厚度的BSG㊁PSG,其他工序工艺保持不变,镀正面氮化硅后目测统计外观异常比例,实验设计如表1所示㊂820㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷表1㊀不同氧化层厚度对单、双面Poly-Si 沉积TOPCon 太阳电池外观影响实验方案Table 1㊀Experimental scheme of effect of different oxide layer thickness on the appearance of single-sided anddouble-sided Poly-Si deposited TOPCon solar cellsLPCVDGroup Count Thickness of BSG /nm Thickness of PSG /nm G1-14008030Single-sideG1-240010040G1-340012050G2-14008030Double-side G2-240010040G2-3400120501.3㊀HF 酸溶液对不同厚度氧化层腐蚀速率影响的实验在上述实验硼扩散㊁磷扩散工艺过程中,同步使用碱抛光片在表面制备不同厚度的BSG㊁PSG㊁BSG +PSG,对比其在刻蚀HF 酸溶液内的腐蚀速率差异,实验设计如表2所示㊂表2㊀不同厚度氧化层在HF 酸内腐蚀速率实验方案Table 2㊀Experimental scheme of corrosion rate comparison in HF acid for different oxide layer thicknessOxide layer Thickness /nm Concentration of HF /%Time /s BSG 80 1.5120PSG 50 1.512080+30 1.5120BSG +PSG80+40 1.512080+50 1.51201.4㊀Poly-Si 厚度及绕镀面积对单面Poly-Si 沉积TOPCon 电池外观影响的实验LPCVD 采用双插方式制作电池半成品样片,通过调整LPCVD 沉积时间得到不同厚度的Poly-Si,其他工序工艺保持不变,镀膜后统计外观异常比例㊂1.5㊀实验过程实验材料:N 型金刚线切割硅片制绒后半成品若干㊁N 型金刚线切割硅片抛光片若干㊁HF 酸溶液㊂图1㊀TOPCon 电池制备工艺路径Fig.1㊀Preparation process path of TOPCon cells 实验设备及仪器:深圳捷佳创湿法槽式清洗设备㊁深圳捷佳创低压扩散设备㊁普乐LPCVD㊁RENA InOxSide 链式刻蚀机㊁深圳捷佳创管式镀膜设备㊁Syscos COSE PV4.0光谱椭偏仪㊂实验方法:取N 型金刚线切割硅片制绒后半成品若干,使用深圳捷佳创低压扩散设备进行硼扩散工艺,通过调整氧化压力制备不同厚度的BSG,硼扩后的样品按实验组进行分类,经RENA链式刻蚀机清洗背表面及侧边横截面的BSG 后,浸没在捷佳创湿法槽式设备NaOH 刻蚀槽中对背表面进行抛光,再使用普乐LPCVD 设备进行单㊁双面Poly-Si 沉积,之后在深圳捷佳创低压扩散设备进行磷扩散工艺,通过调整氧化压力制备不同厚度的PSG,后流转至去PSG 工序,使用RENA 链式刻蚀机清洗前表面绕镀Poly-Si 上层绕扩PSG,进一步在去绕镀清洗工序使用深圳捷佳创湿法槽式NaOH 刻蚀溶液去除绕镀Poly-Si,最后使用深圳捷佳创管式镀膜设备对硅片前表面镀氮化硅膜,实验结束后全检外观,统计半成品外观情况㊂上述硼扩散㊁磷扩散过程中,同步使用NaOH 碱刻蚀抛光后的硅片作为氧化层厚度监控片,并随样品进行流转,用于去PSG 工序监控氧化层厚度变化㊂实验样品制作工艺流程如图1所示㊂㊀第5期代同光等:TOPCon太阳电池单面沉积Poly-Si的工艺研究821㊀2㊀结果与讨论2.1㊀LPCVD单、双面Poly-Si沉积工艺对TOPCon电池结构及外观的影响当LPCVD采用双面沉积(单槽单插)时,硅片正表面㊁背面均沉积厚度一致的Poly-Si,硅片前表面颜色均匀㊂采用单面沉积(单槽双插)时,硅片背面沉积厚度一致的Poly-Si,硅片正面绕镀厚度不一致的Poly-Si,根据前表面外观颜色可以看出,从硅片边缘到中心,绕扩的多晶硅厚度呈递减趋势,单双面沉积P+层绕镀结构对比如图2所示㊂LPCVD工艺前和工艺后半成品前表面外观如图3所示㊂图2㊀LPCVD单面与双面结构图Fig.2㊀Structure of single-sided and double-sided by LPCVD图3㊀LPCVD单面与双面P+层外观Fig.3㊀P+layer appearance of single-sided and double-sided by LPCVD2.2㊀LPCVD单面Poly-Si沉积时氧化层厚度对半成品外观影响经实验数据分析(见表3)可知,LPCVD采用双面沉积时,样品镀膜后外观无异常㊂LPCVD采用单面沉积时,当硼扩散BSG厚度小于80nm时,在BOE去绕镀时不足以保护P+层,导致部分区域被腐蚀抛光;当BSG厚度大于100nm时,抛光现象消除;当PSG厚度大于40nm时,在BOE去绕镀时P+层局部被过度腐蚀导致外观发白的比例最高;当PSG厚度小于40nm时,发白比例随PSG厚度减小而递减㊂外观正常及异常图片如图4所示㊂表3㊀LPCVD单面与双面匹配不同厚度氧化层的外观数据Table3㊀Appearance data of single-sided and double-sided by LPCVD matching with different oxide layer thickness LPCVD Group Proportion of polishing/%Proportion of whiten/%G1-110 Single-side G1-200.5G1-30 1.5G2-100 Double-side G2-200G2-3002.3㊀HF酸溶液对不同掺杂氧化层腐蚀速率的影响HF酸对不同厚度氧化层腐蚀能力数据如图5所示㊂从图中可以看出,不同氧化层在同一浓度HF酸溶液内的腐蚀速率为:V BSG<V PSG<V BSG+PSG㊂在腐蚀BSG+PSG叠层掩膜时,随着PSG厚度的增加,腐蚀速率将增大,而在磷扩工艺过程中,P+层绕镀的PSG厚度是不一致的,这将导致刻蚀在去除P+层PSG绕镀时,腐822㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷蚀速率不一致,部分区域剩余掩膜较薄,在去绕镀时被腐蚀,被腐蚀区域比表面积变小,在镀氮化硅膜时,同一条件下,反应气体流量相同,比表面积大的区域沉积的氮化硅厚度越小,而比表面积小的区域则反之[7],导致被腐蚀区域膜厚异常,外观呈发白状,所以在选择磷扩散工艺时,要尽量降低P +层绕扩的PSG 厚度,以降低BSG +PSG 叠层掩膜在刻蚀的腐蚀速率差异㊂图4㊀LPCVD 单面经去绕镀㊁镀膜后的外观Fig.4㊀Appearance after dewinding and coating of single-side by LPCVD图5㊀HF 酸对不同厚度氧化层腐蚀能力数据Fig.5㊀Etching ability data of HF acid to different oxide layers thickness 2.4㊀改进效果评估综上所述,通过在TOPCon 电池前表面制备适宜厚度的BSG 掩膜,同时控制PSG 厚度,可有效解决单面Poly-Si 沉积导致的外观异常,同步制作两组改进前和改进后的电池片进行对比,统计前表面外观异常比例和电性能参数,评估改进效果,实验条件及结果如表4所示㊂实验结果显示,改进前外观抛光比例1.2%,外观发白比例1.8%,改进后外观无明显异常㊂改进前外观异常区域PN 结被腐蚀破坏,难以产生光生伏特效应,导致转化效率损失,改进后外观无异常,电池性能显著提升㊂表4㊀不同厚度氧化绕镀层对单面Poly-Si 沉积TOPCon 太阳电池外观及电性能影响Table 4㊀Effects of different oxide layer thickness on the appearance and electrical properties of TOPCon solar cells deposited by single-sided Poly-SiGroup Count Thickness of BSG /nm Thickness of PSG /nm U oc /V I sc /AR s /ΩR sh /ΩFF /%NCell /%Proportion of polishing /%Proportion of whiten /%Baseline 40080500.706513.69140.0009460282.6624.27 1.2 1.8Improvement 400100300.707413.69950.0008466582.7824.32003㊀结㊀㊀论1)在TOPCon 工艺过程中,LPCVD 采用单面Poly-Si 沉积时,前表面非绕镀区域在清洗去绕镀时容易被腐蚀,导致电池片外观异常㊁效率损失㊂㊀第5期代同光等:TOPCon太阳电池单面沉积Poly-Si的工艺研究823㊀2)氧化层厚度对TOPCon电池外观起着至关重要的作用,当硼扩散BSG厚度小于一定量时,在BOE去绕镀时不足以保护P+层,导致部分区域被腐蚀抛光;PSG厚度大于一定厚度时,在BOE去绕镀时P+层局部易被过度腐蚀导致发白㊂3)各掺杂氧化层在刻蚀HF酸溶液内的腐蚀速率为:V BSG<V PSG<V BSG+PSG㊂在腐蚀BSG+PSG叠层掩膜时,随着PSG厚度的增加,腐蚀速率将增大㊂4)通过在TOPCon电池正面制备一层适宜厚度的氧化层掩膜,搭配刻蚀及去绕镀工序化学品1.5%浓度的清洗工艺,即可有效地去除P+层绕镀的Poly-Si,也可很好地保护正面P+层不受破坏,解决单面沉积Poly-Si 外观异常的同时,提高LPCVD产能㊂参考文献[1]㊀张㊀志.隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池的研究[D].昆明:昆明理工大学,2019.ZHANG Z.Research on tunneling oxide passivation contact(TOPCon)solar cells[D].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2019(in Chinese).[2]㊀肖友鹏,李桂金.硅太阳电池钝化载流子选择性接触概念与现状[J].电源技术,2019,43(11):1897-1900.XIAO Y P,LI G J.Concept and present situation of passive carrier selective exposure in silicon solar cells[J].Chinese Journal of Power Sources,2019,43(11):1897-1900(in Chinese).[3]㊀SACHS E,PRUEGER G,GUERRIERI R.An equipment model for polysilicon LPCVD[J].IEEE Transactions on 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氯化铵转化新工艺的机理及条件探究
第53卷第3期2021年3月Vol.53No.3Mar.,2021无机盐工业INORGANIC CHEMICALS INDUSTRYDoi:10.11962/1006-4990.2020-0216开放科学(资源服务)标志识码(OSID)氯化铵转化新工艺的机理及条件探究李非心，周建敏1,李铖钰打徐文涛打张昕玥打李欣伟1,王军心,纪志永1'2'3，赵颖颖1'2'3，郭小甫1'2'3，袁俊生1'2'3(1.河北工业大学化工学院/海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心，天津300130；2.河北省现代海洋化工技术协同创新中心；3.河北工业大学化工学院/化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室)摘要:针对目前纯碱产业氯化铵产能过剩的问题，提岀一种氯化铵转化新思路。
即以固体氯化铵和碳酸镁为原料，采用固相加热反应生成氯化镁、氨气、二氧化碳和水，其中氨气和二氧化碳可回收用于纯碱的生产。
从热力学角度分析了固体氯化铵和碳酸镁的反应机理，探讨了反应温度、反应时间和配料比对氯化铵转化率的影响,进行了正交实验并确定了最优反应工艺条件，对反应产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)表征。
最佳反应条件:碳酸镁与氯化铵物质的量比为1.820,反应温度为523K,反应时间为120min。
在该反应条件下氯化铵转化率可达94.40%，氯化镁纯度可达工业标准。
关键词:纯碱;氯化铵;氯化镁;反应机理;热力学中图分类号:TQ126.2文献标识码:A文章编号：1006-4990(2021)03-0048-06Study on mechanism and conditions of the new process of ammonium chloride conversionLi Fei1,2,3,Zhou Jianmin1袁Li Chengyu1袁Xu Wentao1,Zhang Xinyue1袁Li Xinwei1,Wang Jun1,2,3,Ji Zhiyong1,2,3袁Zhao Yingying1,2,3袁Guo Xiaofu1,2,3,Yuan Junsheng1,2,3(1.School of Chemical Engineering,Helei University of Technology^,Engineering Research Center f or Chemical Technology of t heEfficient Utilization of S eawater Resources,Tianjin300130,China；2.Collaborative Innovation Center of H elei Modern MarineChemical Technology；3.School of Chemical Engine e ring,He lei University of Technology,Che mical Energy Conservation Process Integration and Resource Utilization National-Local Joint-EngineeringLaboratory)Abstract:Aiming at the problem of excess capacity of ammonium chloride in soda industry, a new way of conversion of ammonium chloride was put forward.Solid ammonium chloride and magnesium carbonate were used as raw materials to produce magnesium chloride,ammonia,carbon dioxide and water by solid-state heating reaction.Ammonia and carbon dioxide can be recycled using for soda production.The reaction mechanism of solid ammonium chloride and magnesium carbonate was investigated from the thermodynamics,and the effects of reaction temperature,reaction time and ratio of ingredients on the conversion of ammonium chloride were discussed.The orthogonal experiment was carried out to determine the optimal reaction conditions,the products were characterized by XRD,SEM and EDS.The results show that the optimum reaction conditions were as follows：the amount-of-substance ratio of magnesium carbonate and ammonium chloride was1.8：2.0,the temperature was 523K and the reaction time was120min.Under the conditions, the conversion ratio of ammonium chloride can reach94.40% and the purity of magnesium chloride can reach the industrial standard.Key words:soda ash；ammonium chloride；magnesium chloride；reaction mechanism；thermodynamics随着中国经济的持续性发展，纯碱产业的发展一直备受关注［1-3］。
“新酸析木素工艺”处理草浆制浆黑液的研究
取 ３ ５０ Ｌ洗净待用 的烧杯并 编号 １ 、＃ 个 ０ｍ ＃２、 ３， ＃分别加 入 ３０ Ｌ ０ｍ 黑液 ， 再用注射器分别 向 ３ 个烧 杯中加入 ２ ｍ 废硫酸 （ 当于将黑液 ｐ ． Ｌ ５ 相 Ｈ值调至 ３ 的废硫酸量 ）再分别向 ３ ， 个烧杯 中加入 １ｍ ｌ 、＃ ５ Ｌ＃ ２ 、 ３ ＃复合剂， 酸析效果记录如表 ２所示。
２ 实验 部分
２１实验 原理 ．
天然木质素是一类具有三维空 问结构的芳香族 高分子化合物， 由苯基丙烷单元构成 ， 含有酚羟基 、 甲 氧基和酚醚键 。其基本结构单元是 ：
◇
ＯＨ 一Βιβλιοθήκη …ＯＨ铷。Ｏ 。 。 Ｈ … 企
通式可记为 Ｒ Ｏ 。 — Ｈ 在蒸煮过程 中， 由于烧碱的作用 ， 使醚键断裂 ， 木质素大分子逐步降解为碱木质素即木 质素钠盐 Ｒ Ｏ ａ — Ｎ 形式存在 ， 完全溶于黑液中， 呈亲水 胶体 ， 用酸中和黑液时发生亲 电子性取代反应 ， 即氢 离子取代了碱木质素中的钠离子 ， 使碱木素胶体受到
维普资讯
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工艺与 技术
２ ０ ０ ６年 第 ３ 期
¨ 新酸祈木素工艺 ¨ 处理草浆制浆黑液的研究米
刘勃 ’ 蒋文强 。 孟丽艳 ’ 洪卫 。 冯晓静 ｚ １ ． 山东省环境保护科学研究设计院 山东 济南（５０３ ２０ １） ２山东轻工业学院轻化与环境 工程 学院 山东 济南（５１０ ． ２００ ）
表 １ 酸溶木素 与总木素的比例
塑量
比例（
！ 墨
４１ ． ７
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破坏 ， 生成难溶于水 的木质素 ， 从黑液 中分离 出来 】 。
《煤化工工艺学》——煤的直接液化
煤糊相加氢工艺流程
将煤、催化剂和循环油在球磨机内湿磨制成煤浆（煤糊）。 然后用高压泵输送并与氧气混合送入热交换器，与从热分离 器顶部出来的油气进行热交换，接着进入预热器和4个串联的反 应器。 反应后的物料先进入热分离器，分出气体和油蒸气，剩下重 质糊状物料。前者经过热交换器后再到冷分离器，分为气体和油。 气体的主要成分是H2，经洗涤后作为循环气再回到反应系统。 从冷分离器底部得到的油经蒸馏得到粗汽油、中油和重油。 重质糊状物料经离心过滤分为重质油和固体残渣，离心分离 重质油和蒸馏重油合并后作为循环油返回系统，用于调制煤糊。 固体残渣干馏可得到焦油和半焦。蒸馏得到的粗汽油和重油再进 入气相加氢系统。
当液化反应温度提高，裂解反应加剧时，需注意有相应的供 氢速度配合，否则会有结焦的危险。
-13- 2019年7月13日星期六
3. 脱杂原子的反应
（1） 脱氧反应： ① 氧的存在形式； ② 各基团脱除的难易程度； ③ 随氧脱除率的增加，油品产率增加，同时煤中总是 有40%的氧稳定存在。（图7-1）
（2）脱硫反应：含硫化合物转化为H2S。 （3）脱氮反应：比脱硫困难，含氮化合物转化为NH3。
1. 煤的热解
煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，就会发生一 系列复杂反应，析出煤气、热解水和焦油等产物，剩 下煤焦。
煤的热解温度范围较大 ，热解速度随温度的升高而加 快。
对褐煤和烟煤讲，煤裂解速度最快或胶质体生成量最 大的温度范围约在400～450℃，这与煤加氢液化的适 宜温度区间基本一致，这也说明热解是煤加氢的前提。
利用轻质溶剂在超临界条件下抽提可得到以重质油为 主的油类——抽提率不太高。
（2）浴剂加氢抽提液化法
压裂返排液处理技术研究
压裂返排液处理技术研究作者：赵俊勇来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第01期摘要：压裂技术已成为油田稳产增产的一项核心技术，在压裂作业过程中所产生的返排液已成为当前油层水体污染主要来源之一，我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中对所有工业污染物的排放实施了强制性的标准要求，且随着国家对石油化工领域内环保要求越来越严格，因此，如何妥善解决压裂返排液已成为当下一项重要的工作。
本文对压裂返排液的产生及存在的问题进行了分析，阐述了压裂返排液的危害，综述了国内外压裂返排液现有的处理方法，为促进油田压裂返排液處理再利用研究提供一定的思路。
关键词：压裂;返排液;重复利用1压裂返排液的产生及存在的问题压裂GO 艺是油井增产的一项主要措施在各油田普遍采用。
其中最常用的是水基压裂液，它具有高黏度、低摩阻、悬砂性好、对地层伤害小等优点现已成为主要压裂液类型。
油田压裂返排液的水质特征见表1，由表1可见，油井压裂过程中产生的返排压裂液具有污染物成分复杂、浓度高、黏度大，处理难度大，是油田较难处理污水之一。
如不处理直接进入集输流程，会严重干扰后续流程，严重影响到油田生产，导致设备堵塞、油田下降，环保不达标等诸多问题。
2国内外压裂返排液处理技术现状2.1国外处理技术现状近年来，国外研究开发出一些压裂返排液处理的新技术，这些新技术能有效处理返排液中原油、悬浮物以及难降解有机物的物质，处理后的返排液均能达到重复利用要求和排放标准。
①MVR蒸馏技术。
该技术是重新利用二次蒸汽能量，从而减少对外界能源需求的一项节能技术。
主要去除压裂返排液中的重金属离子，从而降低返排液总矿化度;②电絮凝技术。
该技术是利用电能的作用，在反应过程中同时具有电凝聚、电气浮和电化学的协同作用，主要去除压裂返排液中的悬浮物和重金属离子;③臭氧催化氧化技术。
该技术是利用臭氧与活性炭联用的处理技术，主要利用臭氧超强的氧化能力来去除压裂返排液中的难降解有机物和细菌;④MI SWACO技术。
一种新型沉降仪的研究
随着 社会 经济 的飞 速 发展 ， 高 速 铁路 以及 高 速 对
公 路 的需 求 日益增 加 。 由于 高 速铁 路 、 路 运行 速 度 公
度不 高 、 测量精 度低 、 为 因 素干 扰 大 、 测 数据 的可 人 监 靠性 难保 证 、 法 实现 实时 连续监 测 和预报 等 问题 ， 无 监 测数 据严 重滞 后 ， 沉降 预报 不及 时 。 因此 ， 发性 能可靠 、 格低廉 、 研 价 自动化 程度 高 、 观 测精 度 满足工 程 发展 要 求 的新 型沉 降 监 测仪 器 ， 合 符 我 国工 程建设 飞 速发 展 的基 本 国情 ， 对 提 高 我 国高 并 速铁 路 、 公路 的建 设 质量 、 证 交 通 安 全 、 约建 设 资 保 节 金具 有 重要 的社 会价值 和 经济意 义 。本文 为克服 上述
设 备 内液 体 体 积 不 变 的 前 提 下 ， 用 振 弦 式 传 感 器 测 得 由 测 点 处 沉 降 引起 的 液 面 压 力 的 变化 ， 而 确 定 利 从
该点 的沉 降值 。该 种仪 器经过 严格 的 工艺制 作加 工 以及标 定检 验 才可使 用 。通过 室 内检 验及 性 能分析
可 知 ， 种 沉 降 仪 的 观 测 精 度 和 长 、 期 稳 定 性 均 较 好 。 同 时 ， 合 应 用 自动 化 采 集 和 远 程 传 输 控 制 技 该 短 结
术， 该沉 降仪 将具 有更 广 泛的应 用 空 间。
关键 词 ： 降仪 沉 振 弦 式 传 感 器 沉 降观 测 中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ ． 文 献 标 识 码 ： Ｔ ４１ ６ Ａ
现有 设 备 的不足 ， 发 了一 种 利 用 液 面压 力 差 和沉 降 研