一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备及工艺.pdf

本发明公开了一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备及工艺，其中，高纯氢生产设备包括控制装置、甲醇水储存输送装置及至少三组甲醇水重整制氢模组，控制装置与甲醇水储存输送装置及每一组甲醇水重整制氢模组均电性连接，以控制甲醇水储存输送装置及各组甲醇水重整制氢模组的工作状态；各组甲醇水重整制氢模组制得的氢气通过输送管道直接传送给晶体硅制备系统，控制装置根据晶体硅制备系统的高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转。本发明模块化高，单一模块体积小、启动快速，无需要贮氢罐、能即时制氢及快速分离出氢气，稳定性好，智能化高，制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏，安全性高、可靠性强。

1.  一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：包括控制装置、甲醇水储存输送装置及至少三组甲醇水重整制氢模组，所述控制装置与甲醇水储存输送装置及每一组甲醇水重整制氢模组均电性连接，以控制甲醇水储存输送装置及各组甲醇水重整制氢模组的工作状态；所述各组甲醇水重整制氢模组制得的氢气通过输送管道直接传送给晶体硅制备系统，该晶体硅制备系统在晶体硅制备的过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置，该控制装置根据晶体硅制备系统的高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料。

2.  根据权利要求1所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述甲醇水储存输送装置包括甲醇水储存容器及输送泵，所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢模组；所述输送泵的数量与甲醇水重整制氢模组的数量相匹配，所述甲醇水储存容器的数量等于或少于输送泵的数量。

3.  根据权利要求1所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述甲醇水重整制氢模组包括重整器，该重整器内设有重整室及氢气纯化装置，重整室内的温度为300-570℃温度，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应制得含氢气体，重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近；所述重整器与晶体硅制备系统之间还设有高纯氢气纯化装置，从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，供应给晶体硅制备系统。

4.  根据权利要求3所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述甲醇水重整制氢模组整合有换热器，所述换热器安装于甲醇水储存输送装置与高纯氢气纯化装置之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器设有电加热器，该电加热器为重整室提供300-570℃温度；从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，该高纯氢气经换热器后温度降低，再供应给晶体硅制备系统。

5.  根据权利要求4所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述换热器与重整器之间还设有补偿汽化装置，该补偿汽化装置设有电加热器，所述甲醇和水原料经补偿汽化装置后可进一步汽化。

6.  根据权利要求3所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述甲醇水重整制氢模组整合有换热器，所述换热器安装于甲醇水储存输送装置与重整器之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器内还没有汽化室，所述甲醇和水原料在换热器中换热后进入汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室下部及中部温度为300-420℃，重整室上部的温度为400-570℃；所述重整室与氢气纯化装置之间的连接管路的全部或部分设置于重整室的上部；从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，该高纯氢气经换热器后温度降低，再供应给晶体硅制备系统。

7.  根据权利要求6所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述重整器一端安装有启动装置，该启动装置包括杯座，杯座上安装有原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置；所述原料输入管道可输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管道相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管道后，从加热气化管道的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管道的末端相对应，用于对加热气化管道中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧，可对加热气化管道进行加热，使加热气化管道中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整器加热；所述温度探测装置用于探测加热气化管道旁的温度；所述重整器启动制氢后，重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行。

8.  根据权利要求7所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：所述杯座包括安装部及安装部上方的液体容纳部，所述原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置均安装于杯座之安装部上，所述液体容纳部可容纳从加热气化管道末端输出的甲醇和水原料，所述液体容纳部上端还设有液体防溅盖；所述加热气化管道依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段，所述甲醇和水原料可经直通管段上升至最高位置后，再经螺旋管段螺旋下降，再经上拱形管段后输出；所述杯座的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整器内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭。

9.  根据权利要求3～8中任意一项所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，其特征在于：在上述技术方案中，所述重整器的氢气纯化装置及高纯氢气纯化装置均为膜分离装置，该膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75%-78%，银占22%-25%。

10.  权利要求1～8中任意一项所述的用于晶体硅制备的高纯氢生产设备的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)晶体硅制备系统在晶体硅制备的过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置；
(2)控制装置根据即时高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料；当即时高纯氢需求量较小时，控制较少的甲醇水重整制氢模组运转，当即时高纯氢需求量较大时，控制较多的甲醇水重整制氢模组运转；
(3)控制装置实时侦测每一组甲醇水重整制氢模组的工作运转状况，当任意一组甲醇水重整制氢模组运转异常时，控制装置控制该异常的甲醇水重整制氢模组停止运转，并控制一处于待机状态的甲醇水重整制氢模组运转，或者控制其他运转中的甲醇水重整制氢模组加快制氢速度，以补偿因该异常的甲醇水重整制氢模组停止运转而减少的制氢量。

一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备及工艺
技术领域
本发明涉及晶体硅制备技术领域，特别涉及一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备及工艺。
背景技术
在晶体的生长与衬底的制备、氧化工艺、外延工艺中以及化学气相淀积（CVD）技术中，均要用到氢气。半导体工业对气体纯度要求极高。纯氢和高纯氢是电子工业用氢的普遍标准晶硅的制备需要用到氢，当硅用氯化氢生成三氯氢硅SiHCl₃后，经过分馏工艺分离出来，在高温下用氢还原，达到半导体需求的纯度，反应过程为：SiHCl₃ + H₂ →Si + 3HCl。在外延工艺中，用于硅气相外延四氯化硅或三氯氢硅在加热的硅衬底表面与氢发生反应，还原出硅沉积到硅衬底上，生成外延层的过程为：SiCl₄ + 2H₂ → Si + 4HCl及SiHCl₃ + H₂ → Si + 3HCl。上述过程对氢气纯度要求很高，通常要求至少达到99.9999%。氢气中含有的微量一氧化碳和二氧化碳杂质会使衬底氧化；如果含有甲烷，则会生成碳化硅进人外延层，引起缺陷。
在现有技术中，晶体硅制备的高纯氢来源主要有三种：其一、直接采购罐装高纯氢气。其二、用电解水的方法制取氢气，再纯化，但是，电解水制氢需要消耗大量的电能,制氢和纯化速率慢，且智能化差、无法模块化。其三、甲醇水重整制氢，参照中国发明申请201310340475.0（申请人：上海合既得动氢机器有限公司），该专利公开了一甲醇水制氢系统，甲醇与水蒸气重整器的重整室内，在350-409℃温度下1-5M Pa的压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢气和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程如下：(1)CH₃OH→CO+2H₂；(2)H₂O+CO→CO₂+H₂；(3)CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂，重整反应生成的H₂和CO₂，再经过分离室的钯膜分离器将H₂和CO₂分离，得到高纯氢气。但是在现有晶体硅制备过程中，甲醇水重整制氢技术均采用单一的重整器，智能化差、无法模块化、体积大、启动慢，甲醇原料浪费严重，安全性低，整个过程需要贮氢罐，晶体硅制备的稳定性难以保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，该高纯氢生产设备模块化高，单一模块体积小、启动快速，无需要贮氢罐、能即时制氢及快速分离出氢气，稳定性好，智能化高，制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏，安全性高、可靠性强。为此，本发明还要提供一种所述用于晶体硅制备的高纯氢生产设备的生产工艺。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，包括控制装置、甲醇水储存输送装置及至少三组甲醇水重整制氢模组，所述控制装置与甲醇水储存输送装置及每一组甲醇水重整制氢模组均电性连接，以控制甲醇水储存输送装置及各组甲醇水重整制氢模组的工作状态；所述各组甲醇水重整制氢模组制得的氢气通过输送管道直接传送给晶体硅制备系统，该晶体硅制备系统在晶体硅制备的过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置，该控制装置根据晶体硅制备系统的高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料。
所述甲醇水储存输送装置包括甲醇水储存容器及输送泵，所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢模组；所述输送泵的数量与甲醇水重整制氢模组的数量相匹配，所述甲醇水储存容器的数量等于或少于输送泵的数量。
所述甲醇水重整制氢模组包括重整器，该重整器内设有重整室及氢气纯化装置，重整室内的温度为300-570℃温度，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应制得含氢气体，重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近；所述重整器与晶体硅制备系统之间还设有高纯氢气纯化装置，从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，供应给晶体硅制备系统。
所述甲醇水重整制氢模组包括两种优选结构方式：
第一种甲醇水重整制氢模组的优选结构方式是：所述甲醇水重整制氢模组整合有换热器，所述换热器安装于甲醇水储存输送装置与高纯氢气纯化装置之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器设有电加热器，该电加热器为重整室提供300-570℃温度；从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，该高纯氢气经换热器后温度降低，再供应给晶体硅制备系统。
进一步，所述换热器与重整器之间还设有补偿汽化装置，该补偿汽化装置设有电加热器，所述甲醇和水原料经补偿汽化装置后可进一步汽化。
第二种甲醇水重整制氢模组的优选结构方式是：所述甲醇水重整制氢模组整合有换热器，所述换热器安装于甲醇水储存输送装置与重整器之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整室输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器内还没有汽化室，所述甲醇和水原料在换热器中换热后进入汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室，重整室下部及中部温度为300-420℃，重整室上部的温度为400-570℃；所述重整室与氢气纯化装置之间的连接管路的全部或部分设置于重整室的上部；从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，该高纯氢气经换热器后温度降低，再供应给晶体硅制备系统。
进一步，所述重整器一端安装有启动装置，该启动装置包括杯座，杯座上安装有原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置；所述原料输入管道可输入甲醇和水原料，原料输入管道与加热气化管道相连通，甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管道后，从加热气化管道的末端输出；所述点火装置的位置与加热气化管道的末端相对应，用于对加热气化管道中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧，可对加热气化管道进行加热，使加热气化管道中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整器加热；所述温度探测装置用于探测加热气化管道旁的温度；所述重整器启动制氢后，重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行。
再进一步，所述杯座包括安装部及安装部上方的液体容纳部，所述原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置均安装于杯座之安装部上，所述液体容纳部可容纳从加热气化管道末端输出的甲醇和水原料，所述液体容纳部上端还设有液体防溅盖；所述加热气化管道依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段，所述甲醇和水原料可经直通管段上升至最高位置后，再经螺旋管段螺旋下降，再经上拱形管段后输出；所述杯座的底侧安装有进风盖板，该进风盖板设有风道，外界空气可经该风道进入至重整器内；所述原料输入管道上设有电磁阀，以便控制原料输入管道打开或关闭。
在上述技术方案中，所述重整器的氢气纯化装置及高纯氢气纯化装置均为膜分离装置，该膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75%-78%，银占22%-25%。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
(1)晶体硅制备系统在晶体硅制备的过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置；
(2)控制装置根据即时高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料；当即时高纯氢需求量较小时，控制较少的甲醇水重整制氢模组运转，当即时高纯氢需求量较大时，控制较多的甲醇水重整制氢模组运转；
(3)控制装置实时侦测每一组甲醇水重整制氢模组的工作运转状况，当任意一组甲醇水重整制氢模组运转异常时，控制装置控制该异常的甲醇水重整制氢模组停止运转，并控制一处于待机状态的甲醇水重整制氢模组运转，或者控制其他运转中的甲醇水重整制氢模组加快制氢速度，以补偿因该异常的甲醇水重整制氢模组停止运转而减少的制氢量。
本发明的有益效果是：
其一、本发明采用至少三组甲醇水重整制氢模组，模块化程度高，单一甲醇水重整制氢模组体积小、启动快速，制氢温度、气体流量及气压等方面参数控制灵敏；
其二、本发明各组甲醇水重整制氢模组制得的氢气通过输送管道直接传送给晶体硅制备系统，无需贮氢罐等高压力贮氢容器，能即时制氢及快速分离出氢气，从而免除了贮氢罐成本，提高了氢气输送的安全度，避免因贮氢罐异常造成的氢气泄露甚至贮氢罐爆炸的问题；
其三、由于本发明每组甲醇水重整制氢模组的制氢量相对于现有技术中单一甲醇水重整制氢模组的制氢量要小得多，例如，若本发明设置20组甲醇水重整制氢模组，那么本发明每组甲醇水重整制氢模组的制氢量只需要现有技术中单一甲醇水重整制氢模组的制氢量的1/20即可；当即时高纯氢需求量较小时，控制装置只需要控制较少的甲醇水重整制氢模组（例如10组）运转；因此，本发明采用至少三组甲醇水重整制氢模组作为制氢主体装置时，能极大减少空载，其整体耗能较小，甲醇和水原料消耗较低、利用率高；
其四、本发明采用至少三组甲醇水重整制氢模组后，当一组甲醇水重整制氢模组发生故障时，高纯氢生产设备的其他甲醇水重整制氢模组还可以正常运转，或者可以令处于待机状态的甲醇水重整制氢模组顶替工作，因此，其稳定性可靠性好，智能化高，可以防止因部分甲醇水重整制氢模组瘫痪而造成晶体硅制备系统的重大异常；
其五、较小制氢量的甲醇水重整制氢模组噪音较小，有利于减少噪声污染；
其六、本发明采用至少三组甲醇水重整制氢模组，当甲醇水重整制氢模组数量不够时，可以方便地增加甲醇水重整制氢模组，提高制氢量，使得本发明的甲醇水重整制氢模组数量能游刃有余地弹性扩展；
其七、本发明设置至少三组甲醇水重整制氢模组后，单一甲醇水重整制氢模组传送至晶体硅制备系统的氢气输送管道可以做到非常小，这种非常小直径的氢气输送管道能大幅提高其承受压力的能力（管道越小，承压能力越大），从而大幅提高晶体硅制备系统的安全性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构方框示意图。
图2为本发明一优选实施例的甲醇水储存输送装置结构方框示意图。
图3为本发明另一优选实施例的甲醇水储存输送装置结构方框示意图。
图4为本发明一优选实施例的甲醇水重整制氢模组结构方框示意图。
图5为本发明另一优选实施例的甲醇水重整制氢模组结构方框示意图。
图6为图5中重整器的分散结构示意图。
图7为图5中重整器启动装置的结构示意图。
图8为图5中重整器启动装置的杯座部分结构示意图。
图9为晶体硅制备系统的整体结构方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
如图9所示，为晶体硅制备系统的整体结构方框图，将三氯化硅或四氯化硅原料在精溜塔6中进行精溜提纯，得到纯度大于99.995%的三氯化硅或四氯化硅原料；然后将三氯化硅或四氯化硅原料送至汽化器7中汽化；接着，将汽化的三氯化硅或四氯化硅原料与纯度为99.9999%至99.99999的高纯氢气按照1：2至1：10的摩尔比在混合器8中进行混合，得到混合气原料；再接着，将混合气原料送入还原炉9，通过调节还原炉9内硅芯载体的电流来控制还原炉9内温度在1020℃至1120℃，炉内压力控制在0.15MPa 至0.40Mpa，混合气原料在还原炉9内进行气相化学沉淀反应生成的晶体硅沉积在硅芯载体上，同时生成氯化氢。
如图1所示，一种用于晶体硅制备的高纯氢生产设备，包括控制装置1、甲醇水储存输送装置2及至少三组甲醇水重整制氢模组3，所述控制装置1与甲醇水储存输送装置2及每一组甲醇水重整制氢模组3均电性连接，以控制甲醇水储存输送装置2及各组甲醇水重整制氢模组3的工作状态；所述各组甲醇水重整制氢模组3制得的氢气通过输送管道直接传送给晶体硅制备系统4，该晶体硅制备系统4在晶体硅制备的过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置1，该控制装置1根据晶体硅制备系统4的高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组3运转，并控制甲醇水储存输送装置2向运转的甲醇水重整制氢模组3输送甲醇和水原料。此外，本发明甲醇水重整制氢模组3的数量优选为5组～30组，进一步优选为8组～15组，这样能更好的保证晶体硅制备系统的氢气需求量。
本发明设置至少三组甲醇水重整制氢模组3后，单一甲醇水重整制氢模组3传送至晶体硅制备系统的氢气输送管道可以做到非常小，本发明的氢气输送管道采用直径为1～7mm的不锈钢管，这种直径的氢气输送管道能大幅提高其承受压力的能力（管道越小，承压能力越大），从而大幅提高晶体硅制备系统的安全性能。进一步，氢气输送管道优选为采用直径为2～5mm的不锈钢管。
如图2和图3所示，所述甲醇水储存输送装置2包括甲醇水储存容器21及输送泵22，所述甲醇水储存容器21内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵22用于将甲醇水储存容器21中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢模组3；所述输送泵22的数量与甲醇水重整制氢模组3的数量相匹配，所述甲醇水储存容器21的数量等于或少于输送泵22的数量。在图2中，甲醇水储存容器21的数量为单独1个，在图3中甲醇水储存容器21的数量与输送泵22的数量相匹配。
如图4和图5所示，所述甲醇水重整制氢模组3包括重整器31或32，该重整器31或32内设有重整室311或321及氢气纯化装置312或322，重整室内的温度为300-570℃温度，重整室内设有催化剂，在重整室内，甲醇与水蒸气在1-5M Pa的压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢气和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统，反应方程为：(1)CH₃OH→CO+2H₂、(2)H₂O+CO→CO₂+H₂ 、(3)CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂ ，重整反应生成的H₂和CO₂；重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近；所述重整器31或32与晶体硅制备系统4之间还设有高纯氢气纯化装置36或37，从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置后得到高纯氢气，供应给晶体硅制备系统4。本发明各组甲醇水重整制氢模组采用重整器在300-570℃的温度下及催化剂作用下重整制氢的方式，其制氢速度及效率高，甲醇水原料转化效率和利用率高，稳定性好；由于氢气纯化装置及高纯氢气纯化装置中的氢气温度与重整室温度相同或接近，因此，能显著提高氢气纯化效率及降低氢气纯化难度，实现快速膜分离。由于还设置了高纯氢气纯化装置，使得氢气的纯度能达到非常高的程度，经实验证明，从重整器内的氢气纯化装置的产气端输出的氢气，其纯度能达到99.9999%，而经高纯氢气纯化装置后，氢气纯度能达到99.9999999%。
所述甲醇水重整制氢模组3包括两种优选结构方式：
如图4所示，第一种甲醇水重整制氢模组3的优选结构方式是：所述甲醇水重整制氢模组3整合有换热器33，所述换热器33安装于甲醇水储存输送装置2与重整器31之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器33中，与重整室31输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器31设有电加热器313，该电加热器313为重整室311提供300-570℃温度；从重整器内的氢气纯化装置312的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置36后得到高纯氢气，该高纯氢气经换热器33后温度降低，再供应给晶体硅制备系统4。
进一步，所述换热器33与重整器31之间还设有补偿汽化装置34，该补偿汽化装置34设有电加热器341，所述甲醇和水原料经补偿汽化装置34后可进一步汽化。
如图5所示，第二种甲醇水重整制氢模组3的优选结构方式是：所述甲醇水重整制氢模组3整合有换热器35，所述换热器35安装于甲醇水储存输送装置2与重整器321之间的输送管道上，低温的甲醇和水原料在换热器35中，与重整室321输出的高温气体进行换热，甲醇和水原料温度升高、汽化；所述重整器32内还没有汽化室（图中未示出），所述甲醇和水原料在换热器中35换热后进入汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室321，重整室321下部及中部温度为300-420℃，重整室321上部的温度为400-570℃；所述重整室321与氢气纯化装置322之间的连接管路的全部或部分设置于重整室的上部；从重整器内的氢气纯化装置322的产气端输出的氢气，再经高纯氢气纯化装置37后得到高纯氢气，该高纯氢气经换热器35后温度降低，再供应给晶体硅制备系统4。
进一步，如图5-图8所示，所述重整器32一端安装有启动装置5，该启动装置5包括杯座51，杯座51上安装有原料输入管道52、加热气化管道53、点火装置54及温度探测装置55；所述原料输入管道52可输入甲醇和水原料，原料输入管道52与加热气化管道53相连通，甲醇和水原料经原料输入管道52进入加热气化管道53后，从加热气化管道53的末端输出；所述点火装置54的位置与加热气化管道53的末端相对应，用于对加热气化管道53中输出的甲醇和水原料进行点火，甲醇和水原料经点火装置54点火后燃烧，可对加热气化管道53进行加热，使加热气化管道53中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度，进而为重整器32加热；所述温度探测装置55用于探测加热气化管道53旁的温度；所述重整器32启动制氢后，重整器32制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器32运行。重整器32正是利用启动装置5为重整器32加热，才令重整器32启动，进而发生重整反应，启动时间在5分钟内即可完成，非常快速，启动完成后，启动装置5关闭。
如图6-图8所示，所述杯座51包括安装部511及安装部上方的液体容纳部512，所述原料输入管道52、加热气化管道53、点火装置54及温度探测装置55均安装于杯座之安装部511上，所述液体容纳部512可容纳从加热气化管道53末端输出的甲醇和水原料，所述液体容纳部512上端还设有液体防溅盖513。原料输入管道52输入甲醇和水原料后，经加热气化管道53输出时，多余的甲醇和水原料可容纳于杯座之液体容纳部512中，当然，在甲醇和水原料迅速燃烧后，液体容纳部512中的甲醇和水原料也会气化燃烧。所述液体防溅盖513可防止液体容纳部512中的甲醇和水原料在气化燃烧时四处飞溅。所述加热气化管道53依次包括直通管段531、螺旋管段532及上拱形管段533，所述甲醇和水原料可经直通管段531上升至最高位置后，再经螺旋管段532螺旋下降，再经上拱形管段533后输出。这样，启动装置5开始工作时，甲醇和水原料进入加热气化管道53，甲醇和水原料在上拱形管段533的作用下，甲醇和水原料会以滴落的方式从上拱形管段533的末端滴出，以便点火装置进行点火；点火成功之后，由于螺旋管段532的整体长度比较长，受热面积大，因此，螺旋管段532中的甲醇和水原料能充分受热气化。
如图6-图8所示，所述杯座51的底侧安装有进风盖板56，该进风盖板设有风道561，外界空气可经该风道进入至重整器32内，从该风道561进入的外界空气可为启动装置5提供氧气，也可为重整器32提供氧气，为提高空气进入量，可在风道561外侧增加风扇（图中未示出）；所述原料输入管道52上设有电磁阀，以便控制原料输入管道52打开或关闭。所述点火装置可以采用市场上耐高温的点火器，例如电子式脉冲式点火器等。
在上述技术方案中，所述重整器的氢气纯化装置312或322及高纯氢气纯化装置均为膜分离装置，该膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75%-78%，银占22%-25%。膜分离装置的制造工艺可参照本申请人上海合既得动氢机器有限公司于2012年12月21日申请的发明专利201210563913.5，甲醇水制氢设备的膜分离器及其制备方法。
用于晶体硅制备的高纯氢生产设备的生产工艺，包括以下步骤：
(1)晶体硅制备系统在晶体硅制备过程中，将即时高纯氢需求量反馈给控制装置；
(2)控制装置根据即时高纯氢需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢模组输送甲醇和水原料；当即时高纯氢需求量较小时，控制较少的甲醇水重整制氢模组运转，当即时高纯氢需求量较大时，控制较多的甲醇水重整制氢模组运转；
(3)控制装置实时侦测每一组甲醇水重整制氢模组的工作运转状况，当任意一组甲醇水重整制氢模组运转异常时，控制装置控制该异常的甲醇水重整制氢模组停止运转，并控制一处于待机状态的甲醇水重整制氢模组运转，或者控制其他运转中的甲醇水重整制氢模组加快制氢速度，以补偿因该异常的甲醇水重整制氢模组停止运转而减少的制氢量。
以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。