碳塔的设计
多晶硅是极为重要的优良半导体材料和光伏材料，在多晶硅生产工艺过程中需要使用碳塔，由于碳塔规格的不断扩大，其制造、检测、运输、安装都存在问题。本课题主要研究碳塔的设计，根据常规的填料塔、板式塔、蛇形管换热器和夹套筒体的结构，再结合设计要求，对传统碳塔的结构做出改进。主要是用蛇形管和带螺旋导流板的夹套这两个结构对碳塔内部进行温度和压力的控制。塔内装有活性炭，对气体进行吸附和解析，以达到净化气体的目的。此外，对一些碳塔的常规结构也进行了介绍。改进的碳塔结构:蛇形管和带螺旋导流板的夹套能够保证设计要求，而且制造简单，造价也不高。关键词多晶硅，碳塔，蛇形管，夹套
目 录
1 引言（或绪论） 1
2 选题1
2.1 选题背景 1
2.2 设计要求 2
2.3 研究手段 2
3 碳塔的设计 3
3.1 塔设备概论 3
3.2 碳塔分类 3
3.3 国内外研究现状 5
3.4 碳塔整体结构 5
3.5 碳塔常规结构 6
4 碳塔关键结构 17
4.1 蛇形管 17
4.2 带螺旋导流板的夹套筒体 18
5 碳塔的三维效果图 21
5 碳塔的二维效果图 24
结论 26
致谢 27
参考文献28
1 引言
多晶硅是优秀的半导体材料和光伏材料的主要原料，尤其是半导体和太阳能电池对多晶硅的需求极为旺盛。在多晶硅生产工艺过程中需要使用塔器，由于塔器规格的不断扩大，其制造、检测、运输、安装都存在问题。本课题要求针对该设备的设计规范、结构特点、安装要求及检验等各环节技术关键点进行分析，并提出有效设计方案。
2 选题
2．1 选题背景
多晶硅的特性类似于半导体，是特别重要的半导体材料。在电子、电器工业中，它被大规模地用于制造半导体收音机、彩电、电子计算机等，是制造这些电子、电器设备的基础性原料。同时它也是半导体工业、太阳能光伏产业等相关产业的比较关键的功能性材料。多晶硅的产量和纯度很深刻地影响着这些产业的发展， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
并且由此而影响国民经济的又好又快发展。由此我们可以知道，多晶硅对一个国家的工业发展是多么的重要。所以本课题的研究就和多晶硅的生产设备有关。
生产多晶硅有许多种方法，其中主要有改良西门子法、硅烷法、冶金法等制备方法。而在这几种主要的制备方法中，应用最为广泛地就是改良西门子法。
图2.1 改良西门子法生产多晶硅工艺流程
近些年来，随着微电子产业和太阳能光伏产业的飞速发展。对高纯多晶硅的使用也越来越多，致使市场上的高纯多晶硅产量不能满足需求。多晶硅的生产企业在提高多晶硅的纯度和数量、降低生产成本上展开了激烈的竞争。其中，原材料和电能两个因素是决定多晶硅生产成本的最主要因素。
而为了解决上述两个问题，提高多晶硅尾气的回收利用率就成为了研究的热点，各生产多晶硅的企业都在提高尾气回收利用率上投入了大量的人力、物力、财力，也取得了不错的进步。
本课题所设计的碳塔就是用于多晶硅尾气的回收利用。主要是利用活性炭的吸附和解析作用对尾气进行净化，从而得到比较纯净的气体，以便排到空气中或者进行下一步的气体利用。
2．2 设计要求
本课题所要设计的碳塔，根据厂里的相关需求。在碳塔的工作压力、温度、容积等许多方面都给出了明确的数据。包括碳塔外面的夹套和里面的蛇形管。
当然上面的一些设计要求，具体数据什么的都是比较常规的要求，任何类型的碳塔都会有这样的要求。有了这些具体的要求才可以把碳塔的大体结构设计出来。
本课题研究的碳塔有一个要格外注意的要求。就是碳塔在整个多晶硅的生产过程中是起到净化尾气作用。在含有杂质的气体刚进入碳塔的时候，塔内的温度和压力会比较低。当气体在塔内被活性炭解析之后，排出塔外的时候。塔内的温度和压力就又会升高。这种温度和压力的变化会不断地发生。因此，在设计碳塔的时候，必须充分地考虑到这一点。要设计与以往的碳塔的不同的结构，这些创新的结构要能够可靠地保证碳塔内的温度和压力保持在一个允许的小范围内变化。
此外，在碳塔设备的制造，检测，运输，安装，保养，维修等许多方面也存在要求。所以本课题的设计不仅是设计出图纸，还要考虑到后续的许多工作。
2．3 研究手段
广泛地搜集资料，尤其是实习厂里的生产资料。掌握碳塔的结构原理、工作流程、制造方法。
到图书馆借阅资料，尤其是网上最新的论文、发明专利等，要多看看。对碳塔的传统塔型和现代新技术、新方法都有所了解。
还要再多去几次一线车间，彻底弄懂具体制造的流程，并对制造过程中存在问题进行分析、解决。
将学过的proe、autocad绘图软件再多学学、复习复习，能够流利画出碳塔模型及其重要的零部件。对于有些零部件，还是要用软件多次的修改，才能反复的确定最终方案。
对于强度的计算和校核，我认为还是要多看看书，最好把理论力学、材料力学等相关的书拿出来看看。
多和校外也就是实习厂里的指导老师沟通，遇到实在解决不了的问题要去问问。
3 碳塔的设计
3．1 塔设备概论
塔设备在化工、石油化工等部门被大量地使用，是很重要的化工设备之一。它可以在气体和液体之间进行密切的接触，从而达到传质和传热的目的。在塔设备中可以完成如下比较常见的单元操作：精馏、吸收、解析和萃取等。还有一点，塔器可以对工业气体进行冷却与回收，并且干燥气体。还有就是对气体和液体之间进行传质和传热、增湿、减湿等。
塔设备作为流体物料分离和处理的重要设备，其结构简单、效率高、操作方便和性能可靠稳定。塔设备通过塔外的常规结构和塔内件，对气体和液体进行吸附和解析，并且还要确定气液分离的时间、温度、压力，达到最佳的运行效果。综上所述，碳塔在化工生产中占有很重要的地位，它的设计和制造对整个多晶硅生产过程都有着很大程度的影响。
目 录
1 引言（或绪论） 1
2 选题1
2.1 选题背景 1
2.2 设计要求 2
2.3 研究手段 2
3 碳塔的设计 3
3.1 塔设备概论 3
3.2 碳塔分类 3
3.3 国内外研究现状 5
3.4 碳塔整体结构 5
3.5 碳塔常规结构 6
4 碳塔关键结构 17
4.1 蛇形管 17
4.2 带螺旋导流板的夹套筒体 18
5 碳塔的三维效果图 21
5 碳塔的二维效果图 24
结论 26
致谢 27
参考文献28
1 引言
多晶硅是优秀的半导体材料和光伏材料的主要原料，尤其是半导体和太阳能电池对多晶硅的需求极为旺盛。在多晶硅生产工艺过程中需要使用塔器，由于塔器规格的不断扩大，其制造、检测、运输、安装都存在问题。本课题要求针对该设备的设计规范、结构特点、安装要求及检验等各环节技术关键点进行分析，并提出有效设计方案。
2 选题
2．1 选题背景
多晶硅的特性类似于半导体，是特别重要的半导体材料。在电子、电器工业中，它被大规模地用于制造半导体收音机、彩电、电子计算机等，是制造这些电子、电器设备的基础性原料。同时它也是半导体工业、太阳能光伏产业等相关产业的比较关键的功能性材料。多晶硅的产量和纯度很深刻地影响着这些产业的发展， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
并且由此而影响国民经济的又好又快发展。由此我们可以知道，多晶硅对一个国家的工业发展是多么的重要。所以本课题的研究就和多晶硅的生产设备有关。
生产多晶硅有许多种方法，其中主要有改良西门子法、硅烷法、冶金法等制备方法。而在这几种主要的制备方法中，应用最为广泛地就是改良西门子法。
图2.1 改良西门子法生产多晶硅工艺流程
近些年来，随着微电子产业和太阳能光伏产业的飞速发展。对高纯多晶硅的使用也越来越多，致使市场上的高纯多晶硅产量不能满足需求。多晶硅的生产企业在提高多晶硅的纯度和数量、降低生产成本上展开了激烈的竞争。其中，原材料和电能两个因素是决定多晶硅生产成本的最主要因素。
而为了解决上述两个问题，提高多晶硅尾气的回收利用率就成为了研究的热点，各生产多晶硅的企业都在提高尾气回收利用率上投入了大量的人力、物力、财力，也取得了不错的进步。
本课题所设计的碳塔就是用于多晶硅尾气的回收利用。主要是利用活性炭的吸附和解析作用对尾气进行净化，从而得到比较纯净的气体，以便排到空气中或者进行下一步的气体利用。
2．2 设计要求
本课题所要设计的碳塔，根据厂里的相关需求。在碳塔的工作压力、温度、容积等许多方面都给出了明确的数据。包括碳塔外面的夹套和里面的蛇形管。
当然上面的一些设计要求，具体数据什么的都是比较常规的要求，任何类型的碳塔都会有这样的要求。有了这些具体的要求才可以把碳塔的大体结构设计出来。
本课题研究的碳塔有一个要格外注意的要求。就是碳塔在整个多晶硅的生产过程中是起到净化尾气作用。在含有杂质的气体刚进入碳塔的时候，塔内的温度和压力会比较低。当气体在塔内被活性炭解析之后，排出塔外的时候。塔内的温度和压力就又会升高。这种温度和压力的变化会不断地发生。因此，在设计碳塔的时候，必须充分地考虑到这一点。要设计与以往的碳塔的不同的结构，这些创新的结构要能够可靠地保证碳塔内的温度和压力保持在一个允许的小范围内变化。
此外，在碳塔设备的制造，检测，运输，安装，保养，维修等许多方面也存在要求。所以本课题的设计不仅是设计出图纸，还要考虑到后续的许多工作。
2．3 研究手段
广泛地搜集资料，尤其是实习厂里的生产资料。掌握碳塔的结构原理、工作流程、制造方法。
到图书馆借阅资料，尤其是网上最新的论文、发明专利等，要多看看。对碳塔的传统塔型和现代新技术、新方法都有所了解。
还要再多去几次一线车间，彻底弄懂具体制造的流程，并对制造过程中存在问题进行分析、解决。
将学过的proe、autocad绘图软件再多学学、复习复习，能够流利画出碳塔模型及其重要的零部件。对于有些零部件，还是要用软件多次的修改，才能反复的确定最终方案。
对于强度的计算和校核，我认为还是要多看看书，最好把理论力学、材料力学等相关的书拿出来看看。
多和校外也就是实习厂里的指导老师沟通，遇到实在解决不了的问题要去问问。
3 碳塔的设计
3．1 塔设备概论
塔设备在化工、石油化工等部门被大量地使用，是很重要的化工设备之一。它可以在气体和液体之间进行密切的接触，从而达到传质和传热的目的。在塔设备中可以完成如下比较常见的单元操作：精馏、吸收、解析和萃取等。还有一点，塔器可以对工业气体进行冷却与回收，并且干燥气体。还有就是对气体和液体之间进行传质和传热、增湿、减湿等。
塔设备作为流体物料分离和处理的重要设备，其结构简单、效率高、操作方便和性能可靠稳定。塔设备通过塔外的常规结构和塔内件，对气体和液体进行吸附和解析，并且还要确定气液分离的时间、温度、压力，达到最佳的运行效果。综上所述，碳塔在化工生产中占有很重要的地位，它的设计和制造对整个多晶硅生产过程都有着很大程度的影响。
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