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蒸發(fā)器在鹽類廢水處理中的應用

       在生產多晶硅的過程中，通常會產生大量的廢氣和殘液。廢氣中主要含有大量的HCl、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4、H2、N2等氣體，而殘液中主要含有氯化烷和微量硅粉。由于氯硅烷極易容易水解，通常采用稀的氫氧化鈉溶液淋洗氯硅烷殘液和氯硅烷氣體，還有少量的氯化氫，使氯硅烷和氯化氫全部水解中和，生成氯化鈉和硅膠的混合物。硅膠在經過攪拌機攪拌后通過渣漿泵被送去壓濾機進行固液分離操作，濾渣運送到渣場統(tǒng)一堆放。分離出的硅膠經刮板機刮出后送入污泥收集池，之后再用潛水式污泥泵將沉底的硅膠打入到攪拌池內，經攪拌后被送入到壓濾機再進行固液的分離。
       去除掉硅膠的工業(yè)廢水是鹽類廢水，這些廢水一般呈酸性，酸堿度值大約為2。廢水經過酸堿中和，之后經蒸發(fā)，結晶，過濾把鹽類提取出來。經過處理后的水會返回到生產中循環(huán)使用。目前國內的很多企業(yè)并沒有考慮到將鹽回收，而將其集中堆放。

       1、蒸發(fā)器的工作原理

       蒸發(fā)過程是指對含有不揮發(fā)溶劑的溶液進行加熱，使水分蒸發(fā)出來，剩下的溶劑濃度會不斷增加。在此蒸發(fā)過程中會用到蒸發(fā)器。在蒸發(fā)過程中會產生大量的二次蒸汽，將二次蒸汽不斷移出使溶液和蒸汽處于動態(tài)平衡，在這種平衡態(tài)下蒸發(fā)過程無法進行。如果將二次蒸汽直接冷凝移出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。若將二次蒸汽直接引去第二級的蒸發(fā)器入口處，使二次蒸汽作為第二級蒸發(fā)器的加熱源，這種將二次蒸汽潛熱有效利用的方法稱之為多效蒸發(fā)。

       蒸發(fā)過程有如下幾個特點：

       （1）傳熱性質
       傳熱壁面的兩側都發(fā)生相變過程，一側為溶液沸騰，另一側為蒸汽冷凝，這種蒸發(fā)過程屬于恒溫傳熱過程。
       （2）溶液沸點的改變
       一般情況下含有不蒸發(fā)溶質的溶液，其飽和蒸汽壓比較高溫度下純水的飽和蒸汽壓要低。也就是說，在相同的壓力下，純水的沸點要比溶液的沸點低。因此，當加熱蒸汽的量相同時，蒸發(fā)純水的溫差要比蒸發(fā)溶液的大。通常溶質組成含量越高，這種現(xiàn)象越明顯。
       （3）溶液性質
       溶液的粘度隨著蒸發(fā)過程的進行會越來越大，同時腐蝕性溶質的腐蝕性能也越來越大。在蒸發(fā)過程中析出晶體，在高溫下容易聚合或者分解。有時會隨著過程的進行生成泡沫或者會結垢。
       （4）泡沫夾帶
       由于夾帶液沫容易損失物料和污染冷凝設備。因此在二次蒸汽冷凝時必須將其夾帶的液沫除掉。
       （5）能源利用在蒸發(fā)過程中通常會產生二次蒸汽，其潛熱巨大，需要有效發(fā)揮其利用價值。

       2、多晶硅生產過程中用于處理鹽類廢水的各種蒸發(fā)器

       目前國內在多晶硅生產過程中一般可采用薄膜蒸發(fā)器，三效蒸發(fā)器和四效蒸發(fā)器等設備用于處理鹽類廢水。它們都是利用蒸發(fā)濃縮的原理將廢水中的水蒸發(fā)出去，NaCl冷凝結晶出來以實現(xiàn)廢水的有效分離。

       2.1 薄膜蒸發(fā)器工作原理
       薄膜蒸發(fā)器是一種現(xiàn)代化的高效蒸發(fā)器，需要真空操作，通過旋轉的刮膜器強制成膜，并在高流速下進行流動。這種方法停留時間短，傳熱效率高。在此過程中，連續(xù)進料在加熱面被刮膜器持續(xù)不斷的刮成厚度均勻的液膜，隨之液膜向下移動，在向下流動的過程中殘留物從底部被排出，而低沸點的組分就會被蒸發(fā)出，進入大氣中。

       2.2 三效蒸發(fā)器的工作原理
       三效蒸發(fā)器采用串聯(lián)的方式。第一個蒸發(fā)器產生的二次蒸汽為利用其蒸發(fā)潛熱，將熱量引入到第二個蒸發(fā)器的入口處。第一個蒸發(fā)器的二次蒸汽冷凝處即為第二個蒸發(fā)器的進口加熱處。只要控制好各蒸發(fā)器的壓力分配，即可實現(xiàn)這種操作。通入加熱蒸汽的第一個蒸發(fā)器為一效，二次蒸汽通入的第一個蒸發(fā)器為二效，依次下一次二次蒸汽通入的蒸發(fā)器為三效。

       2.3 四效蒸發(fā)器工作原理
       四效蒸發(fā)器是指將四個蒸發(fā)器串聯(lián)，每一級蒸發(fā)器產生的二次蒸汽依次進入下一級蒸發(fā)器中作為加熱蒸汽的過程。在四效蒸發(fā)器進行蒸發(fā)時，物料在蒸發(fā)器頂部經過分配盤被均勻分布在各蒸發(fā)管內。物料在重力的作用下經蒸發(fā)管由上至下流出，在管內壁形成薄膜，內壁的薄膜與外側的加熱蒸汽進行熱交換，薄膜液體進行蒸發(fā)。由于二次蒸汽的流向在各蒸發(fā)器中方向保持一致，很容易使料液沿著蒸發(fā)管內壁分布成薄膜狀態(tài)，提高了傳熱效率。

       3、結語

       多效蒸發(fā)器提高了蒸發(fā)效率，即二次蒸汽的利用率。從上文分析來看，蒸發(fā)相同水量采用多效蒸發(fā)器更為節(jié)能，需要消耗的蒸汽和循環(huán)水量更少。所以在工業(yè)生產中，一般多采用多效蒸發(fā)器如四效蒸發(fā)器，其蒸發(fā)效率更高，應用更為廣泛。

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