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蒸發(fā)器在鹽類廢水處理中的應(yīng)用

       在生產(chǎn)多晶硅的過程中，通常會(huì)產(chǎn)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(jīng)過攪拌機(jī)攪拌后通過渣漿泵被送去壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離操作，濾渣運(yùn)送到渣場統(tǒng)一堆放。分離出的硅膠經(jīng)刮板機(jī)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(nèi)，經(jīng)攪拌后被送入到壓濾機(jī)再進(jìn)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(jīng)過酸堿中和，之后經(jīng)蒸發(fā)，結(jié)晶，過濾把鹽類提取出來。經(jīng)過處理后的水會(huì)返回到生產(chǎn)中循環(huán)使用。目前國內(nèi)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(duì)含有不揮發(fā)溶劑的溶液進(jìn)行加熱，使水分蒸發(fā)出來，剩下的溶劑濃度會(huì)不斷增加。在此蒸發(fā)過程中會(huì)用到蒸發(fā)器。在蒸發(fā)過程中會(huì)產(chǎn)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(dòng)態(tài)平衡，在這種平衡態(tài)下蒸發(fā)過程無法進(jìn)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(jí)的蒸發(fā)器入口處，使二次蒸汽作為第二級(jí)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(gè)特點(diǎn)：

       （1）傳熱性質(zhì)
       傳熱壁面的兩側(cè)都發(fā)生相變過程，一側(cè)為溶液沸騰，另一側(cè)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(diǎn)的改變
       一般情況下含有不蒸發(fā)溶質(zhì)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(diǎn)要比溶液的沸點(diǎn)低。因此，當(dāng)加熱蒸汽的量相同時(shí)，蒸發(fā)純水的溫差要比蒸發(fā)溶液的大。通常溶質(zhì)組成含量越高，這種現(xiàn)象越明顯。
       （3）溶液性質(zhì)
       溶液的粘度隨著蒸發(fā)過程的進(jìn)行會(huì)越來越大，同時(shí)腐蝕性溶質(zhì)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(shí)會(huì)隨著過程的進(jìn)行生成泡沫或者會(huì)結(jié)垢。
       （4）泡沫夾帶
       由于夾帶液沫容易損失物料和污染冷凝設(shè)備。因此在二次蒸汽冷凝時(shí)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(huì)產(chǎn)生二次蒸汽，其潛熱巨大，需要有效發(fā)揮其利用價(jià)值。

       2、多晶硅生產(chǎn)過程中用于處理鹽類廢水的各種蒸發(fā)器

       目前國內(nèi)在多晶硅生產(chǎn)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(shè)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(jié)晶出來以實(shí)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(zhuǎn)的刮膜器強(qiáng)制成膜，并在高流速下進(jìn)行流動(dòng)。這種方法停留時(shí)間短，傳熱效率高。在此過程中，連續(xù)進(jìn)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(dòng)，在向下流動(dòng)的過程中殘留物從底部被排出，而低沸點(diǎn)的組分就會(huì)被蒸發(fā)出，進(jìn)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(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為利用其蒸發(fā)潛熱，將熱量引入到第二個(gè)蒸發(fā)器的入口處。第一個(gè)蒸發(fā)器的二次蒸汽冷凝處即為第二個(gè)蒸發(fā)器的進(jìn)口加熱處。只要控制好各蒸發(fā)器的壓力分配，即可實(shí)現(xiàn)這種操作。通入加熱蒸汽的第一個(gè)蒸發(fā)器為一效，二次蒸汽通入的第一個(gè)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(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)，每一級(jí)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽依次進(jìn)入下一級(jí)蒸發(fā)器中作為加熱蒸汽的過程。在四效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)，物料在蒸發(fā)器頂部經(jīng)過分配盤被均勻分布在各蒸發(fā)管內(nèi)。物料在重力的作用下經(jīng)蒸發(fā)管由上至下流出，在管內(nèi)壁形成薄膜，內(nèi)壁的薄膜與外側(cè)的加熱蒸汽進(jìn)行熱交換，薄膜液體進(jìn)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(nèi)壁分布成薄膜狀態(tài)，提高了傳熱效率。

       3、結(jié)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(chǎn)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(yīng)用更為廣泛。

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