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蒸发器在盐类废水处理中的应用

       在生产多晶硅的过程中，通常会产生大量的废气和残液。废气中主要含有大量的HCl、SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4、H2、N2等气体，而残液中主要含有氯化烷和微量硅粉。由于氯硅烷极易容易水解，通常采用稀的氢氧化钠溶液淋洗氯硅烷残液和氯硅烷气体，还有少量的氯化氢，使氯硅烷和氯化氢全部水解中和，生成氯化钠和硅胶的混合物。硅胶在经过搅拌机搅拌后通过渣浆泵被送去压滤机进行固液分离操作，滤渣运送到渣场统一堆放。分离出的硅胶经刮板机刮出后送入污泥收集池，之后再用潜水式污泥泵将沉底的硅胶打入到搅拌池内，经搅拌后被送入到压滤机再进行固液的分离。
       去除掉硅胶的工业废水是盐类废水，这些废水一般呈酸性，酸碱度值大约为2。废水经过酸碱中和，之后经蒸发，结晶，过滤把盐类提取出来。经过处理后的水会返回到生产中循环使用。目前国内的很多企业并没有考虑到将盐回收，而将其集中堆放。

       1、蒸发器的工作原理

       蒸发过程是指对含有不挥发溶剂的溶液进行加热，使水分蒸发出来，剩下的溶剂浓度会不断增加。在此蒸发过程中会用到蒸发器。在蒸发过程中会产生大量的二次蒸汽，将二次蒸汽不断移出使溶液和蒸汽处于动态平衡，在这种平衡态下蒸发过程无法进行。如果将二次蒸汽直接冷凝移出，这种操作称为单效蒸发。若将二次蒸汽直接引去第二级的蒸发器入口处，使二次蒸汽作为第二级蒸发器的加热源，这种将二次蒸汽潜热有效利用的方法称之为多效蒸发。

       蒸发过程有如下几个特点：

       （1）传热性质
       传热壁面的两侧都发生相变过程，一侧为溶液沸腾，另一侧为蒸汽冷凝，这种蒸发过程属于恒温传热过程。
       （2）溶液沸点的改变
       一般情况下含有不蒸发溶质的溶液，其饱和蒸汽压比较高温度下纯水的饱和蒸汽压要低。也就是说，在相同的压力下，纯水的沸点要比溶液的沸点低。因此，当加热蒸汽的量相同时，蒸发纯水的温差要比蒸发溶液的大。通常溶质组成含量越高，这种现象越明显。
       （3）溶液性质
       溶液的粘度随着蒸发过程的进行会越来越大，同时腐蚀性溶质的腐蚀性能也越来越大。在蒸发过程中析出晶体，在高温下容易聚合或者分解。有时会随着过程的进行生成泡沫或者会结垢。
       （4）泡沫夹带
       由于夹带液沫容易损失物料和污染冷凝设备。因此在二次蒸汽冷凝时必须将其夹带的液沫除掉。
       （5）能源利用在蒸发过程中通常会产生二次蒸汽，其潜热巨大，需要有效发挥其利用价值。

       2、多晶硅生产过程中用于处理盐类废水的各种蒸发器

       目前国内在多晶硅生产过程中一般可采用薄膜蒸发器，三效蒸发器和四效蒸发器等设备用于处理盐类废水。它们都是利用蒸发浓缩的原理将废水中的水蒸发出去，NaCl冷凝结晶出来以实现废水的有效分离。

       2.1 薄膜蒸发器工作原理
       薄膜蒸发器是一种现代化的高效蒸发器，需要真空操作，通过旋转的刮膜器强制成膜，并在高流速下进行流动。这种方法停留时间短，传热效率高。在此过程中，连续进料在加热面被刮膜器持续不断的刮成厚度均匀的液膜，随之液膜向下移动，在向下流动的过程中残留物从底部被排出，而低沸点的组分就会被蒸发出，进入大气中。

       2.2 三效蒸发器的工作原理
       三效蒸发器采用串联的方式。第一个蒸发器产生的二次蒸汽为利用其蒸发潜热，将热量引入到第二个蒸发器的入口处。第一个蒸发器的二次蒸汽冷凝处即为第二个蒸发器的进口加热处。只要控制好各蒸发器的压力分配，即可实现这种操作。通入加热蒸汽的第一个蒸发器为一效，二次蒸汽通入的第一个蒸发器为二效，依次下一次二次蒸汽通入的蒸发器为三效。

       2.3 四效蒸发器工作原理
       四效蒸发器是指将四个蒸发器串联，每一级蒸发器产生的二次蒸汽依次进入下一级蒸发器中作为加热蒸汽的过程。在四效蒸发器进行蒸发时，物料在蒸发器顶部经过分配盘被均匀分布在各蒸发管内。物料在重力的作用下经蒸发管由上至下流出，在管内壁形成薄膜，内壁的薄膜与外侧的加热蒸汽进行热交换，薄膜液体进行蒸发。由于二次蒸汽的流向在各蒸发器中方向保持一致，很容易使料液沿着蒸发管内壁分布成薄膜状态，提高了传热效率。

       3、结语

       多效蒸发器提高了蒸发效率，即二次蒸汽的利用率。从上文分析来看，蒸发相同水量采用多效蒸发器更为节能，需要消耗的蒸汽和循环水量更少。所以在工业生产中，一般多采用多效蒸发器如四效蒸发器，其蒸发效率更高，应用更为广泛。

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