碳氢清洗剂及设备技术简介

《碳氢清洗剂及设备技术简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳氢清洗剂及设备技术简介（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、碳氢真空清洗机(在日本也叫碳化水素清洗机)是利用碳氢化合物对产品进行清洗的设备,这项清洗技术在日本发展的已经十分成熟.由于碳氢化合物不含 ODS 物质,对大气臭氧层没有损害,因而在环保方面受到环保部门及用户的欢迎.碳氢化合物具有一定的特点,因此,对清洗设备的设计制造有一定的要求. 本文以日本清洗技术协会与中国洗净协会技术交流关于碳氢清洗剂的介绍的技术资料为主，结合笔者所在公司与日本清洗设备制造商的合作，在设备制造上积累的一定经验，在碳氢清洗机逐渐在中国被接受的时候，与同行业及用户交流经验，推广碳氢清洗技术，达到合理替代含 ODS 物质清洗机的目的。 曾经被广泛使用的清洗行业的优秀清洗剂 CFC

2、-113（氟里昂）以及 1.1.1-三氯乙烷（乙烷）已经被全面禁止生产、进口。目前大致使用的有氯系清洗剂（三氯乙烷、三氯乙烯、二氯甲烷等） 、水系清洗剂及碳氢系清洗剂等替代品，面对于大多数用户而言，由于含氯系清洗剂可以通过对原有设备略加改造即可使用的优点，可以推测这些用户曾有一段时间均改为使用含氯清洗剂。 然而含氯清洗剂由于有毒，环境控制很严，且由于 ISO14000 系列对含氯清洗剂有限制要求，企业为了取得 ISO14000 证书，现在都开始改用碳氢系的清洗剂和水系清洗剂。而水系清洗剂的设备投资成本高、不易干燥，清洗后的产品常会生锈迹、斑点，还需考虑排水问题，及在中国水资源缺乏等问题，现在各

3、厂家已逐步开始研究其替代品。 另一方面，使用非水系清洗剂时需要分开考虑可燃性和不可燃性的问题。碳氢系有可燃性，而且与含氯系清洗剂相比具有不易干燥的弱点。但这些方面已逐步在清洗设备上得到补偿，从而预测碳氢系清洗剂将逐步成为当今替代清洗剂的主流。因此本文以碳氢清洗剂及设备为中心进行介绍。 一、碳氢系清洗剂 1、碳氢系清洗剂的种类 通过蒸馏原油得到的留分溶剂有石油系、石油系碳氢化合物、碳氢化合物系、烃（烃） 、工业用汽油等称谓，其定义至今尚不明确。碳氢化合物顾名思义，只是由两种元素组成的化合物。以前曾简单将原油蒸馏精致得到的灯油直接作为清洗剂，由于有臭味，引火性以及从干燥性方面考虑以逐渐不被使用。

4、现在使用的大多数碳氢系清洗剂并不是原油简单蒸馏精致的产品，而是化学合成品或经过高级精炼处理的产品。碳氢系清洗剂从其化学结构上可以分为正构烃系、异构烃系、环烷烃和芳香烃四类。 正构烃：结构式为 CnH2n+1 的饱和链烃。直链烃的安定性好、臭味小。将灯油馏分过分子筛萃取，蒸馏调整沸点。也有单一组分的物质。 异构烃：结构式为 CnH2n+2 的饱和链烃。与直链的正构烃相比，异构烃具有支链，其安全性也好、臭味小。大多为合成制得。 环烷烃：结构式为 CnH2n 的饱和链烃。碳原子数不同，可有单纯的环状烷烃，具有侧链的环烷烃等。从结构上看比链烃的溶解性好，但安定性、臭味方面稍差。一般将含环烷烃多的原油蒸

5、馏或向芳香系中加入核水至得。 芳香烃：含苯环，溶解力强，由于担心其毒性现在较少使用。 二、碳氢清洗剂的清洗原理 1、清洗机理 非水系清洗剂的清洗原理简单地说是依据溶剂的溶解力进行清洗。基于对油脂或油性污染的溶解性的脱脂机理是：相似相溶原则。汽油、灯油等碳氢化合物容易溶解重油，其它烃类，易与相近的卤代烃（四氯化碳、三氯乙烷等）互溶。水能与具有与水结构相似 OH 的化合物如 R-COOH（低级脂肪酸） 、R-OH（低级醇）等互溶也是基于此。异种液体间的溶解性与表面张力、界面张力有密切关系。例如，苯、环烷烃等溶剂的表面张力与焦油、润滑油的表面张力差别不大，两者间的界面张力值近似容易互溶。对于溶剂对油

6、脂或油性污物的溶解性，不同溶剂一定温度下的溶液在冷却过程中，溶质分离的温度越低其对溶质的溶解度就越大。 2、KB 值 KB 值是喷漆、涂料工业如表示天那水的溶解力而使用的值，指 25下从 120g 标准 kauri gum-丁醇溶液中析出 kauri gum 所需要稀释剂的 ml 数，KB 值越高溶解性越好。作为清洗用溶剂溶解力的判别曾以 KB 值作为指标，但 KB 值是指对树脂的溶解性，与清洗力无直接关系因而难于作为基准。 3、SP 值 清洗用溶剂的溶解性能指标有溶解度参数 SP 值。SP 值用下式表示： SP 值：=(E/V) E：蒸发能 V：摩尔体积 SP 值相近的物质具有相近的凝集能，

7、因而易于互相溶解。此现象即相似相溶的经验规则。各物质的SP 值如另页所示。一般碳氢系清洗剂的 SP 值为 78，此值因与加工油的 SP 值（78）一致，因此易于溶解，且有高的清洗力。但与树脂的 SP 值相距甚远，因而不易侵蚀这些材料。同时对于含树脂的污物，醇类的溶解性较差清洗效果不好。选择清洗剂时 SP 值可以作为一个指标，但仅以数值作为判断比较危险，必须用实际污染油等作清洗性能实验进行评价。 4、物理性 影响清洗力的因素除溶剂的溶解力外，还有热、搅拌、摩擦力、加压、减压、研磨、超声波等物理作用力的影响。不是只考虑其中的一种因素，而是将所有因素通盘考虑才能提高清洗效果。表 2 是影响清洗力的因

8、素总结。 影响碳氢清洗剂清洗力的因素 化学力：溶解力界面张力表面活性剂（助剂）化学反应力 物理力：加热 促进其它清洗因素的反应、污物的物理变化，被清洗物的物性变化。超声波由超声所引起的 空化作用、加速度、直进流引起的强力剥离、分散。搅 拌为促进被清洗表面与新鲜清洗液的接触的搅拌，由于均一化作（摇动、用提高清洗效果、机械促进被清洗表面污物的剥离，分散剥离回转）后的污物于清洗液中，防止清洗面的再附着。减压使减压液向细微处浸透，使污物膨胀除去。根据以上影响清洗力的几点因素，碳氢清洗设备在设计和配置上要有所针对性，例如清洗的主功能槽的配置通常如下：工作原理：第一阶段：首先由操作者将欲清洗的产品放入洗篮

9、，然后将洗篮放进设备上料区，通过操作员控制机械臂将洗篮提到清洗主槽。这时气缸驱动槽盖自动关闭清洗槽，真空脱气系统启动，将槽内空气抽尽.在真空状态下可以将需要清洗的产品的狭小缝隙内气体及含在清洗剂中的气体抽出，超声波启动，摇摆装置启动，带动洗篮转动，使清洗剂可以充分进行清洗；到设定的时间后，真空释放,气缸驱动将盖子打开,机械臂将洗篮提出,进入第二槽清洗.至于需要几个槽进行真空清洗,则需要根据产品表面的油污,杂质等物质及产品的产量来决定. 清洗（五槽清洗机举例） 序分 清洗工程 清洗方式 清洗介质 清洗时间 使用温度 过滤方式 加热方式 真空脱气 备注 1 初 洗 超声浸洗抛动+旋转 炭化水型号另

10、选 330min 可以调节 常温100根具选用的清洗液定可以调节 筒式过滤 导热油加热 有 强制冷却有 2 精 洗 超声浸洗抛动+旋转 炭化水型号另选 330min 可以调节 常温100根具选用的清洗液定可以调节 筒式过滤 导热油加热 有 强制冷却有 3 漂 洗 超声浸洗抛动+旋转 炭化水型号另选 3-30min 可以调节 常温100根具选用的清洗液定可以调节 筒式过滤 导热油加热 强制冷却有 4 5 切液+真空干燥 高速风刀+旋转真空干燥 高速热 风 3-30min 可以调节 RT-150 中效过滤 电加热 排气有 6 回 收 真空减压蒸馏回收 炭化水型号另选 多段式蒸馏回收 - - 导热油

11、加热 - 内槽配置： 内槽尺寸：L550W500H550（mm） 。 材质： SUS304 t=3mm 超声振板：发振方式为底振。 （底振） 振板材质： SUS304 t=3mm 压力容超声输入功率：900W、计 60W/个、18 个振子。 超声频率：28KHZ。 振子产地：日本高 Q 值振子。 发生器：科伟达自制 LED 显示,可无级调节使用功率。 溢流方式：四边溢流。 液温：可调，日本欧姆龙电子数显温度计。 液位开关：日本进口液位开关，非接触式。当槽液低于下限位时报警，进行补液，到达上限位时停止。 加热方式：导热油加热. 加热泵： 1.95KW 安全增防爆马达 真空清洗槽内旋转+抛动现场图

12、 精滤器： 不锈钢外壳，内装 1 支 50um 过滤棉芯。 冷 却：小型冰水机，当温度超高式自动启动降温。 管 路：不锈钢管路 保 温：主附槽均采用 10mm 厚保温棉。 真空泵：德国谱西真空泵.及相关的配件. 真空计：电子数显式,日本原装进口. 真空度：暂略. 循环泵：1.95KW 安全增防爆马达. 加热泵：1.95KW 安全增防爆马达. 槽内配有上下摆动+旋转功能 三、碳氢系清洗剂的特长和注意点 1、特长 前面已经提到碳氢清洗剂可分为正构烃、异构烃、环烷烃和芳香烃等。其特点为： 对金属加工油的清洗力强由于表面张力小，细缝、细孔部的清洗效果好。 对液晶污物，尤其是联苯系污物的相溶性好。 最近

13、已有了各种污物（水溶性加工油、login、flaks）具有清洗作用的清洗剂。 不腐蚀金属。 对树脂的影响小正构烃、异构烃、环烷烃。 大多数碳氢系清洗剂经过蒸馏可以再循环利用，使用经济。 2、注意点 碳氢系的弱点在于引火点低，需注意清洗设备及周围场所的防爆。 四、选择清洗剂的要素 1、清洗力 如非水系清洗剂的原理部分所述，非水系清洗剂的清洗力依赖于溶解作用。污染物加工油是矿物油时也有不能溶解的物质。用选定的清洗剂能否溶解污物需事前试验，从而选择溶解性能好的清洗剂。 2、清洗条件 用同样的清洗剂清洗同样的污物，若清洗条件（温度、时间、物理作用力等）不同也会得到不同的清洗效果。温度越高、时间越长，抛

14、动或加超声波等物理作用力，则清洗效果越好。必须在与实际使用清洗机相同或更加严格的条件下先进行试验。 3、废气物的可处理性 洗剂失效后，液体将被更换，废液便成了废气物。碳氢清洗剂由于可燃可以燃烧废弃，还有可能作为燃料得到再利用。但含氯系清洗剂自己是无法处理的，需委托专门的废弃物处理公司，此时会增加费用。因此需选择易于处理的清洗液以降低费用。 减少残油量的方法： 1、减少附着的清洗剂量。 2、减少附着清洗剂中的加工油量。 附着清洗剂量的方法主要由产品的形状、表面粗糙程度、清洗剂性质（表面张力、膜厚等）决定，因此通过在清洗设备上采取相应措施如除液法（旋转除夜等） 、除液时间（长时间） 、温度（高温下

15、降低粘度）等。降低附着清洗剂中加工油的量的方法有设置润湿槽、增加润湿槽数量 清洗设备方面的相应措施以及最终清洗采用新清洗液，设备蒸馏再生机使润湿槽内加工油浓度控制在一定量以下等。液体管理措施。 2、蒸馏再生法 介绍前面提到的蒸馏再生。清洗剂可由于被清洗物上附着的污物（加工油、润滑脂、防锈油、蜡、液晶等）的混入，主要成分的分解、添加剂的消耗等原因被污染从而变质，随污染变质的进行清洗剂将逐渐不能再使用。蒸馏再生装置利用液体的沸点随压力降低而降低的性质进行减压蒸馏，只回收清洗液中的清洗剂而将加工油等作为废液处理的方法。 滤器除去溶剂中的金属粉等杂质，用预热器加热溶剂使之汽化，通过分离槽除去不纯物。再

16、生后的溶剂经凝气液化，暂时停留在溶剂回收槽后返回清洗槽。 一般的运行条件为压力 50100Torr 温度 90120，要得到纯度较好的回收品提高回收率可根据清洗液和加工油的性状改变上述条件。一般提高了回收品的纯度其回收率便降低，要得到高回收率其纯度就低。 应根据清洗槽、混入加工油的量、加工油的种类、清洗性能等的要求选择适当的蒸馏再生机。 一般作为废液排出的是混入的加工油量+ 量，因此要选择适宜于可处理混有大量加工油清洗液的再生机。还要注意，若无法保证清洗效果。一般选择每日可处理 1 次清洗槽内液体的蒸馏机。例如清洗槽+润湿槽内液体的总量为 360L，工作时间为 8h/日，则 30L/h 的蒸馏机清洗槽内液体理论上的清洗频度可达 0.7次/日。若此时蒸馏机的回收率为 95%，则 30L/h0.058h=12L