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碳氢清洗剂  及设备技术简介(上)
添加时间: 2015-11-19 10:33:06 来源: 作者: 点击数:3298
  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-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。
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:δ=(△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,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7~8,此值因与加工油 的SP值(7~8)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 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,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    有 强制冷却有  
2 精 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    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

------------ ----------- 导热油加热    ---------------------
内槽配置:
内槽尺寸: L550×W500×H550(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: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
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。

 
 
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