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碳氫清洗劑

詳細介紹


碳氫清洗劑


碳氫清洗劑,英文名:Hydrocarbon cleaning agent,制法:蒸餾原油。通過蒸餾得到的餾分溶劑有石油系、石油系碳氫化合物、碳氫化合物系、烴()、工業用汽油等稱謂,其定義至今尚不明確。碳氫化合物顧名思義,只是由兩種元素組成的化合物。以前曾簡單將原油蒸餾精致得到的燈油直接作為清洗劑,由于有臭味,引火性以及從干燥性方面考慮以逐漸不被使用。

碳氫清洗劑具有良好的環保特性和清洗能力,逐步成為一類重要的工業清洗劑之一。

現在使用的大多數系清洗劑并不是原油精致的產品,而是化學合成品或經過高級精煉處理的產品。碳氫系清洗劑從好、臭味小。將燈油餾分過分子篩萃取,蒸餾調整沸點。也有單一組分的物質。

異構烴CnH2n+2的飽和鏈烴。與直鏈的正構烴相其化學結構上可以分為正構烴系、異構烴系、環烷烴芳香烴四類。

正構烴結構式為CnH2n+2的飽和鏈烴。直鏈烴的安定性比,異構烴具有,其安全性也好、臭味小。大多為合成制得。

環烷烴結構式為CnH2n的飽和鏈烴。碳原子數不同,可有單純的環狀烷烴,具有側鏈的環烷烴等。從結構上看比鏈烴的溶解性好,但安定性、臭味方面稍差。一般將含環烷烴多的原油蒸餾或向芳香系中加入核水至得。

芳香烴苯環,溶解力強,由于具有一定的毒性,如果需大量人體接觸或使用,需慎重

一、清洗機理

非水系清洗劑的清洗原理簡單地說是依據溶劑的溶解力進行清洗。基于對油脂或油性污染的溶解性的脫脂機理是:相似相溶原則。汽油、燈油等碳氫化合物容易溶解重油,其它烴類,易與相近的鹵代烴(四氯化碳三氯乙烷)互溶。水能與具有與水結構相似OH的化合物如R-COOH(低級脂肪酸)R-OH(低級醇)等互溶也是基于此。異種液體間的溶解性與表面張力、界面張力有密切關系。例如,苯、環烷烴等溶劑的表面張力與焦油、潤滑油的表面張力差別不大,兩者間的界面張力值近似容易互溶。對于溶劑對油脂或油性污物的溶解性,不同溶劑一定溫度下的溶液在冷卻過程中,溶質分離的溫度越低其對溶質的溶解度就越大。

KB值

KB值是噴漆、涂料工業如表示天那水的溶解力而使用的值,指25℃下從120g標準kauri gum-丁醇溶液中析出kauri gum所需要稀釋劑的ml數,KB值越高溶解性越好。作為清洗用溶劑溶解力的判別曾以KB值作為指標,但KB值是指對樹脂的溶解性,與清洗力無直接關系因而難于作為基準。

SP值

清洗用溶劑的溶解性能指標有溶解度參數SP值。SP值用下式表示:

SP:δ=(△E/V) △E:蒸發能V:摩爾體積

SP值相近的物質具有相近的凝集能,因而易于互相溶解。此現象即相似相溶的經驗規則。各物質的SP值如另頁所示。一般碳氫系清洗劑的SP值為7~8,此值因與加工油的SP(7~8)一致,因此易于溶解,且有高的清洗力。但與樹脂的SP值相距甚遠,因而不易侵蝕這些材料。同時對于含樹脂的污物,醇類的溶解性較差清洗效果不好。選擇清洗劑時SP值可以作為一個指標,但僅以數值作為判斷比較危險,必須用實際污染油等作清洗性能實驗進行評價。

二、物理性

影響清洗力的因素除溶劑的溶解力外,還有熱、攪拌、摩擦力、加壓、減壓、研磨、超聲波等物理作用力的影響。不是只考慮其中的一種因素,而是將所有因素通盤考慮才能提高清洗效果。表2是影響清洗力的因素總結。

影響清洗力的因素

化學力:溶解力界面張力表面活性劑(助劑)化學反應力

物理力:加熱 促進其它清洗因素的反應、污物的物理變化,被清洗物的物性變化。超聲波由超聲所引起的空化作用、加速度、直進流引起的強力剝離、分散。攪 為促進被清洗表面與新鮮清洗液的接觸的攪拌,由于均一化作(搖動、用提高清洗效果、機械促進被清洗表面污物的剝離,分散剝離回轉)后的污物于清洗液中,防止清洗面的再附著。減壓使減壓液向細微處浸透,使污物膨脹除去。根據以上影響清洗力的幾點因素,碳氫清洗設備在設計和配置上要有所針對性,例如清洗的主功能槽的配置通常如下:工作原理:第一階段:首先由操作者將欲清洗的產品放入洗籃,然后將洗籃放進設備上料區,通過操作員控制機械臂將洗籃提到清洗主槽。這時氣缸驅動槽蓋自動關閉清洗槽,真空脫氣系統啟動,將槽內空氣抽盡.在真空狀態下可以將需要清洗的產品的狹小縫隙內氣體及含在清洗劑中的氣體抽出,超聲波啟動,搖擺裝置啟動,帶動洗籃轉動,使清洗劑可以充分進行清洗;到設定的時間后,真空釋放,氣缸驅動將蓋子打開,機械臂將洗籃提出,進入第二槽清洗.至于需要幾個槽進行真空清洗,則需要根據產品表面的油污,雜質等物質及產品的產量來決定.


三、清洗劑特點

前面已經提到碳氫清洗劑可分為正構烴、異構烴、環烷烴芳香烴等。其特點為:

1、對金屬加工油的清洗力強由于表面張力小,細縫、細孔部的清洗效果好。

2、對液晶污物,尤其是聯苯系污物的相溶性好。

3、最近已有了各種污物(水溶性加工油、loginflaks)具有清洗作用的清洗劑。

4、不腐蝕金屬。

5、對樹脂的影響小正構烴、異構烴、環烷烴。

6、大多數碳氫系清洗劑經過蒸餾可以再循環利用,使用經濟。

注意點

碳氫系的弱點在于引火點低,需注意清洗設備及周圍場所的防爆。

 

四、防火安全對策

1、燃燒的要素

人們就知道碳氫系清洗劑的缺點是其可燃性。這點即使現在本質上也無變化。因此需要建立防火、防爆的相應對策。

現在可燃性清洗劑清洗時的安全對策技術與以前相比有了很大的進步。以前多使用煤油、燈油作為清洗劑,作為氟里昂、三氯乙烷替代品新登場的碳氫系清洗劑,不僅盡量減少了芳香族的使用充分考慮了環境問題,而且引火點也相應地高安全性較好。另外,還開發了清洗機密閉式減壓蒸汽清洗可能的系統,安全性得到了很大的提高。

為了使具有引火性能的碳氫系溶劑燃燒,需要滿足三個條件:

1、存在引火性蒸汽

2、有點火源

3、有燃燒時必要的氧存在

這些稱作燃燒三要素,即使缺一,溶劑也無法燃燒。

2、氣體濃度控制

免滿足上述第一項條件"存在引火性蒸汽"在選擇清洗劑及清洗系統時尤為重要。具體對策有。

a、為保持低的蒸汽濃度需使用適當的換器裝置

b、在此引火點溫度低的條件下使用溶劑等

由于清洗裝置液面的蒸發,取出非清洗物、容器等操作使清洗槽周圍清洗氣體濃度較高,因此為使清洗裝置外部配備強制性排氣功能。對于未加罩子的敝開式清洗裝置清洗定內必須充分換氣。

實際清洗時按消防法的分類使用的時第2類石油(引火點在21~70℃)和第三類石油(引火點在70~200℃之間),最近由于干燥性能受到重視使用第2類石油的情況大大增加。

特別是使用敝開式系統時推薦使用的清洗槽溫度要在引火點的15℃以下。這是由于氣體泄漏檢測器的警報鈴設定在爆炸下限1/4,與此相當的蒸汽壓換算成溫度大約在引火點15℃以下。夏季或與超聲波并用時液溫容易上升至35℃,故應選擇引火點在50℃以上的物質。

3、隔斷點火源

第二項條件"有點火源"主要制清洗系統的對應使用者的安全管理問題。

具體對策為:1、隔離火花、明火等點源。2、使用防爆型電部件。4、為防止靜電蓄積,應進行清洗機完全接地工事。

為了隔斷點火源,應防止從清洗槽內清洗液加熱器、超聲波振子等密閉結構及電子系統產生的點火花,采用隔開控制部與清洗部,使用具備防爆性能的電子機械部件等對策。在清洗作業中應注意的是:不要在高溫時投入非清洗物、不靠近明火,溶接火花、接點電火花等。

對于點火源系統應采取的安全對策:

環泵、供排泵使用的馬達應使用"安全增防爆結構馬達""空氣驅動馬達"等。

作為被清洗物移動用驅動源的馬達使用"安全增防爆結構馬達"或空氣缸(air cylinder)

送風用扇的馬達使用"耐壓防爆結構馬達"

控制盤采用"內壓防爆結構"。這是由于內部有點火源通過空氣凈化使用控制盤內部壓力增高,外部可燃氣體不易侵入。

同樣,對于超聲波振子由于內部使用高電壓亦成為點火源采用"內壓防爆結構"

加熱可燃性體使用電加熱器作加熱源,當液面降低時加熱器表面暴露于空氣中表面成為高溫,此時該處若有可燃性液體會產生可燃性蒸汽,從而引起燃燒。因此使用強力加熱源時應采用蒸汽間接加熱方式。

4、防靜電措施

清洗機要確保接地,被清洗物可清洗劑在絕緣狀態下不要高速摩擦,防止靜電產生,應考慮如何防止靜電積累等。實際的清洗設備是將這些手段并用,使火災、爆炸風險降低。

5、隔離氧

要隔離燃燒必須的氧是極其困難的。這是因為在作業環境中只要有人在則必須有用于呼吸的氧,隔離燃燒所需要的氧便隔離了呼吸必須的氧。因此曾考慮將清洗槽做或密閉結構封入隨性氣體,但在取放被清洗物時必然要混入空氣,因此并不現實。在氧存在下的敝開體系中使用蒸汽清洗及噴霧清洗方式在安全方面雖有問題,通過減壓操作防止燃燒三要素得已滿足也是可行的。

在此替代例中減壓超聲波侵潤、減壓蒸汽清洗、真空干燥等步驟在一槽內完成,是減壓條件下的完全密閉體系。以前使用的是三氯乙烷蒸汽清洗,使用了碳氫系清洗劑(2類石油)的此體系后清洗劑消耗量降低了1/3耗資也可能大幅度降低。清洗劑經內存的減壓蒸餾再生機可以重復使用。

6、氣體濃度檢測器等

那使采取了迄今為止所述的對策,何時會發生何種泄漏,產生麻煩是不可預見的。為防止萬一,已有對應于可燃性清洗劑的各種防災裝置的商品出售。氣體濃度檢測報警器就是裝在清洗槽下部、隨時監視泄漏氣體濃度,萬一接近爆炸限度的蒸汽濃度時可發出警報(一般在達到爆炸下限濃度的1/4時發出警報)的裝置。

另外,在清洗槽開口處設置泡沫滅火器,當槽內放生火災時,通過溫度傳感器檢測到初期火災,在發出警報的同時使設備自動停止工作,具有槽內短時間可進行初期滅火性能的裝置也有出售。

如前所述只要避免同時滿足三要素,便可防止火災的發生。實際設備中為防止萬一一種對策不能正常工作時的情況還應采取防止三要素同時滿足的雙重防護措施(Feiyelself的方案)

用語解說(對于作為點火源安全對策的各種結構)

a、 耐壓防爆結構:為全密閉式結構,當容器內部易發爆的氣體發爆時,容器承受了該壓力,而且不易使外部易爆性氣體引火的結構。

b本質安全增防爆結構:機器正常運轉及故障時發生火花或由于熱,也不使易爆性氣體或蒸汽點火,此點通過點火試驗或其他方法確認該機器的電路有此性能。

c、安全增防爆結構:為不使不應該發生點火花或產生高溫的部分發生火花或產生高溫,在結構上以及溫度上升過程中特別增加了安全性的結構。

d、內壓防爆結構:通過向容器內封入保護氣體(如正常的空氣或惰性氣體)在運行開始之前驅逐進入的易爆性氣體的同時,還能連續不斷地防止運行中氣體的侵入的一種結構。

 

五、總結

自從有碳氫清洗劑出售以來,作為臭氧層破壞性物質或含氯系溶劑的替代品,在日本國內以及亞洲各國的電機、電子器件、汽車、精密部件及熱處理等各產業得到廣泛使用。

雖然碳氫系具有可燃性以及不如含氯系干燥性好等弱點,但通過清洗設備上的改進可以得到充分補償。

其蒸發損失少因而使用量少、運行費較低,對環境并無惡劣影響,清洗性能也能得到充分保障。因而目前碳氫系以逐漸成為清洗劑的主流。而且從ISO14000系列環境管理角度看碳氫系清洗劑也是合適的。

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