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碳氢清洗剂

详细介绍


碳氢清洗剂


碳氢清洗剂,英文名:Hydrocarbon cleaning agent,制法:蒸馏原油。通过蒸馏得到的馏分溶剂有石油系、石油系碳氢化合物、碳氢化合物系、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。

碳氢清洗剂具有良好的环保特性和清洗能力,逐步成为一类重要的工业清洗剂之一。

现在使用的大多数系清洗剂并不是原油精致的产品,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、环烷烃芳香烃四类。

正构烃结构式为CnH2n+2的饱和链烃。直链烃的安定性比,异构烃具有,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。

芳香烃苯环,溶解力强,由于具有一定的毒性,如果需大量人体接触或使用,需慎重

一、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)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。

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。

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: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(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。

二、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 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.


三、清洗剂特点

前面已经提到碳氢清洗剂可分为正构烃、异构烃、环烷烃芳香烃等。其特点为:

1、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。

2、对液晶污物,尤其是联苯系污物的相溶性好。

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

4、不腐蚀金属。

5、对树脂的影响小正构烃、异构烃、环烷烃。

6、大多数碳氢系清洗剂经过蒸馏可以再循环利用,使用经济。

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、防火安全对策

1、燃烧的要素

人们就知道碳氢系清洗剂的缺点是其可燃性。这点即使现在本质上也无变化。因此需要建立防火、防爆的相应对策。

现在可燃性清洗剂清洗时的安全对策技术与以前相比有了很大的进步。以前多使用煤油、灯油作为清洗剂,作为氟里昂、三氯乙烷替代品新登场的碳氢系清洗剂,不仅尽量减少了芳香族的使用充分考虑了环境问题,而且引火点也相应地高安全性较好。另外,还开发了清洗机密闭式减压蒸汽清洗可能的系统,安全性得到了很大的提高。

为了使具有引火性能的碳氢系溶剂燃烧,需要满足三个条件:

1、存在引火性蒸汽

2、有点火源

3、有燃烧时必要的氧存在

这些称作燃烧三要素,即使缺一,溶剂也无法燃烧。

2、气体浓度控制

免满足上述第一项条件"存在引火性蒸汽"在选择清洗剂及清洗系统时尤为重要。具体对策有。

a、为保持低的蒸汽浓度需使用适当的换器装置

b、在此引火点温度低的条件下使用溶剂等

由于清洗装置液面的蒸发,取出非清洗物、容器等操作使清洗槽周围清洗气体浓度较高,因此为使清洗装置外部配备强制性排气功能。对于未加罩子的敝开式清洗装置清洗定内必须充分换气。

实际清洗时按消防法的分类使用的时第2类石油(引火点在21~70℃)和第三类石油(引火点在70~200℃之间),最近由于干燥性能受到重视使用第2类石油的情况大大增加。

特别是使用敝开式系统时推荐使用的清洗槽温度要在引火点的15℃以下。这是由于气体泄漏检测器的警报铃设定在爆炸下限1/4,与此相当的蒸汽压换算成温度大约在引火点15℃以下。夏季或与超声波并用时液温容易上升至35℃,故应选择引火点在50℃以上的物质。

3、隔断点火源

第二项条件"有点火源"主要制清洗系统的对应使用者的安全管理问题。

具体对策为:1、隔离火花、明火等点源。2、使用防爆型电部件。4、为防止静电蓄积,应进行清洗机完全接地工事。

为了隔断点火源,应防止从清洗槽内清洗液加热器、超声波振子等密闭结构及电子系统产生的点火花,采用隔开控制部与清洗部,使用具备防爆性能的电子机械部件等对策。在清洗作业中应注意的是:不要在高温时投入非清洗物、不靠近明火,溶接火花、接点电火花等。

对于点火源系统应采取的安全对策:

环泵、供排泵使用的马达应使用"安全增防爆结构马达""空气驱动马达"等。

作为被清洗物移动用驱动源的马达使用"安全增防爆结构马达"或空气缸(air cylinder)

送风用扇的马达使用"耐压防爆结构马达"

控制盘采用"内压防爆结构"。这是由于内部有点火源通过空气净化使用控制盘内部压力增高,外部可燃气体不易侵入。

同样,对于超声波振子由于内部使用高电压亦成为点火源采用"内压防爆结构"

加热可燃性体使用电加热器作加热源,当液面降低时加热器表面暴露于空气中表面成为高温,此时该处若有可燃性液体会产生可燃性蒸汽,从而引起燃烧。因此使用强力加热源时应采用蒸汽间接加热方式。

4、防静电措施

清洗机要确保接地,被清洗物可清洗剂在绝缘状态下不要高速摩擦,防止静电产生,应考虑如何防止静电积累等。实际的清洗设备是将这些手段并用,使火灾、爆炸风险降低。

5、隔离氧

要隔离燃烧必须的氧是极其困难的。这是因为在作业环境中只要有人在则必须有用于呼吸的氧,隔离燃烧所需要的氧便隔离了呼吸必须的氧。因此曾考虑将清洗槽做或密闭结构封入随性气体,但在取放被清洗物时必然要混入空气,因此并不现实。在氧存在下的敝开体系中使用蒸汽清洗及喷雾清洗方式在安全方面虽有问题,通过减压操作防止燃烧三要素得已满足也是可行的。

在此替代例中减压超声波侵润、减压蒸汽清洗、真空干燥等步骤在一槽内完成,是减压条件下的完全密闭体系。以前使用的是三氯乙烷蒸汽清洗,使用了碳氢系清洗剂(2类石油)的此体系后清洗剂消耗量降低了1/3耗资也可能大幅度降低。清洗剂经内存的减压蒸馏再生机可以重复使用。

6、气体浓度检测器等

那使采取了迄今为止所述的对策,何时会发生何种泄漏,产生麻烦是不可预见的。为防止万一,已有对应于可燃性清洗剂的各种防灾装置的商品出售。气体浓度检测报警器就是装在清洗槽下部、随时监视泄漏气体浓度,万一接近爆炸限度的蒸汽浓度时可发出警报(一般在达到爆炸下限浓度的1/4时发出警报)的装置。

另外,在清洗槽开口处设置泡沫灭火器,当槽内放生火灾时,通过温度传感器检测到初期火灾,在发出警报的同时使设备自动停止工作,具有槽内短时间可进行初期灭火性能的装置也有出售。

如前所述只要避免同时满足三要素,便可防止火灾的发生。实际设备中为防止万一一种对策不能正常工作时的情况还应采取防止三要素同时满足的双重防护措施(Feiyelself的方案)。

用语解说(对于作为点火源安全对策的各种结构)

a、 耐压防爆结构:为全密闭式结构,当容器内部易发爆的气体发爆时,容器承受了该压力,而且不易使外部易爆性气体引火的结构。

b本质安全增防爆结构:机器正常运转及故障时发生火花或由于热,也不使易爆性气体或蒸汽点火,此点通过点火试验或其他方法确认该机器的电路有此性能。

c、安全增防爆结构:为不使不应该发生点火花或产生高温的部分发生火花或产生高温,在结构上以及温度上升过程中特别增加了安全性的结构。

d、内压防爆结构:通过向容器内封入保护气体(如正常的空气或惰性气体)在运行开始之前驱逐进入的易爆性气体的同时,还能连续不断地防止运行中气体的侵入的一种结构。

 

五、总结

自从有碳氢清洗剂出售以来,作为臭氧层破坏性物质或含氯系溶剂的替代品,在日本国内以及亚洲各国的电机、电子器件、汽车、精密部件及热处理等各产业得到广泛使用。

虽然碳氢系具有可燃性以及不如含氯系干燥性好等弱点,但通过清洗设备上的改进可以得到充分补偿。

其蒸发损失少因而使用量少、运行费较低,对环境并无恶劣影响,清洗性能也能得到充分保障。因而目前碳氢系以逐渐成为清洗剂的主流。而且从ISO14000系列环境管理角度看碳氢系清洗剂也是合适的。

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