碳氢溶剂 | 非环保清洗剂首选替代品,强力去油污,无排放压力

发布时间: 2021年07月07日 浏览次数:266

图源:安美科技

在实现碳中和、碳达峰的世纪使命下,在工业清洗领域,推广更有利于保护地球臭氧层和更有利于保护人类健康的环保溶剂成为相关企业的重要任务。

碳氢清洗溶剂,是传统非环保清洗剂的首选替代品,具备清洗性能好、毒性超低、可彻底挥发不留残迹、材料相容性、蒸发损失小、环境友好型的特质。它的臭氧破坏系数(ODP) 为零,对大气无污染,符合各国环保规范。且可用于替代含氯溶剂(二氯甲烷、三氯乙烯)、矿物油、煤油基清洗液以及受到更严格法规限制的传统溶剂。

图源:克林沃尔

 

原理以及优势

 

碳氢清洗剂因其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。碳氢清洗剂是由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物,俗称碳氢,主要是由饱和的烷烃类溶剂组成,分子中碳原子都以单键相连,其余的价键都与氢结合而成的化合物,通式是CnH2n+2。由于其为惰性溶剂,不电离H离子,并且与水不溶,对金属物质不产生任何腐蚀作用,且密度比水小,渗透能力更强。化学结构稳定,与大多数物质,如强酸、强碱、强氧化剂等都不起反应。

模型结构

普通的碳氢清洗剂存在许多问题,馏程范围较宽,成分复杂,分子结构不规则,具有芳烃毒性。其中的轻质分使清洗剂闪点降低,而重质分又使清洗力和干燥性变差。因此选择选择馏程在150~190℃的窄馏分溶剂,结合工业清洗中造成溶剂酸化的空气、金属、水、杂质等因素添加了金属清洗剂和专用稳定剂,能够预防溶剂分解,在产生分解的初期将酸中和,实现无污染、无损伤清洗。

这对于还在使用非环保清洗剂、受到政府严格监管的工业清洗企业无疑是一个好消息。碳氢溶剂之所以为环保清洗溶剂,替代一些传统清洗剂,如替代三氯乙烯、二氯甲烷、正溴丙烷、柴油、煤油、汽油、白电油、天那水、蜡水、去渍水等,主要原因:

① 与材料相容性好

碳氢清洗剂不含水分和氯、硫等腐蚀物,对各种金属材料不会产生腐蚀和氧化。碳氢清洗剂又属于非极性溶剂,对大部分塑料和橡胶没有溶解、溶胀和脆化作用。与碳氢清洗剂大多数的润滑油、防锈油、机加工油同为非极性的在石油馏分,所以根据相似相容的原理,碳氢清洗剂清洗矿物油更好于卤代烃和水基清洗剂。作为非常纯净的精制溶剂,碳氢清洗剂在常温和加热状态下均可完全挥发,没有任何残留。碳氢清洗溶剂沸点在150℃以上,在使用保管过程中挥发损失小,对包装物和设备的密封要求很低。

碳氢清洗剂  图源:大连武藏新材料有限公司

② 低毒、无味

碳氢溶剂对人体的毒害和气味主要取决于其芳烃含量和硫含量。无论是轻质白油还是异构烷烃,芳烃含量和硫含量都非常低(芳烃含量<0.5%,某些 D系列溶剂油芳烃含量低于 0.1%,异构烷烃不含芳烃)。相比之下,传统溶剂的芳烃含量大约 20%。碳氢环保溶剂无致癌风险,无生殖毒性。经化学品毒性检定所测试,碳氢环保溶剂的大白鼠急性吸入毒性属实际无毒级。经毒理试验,碳氢清洗剂的吸放毒性、经口毒性和皮肤接触毒性均为超低毒,且不属于致癌物质,清洗操作人员使用更安全。

③对臭氧层破坏小

曾经的三氯乙烯,因清洗力强且成本较低,可以说是众多企业首选的清洗剂,但由于其本身对环境和人体健康皆有较大危害,加上出口的客户对产品必须满足其环保标准的严格要求,导致逐渐淡出企业的视野。

根据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定,现被广泛应用的多种氯化溶剂包括四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯等属于臭氧消耗物质(ODS)。当氯化溶剂挥发上升到平流层时,会分解出氯自由基,摧毁臭氧分子,导致臭氧层空洞的产生。碳氢环保溶剂对臭氧层破坏作用很小,仅有约不到传统溶剂的一半。

图源:江阴市五洋化工有限公司

与传统的水基清洗剂对比,碳氢清洗剂没有污水排放,废液处理简单,VOCs排放符合国家标准,能通过蒸馏循环使用。与卤代烃类清洗溶剂对比,碳氢清洗毒性极低,对人体无职业病危害,对臭氧层不产破坏作用,符合国家环保政策要求。

④可循环使用 

碳氢环保溶剂可循环使用,因此处置量较小。并且,与卤代溶剂不同,碳氢环保溶剂最终处置后的最终产物为二氧化碳和水,是环境中本来就具有的物质。

⑤可生物降解 

根据 OECD301F呼吸计量法,物体 28天内降解率达到60%以上即为可生物降解。以埃克森美孚的产品为例,其轻质白油和异构烷烃均满足 OECD301F呼吸计量法的可生物降解标准,对环境长期影响非常小。

合成异构烷烃 图源:埃克森美孚

⑥适用范围广

可对五金、首饰、钟表、电子、电气、液晶、半导体等行业,能有效去除各种油污、油脂及助焊树脂、抛光蜡等。

 

使用要求

 

闪点是表示易燃液体燃爆危险性的重要指标,闪点越低,燃爆危险性越大,反之则反。碳氢清洗剂的可燃性与其闪电相关,根据《危险化学品名录(2015版)》的分类,将易燃液体分为三类,此三类均属于危险化学品,分别是低闪点易燃液体(闪点<23℃)、中闪点易燃液体(23℃<闪点<45℃)、高闪点易燃液体(45℃<闪点<120℃)。虽然碳氢溶剂清洗剂属于第三类易燃液体,具有可燃性,使用时需要确保车间拥有防火、防爆的相关措施,并按要求操作使用即可保证安全。

①控制可燃物

在清洗车间、仓库存放清洗剂的地方,要清除一切易燃物(纸、布等引燃物)。用过的沾有碳氢清洗剂抹布、手套、纸等物,应置于车间外指定的地方,并及时清除。

图源:上海蓝飞

②防止明火、电火花及静电

严禁携带火柴、打火机、烟头或其他火种进入清洗车间及碳氢清洗剂仓库;定期对线路检查,防止电路短路产生电火花;对于开放式设备必须切断加温电源防止温度过高,切断冷凝器电源;禁止在电焊、切割金属等可能产生火花的作业。清洗设备必须是能导电的金属,并有接地装置。严禁使用胶箱和胶篮作业,操作者应在天气干燥时(特别是秋冬两季)必须穿着防静电工作服。

③控制蒸汽浓度

清洗场所必须保持通风,避免清洗剂在挥发时的气体与空气形成可燃混合气,在遇到明火或火花时有燃爆的风险。

图源:东莞市宏顺自动化设备有限公司

 

配合清洗方式

 

一般来说,碳氢清洗剂配合超声波清洗机或真空清洗机能使清洗质量更佳,也更高效。比如真空碳氢清洗机,即利用碳氢溶液体在真空状态下结合超声波作用,使得超声波传播能量迅速增大,减少由于空气造成的超声波衰减,从而达到加强清洗剥离污垢的目的。特别是针对一些存在通孔、盲孔、细小夹缝的工件,使用真空清洗可大大增强清洗的效果;真空状态下,空气被抽走,使得发生火灾事故几率大大减少,从而提高碳氢使用安全性;在真空密封状态下,避免长期暴露空气中,减少了碳氢清洗剂蒸汽的挥发速度,从而减少清洗剂的用量,为客户节省成本。

图源:ECOCLEAN

 

刀具与金属零件加工

 

作为金属清洗剂,应用于刀具及其金属加工件的切削、拉伸、穿孔、压延、研磨、热处理前后,以及电镀上漆之前的洗净。

碳氢清洗剂与大多数的润滑油、防锈油、机加工油、拉伸油同为非极性的石油馏分,根据相似相溶的原理,碳氢清洗剂清洗这些矿物油的效果要好于卤代烃和水基清洗剂。清洗油污效果更佳,并在短期内在刀具及其机械表面留下油脂保护层,洗后无残留。适用清洗油污包括炭黑、拉伸油、冲压油、白矿油、动植物油、润滑油、防锈油、攻牙油、研磨油、淬火油、切削油、火花油、顶针油、传热油等顽固性油污。

图源:苏州海歌化工有限公司

清洗过程中不仅要洗去附在零部件上的油垢、切削液、碎屑及润滑脂,短期内在机械的表层还需要有一层油脂保护,防止腐蚀生锈,因此不能采用水性清洗剂。使用碳氢环保溶剂做金属加工液可以降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度,起润滑作用,减少刀具磨损,改善工件材料的切削加工性能,延长刀具使用寿命。可以把热量从刀具和工件上带走,减少热变形,保持刀具硬度,提高加工精度和刀具耐用度,起冷却作用。

 

海洋储罐和管道

 

上文我们讲到,碳氢溶剂对于油性污染物有强大的去除功效,同样十分适用于海洋储罐和管道类的清洗。在海洋储罐和管道的清洗中,柴油罐、汽油罐、各种化工石油罐,需要用到消油剂,把水面浮油乳化,形成较少粒子散于水中。石油溶剂是消油剂的主要成分,可用于化工船舶的清洗。储罐和管道的清洗,通常需要选择非危品的清洗剂以避免着火,必须选择纯油性清洗剂或稳定性好的乳化剂。

图源:ExxonMobil

每个国家对于海洋储罐的清洗要求不一样,多数对废弃物的污水排放有限制和要求。碳氢清洗剂配成的乳化剂稳定性良好,不容易水油分离且安全性高,十分适用于海洋储罐和管道类的清洗,清洗后的废弃物也能够符合国家的排污要求。选择闪点高于 60°C、属于非危品的清洗剂产品能够提高清洗过程的安全性。再者,碳氢清洗剂的废弃物处置比较简单,可作为固废由第三方公司直接拉走。

 

交通工具、工程机械维护清洗

 

交通工具和工程机械需要定期维护和清洗,包括公用汽车、火车、飞机、电梯、工程机械等等,在运行或者停放期间,会不可避免地在外表面和部件上积累灰尘、油污、生物污染物等污垢,导致摩擦阻力增大,耗油量增加,且容易引发点蚀和缝隙腐蚀。由于碳氢清洗可以替代水性清洗剂和煤油溶剂,可以有效溶解交通工具、工程机械上沉积的油性污垢,保障工作人员的健康,极大改善工作环境。

地铁制动系统清洗 图源:诺而曼环保科技(江苏)有限公司

 

钟表行业清洗

 

生产工艺相对滞后,钟表行业清洗粗放管理,使用三氯乙烯、除蜡水清洗,大量使用自来水、纯水,盲孔、牙发枝、栓棒、缝隙脏污清洗不彻底,良品率低。导致COD排放高,环保压力大清洗后表面有水印,需要大量人工擦水。

碳氢清洗溶剂为钟表电镀行业前处理,解决环保除蜡技术难题,提供了无水清洗解决方案。产品替代除蜡水、三氯乙烯,减少自来水、纯水的使用。彻底去除零件表面的抛光蜡及灰尘、彻底去除盲孔、沙眼内的污渍等,清洗后表面无残留、无水印,提高电镀良品率。

图源:洁盟

图源:UCM AG

 

汽车发动机、变速箱、传动系统内零部件

 

该行业存在颗粒物残留超标、水基类清洗机容易生锈等清洗难点。适合汽车零部件使用的环保碳氢清洗剂,不含氯,水,硫等腐蚀剂对汽车零部件无任何腐蚀,有效的保证产品的使用寿命。清洁度更高,可满足颗粒物残留测试标准。对企业来说一步到位即实现绿色低成本投入,减少环保升级对企业的隐性成本和潜在风险。

图源:无锡奥环智能科技有限公司

 

新能源汽车动力电池壳

 

新能源动力电池壳主要由铝材制成,在加工时,会采用粘度较高的拉伸油以保护工件表面不受损害。然而,高粘度的拉伸会粘附在表面上难以被清除。同时,由于高温加工导致的积碳烧结在工件表面也给清洗带来更多的麻烦。电池壳通过碳氢溶剂清洗后,表面无划痕,无毛刺,无油污,无可脱落的金属屑,切断面光亮度要求70%以上。企业无水排放和环保问题压力。

图源:北极化工

批量铝制外壳清洗效果 图源:大连嘉德仕环保科技有限公司

 

各类电子产品的清洗

 

电子产品的清洗剂必须具备低导电性、快速挥发,并要求有适当的安全闪点选择,确保在清洗的过程中机器依然可以安全运转。碳氢清洗剂饱和度高,惰性强,介电常数低因此不易导电,非常适合电子类产品的清洗,如继电器、连接器、储存硬盘及结构件、端子支撑件、弹片等零部件。此外,有些产品按照馏呈还分为不同规格,挥发速度和闪点皆不相同。在清洗时可根据不同电子产品的特有要求选择适配的碳氢清洗剂产品。

图源:润达科技

 

阀门阀体

 

配合超声波清洗剂,可一次完成对阀门阀体阀芯工件表面残留油污、灰尘及水印的去除工作,并在清洗结束后对工件进行烘干处理。对深孔内及部品的空气能被吸出,碳氢溶液能容易进入深孔内,清洗能力大幅提高。碳氢溶剂可以被加热到引火点以上,对污垢的溶解力倍增。在清洗中利用高温液体给清洗部品提供均等的热量后进行干燥。在真空中溶液沸点下降蒸发速度加快,因迅速形成高真空,覆盖在物体上的溶剂一举蒸发。

这样的组合方式也用于解决各类冲压、拉伸等铜铝加工零件的批量除油清洗,解决体型较大的铜铝加工零件,且工件有狭缝、盲孔、 深孔的零件的清洗难题。

阀门阀体阀芯全自动超声波碳氢清洗机

碳氢清洗溶剂在解决环保问题的同时提升清洗剂的利用率,实现高效、高品质清洗。ICLEAN工业清洗展认为,随着碳氢清洗越来越受客户的青睐,在市场上的关注度也与日俱增,也必然为我国工业现代化的绿色智造提供强有力条件。