ODS的替代品--碳氢清洗剂的特性与应用前景

作者：天津普罗米化工有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 5 润滑油/脂/液展厅 润滑油, 润滑剂, 润滑脂, 导电膏, 清洗剂, ... 在工业清洗领域使用的清洗剂中，ODS（破坏臭氧层物质）清洗剂占有很大比重，特别是在精密清洗中，三氟三氯乙烷（CFC-113）和1.1.1-三氯乙烷被称为“最好的清洗剂”而倍受欢迎。随着人们对环境保护和人身健康的关心和重视，寻找新的替代品以淘汰ODS清洗剂已成为当务之急。为此，全世界政府部门、科技人员和相关企业做出了巨大投入，各种替代产品和替代技术应运而生。从经济、适用、安全、环保等方面综合平价，碳氢清洗剂是极具前景的 ODS替代品。 一、三种替代思路的比较 ODS清洗剂的替代技术可以分为三种类型： 1．利用现有清洗技术改变清洗工艺：以水洗和半水洗为代表 卤代烃清洗剂淘汰的必然趋势 卤代烃是烃分子中的一部分或全部氢原子被卤素原子（氟、氯、溴、碘）取代而生成的化合物。在工业清洗领域使用最多的卤代烃清洗剂有氯代烃和氟氯烃两类，包括二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、三氟三氯乙烷（F-113）卤代烃清洗剂因其具有清洗能力强、不燃烧、干燥快、易蒸馏再生的优点被广泛使用，据统计2000年中国用于工业清洗的卤代烃清洗剂超过百万吨。 但卤代烃清洗剂在使用中对人、被清洗物和环境会带来许多危害： 1、毒性：上述溶剂除F-113和1,1,1-三氯乙烷外都有很大毒性，通过皮肤、呼吸接触或误食会引起肝、肾、血液中毒，轻者头晕、呕吐，重者会造成休克甚至死亡。一些溶剂在阳光照射下还会产生毒性极大的光气，有致癌作用。因此对使用场所和人员防护有严格要求，空气中最高容许浓度为10—500ppm。 2、腐蚀：因大部分卤代烃清洗剂中含有氯原子，在一定条件下会分解产生盐酸，对设备和金属工件产生腐蚀。大部分氯代烃溶剂会使塑料橡胶件溶解、溶胀、变形或脆化，使其清洗范围受到限制。 3、蒸发损失大：氯代烃清洗剂沸点低（一般在40~80℃），均属于易挥发液体，在运输、储存和使用过程中约有40%的清洗剂因蒸发而损失掉。 4、污染环境：氯代烃溶剂均不能自然降解，排放后对空气、水体和土壤有较严重的污染。 5、破坏臭氧层： F-113、四氯化碳和1,1,1-三氯乙烷的挥发气体滞留在大气中，随气流上升，在平流层受紫外线照射分解产生氯原子，氯原子作为一种催化剂，可长久的引发损害臭氧层的反应，使臭氧层阻挡紫外线的作用降低，对地球上的人和动、植物带来危害。 卤代烃清洗剂中毒性较大的四氯化碳、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯早已引起人们的高度重视，开始是采用防毒面具、清洗间封闭和清洗设备封闭等方法以减少其扩散，限制污染范围。后来发现了F-113的优越性能以后就很少有人使用此类溶剂做清洗了。 F-113是一种无色无味液体，化学稳定性好，在常温下长期保存不变质，对矿物油溶解能力强，对绝大多数金属、塑料、橡胶、涂层均不发生溶解作用，而且无毒、不燃烧，使用时非常安全。又因为沸点为47.6℃，清洗后可以自然干燥。F-113被公认是最好的溶剂型清洗剂，其用量高居溶剂型清洗剂之首。但是因为世界保护臭氧层工作的开展，F-113被淘汰已是大势所趋。在联合国的组织下，各国政府签订了《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，明确规定了淘汰破坏臭氧层物质的责任、目标、方法和期限。1993年1月中国政府批准执行《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，2000年3月《蒙特利尔议定书》多边基金执委会会议正式批准了《中国清洗行业ODS整体淘汰计划》。根据计划，用于清洗剂的F-113的生产和消费从2000年7月起逐年减少并于2006年1月1日前全部淘汰。用于清洗剂的1.1.1三氯乙烷2000年开始逐步减少并于2010年1月1日以前完全淘汰。中国有关部门已经对此类产品的生产、经营和消费采取了限制和鼓励替换的措施。 由于世界对F-113的严格限制，各种替代技术应运而生。主要有： 1、水洗和半水洗：成本最低，但存在清洗力差、工艺复杂、生锈、水渍残留、排放污染等缺陷，推广使用受到限制。 2、氢氟氯化碳（HCFC-225，-1416）：其特性与氟氯烃相似，臭氧破坏系数大大降低（不是没有），但有毒，对塑胶材料不安全。此类溶剂虽然在中国正被推广，但世界其它国家将于2002年12月31日以后停止制造。 3、美国一些企业开始研究更为高级的氢氟化碳和氢氟乙醚.其特性优良，但价格是氟氯烃的数倍至十数倍。目前在中国推广的成本问题是不易被接受的。 4、碳氢溶剂：具有洗净力强、价格低、与材料相容性好、无毒、不污染环境、不破坏臭氧层等优势，闪点低和挥发慢的缺陷由于使用设备的完善得到解决，在发达国家，特别是日本和西欧已经成为取代卤代烃溶剂的首选，在中国也有使用，但多为外资企业，使用的溶剂也多为国外进口。 二、HY系列清洗剂的特点 碳氢溶剂是从石油蒸馏过程中得到不同馏分的直链烷烃、支链烷烃、环烷烃、烯烃和芳香烃的混合物。我公司开发的HY系列清洗剂是根据工业清洗的要求，选择馏程在150~190℃的窄馏分溶剂油，运用先进工艺脱除化学安定性差的烯烃、有恶臭和毒性并腐蚀金属的含硫化合物、毒性大的芳香烃以及水溶性的酸、碱、机械杂质和水分，添加有机助剂后得到的无色透明的纯净液体。因此，HY系列清洗剂除具有普通溶剂油的一般优点外，还具备许多独特的优势： 1、清洗性能好，根据相似相溶的理论，碳氢溶剂对于润滑油、润滑脂、防锈油等具有极强的溶解力，并可以洗掉工件上的各类粉尘和金属屑。由于其界面张力低且不溶于水，可以驱逐工件表面的水份使之凝结成水珠，滚落到清洗槽底部。由于HY系列清洗剂加入油溶性表面活性剂等添加剂，还可以清洗普通碳氢溶剂难于洗掉的电子线路板上的焊渣焊药以及机加工件上的乳化切削液。 2、毒性低。HY系列清洗剂以直链和异构烷烃为主要成分，脱除了有毒的芳烃和含硫化合物。经化学品毒性检定部门的检测，HY系列清洗剂的吸入毒性、经口毒性和皮肤接触毒性均为基本无毒，不属于致癌物质，因此可以放心使用。 3、可彻底挥发不留残迹。HY系列清洗剂是非常纯净的精制溶剂，在常温和加温状态下均可完全挥发，不会留下任何痕迹。 4、对被清洗材料安全。HY系列清洗剂对金属材料不会产生腐蚀和锈蚀。对大部分塑料和橡胶没有溶解、溶胀和脆化作用，因此用范围极广。 5、蒸发损失小。HY系列清洗剂沸点杂在150℃以上，在使用保管过程中挥发损失极小，对包装物和设备的密封要求很低。 6、不破坏环境。HY系列清洗剂可以自然降解，埋在土壤中很快就会分解。清洗废液可以放入燃煤或燃油锅炉中焚烧，焚烧的生成物主要为CO2和水，只有少量CO，对空气没有污染。 7、不破坏臭氧层。HY系列清洗剂不含氯离子，对臭氧的破坏系数为零。 8、不易燃。HY系列清洗剂闪点为56℃，在中国消防法规中属于高闪点可燃物，在日本消防法中属于第四类第二石油类，在常温下用明火也不易点燃，使用比较安全。但毕竟属于可燃物，使用时应远离明火，采取必要的放火措施。 9、价格便宜。HY系列清洗剂价格相当于F-113价格的50%以下，是氢氟化碳和氢氟乙醚价格的5%，是进口碳氢清洗剂价格的三分之二。由于HY系列清洗剂的密度大大低于卤代烃溶剂，在同样容积的清洗槽中HY系列清洗剂的用量仅为卤代烃溶剂的一半。 10、适合机械清洗。HY系列清洗剂馏程窄，在专用清洗机中干燥和蒸馏再生。 最近，HY系列清洗剂已由制造真空清洗干燥机的两家日本企业通过了指标检验和上机试验，完全符合。 HY系列清洗剂与其他碳氢溶剂一样，由于闪点低和沸点高，不利于加温清洗、清洗后干燥和再生利用。但日本用真空技术突破了这一瓶颈，开发出真空清洗干燥机，使碳氢溶剂成为清洗剂中的主流。 我公司与日本制造商合作，把真空清洗干燥机引入中国，将真空清洗干燥机与HY系列清洗剂配合使用，必将为中国的工业清洗带来新的。 三、真空清洗干燥机的原理和特性 碳氢溶剂用于工业清洗的最大障碍是沸点高、闪点低，沸点高不仅干燥速度慢，而且在加热干燥和蒸馏再生时温度必定会高于闪点，从而带来火险隐患。真空清洗干燥机是在真空状态下进行清洗、干燥和蒸馏再生，使碳氢溶剂的沸点降低到80℃以下，干燥速度和蒸馏再生的速度大大加快。同时在真空状态下氧气稀薄，使碳氢溶剂不能燃烧。我公司引进的真空清洗干燥机还运用了许多先进技术，使其具有其他清洗方法不可企及的优势： 1、清洗能力强：为提高清洗效果，在真空清洗干燥机上采用了四种技术： （1）超声波震荡。根据清洗对象的要求，在清洗槽底部安装超声波发生器，利用不同功率和波长的超声波使溶液产生高频震荡。 （2）真空清洗。在真空状态下，工件盲孔和细小缝隙中的空气都被抽出，使溶液完全浸入工件的每个部位，清洗更彻底。真空状态也对溶液脱气，使超声波效率提高。 （3）机械摆动。传动机构使工件在清洗槽中上下左右摆动，使污物更快脱离工件。 （4）气相清洗。在清洗的最后一步，是用溶液蒸汽对工件进行气相清洗，使溶解在清洗溶液中的油污不会残留在工件表面。 2、干燥速度快：在干燥槽内先用高温蒸汽对工件加热，然后使干燥槽迅速进入真空状态，利用真空突沸效应使工件表面的清洗溶液迅速挥发。 3、溶剂再生使用：真空清洗干燥机采用多段式真空蒸馏再生装置，使清洗槽中溶解了油污的清洗溶液不断地抽入蒸馏装置，在真空中加热蒸发，再经过冷凝成为清洁溶剂回到清洗槽中，使清洗液始终保持清洁状态。油污则留在蒸馏装置底部，定期排出。 4、溶剂消耗低：在抽真空和干燥过程中通过冷凝回收装置回收溶剂气体，使清洗剂的损耗低于0.04% 。 5、安全性高：真空清洗干燥机通过使用防爆电机、防爆开关、导热油间接加热、可燃气体浓度报警、机门自动封闭、电源自动切断及自动灭火等装置确保使用安全。 四、HY系列清洗剂与真空清洗干燥机的推广方向 碳氢清洗剂和真空清洗干燥机在日本已得到广泛应用，由日资企业带入中国的真空清洗干燥机也已超过30台，但使用的清洗剂多为日本进口。今年8月14日在国家环保总局召开的清洗行业国际研讨会暨国内专家培训会上，我公司向与会代表介绍了HY系列清洗溶剂和真空清洗干燥机，获得广泛认可，也使碳氢清洗剂第一次在国家级会议上被认可为F-113的重要替代品。我公司也因拥有雄厚的技术力量和成熟的产品而成为中国清洗行业ODS整体淘汰项目替代技术支持(ATSS)成员。 根据日本企业的成熟经验，HY系列清洗溶剂可以应用在机械、电子、汽车、家电、仪表、光学仪器等的制造行业，清洗对象主要有： 电机部件、打印机部件、光缆部件、硬盘部件、芯片框架、照相机部件、阀门部件、光驱部件、录像机部件、微波炉部件、发光二极管、圆珠笔笔头、喷墨喷头、软驱磁头、发动机零件、煤油炉喷头、压缩机部件、液晶夹具、复印机部件、空调零件、电容器压电陶瓷、仪表部件、微型开关、电脑冲压件、纺机配件、滤波器、超声波部件、镜头、纽扣电池、太阳能电池、石英振子、钟表零件、印刷线路板、移动电话配件、汽车配件、涂装前处理、蓄电池部件、热处理前后清洗、冰箱铜管、精加工零部件、电子零部件、轴承。 可见，HY系列清洗剂与真空清洗干燥机不仅在中国处于领先地位，而且具有广阔的市场前景。我们在工艺清洗领域推广可以采用以下方法： 1、向正在使用真空清洗干燥机和进口碳氢清洗剂的客户，推荐使用HY系列清洗剂。 2、寻找仍然使用卤代烃清洗剂的企业，推荐使用真空清洗干燥机和HY系列清洗剂，如符合《中国清洗行业ODS整体淘汰计划》条件，可由我公司向国家环保总局推荐享受联合国蒙特利尔多边基金资助。 3、针对在用的卤代烃清洗剂的清洗设备，向客户提出加装真空干燥和真空回收装置的建议。 4、参与新建项目和设备改造的招投标。 5、搜集新建企业和项目立项信息，向设计单位推荐真空清洗干燥机，使其列入设计方案。(end)

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