清洗剂的分类和选用.doc

清洗剂的分类和选用柯乐嘉清洗剂 化学清洗的分类 常 用 清 洗 剂 酸性清洗剂 无机酸 HCL、HNO3、H2SO4、HF、H3PO4、氨基磺酸 有机酸 柠檬酸、草酸、酒石酸、甲酸、羟基乙酸 碱性清洗剂 碱性清洗机 NaOH、Na2CO3、Na3PO4、水玻璃、Na2HPO4、Na3PO4 水基清洗液 以表面活性剂为主加入助剂和无机碱 络合物清洗剂 EDTA、PMA、PAA、HEDA 黏泥菌藻清洗剂 聚丙烯酸钠、聚马来酸钠、过氧化氢、洁尔灭 有机溶剂清洗剂 含氯有机阻燃清洗剂、四氯化碳、F-113三氟三氯乙烷 氧化还原剂 KMnO4、H2O2、过硫酸钾、肼、二硫化钠改变氧化还原态改变结晶结构使不溶性垢可溶 化学清洗液对材质的适应性 设备材质有碳钢、奥氏体不锈钢、铜系金属、铝、钛等。常用的清洗液有硫酸、盐酸或盐酸与氢氟酸、硝酸或硝酸与氢氟酸、氨基磺酸、柠檬酸或氨化柠檬酸等。他们的适应性见下表 注表示好 表示可用 ?表示不可用 材质 酸洗液 中性洗液 碱性洗液 盐酸 硝酸 HNO3-HF 氨基磺酸 柠檬酸 碳酸 铜系金属 奥氏体不锈钢 ? 混凝土 ? ? ? ? ? ? 铝 ? ? ? ? ? ? 化学清洗剂的选择 在化学清洗过程中应根据被清洗设备的材质、结构型及污垢的组成来选择清洗剂的组成见下表。 酸洗液 除垢类型 适用材质 H2SO4 金属加工表面的铁鳞、氧化皮、铁锈含钙量低的沉淀物但除CaSO4垢不理想 碳钢 HCL 除硅垢之外对其他垢溶解都很快 碳钢、铜不可用于不锈钢 HCL-HF 碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐及铁垢 碳钢、铜不可用于不锈钢 HNO3 除硅垢之外的所有垢 碳钢、铜、不锈钢 HNO3-HF 钙、镁、铁垢及硅垢 碳钢、铜、不锈钢、高合金钢 氨基磺酸 钙、镁垢、金属碳酸盐、氢氧化物类垢除氧化铁垢较差 碳钢、铜、不锈钢、高合金钢 柠檬酸或氨化柠檬酸 以清除氧化垢为主对硅垢、钙镁垢无效。但氨化柠檬酸可以除铜垢而柠檬酸则不能 奥氏体钢 EDTA 螯合出去铁垢及垢中的金属离子价格高仅适用于重要场合和其他酸混用 碳钢、铜、不锈钢、高合金钢 清洗剂的清洗对象与清洗目的 清洗对象 清洗目的 清洗剂 低压锅炉 去除新积油脂润滑、剥离二氧化硅积垢去除氧化铁积垢去除硬质积垢 脱脂剂、湿润剂、有机酸、无机酸、中性螯合清洗剂、碱性螯合清洗剂 冷却水系统换热器、管线 去除氧化积铁垢和硬质积垢去除泥渣去堆积积垢 无机酸系清洗剂、泥渣剥离剂、排泥剂 乙烯设备急冷换热器 去除氧化铁垢 中性螯合清洗剂 钢铁厂高锅 去除氧化铁垢 中性螯合清洗剂 反应釜夹套部分 去除氧化铁垢、硬质积垢 无机酸系清洗剂 造纸设备木釜蒸发器 去除硬质积垢 无机酸系清洗剂 翅片式空冷器 去除硬质积垢及铝的氧化物 无机酸系清洗剂 排脱设备压滤机滤布 去除硬质积垢及炭质积垢 无机碱系清洗剂 聚丙烯反应釜工艺部分 去除废催化剂 无机碱系清洗剂 船舶用造水器蒸发器 去除硬质积垢 有机酸系清洗剂 水道用计量器等 去除锈 有机酸系清洗剂 清洗方案实例 清洗目的 清洗方法 清洗条件 配方/ 温度/C 时间/h 去除油脂 溶剂清洗 碳系溶剂、氯系溶剂 常温100 210 乳液清洗 乳液清洗剂或酸碱混合液 常温80 68 碱液清洗 Na2CO30.10.2 Na3PO40.10.2 表面活性剂0.10.2 6090 1224 去除SiO2 碱煮 Na2CO3 0.2 Na3PO4 0.2 Na2NO3 0.030.1 150220 1224 润化处理 Na2CO3 15 NaOH 15 表面活性剂 0.10.2 80 1024 去除氧化铁、碳酸盐结垢 盐酸清洗 HCL 510 缓蚀剂 0.250.30 还原剂 0.20.5 铜溶剂剂 0.53 溶解促进剂 0.52 3060 48 有机酸清洗柠檬酸、羟基乙酸、柠檬酸氨 有机酸 25 抑制剂 B 0.30.5 还原剂 0.10.3 溶解促进剂 适量 855 48 螯合物清洗 EDTA 钠盐110 抑制剂 C 0.30.5 120150 612 还原剂及其他 0.10.3 去除铜垢 氨清洗 氨水310 铜溶解剂 0.11 铜溶解促进剂 0.2 4060 46 去除泥渣 剥离泥渣排泥处理 过氧化氢系药剂 13 抑制剂、氧化剂、还原剂 常温 315 化学清洗助剂 化学清洗的目的是除垢去锈但由于清洗剂本身含有腐蚀性物质等多种原因清洗时金属受腐蚀是难以避免的。对于不同的腐蚀因素应采取不同的预防措施见下图 原因 措施 酸引起的腐蚀 选择正确的缓蚀剂 氧化性物质引起的腐蚀 使用还原剂铜封锁剂改善施工技术 温度差浓度差引起的腐蚀 循环清洗使清洗液混合均匀改施共技术 因此在化学清洗主剂中要适当加入缓蚀剂、铜溶解剂、溶解促进剂、润湿剂等助剂这样不仅能阻止主剂对金属材料的腐蚀还能够在清洗效果的其他方面起到促进作用。 各种酸性清洗剂 化学清洗常用无机酸和有机酸作清洗剂。无机酸有盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸和氨基磺酸等溶解力强速度快效果明显费用低。但即使有缓蚀剂存在对金属材料的腐蚀性仍很大易产生氢脆和应力腐蚀并在清洗过程中产生大量酸雾造成环境污染。 有机酸有柠檬酸、甲酸、草酸、羟基乙酸、酒石酸、EDTA、PMA、PAA、HEDP、EDTMP等。有机酸大多为弱酸不含有害的氯离子成分对设备本体腐蚀倾向小。有机酸对垢的溶解速度较慢清洗温度在80C以上清洗时间要常一些成本高适用于清洗贵重设备。 一、无机酸清洗剂 1.盐酸清洗液 盐酸是清洗水垢最常用的清洗剂。盐酸与铜铁、铁锈、氧化皮反应速度比硫酸、柠檬酸、甲酸快得而且清洗后表面从常温至60C均可。盐酸清洗液对碳酸盐水垢和铁垢有效清洗速度快又经济所以工业上清洗换热器、各种反应设备、锅炉均使用盐酸清洗剂。它适用于碳钢、黄铜、紫铜、铜合金等材质。其缺点为对硅垢溶解能力差虽然有一定注意温度不能过高另外有刺激性气味对人体有害最重要的盐酸不能清洗不锈钢设备因为它含有氯离子会使不锈钢产生应力腐蚀。下表为加入不同缓蚀剂的盐酸清洗液的缓蚀效果。 加入不同缓蚀剂的盐酸清洗液的缓蚀效果 清洗液中HCL浓度 酸洗温度/C 缓蚀剂名称 缓蚀剂加入量 缓蚀效果 515 515 10 16 15 10 15 8 93 2030 2030 100110 50 50 50 60 苯胺和乌洛托品反应物JIE6-5 乌洛托品 苯胺甲醛反应物沈1D 乌洛托品JI6-5 抚缓2 Lan-826 SH-406 Lan-893 0.5 0.2 0.3 30.5 0.4 0.2 0.42 0.3 9095 95 98.7 高效 93.95 99.4 98 0.98mm/a腐蚀速率 2.硫酸清洗液 硫酸多用于处理钢铁表面的氧化皮、铁锈。在化工设备清洗除垢中逐渐被盐酸代替原因有三 1、用硫酸酸洗易产生氢脆 2、产生的硫酸盐能使脂肪族有机缓蚀剂凝聚、失效 3、反应物如CaSO4溶解度低易沉积在设备表壁上酸洗后表面状态不理想。若垢含量低也可用硫酸除垢。 工业上常用515H2SO4做清洗液既可除去多种腐蚀产物及CaPO42又可有效地清除铁垢。但是硫酸不可清除硫酸盐水垢因为会生成难溶的硫酸钙。在硫酸清洗液中加入非离子表面活化剂可以大大提高除垢能力。硫酸清洗液的清洗温度为5080C。硫酸加硝酸可除焦油、焦炭、海藻类生物等一系列的污垢。硫酸对人体和设备均有危险使用时要注意。下表列出了加入不同缓蚀剂的硫酸清洗液的缓蚀效果。 不同缓蚀剂的硫酸清洗液的缓蚀效果。 硫酸浓度 酸洗温度/C 缓蚀剂 缓蚀剂加入量 缓蚀效果 5 1020 10 10 15 2080 6080 65 65 65 苯胺和乌洛托品反应物EA6 二丁基硫脲OP 0.5 0.50.25 0.6 0.25 0.3 9599 高效 99 99.9 1.1343mm/a腐蚀速率 3.硝酸盐清洗液 硝酸是一种强氧化性的无机酸。低浓度的硝酸对大多数金属均由强烈的腐蚀作用高浓度的硝酸度i一些金属不腐蚀有钝化作用。硝酸清洗液除垢去锈速度快时间短加入适当缓蚀剂后对碳钢不锈钢铜腐蚀速度极低缓蚀效果高。只要适用于清洗不锈钢、碳钢、黄铜、铜、碳钢不锈钢、黄铜-碳钢焊接组合体等材质的设备。可除去碳酸盐水垢并对-FE2O3和磁性Fe2O3有良好的溶解力。一般的缓蚀剂容易被硝酸分解而失效目前多用Lan-5作硝酸缓蚀剂。下表为加入不同缓蚀剂的硝酸清洗液的缓蚀效果。 加入不同缓蚀剂的硝酸清洗液的缓蚀效果 硝酸浓度 酸洗温度/C 缓蚀剂 缓蚀剂加入量 缓蚀率 314 17 10 2080 40 25 Lan-5 Lan-5 Lan-826 0.6 0.6 0.25 99.6 失败 99.9 注Lan-5缓蚀剂是由六次甲基四胺、亚铁氰化钾、苯胺组成的。 硝酸加氢氟酸、硝酸加盐酸酸洗液清洗效果和作用更理想凯利清洗会在以后跟大家讲到请继续关注哟 4.氢氟酸清洗液 氢氟酸和氢氟酸盐一般用于清洗硅酸盐垢及铁垢。在锅炉垢中硅酸盐垢高达4050铝和铁的氧化物高达2530常用氢氟酸清洗液清洗也可采用氢氟酸加氟化物溶液作清洗液。氢氟酸除硅、铁垢的能力是目前其他清洗剂无法相比的。 氢氟酸是一种弱的无机酸在空气中发烟蒸气中具有强烈的腐蚀性和毒性对金属的腐蚀能力低于硫酸和盐酸。氢氟酸清洗液的优点 1、常温下对氧化铁垢、硅垢溶解力强、快相同低浓度的氢氟酸比盐酸、硫酸、柠檬酸溶解氧化皮能力强得多可清洗奥氏体不锈钢不产?2、对金属腐蚀性小12的HF加0.5SH-416缓蚀剂在5060C温度下对15CrMo铜腐蚀速率为0.41g/m?h对20碳钢腐蚀速率66g/m?h缓蚀率99.41 3、清洗时间短约1.52h 4、清洗效率高表面状态好。 缺点是有污染。通常氢氟酸不单独使用呢而与盐酸或硝酸等混合使用。 氢氟酸和氟化氢铵主要用来清洗硅垢氢氟酸是唯一能溶解硅垢的清洗剂但通常不单用。可用5酸性氯化铵3H2O2非离子表面活化剂酸洗能除去含有3的硅垢。至于氧化铁垢采用单一的氢氟酸就比盐酸效果好也可将氟化氢铵、氢氟酸加入盐酸或硝酸中清洗铁锈效果也很好。 5.盐酸-氢氟酸清洗液 盐酸-氢氟酸清洗液主要用来除去含有硅酸盐水垢及氧化铁的碳酸盐水垢。盐酸溶解盐酸盐水垢速度快但不能溶解硅酸盐水垢只有氢氟酸能溶解硅酸盐和氧化铁。氢氟酸虽然是弱酸低浓度的氢氟酸比盐酸、柠檬酸、硫酸溶解氧化铁的能力强得多。盐酸酸洗液中有时加入氟化氢铵其原因是氟化氢铵与盐酸反应生成氢氟酸能加速清洗液对碳酸盐、硅酸盐及铁垢的溶解能力。 6、硝酸-氢氟酸清洗液 硝酸-氢氟酸清洗液对碳酸盐水垢、-FE2O3、磁性Fe2O3和硅酸盐水垢有良好的溶解力。它去除氧化皮、铁锈及水垢的速度快、时间短腐蚀速率小且不产生渗氢材料来源方便主要适用于碳钢、不锈钢、合金钢、铜、铜合金、碳钢-不锈钢、碳钢-铜等材质是目前国内清洗换热器、铜炉及各种化工设备中的碳酸盐、硅酸盐及铁垢的最佳酸洗液。下表是HF、HCL-HF、HNO3-HF酸洗液加入不容缓蚀剂的缓蚀效果。 HF、HCL-HF、HNO3-HF酸洗液加入不容缓蚀剂的缓蚀效果 酸浓度 酸洗温度/C 缓蚀剂名称 缓蚀剂加入量 缓蚀效率 HF2 60 Lan-826 0.05 99.4 HF25 60 Lan-826 0.3 99.9 HCL12 HF5 40 高级吡啶碱N-1-4 0.2 0.1mm/a 腐蚀速率 HNO38 HF2 25 Lan-893 0.25 0.11.04腐蚀速率 HCL7 HF6 30 四甲基吡啶釜残液 0.10.5 98.4 7.其他含氢氟酸的清洗剂 目前有一种氢氟酸、聚磷酸盐、氟化物加缓蚀剂、渗透剂等组成的清洗液清洗硅垢效果什么理想。有资料介绍日本清洗地热发电厂含高硅的垢就是这种清洗剂清洗的中国山西化肥厂清洗汽轮车含硅垢硅垢含量80时也采用了这种含氢氟酸的清洗剂其组成如下 HF 512 Lan-826 0.25 Na2P2O7?10H2O 2 渗透剂 0.5 清洗温度为65C清洗时间4h除垢率达8099腐蚀速率为0.5g/m?h对20碳钢。 8、HNO3-HCL-FeCL3系清洗剂 HNO3-HCL-FeCL3系清洗剂是专门用来清洗18-8不锈钢制品的能防止不锈钢发生应力腐蚀开裂代替了过去使用的HF-HNO3-HCL系清洗剂。HNO3-HCL-FeCL3系溶液中18-8不锈钢一直保持低电位从而避免了晶间腐蚀。 加入了FeCL3的目的是保持酸洗液长期有效控制钢件的电位使其离开晶界腐蚀范围以避免产生应力腐蚀开裂。 9、氨基磺酸清洗液 氨基磺酸清洗液 氨基磺酸NH2SO3H是中等酸性无机酸。氨基磺酸的水溶液具有与盐酸、硫酸等同等的强酸性 故别名 又叫固体硫酸氨基磺酸及其盐类与多种金属化合物都能生成可溶性盐类 具有在水中溶解高度。 氨基磺酸及其盐类与多种金属化合物都能生成可溶性盐类 具有在水中溶解高度不析出沉淀而对金属的腐蚀小的特点。作为清洗剂 氨基磺酸水溶液可去除铁、钢、铜、不锈钢等材料制造的设备表面的铁锈、水垢和腐蚀产物。氨基磺酸清洗剂使用范围很广 可用于清洗锅炉、冷凝器、换热器、夹套及化工管道。氨基磺酸水溶液对铁的腐蚀产物作用较慢 可适当地添加一些助剂 从而有效地溶解铁垢。 特点 1、不挥发避免因酸挥发而造成的一系列问题又因是固体物料所以便于运输而且只要维持干燥则比较稳定 2、水中溶解性能好清洗时生成的盐易于溶解不生成盐类沉淀 3、不含卤素离子对金属腐蚀性小 4、只适用于清洗钙、镁碳酸盐、氢氧化物垢清除铁垢的能力差。 目前仅用于材质为碳钢、不锈钢、铜及其合金等的热交换器、管道等设备的清洗。 氨基磺酸可与氯化钠 混合这样可以慢慢地产生盐酸从而有效地溶解铁垢。 在氨基磺酸化学清洗工艺中 采用了柠檬酸低温漂洗方法 取得了良好的漂洗效果 低温漂洗在现场实施中利于设备的安全运行。在钝化工艺中 采用了绿色环保钝化剂双氧水钝化 针对双氧水不稳定易分解的特性 通过添加双氧水稳定剂既减少了双氧水用量又保证了钝化效果。 二、有机酸清洗剂 化学清洗常用无机酸和有机酸作清洗剂。有机酸有柠檬酸、甲酸、草酸、羟基乙酸、酒石酸、EDTA、PMA、PAA、HEDP、EDTMP等。有机酸大多为弱酸不含有害的氯离子成分对设备本体腐蚀倾向小。有机酸对垢的溶解速度较慢清洗温度在80C以上清洗时间要常一些成本高适用于清洗贵重设备。 有机酸化学清洗主要利用有机酸的氧化性、酸性和活性基团的螯合能力加上缓蚀剂、表面活性剂、渗透剂等作用将垢层剥离、浸润、分散、溶解、螯合至清洗液中以达到清洗的目的。 有机酸螯合能力的大小根据其离解度来决定。常用的有机酸25C下pK值草酸pK11.19pK24.21柠檬酸pK13.1pK24.7pK36.4EDTApK10.9pK21.6。pK代表有机酸离解常数的负对数值。此值越小则酸的离解度越大酸性越大络合能力越强。由此可见EDTA络合能力最强草酸其次柠檬酸最弱。 1、醋酸清洗液 醋酸CH3COOH可以清洗铝设备中碳酸盐水垢但对清除铁垢无效。常用配方为10醋酸加0.25Lan-826清洗温度90C。 2、柠檬酸清洗液 柠檬酸是酸洗中应用最多、最早的一种有机酸它可以溶解氧化铁和氧化铜等垢其原理是柠檬酸溶解的酸性增加了氧化铁的溶解而柠檬酸络合铁克把氧化铁除去直到表面没有氧化铁为止但是生成的络合物-亚铁柠檬酸难溶解如果采用含氨的柠檬酸溶液就能生成溶解度很大的柠檬酸和柠檬酸高铁络合物。 用柠檬酸清洗锅炉早在1956年法国和美国电厂就已应用过了。柠檬酸清洗液不仅对氧化铁垢清洗效果好还可清除锅炉中的铜垢。常用配方为3柠檬酸用氨水调pH值34加0.15Lan-826缓蚀剂清洗温度为90C该清洗液对碳钢腐蚀速率为0.31mm/a缓蚀率达99.6。现在常用柠檬酸-氨基磺酸、柠檬酸-羟基乙酸等混合酸来清洗锅炉。 柠檬酸是弱有机酸对铜铁腐蚀性小同样为5浓度60C时HCL与90C的柠檬酸比其对钢铁的腐蚀比是1:2无危险使用方便可清除氧化物、碱性沉淀物但对清除钙镁垢、硅垢无效。目前多用于清洗奥氏体钢大型锅炉。 3、EDTA清洗液 EDTA清洗液为乙二胺四乙酸的简称分子式为 HOOCCH22NCH2CH2NCH2COOH2 常用H4Y表示其清洗机理如下。 发生电离反应 H4YHH3Y- H3YHH3Y2- H3Y2-HHY3- HY3-HY4- 发生溶解反应 Fe2O32H2Fe3H2O 发生络合反应Fe3Y4-FeY- EDTA与14价的金属离子一般都是按1:1比例络合。 EDTA二钠盐在pH值58时除垢能力较强pH值超过7溶液使金属表面逐渐进入钝化状态。EDTA二钠盐既有清洗垢的作用又起钝化作用清洗和钝化一步完成。由于EDTA在室温下在水中的溶解度很小么每100g水中仅能溶解0.03g所以在清洗时要加热升温到140160C以提高溶解度和清洗效果。 4、羟基亚乙基二磷酸清洗液 羟基亚乙基二磷酸清洗液简称HEDP。HEDP在水溶液中能电离成H和酸根离子酸根离子能和铁等许多金属离子形成稳定的络合物。HEDP具有优异的络合能力及一定的缓蚀能力。它不但对Ca2、Mg2、Cu2、Fe2等金属离子有很好的螯合功能甚至对这些金属的无机盐类加 CaSO4 、MgSiO3等也有较好的清洗作用当HEDP的浓度为15时其除锈效果可以与盐酸相媲美。 5、羟基乙酸清洗剂 羟基乙酸清洗剂的分子式HOOCCH2COOH其分子式76.05。羟基乙酸易溶于水、甲醇、乙酸和乙酸乙酯但几乎不溶于碳氢化合物溶剂熔点7879C沸点分解。羟基乙酸具有腐蚀性低、不易燃、无臭、毒性低、生物分解性强、水溶性好、不挥发等特点因此使用方便用途广泛。 羟基乙酸对碱土金属类的垢物有较好的溶解能力与钙、镁等化合物作用较为剧烈。 羟基乙酸钙、镁盐在水中的溶解度较大。所以羟基乙酸适用于清