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碳氢清洗剂应用中的技术经济比较的研究
发布时间:2015-03-31 文章来源:普罗米

李大庆
天津科技大学 300222
The Study about Comparison of Engineering and Economics for Applying in Hydrocarbon Cleaning
Li Daqing

Tianjin University of Science and Technology 300222

1.研究背景

      由于世界制造业大量涌入国内,我国制造业面临了很多问题,其中的一个核心问题就是工业清洗的环保问题,企业、大学、政府都在积极探索解决制造业的环保问题,企业更加关心产品质量、制造成本、公司利润、投资回报率、员工和相关群体的利益等问题,政府更加关心环保、公益事业、城市循环等问题,大学等研究机构在加紧研究如何为企业和政府提供社会性的有效解决方案,产、学、官的目标是一致的,那就是系统化地彻底解决环保生产问题,但是企业在使用环保型碳氢溶剂时的确遇到了很多问题,例如,安全性问题和干燥问题,而干燥问题更为突出,干燥问题的核心是清洗效率问题,清洗效率低,产品成本就增加,企业的竞争力就会受到影响,清洗剂制造商的市场占有率也会下降,清洗设备制造商也会受到冲击,专业中间商的利益也会降低,所以碳氢溶剂的干燥问题如果得不到有效的解决,或许要波及几个行业的生存和发展。如果继续容忍几千万吨的有毒有害清洗溶剂排放到大气、土壤、河流的话,我国的环保问题会得不到彻底解决,最终要影响到国民的生活质量。

2.思考方式

       改变思考方式很关键。为了在现有的技术条件下满足国内制造业的产品及零部件的工艺清洗质量要求,作者认为应当推行“技术适宜、高效、经济可行、低成本”的解决方案,这样在替代传统卤代烃清洗剂的过程中是可行的。现代制造业要求制造商必须适应市场的变化要求而提供产品和服务,提倡以产品质量为竞争焦点,成本领先竞争对手,生产过程要求精益,消除一切浪费,确保交货期,呵护员工,保护环境,贡献社会。这些理念也同样体现在清洗行业中,既要选择技术上适宜的设备和溶剂,还要必须满足经济可行,提高效率,降低目标成本,而工艺清洗的特征之一就是,设备和溶剂必须同时兼顾,已往的卤代烃溶剂洗净力和干燥性较好和设备的兼容性也好,在人们的心理上形成了印象,但是有毒有害,破坏环境,国内外一直在研发新技术,始终都在考虑设备和溶剂这两方面相融合的问题。碳氢清洗剂和清洗设备的改造、研发也是在继承了传统的技术的基础上,解决了碳氢溶剂的安全、干燥、回收等问题之后才得到推广和应用的,但是应该承认改变人们心理上的印象和工作习惯、模式,是要经过实践才能够认识到的。一个有效的解决办法是通过技术和管理的改善、创新达到目的。

3.技术创新方式

3.1 设备解决方案

      作者过去曾提出过使用碳氢溶剂的五种解决方案[1],在实际应用中发现,国内很多企业由于资金和技术等条件的约束,目前还不能马上应用价格较贵的碳氢清洗干燥机(即超声波脱气和真空清洗、减压蒸汽清洗、真空干燥方式),一般都在谋求价格较便宜的超声波清洗,实践证明,有一些企业利用现有的超声波清洗设备,只要注意解决好安全问题是可行的,还是能够满足清洗质量的要求,但是干燥效率又困扰着一些制造商,使他们暂时仍然使用传统的卤代烃(氯系溶剂)、溶剂汽油、煤油、柴油等清洗工艺,影响了生产决策,详见表1。 还存在花高价钱购买一台碳氢清洗设备不能够替代现有几台清洗设备的清洗能力问题等等,解决不了生产效率问题,所以对利用真空清洗干燥设备持观望态度。


      我们认为企业需要逐步替代传统的卤代烃清洗工艺,方案1是目前普遍被企业采用的替代方式,当用户使用了碳氢溶剂后,对碳氢清洗有了一定的认识时,如果认为溶剂的消耗量较大,可以购买碳氢溶剂减压蒸馏机(例如,100升/小时,约18万元),能够更好地降低溶剂消耗量,节约成本,如果还要继续提高清洗质量和效率可以更新成真空清洗干燥设备,达到技术先进、安全可靠,实现高质量低成本的清洗工程。
      实际上一些企业如果具备性能好的煤油、柴油清洗设备完全可以直接使用碳氢溶剂来替代柴油和煤油清洗,实现高质量的、安全环保的清洗标准要求。这种设备除了具备超声波清洗外,还具有溶剂过滤芯、热风干燥、防爆装置,经评价可以适用于碳氢溶剂清洗。

3.2 溶剂解决方案
3.2.1 选择化学结构稳定的溶剂

      研究和实践证明了在选择使用碳氢溶剂时一般采用馏程范围在152℃~190℃,闪点范围在48℃~64℃的正构烷烃(CnH2n+2)是较为科学的选择,安全性和干燥性得到了优化,由于正构烷烃的化学结构稳定,连续加热蒸馏回收后不会破坏化学结构,实验数据显示对铁、铜、铝、锌等金属产生的腐蚀远远低于环烷烃、芳香烃、卤代烃,多次蒸馏仍然可以使用。而三氯乙烯等卤代烃溶剂几次蒸馏后就不能够再使用了,其原因就在于卤代烃中的卤素原子的活性很大,容易被其他原子或原子团所取代[2],例如氯离子被氧离子替代,而发生了酸败反应,反复蒸馏使用后洗净力下降,还会对金属产生腐蚀作用,湿气存在是会慢慢分解,例如,潮湿时遇光生成盐酸。

3.2.2 符合国际环保标准要求

       由于我国制造业面临着全球化的竞争,必须遵守和习惯国际市场准入规制,最近欧盟不断宣布其新的技术标准,对进入欧盟市场的工业品提出了WEEE/RoHS双指令,即《报废电子电气设备指令》/《电气电子设备中限制使用某些有害物质的指令》,提倡环保的可循环再利用,对六种重金属(如镉、铅、汞、六价铬、多溴联苯(PCB)和多溴联苯醚(PBDE))提出了无毒无害的技术标准,也就是“绿色壁垒”,到2006年7月1日止欧盟成员国不准含有规定的六种重金属的产品进入其市场,并强制执行,出口到欧盟的电子产品必须提交原材料的重金属、无毒无害及环保证明,例如瑞士的SGS证明,如果我国的企业盲目地选择工业清洗溶剂,势必会对未来的市场竞争产生风险。目前国内品牌PRIME系列碳氢溶剂已经达到了相关要求,质量指标与进口品牌一致,部分指标还超过了进口品牌,国内外客户的评价很好。

4.碳氢溶剂管理方式

       对于溶剂的管理将会直接影响到长期的使用成本,从表1我们可以了解到,方案1虽然可以节约一次性投资,清洗质量高,但是,没有减压蒸汽回收装置,不能回收溶剂,溶剂消耗量较高。而方案2技术先进,一次性投资较大,清洗质量高,溶剂可以再生利用,干燥迅速,残留油份极低,溶剂消耗量最低,节约成本。方案3是在使用现有设备时加装了减压蒸汽洗净、真空干燥装置(蒸馏回收装置内置),清洗质量高,干燥迅速,残留油份极低,溶剂消耗量低,如果现有的清洗设备较好,该方案可行。方案4是在使用现有设备时加装了减压蒸馏回收装置,清洗质量高,干燥较快,残留油份极低,溶剂消耗量较低。

5.结论

      综上,事实上很多现有的清洗设备都可以直接使用碳氢溶剂,只不过在注意安全的同时,有效地使用好干燥装置,提高干燥效率,那么碳氢溶剂完全可以像传统的清洗剂一样广泛地应用在我国制造业中。

参考文献

[1] 李大庆,洗净技术,“替代ODS物质技术创新的系统性思考——碳氢溶剂清洗技术与传统清洗技术的比较研究”,2004年9月
[2] 陈旭俊,《工业清洗剂及清洗技术》,化学工业出版社,2002年3月第一版

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