真空碳氫清洗機介紹

一  碳氫清洗劑的優勢

碳氫清洗劑是餾程在140-190℃左右的正構和異構烷烴。一般是石油經粗蒸餾、加氫、精餾、異構化製成。碳氫清洗劑與其他清洗劑相比有許多優勢：

1、  清洗性能好。碳氫清洗劑與大多數的潤滑油、防鏽油、機加工油同為非極性的石油餾分，根據相似相容的原理，碳氫清洗劑清洗這些礦物油的的效果要好於鹵代烴和 水基清洗劑。

2、  無毒。經毒理試驗，碳氫清洗劑的吸入毒性、經口毒性和皮膚接觸毒性均為低毒， 且不屬於致癌物質，與鹵代烴相比對清洗操作人員更安全。

3、  材料相容性好。碳氫清洗劑中不含水份和氯、硫等腐蝕物，對各種金屬材料不會 產生腐蝕和氧化。另外，由於其屬於非極性溶劑，對大部分塑料和橡膠沒有溶解、 溶脹和脆化作用，因此應用範圍極廣。

4、  可徹底揮發無殘跡。碳氫清洗劑是非常純凈的精製溶劑，在常溫和加溫狀態下均可完全揮發，沒有任何殘留。

5、  不破壞環境。碳氫清洗劑可以自然降解，清洗廢液可以放入燃煤或燃油鍋爐中焚燒， 焚燒的生成物主要為CO₂和水，對空氣沒有污染。碳氫清洗劑中不含氯，對臭氧的 破壞係數為零。

6、  價格便宜。普通碳氫清洗劑的價格相當於F-113價格的50%以下，是某些ODS替代品 價格的二十分之一。由於碳氫清洗劑的密度為0.75左右，大大低於鹵代烴溶劑的密度，因此在同樣容積的清洗槽中碳氫清洗劑的加入量僅為鹵代烴清洗劑的一半。

7、  蒸發損失小。碳氫清洗劑沸點一般在150℃以上，在使用保管過程中揮發損失要比 沸點在40~80℃的鹵代烴小得多，對包裝物和設備的密封要求很低。

  儘管碳氫清洗劑有諸多優點，但與ODS清洗劑相比，其沸點高（150～190℃） 而閃點低（ 50～70℃）。雖然較高的沸點可以減少清洗劑在儲存、運輸和使用過  程中的揮發損耗，但也使清洗后工件的乾燥速度大大降低，使清洗劑的蒸餾再生變得困難。較低的閃點則提高了清洗、乾燥和蒸餾再生中的防火要求。（見附表1：常用碳氫清洗劑與鹵代烴清洗劑沸點和閃點比較）

   為了使經濟適用的碳氫清洗劑得到更好的利用，日本企業將真空技術應用到清洗設備中，開發出一種全新的清洗設備——真空清洗乾燥機，徹底克服了碳氫清洗劑的弱點，使碳氫清洗在日本得到廣泛的應用。

 表1 常用清洗溶劑沸點和閃點比較

二  真空技術在清洗中的作用 

  真空清洗乾燥機利用液體在真空狀態下的物理變化，改變了碳氫清洗劑和被清洗物的某些特性，從而趨利避害，使碳氫清洗劑的優勢得到更好的發揮。真空技術在清洗中的主要作用是：

 1、 脫出清洗劑中的空氣，減少超聲波的衰減。  為提高清洗效果，清洗機中一般都採用超聲波技術，利用超聲波振子每秒鐘幾萬次頻率的振動，發出超過人耳可聽見的10萬倍以上的聲壓。在清洗的情況下超聲波在液體中呈放射狀，使清洗液體流動而產生大量的真空氣泡，這種現象就是空穴作用。由這種空穴作用而產生的液體流動和數以萬計的高壓真空氣泡瞬間爆破時產生的能量，不斷地衝擊被清洗物表面，使表面及縫隙中的污垢迅速剝落。 但在常壓狀態下，清洗劑中溶解的空氣粒子遇到超聲波時產生氣泡，超聲波的空穴作用會被大幅度衰減，清洗效果被減弱。在真空狀態下，清洗劑中的氣體會被脫出，從而避免了超聲波的衰減。

2、 排除工件表面和孔隙中的空氣，提高清洗效果。在傳統清洗中，清洗效果不理想常常是因為盲孔、粗糙表面和細小縫隙中的空氣不能排出，影響清洗劑的浸潤，產生清洗盲區。應用真空技術后，可使部件表面、縫隙和盲孔內的空氣全部排出，使清洗劑完全浸入工件的每個部位，使工件的各個部位都達到最好的清洗效果。對於構造複雜、盲孔較深的工件，通過兩次以上的抽真空和排氣過程，也可以將空氣全部排出。所以在真空狀態下，清洗效果要比常壓下更好。

3、 降低沸點，使碳氫清洗劑也可以實現氣相清洗。  使用鹵代烴清洗劑的超聲波清洗機，利用鹵代烴清洗劑沸點低的特點，在清洗的最後一步，將清洗劑加熱使之產生純凈的清洗劑蒸汽，用溶液蒸汽對工件進行氣相清洗，使溶解在清洗溶液中的油污不會殘留在工件表面。由於碳氫清洗劑的沸點高於閃點，在常壓狀態下不可能對工件進行蒸汽清洗。真空清洗乾燥機利用液體在真空狀態下沸點降低的原理，通過對密封的清洗槽抽真空，使碳氫溶劑的沸點大大降低，只需將碳氫清洗劑加熱到80℃左右，就可使其沸騰，實現氣相清洗。

4、 利用真空突沸效應，提高幹燥速度。 由於碳氫清洗劑的沸點都在140℃以上，在常溫常壓下徹底揮發一般需要一小時左右。這樣的乾燥速度肯定不能滿足工藝清洗的節拍要求。而用加熱烘乾的方法又容易產生火險，這也是碳氫清洗劑在中國未得到廣泛應用的主要原因之一。真空清洗乾燥機一般是將蒸汽清洗與真空乾燥在一個槽中進行，在對工件進行蒸汽清洗的同時使工件溫度升高，然後使乾燥槽迅速進入更高的真空狀態，工件表面的清洗液會突然沸騰（真空突沸效應）而迅速揮發乾凈。這樣可以將工件的乾燥時間降低到1分鐘以內。

5、 真空蒸餾，使碳氫清洗劑再生重複使用。清洗劑的蒸餾再生，就是利用清洗劑與污垢之間的沸點差，將溶有油污的清洗劑加熱到清洗劑的沸點以上而控制在油污的沸點以下，使清洗劑汽化，然後通過冷凝裝置使之重新凝結成純凈的清洗劑，而沸點較高的油污和機械雜質則留在蒸餾罐的底部。鹵代烴清洗劑由於沸點低且不可燃，蒸餾再生相對容易，所以，許多鹵代烴清洗劑都附帶有蒸餾再生裝置。而碳氫清洗劑由於沸點高而閃點較低，在常壓下蒸餾再生是不可能的。真空清洗乾燥機的蒸餾再生裝置在高真空下使碳氫清洗劑的沸點降低到80℃，使清洗槽中溶解了油污的清洗溶液不斷地抽入蒸餾裝置，在真空中加熱蒸發，再經過冷凝成為清潔溶劑回到清洗槽中，使清洗液始終保持清潔狀態。油污則留在蒸餾裝置底部，定期排出。

6、 隔絕氧氣，使碳氫清洗劑失去燃燒的條件。絕大多數碳氫清洗劑閃點都在50℃左右，在我國《常用危險化學品的分類及標誌》（GB13690-92）中屬於高閃點易燃液體。雖然閃點較高，但在高溫或有助燃物（如紙和棉絮）的情況下仍有燃燒危險。因此控制火險成為其推廣使用必須解決的問題。燃燒需要有可燃物、溫度和氧氣三個必要條件，只要缺少一項，燃燒就不可能發生。在真空狀態下氧氣含量極低，在清洗、乾燥和蒸餾再生的過程中，既使碳氫清洗劑的溫度達到閃點以上，由於沒有氧氣，失去了燃燒的一個必要條件，碳氫清洗劑也不會燃燒，從而保證了使用安全。

真空清洗乾燥機用一套真空泵同時解決了清洗中的諸多問題，可以說是設備創新和典範。

三 真空清洗乾燥機的種類和構造

  東拓洗凈碳氫真空清洗乾燥機有自己的定型產品。也可以根據用戶的工件形 狀、尺寸、材質，油污種類和污染程度，清洗后的潔凈度要求，清洗車間的場地條件等為客戶設計和生產專用機。

  真空清洗乾燥機按照工件搬運的自動化程度可分為全自動、半自動和手動；按照清洗槽的數量可分為單槽機、雙槽機、多槽機等；按照清洗工件體積可分為大型機、中型機和小型機；按照蒸餾裝置與清洗裝置的結合方式可分為一體式和分離式，按照清洗對象還有 電鍍、熱處理、卷材清洗專用機。根據真空清洗乾燥機各部分的作用，可分為清洗系統、乾燥系統、蒸餾再生系統、輸送系統、控制系統、安全輔助裝置幾部分。 

生產廠家經過多年的研究開發，使真空清洗乾燥機的技術水平逐步提高，功能不斷完善，洗凈力大幅度提高、成本進一步下降、可以滿足更多客戶的清洗要求，從而使碳氫清洗技術日臻成熟，被越來越多的客戶所認同，在替代ODS和有害清洗溶劑中發揮了巨大作用。 真空清洗乾燥機中運用的技術有：

  1、多種技術協力，提高洗凈力。

 超聲波震蕩。與其他清洗設備一樣，真空清洗乾燥機中也採用超聲波震蕩提高洗凈力。在真空清洗乾燥機中由於清洗劑中的空氣粒子被抽出，超聲波的衝擊力較普通清洗機大大提高。一些生產廠家還在真空清洗乾燥機中運用了雙周波和三周波超聲技術，利用不同功率和波長的超聲波使溶液產生高頻震蕩，以提高洗凈能力。

搖動和滾動清洗。利用搖動機構使清洗籃做上下左右搖動和旋轉滾動，以利於污垢儘快脫離工件表面。

噴淋清洗和蒸汽清洗。根據清洗對象的形狀和清洗工藝要求，有些真空清洗乾燥機中還運用了加壓噴淋和蒸汽清洗技術，以提高清洗力和清潔度。

水基清洗和碳氫清洗協同作用。碳氫清洗劑對礦物油的溶解力較強，而對水溶性污垢清洗效果較差。有些真空清洗乾燥機針對工件上的特殊污垢先用水基清洗機洗掉水溶性污垢，再用碳氫清洗劑將水基清洗劑置換掉並進一步溶解礦物油污垢，不僅使成份複雜的污垢也可以清洗乾淨，還避免了水基清洗造成的金屬鏽蝕。

清洗液的連續循環更新。隨著清洗工作的進行，清洗液不停的從末端的凈洗槽逐級溢流到前端的初洗槽，而初洗槽中的清洗液則不停的被抽入真空蒸餾再生裝置經蒸餾和冷凝變成純凈的清洗液流回末端的凈洗槽，從而保證清洗機中的清洗液始終處於清潔狀態。

2、點滴入手，降低清洗劑消耗。

清洗劑在清洗過程中的損耗發生在以下環節：使用和儲存過程中的自然揮發損失、通風和乾燥過程中的排放損失以及蒸餾再生後排放廢液的帶出損失。

由於碳氫清洗劑的沸點都超過150℃，在儲運和使用過程中的揮發損失較沸點為40℃～70℃的鹵代烴清洗劑要小得多。而真空清洗乾燥機中全封閉的清洗槽和真空系統設計，使清洗劑的揮發損失減少到最低。

為減少抽真空和乾燥過程中的排放損失，真空清洗乾燥機中設計了排氣冷凝回收裝置，可以將真空系統排氣和真空乾燥過程中帶出的清洗劑中的絕大部分冷凝回收。 真空蒸餾再生過程排放的臟污廢液中必然會夾帶一部分清洗劑。真空清洗乾燥機中一般採用多段蒸餾再生和廢液濃縮排放，將廢液中的清洗劑「榨乾」后再排放。

以上一系列的節省措施，可以使碳氫清洗劑的使用成本降低到三氯乙烷、三氯乙烯、二氯甲烷等方法的五分之一到十分之一。

3 、 精心設計，節省能源。

在清洗過程中不僅要考慮清洗劑的消耗，各種能源的消耗也是清洗成本的重要組成部分。碳氫清洗因為增加了真空系統和加熱乾燥，較鹵代烴清洗增加了一些電力消耗。但其他部分的精心設計，使得真空清洗乾燥機的能源總消耗與鹵代烴清洗機接近。

在鹵代烴清洗機中為使沸點較低的清洗劑減少揮發損失並有效冷凝回收，必須在清洗槽上部設置冷凝區，並配置冷凍機組製冷。由於碳氫清洗劑沸點較高，在真空清洗乾燥機中只需採用25℃以下的冷卻水就能保證冷卻效果，從而省去了制冷機組的能源消耗。

所有真空清洗乾燥機均將氣相清洗與真空乾燥設置在一個槽中，利用氣相清洗過程中蒸汽的熱量給工件加熱，使工件在真空乾燥過程中利用自身的溫度加速乾燥。

為了實現能源的再利用，真空清洗乾燥機將各工作步驟排出的熱風重新回到需要加熱的部分循環利用，不僅節約了加熱中的能源消耗，而且減輕了環境壓力。 在一些真空清洗乾燥機的各個真空部分之間，抽真空和恢復常壓的過程也被精心設計，使高真空部分在恢復常壓之前先與即將進入真空的部分進行壓力平衡，使「真空能」得到最大限度的利用

4、 防患未然，保證安全。

使用碳氫清洗劑替代鹵代烴清洗劑，人們最擔心的是碳氫清洗劑閃點較低易燃的問題。真空清洗機除了用真空技術使碳氫清洗劑在清洗機中失去燃燒條件外，還通過使用防爆電機、防爆開關、防火閘門、導熱油間接加熱、溫度自動控制、可燃氣體濃度報警、機門自動封閉、電源自動切斷及自動滅火等裝置確保使用安全。

四  碳氫清洗在中國的應用

  近年來，中國逐步向世界加工中心的方向發展，大批國外和港、澳、台企業在中國建立工廠，生產機械、電子零部件，清洗劑和清洗機的需要量迅速增長。這些企業在中國設廠的原因除了廉價的勞動力外，環保方面管理的相對寬鬆也是重要因素。近兩年隨著中國淘汰ODS進程的加快，以及政府對環境保護和勞動者人身健康的重視，企業目前仍大量使用的ODS和其他鹵代烴清洗劑面臨淘汰的巨大壓力，許多企業急於尋找適合的替代方法。

  雖然大部分中國企業對碳氫清洗還知之甚少，但日本生產的真空清洗乾燥機和碳氫清洗劑已經在中國使用多年。這些企業都是日本獨資企業，他們在日本的本部就使用碳氫清洗工藝，在中國建廠時也將這一工藝帶入中國。據統計，目前在中國使用的真空清洗乾燥機有近千餘台，由日本cleanvy、ACT5、sharp等企業生產，主要分佈在珠江三角洲、長江三角洲和大連地區使用的碳氫清洗劑也都是進口品牌，如日礦石油、TOSOH、EXXON等。因為中國企業與日本企業的交流較少，所以距這些日資企業很近的中國企業卻使用完全不同的清洗工藝。

  專門用於真空清洗乾燥機的碳氫清洗劑也已經由國內企業開發成功，進入市場，對進口產品形成競爭壓力，如東拓洗凈的CH系列系列等。國產的碳氫清洗劑的成功開發，降低了原料成本、運輸成本和採購成本，免除了關稅，使其價格只相當於同類進口產品的一半。進口碳氫清洗劑在國內產品的競爭壓力下也在悄悄降價。

  今後，碳氫清洗必然以其高效、低毒、經濟、環保的諸多優勢成為中國清洗行業的主流，東拓洗凈公司生產的碳氫真空清洗乾燥機會得到迅速推廣，佔領廣大市場。

五、碳氫清洗的替代方式和經濟效益分析

  由於碳氫清洗劑必須藉助於真空清洗乾燥機才能徹底發揮其優勢，而真空清洗乾燥機較其他的清洗設備結構複雜，目前國內只有少數廠家可生產，因此用碳氫清洗劑替代ODS的最大障礙就是初期的設備投資較大。  在日本生產的真空清洗乾燥機，因清洗槽數量、被清洗物尺寸、自動化程度、選配裝置的不同，摺合人民幣價格在50萬至200萬元，日本企業在中國生產

后可降低到40萬至160萬元。這樣的的設備投資對於外資企業容易接受，而對國內企業，特別是中小企業和勞動密集型企業仍顯得昂貴。因此可以根據企業條件採用不同的替代方案，盡量利用原有設備，降低一次性投資。但不論採用何種方案，用碳氫清洗代替ODS和其他鹵代烴清洗劑都會給企業帶來長久的經濟利益。

  根據中國企業產品類型、工藝要求、原有設備狀況和資金實力，用碳氫清洗替代原來的清洗工藝可以採用三種方法：

1、 全面更換設備。對於清洗工作量大、原有設備比較陳舊、不能滿足清洗要求而資金條件允許的企業，可以淘汰原有設備，按企業工藝要求設計製造真空清洗乾燥機，雖然設備投資較大，但日常清洗劑的消耗量僅為鹵代烴清洗劑的1/5甚至更少，投入的設備資金約在3年多收回。

  2、 局部更換設備。對於清洗工作量大、原有設備較完好的企業，可以將原有設備的氣相清洗、乾燥和蒸餾再生部分更換為真空蒸餾再生裝置內置的真空乾燥機。設備投資較小，而日常清洗劑的消耗量約為鹵代烴清洗劑的40%，投入的設備資金約在1年多收回。

   3、局部改造設備。對於資金條件較差、原有清洗設備尚可使用的企業，可以將原有設備自然乾燥部分改裝成帶循環水冷凝的熱風乾燥裝置，再另配一台真空蒸餾再生機，這樣 設備投資較少，日常清洗劑的消耗量約為鹵代烴清洗劑的1/2，投入的設備資金約在10個月收回。  

   現以廣東某廠為例：該廠為多家電子企業配套生產各種金屬衝壓件，產品在電鍍和出廠前都要進行清洗。現有的清洗設備是國內製造的四槽全自動超聲波清洗機，使用三氯乙烯清洗劑，每月消耗約20桶。由於當地政府環境保護和勞動保護部門的限制，企業決定使用碳氫清洗劑替代現在使用的三氯乙烯清洗劑。現根據日本企業改造設備和使用碳氫清洗劑的經驗數據列表說明用以上三種方法進行替代的投資、成本和和效益情況：

  由此不難看出，用碳氫清洗替代ODS和其他鹵代烴清洗劑不僅對社會有巨大的環境效益、健康效益，對企業也有巨大的經濟效益

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