黼窕 清洗世界 Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｗｏｒｌｄ 第２８卷第５期 ２０１ ２年５月 文章编号：１６７１—８９０９（２０１２）０５—００１９—０５ 中性清洗剂研发及应用 任艳群，许桂顺，梁荣波，王加刚 （山东泰丰清洗科技有限公司，山东东营２５７０００） 摘要：本文主要对难溶垢及其中性清洗做了简介、对研发的中性清洗剂技术要点做了说明，并 对中性清洗的重要性做了阐述。 关键词：难溶垢；中性；清洗剂；简介 中图分类号：ＴＥ９８５ 文献标识码：Ｂ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｕｔｒａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ＲＥＮ Ｙａｎｑｕｎ，ＸＵ Ｇｕｉｓｈｕｎ，ＬＩＡＮＧ Ｒｏｎｇｂｏ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｇａｎｇ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｔａｉｆｅｎｇ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ ｄｉｒｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｍａｔｃｈｅｄ ｎｅｕｔｒａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｓ ａｌｓｏ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｈｅｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ ｄｉｒｔ；ｎｅｕｔｒａｌ；ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 随着我国工业规模的扩大，工业设备的增多， 开发低能耗设备成为工业界关注的重点之一。清 洗在减少此类设备由于结垢造成的大量能源消耗 １ 现状分析 目前，建设资源节约型社会是我国发展的重要 举措之一，发布了加强节能工作部署，制定了 及污染方面起到了一定的作用，但目前常用清洗剂 存在酸性较强、清洗时问长、效果不理想、对设备腐 蚀严重、废液达不到标准排放要求等问题。为解决 此类问题，我们致力于研究开发一种中性清洗剂， 对设备腐蚀小，并且节能环保，清洗废液可循环利 用的清洗剂。 进入２１世纪后，全球范围内的能源短缺趋势越 促进节能减排的一系列措施。各地区、各部门 积极寻找节能方法、制定节能措施。在这一系列行 动中，清洗业在工业设备节能方面也起到了积极的 作用。 １．１存在的问题 工业中的大型装置、设备在开车前需要进行清 洗，在长时间使用后，此类设备由于结垢会出现堵 发明显，而中性清洗剂的研发及应用将在节能降耗 方面起到积极的作用，将大大促进我国清洗行业的 发展。 塞、受热不均、不传热等现象，会加大燃煤等的消耗， 也需要定时进行清洗。 收稿日期：２０１１—０９—１２ 作者简介：任艳群（１９８４一），女，陕西咸阳人，助理工程师，从事清洗药剂研发工作等。 ・２０・ 清洗世界 第５期 工业设备形式多样、结构复杂，对于结垢多、结 垢坚硬的设备，往往采取高压水射流清洗法或超声 波清洗等物理方法进行清洗，但对于某些特殊结构 设备，只允许使用化学清洗方法进行时，就必须选择 合适的清洗剂，而优良的清洗剂是决定清洗成功与 否的一个关键因素。 目前清洗结垢严重的设备时使用最多的还是酸 性清洗剂，因为药剂酸性较强，清洗时问长，清洗效 果并不理想，对设备的腐蚀严重，另外清洗废液对环 境危害也很大。我国清洗剂生产企业生产规模小， 生产技术落后…，同时国内废水处理技术和清洗装 置相对比较落后，不少清洗公司缺少清洗废水处理 装置，使得研制开发具有自主知识产权的中性环保 型清洗剂的需求十分迫切，市面上虽然有很多中性 清洗剂，但多为金属表面的清洗剂，浮油、浮锈的清 洗剂等，对于结垢严重的设备采用中性清洗剂方式 进行清洗的应用还是比较匮乏。 国内在２０世纪８０年代初以节能（节省燃烧油） 为目的而开发的清洗剂多为酸性清洗剂，至今还在 使用，市面上有部分中性试剂出现但大多都为保养 剂、水处理剂等，在完全除锈、除垢方面效果好的中 性清洗剂甚少。目前已经有了适用于某一种污垢的 专用中性清洗剂，但种类少，性质单一，对于其他垢 种则无法清除。由于设备材质复杂、各地域水质不 同，有的企业在进行处理时加入了不同的处理剂，使 得结垢成分复杂多样，因此研究开发的新型中性清 洗剂也需要具有多种功能。 １．２解决办法 我国清洗业发展相对薄弱，而日、美、法、德等国 家的清洗技术发展较先进，国外越来越多的清洗剂 逐渐打人中国市场。所以通过自主研发新产品并应 用在实际中，从而替代进口产品，将为我国创造更多 的经济效益。 现在亟需加强对中性清洗剂的研究开发，研制 出无氯、无磷的环保型多功能清洗剂。若能获得成 功，应用于工业设备结垢清洗中，则经清洗后的设备 估计每年可节省几万吨燃料油，经济效益非常可观， 并能节约能源１５％以上，真正达到绿色清洗节能的 目的。 研究使用中性清洗，利用中性清洗剂对设备进 行清洗后，要求对设备的腐蚀率远小于传统的酸性 清洗，清洗工艺简单且清洗速度快，废液进行处理后 排放或回收再利用，绿色环保。 ２ 垢种分析 垢质成分多样给研究带来较多麻烦，以下为在 进行化学清洗时遇到的２种常见难溶垢。 １）硫酸钙难溶垢，见图１。该垢颜色为灰白或 纯白色，大多为片状，此类垢质地致密均匀，见电镜 图２，一般含有９０％以上硫酸钙，锅炉中出现较多。 图１硫酸钙垢 图２硫酸钙垢电镜照片 传统的方法是碱煮转化后进行酸洗，使用药剂 第２８卷 任艳群等．中性清洗剂研发及应用 多，且需要的温度高，加温过程长，浪费人力，转化不 完全，清洗并不彻底。因此我们自主研发出硫酸钙 专用中性清洗剂，主要成分含有快速渗透剂、膨松 剂。该清洗剂在常温下４ｈ就可使垢膨胀分散从而 用水冲掉，清洗方便。因此只有对垢质进行分析，了 解其主要成分后，才会对症下药，研发出适合清洗硫 酸钙垢的中性试剂。 ２）高温氧化铁垢见图３，该垢颜色多为红棕色或 棕黑色，具有磁性，片状垢较块状易溶解。电镜图见 图４，据文献报道，以螯合剂、分散剂、缓蚀剂为主要成 分的中性清洗剂，对磁性氧化铁垢、硅垢、硫化亚铁垢 等垢清洗效果非常理想 。此种试剂对浮锈及结垢 较少的设备清洗效果好，但对清洗结垢严重的换热 器，高温形成块状氧化铁垢的清除则较难实现。 图３ 高温氧化铁垢 图４氧化铁垢电镜照片 对此类垢进行粗略分析，其中含有石英１５％，菱 铁矿６１％，磁铁矿２４％。针对此类顽固垢进行专项 研究，研制出清洗效果好的专用铁垢的中性清洗剂。 ３ 中性清洗剂实验 针对一些常见难溶垢，配制出一套含有螯合剂、 分散剂、强力渗透剂、膨松剂、软化剂为主要成分的 中性清洗剂，起名为ＴＦ一１３，根据不同设备出现的 垢种及时进行配方的微小调整。使用ＴＦ一１３药剂 对设备的锈蚀、污物去除程度，其腐蚀率均在国家标 准许可范围内，解决了传统酸洗剂对设备腐蚀大、废 液对环境危害大、部分已有中性清洗剂清洗不彻底 的现象。 ＴＦ一１３中性清洗剂性能指标见表１，ｐＨ为６．５ ～７．０；密度１．０４ｇ／ｃｍ ；无挥发物，无色透明液体状。 对不同材质设备腐蚀速率对照实验见下表２，对比照 片见图５，其中所用腐蚀试片表面积均为２８ｃｍ ，测 定时间为８ｈ。 表１ 中性清洗剂性能指标 材质 腐蚀率／（ｇ・ｍ～・ｈ ） 碳钢 ＜０．６０ 黄铜 ＜０．０５ 紫铜 ＜０．０４ 纯铝 ＜Ｏ．０７ 表２腐蚀速率测定数据对照 图６是分别使用不同浓度的ＴＦ一１３为主要试 剂，配制出的清洗剂对污垢与管壁问表面张力影响 实验图（以清洗材质为碳钢的设备为例）。 ・２２・ 清洗世界 第５期 ａ）使用中性清洗剂清洗后电镀照片 ｂ）使用酸性清洗剂清洗后的电镀照片 图５清洗腐蚀对比 浓度的增加，除污率不断升高，当试剂浓度达到一定 值后，除污率达到最大，通过此方法可以合理掌握药 剂的使用量。 运用自主创新的《化学清洗模拟实验装置》做清 洗前浓度的配比试验，提高施工中一次清洗成功率， 详见图８。 ０ ０ ０ ２ ０ ４ ０ ６ ０．８ Ｉ．０ ｌ ２ ｌ ４ １．６ ｌ ８ ＴＦ—ｌ３质量浓度／（ｇ・Ｌ－＇） 图６ 不同质量浓度ＴＦ一１３ 对污垢与管壁的表面张力 由图６可以看出，随着主要成分试剂（ＴＦ一１３） 浓度的增加，表面张力值先减小后增大，表面张力越 低，就可使液体扩展少做功，清洗时亲和除垢效果会 更好。 图７是分别使用不同浓度的ＴＦ—ｌ３为主要试 剂成分配制出的清洗剂对除锈、除污率的实验结果。 １一配液槽；２一清洗泵；３一流量计；４～有机玻管； ５一支撑板；６一转轮；７一出液口；８一循环进液口； ９一聚四氟管；１０一阀门；１１一出液口；１２一聚四氟管 图８化学清洗模拟实验装置 图８装置的工艺流程为人工投入料后，利用清 洗泵动力建立循环清洗系统。以清洗凝汽器为例过 程如下：清洗剂加入清洗槽中，通过清洗泵动力经过 流程管从设备进口进入，流经设备内每处，再从设备 ＴＦ一１３质量浓度／（ｇ・Ｌ。。） 出口回到清洗槽，再次通过清洗泵进入设备，建立完 整的循环清洗系统，根据测定浓度的变化情况间断 加料。工艺流程见图９。 图７不同质量浓度ＴＦ—ｌ３除锈、除污率 由图２可以看出，随着主要试剂（ＴＦ一１３）质量 第２８卷 任艳群等．中性清洗剂研发及应用 现分层，无结晶或沉淀析出。 ５ 结论 ＴＦ一１３中性清洗剂在研制成功后，申请发明专 利１项，实用新型专利１项。 图９ 清洗凝汽器的工艺流程 利用中性清洗剂清洗设备，能延长设备使用寿 命，降低结垢速度，进而使节约企业的设备更新费， ４ 本研究主要技术要点 （１）配制过程中添加了强力渗透剂，软化剂，膨 松剂，清洗性能更优越。 在企业节约煤、电等能源方面起到积极的作用。 本技术研究成果在２０１０年应用于石油化工总 厂，该厂各车间的换热设备和部分油气管线在长期 的生产运行过程中，由于水中含有悬浮杂质和水的 硬度较高，致使在生产过程中，设备外侧结有大量污 垢，使得生产效率下降，生产运营成本上升，通过使 用我公司研发的中性清洗剂，不但使设备恢复到原 有运行状态，并且设备无腐蚀，很好的达到了生产运 营要求。为该企业年节约电费２８０多万元，节约设 备投资１２０万元，该企业在２０１０年度新增产值９８７ 万元，新增利税１２０万元，利润可观。 参考文献 （２）试剂性能为中性，清洗后对设备腐蚀率在 ０．０２ｇ／（ｍ ・ｈ）以下。除垢时间在６～８ｈ，除垢率在 ９５％以上。 （３）清洗废液通过定做的专用废液处理机经过 处理后排放，解决了传统清洗废液直接排放污染环 境的问题。 （４）利用自主研制的《化学清洗模拟实验装置》 进行施工前的模拟实验，在清洗积垢程度不同的设 备时，配方更加明确，解决了因浓度控制不当而引起 清洗废时、效果不理想等现象。 （５）使用本清洗剂对设备进行清洗后，防垢性达 到中国机械工业部标准ＪＢ４３２３—８６中要求，具有良 好的防锈能力。产品性能相对稳定，高温、低温不出 ［１］瞿德勤，郑安新．环保型碱性金属脱脂剂的应用［Ｊ］．清 洗世界，２０１１，２７（７）：３８—３９． ［２］左理胜，曾蔚然，姜建平．一种中性复合清洗剂的评价研 究与应用［Ｊ］．清洗世界，２０１０，２６（１１）：２０—２１． （上接第６页） ４）超滤膜使用一段时间后，被截留下来的细菌、 参考文献 铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会依 ［１］杨宝红．火力发电厂废水处理与回用［Ｍ］．北京：化学 工业出版社，２００６． 附在超滤膜的内表面，使超滤膜的产水量逐渐下降， 尤其是珠江水源污染严重时，更易引起超滤膜的堵 塞，定期对超滤膜进行冲洗可有效恢复膜的产水量。 ［２］杨宝红，余耀宏．火电厂循环水排污水回用处理中超滤 膜污染过程分析［Ｍ］．电力科学与技术学报，２００７，２ （４）：７９—８３． 此外细菌、微生物的附着，其代谢产物在膜表面形成 黏液。这些因素都将导致超滤膜性能降低。因此， 必须根据超滤系统的客观规律运行，定期制定化学 清洗计划，使超滤处于最佳工作状态。 ［３］常亮，吴文龙．超滤膜重度污染原因分析与离线化学清 洗［Ｍ］．热力发电，２０１０，３９（５）：１０１—１０４． ［４］周伯青．膜处理技术的应用［Ｍ］．北京：中国电力出版社， ２００４
