碳氫真空清洗機在制造行業的應用

“保護環境，拯救地球；降低(dī)成本，适應國情”ODS替代技術——碳氫真空清洗機在制造行業的應用。

中國工業清洗行業幾十年來(lái)一(yī)直用氟利昂、三氯乙烷洗滌劑清洗五金(jīn)零件造成的大氣層污染問題一(yī)直困擾着衆多的生(shēng)産企業。碳氫化(huà)合物清洗技術95年在日本、歐美先進的工業國家得到廣泛應用。由于在中國大陸的日資企業大量使用，使得這(zhè)一(yī)技術在中國形成環保趨勢；中國要盡快(kuài)掌握利用碳氫化(huà)合物技術清洗工業設備，以盡快(kuài)解決傳統工業清洗技術所造成的環境污染問題，推動中國清楚工藝的技術更新(xīn)換代。

日本企業在ODS和鹵代烴清洗劑替代過程中形成的主流技術——碳氫清洗，具有洗淨力強、适用面廣、安全環保等諸多優勢。下(xià)面詳細介紹了(le)碳氫清洗和真空清洗幹燥機的特點和技術，以及碳氫清洗在機械制造行業的運用，對淘汰ODS将将重要作(zuò)用。

一(yī)、碳氫清洗劑在五金(jīn)零件清洗中的優勢與缺陷

碳氫清洗劑是餾程在140-190℃左右的正構和異構煥烴。一(yī)般是石油經粗蒸餾、加氫、精餾、異構化(huà)制成。碳氫清洗劑與其他清洗劑相比有許多優勢：

{C}1、{C}清洗性能(néng)好(hǎo)(hǎo)。碳氫清洗劑與大多數的潤滑油、防鏽油、機加工油同為(wèi)非極性的石油餾分(fēn)，根據相似相容的原理(lǐ)，碳氫清洗劑清洗這(zhè)些(xiē)礦物油的效果要好(hǎo)(hǎo)于鹵代烴和水基清洗劑。

{C}2、{C}蒸發損失小。碳氫清洗劑的沸點一(yī)般在150℃以上(shàng)，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，對包裝五和設備的密封要求很低(dī)。

{C}3、{C}無毒。經毒理(lǐ)實驗，碳氫清洗劑的吸入毒性、經口毒性和皮膚接觸毒性均為(wèi)低(dī)毒，且不屬于緻癌物質，與鹵代烴相比對清洗操作(zuò)人(rén)員(yuán)更安全。

{C}4、{C}材料相容性好(hǎo)(hǎo)。碳氫清洗劑中不含水分(fēn)和氯、硫等腐蝕物，對各種金(jīn)屬材料不會産生(shēng)腐蝕和氧化(huà)。另外，由于其屬于非極性溶劑，對大部分(fēn)塑料和橡膠沒有溶解、溶脹和脆化(huà)作(zuò)用，因此應用範圍極廣。

{C}5、{C}可徹底揮發物殘迹。碳氫清洗劑是非常純淨的精制溶劑，在常溫和加溫狀态下(xià)均可完全揮發，沒有任何殘留。

{C}6、{C}不破壞環境。碳氫清洗劑可以自然降解，清洗廢液可以放(fàng)入燃煤或燃油鍋爐中焚燒，焚燒的生(shēng)成物主要為(wèi)CO2和水，對空氣沒有污染。碳氫清洗劑中不含氯，對臭氧的破壞系數為(wèi)零。

{C}7、{C}價格便宜。普通碳氫清洗劑的價格相當于F-113價格的50%以下(xià)，是某些(xiē)ODS替代品價格的二十分(fēn)之一(yī)。（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(wèi)了(le)使經濟适用的碳氫清洗劑得到更好(hǎo)(hǎo)的利用，日本企業将真空技術應用到清洗設備中，開發出一(yī)種全新(xīn)的清洗設備——真空清洗幹燥機，徹底克服了(le)碳氫清洗劑的弱點，是碳氫清洗在日本得到廣泛的應用。

{C}二、{C}真空技術在五金(jīn)零件清洗中的作(zuò)用

真空清洗幹燥機利用液體(tǐ)在真空狀态下(xià)的物理(lǐ)變化(huà)，改變了(le)碳氫清洗劑和被清洗物的某些(xiē)特性，從而趨利避害，使碳氫清洗劑的優勢得到更好(hǎo)(hǎo)的發揮。真空技術在清洗中主要作(zuò)用是：

{C}1、{C}脫出清洗劑中的空氣，減少超聲波的衰減。為(wèi)提高清洗效果，清洗機中一(yī)般都采用超聲波技術，利用超聲波振子(zǐ)每秒(miǎo)鍾幾萬次頻率的振動，發出超過人(rén)耳可聽(tīng)見的10萬倍以上(shàng)的聲壓。在真空狀态下(xià)，清洗劑中的氣體(tǐ)會被脫出，從而避免了(le)超聲波的衰減。這(zhè)一(yī)效果可以從鋁箔實驗中得到驗證：在清洗槽中分(fēn)别加入未經真空脫氣和經過真空脫氣的碳氫清洗劑，使用相同功率的超聲波對鋁箔清洗一(yī)分(fēn)鍾，結果未經脫氣的清洗劑可見輕微的震動，鋁箔基本上(shàng)無變化(huà)。而進過真空脫氣的清洗劑劇(jù)烈震動，鋁箔很快(kuài)出現(xiàn)許多孔洞。

{C}2、{C}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(lǐ)想常常是因為(wèi)盲孔、粗糙表面和細小縫隙中的空氣不能(néng)排出，影響清洗劑的浸潤，産生(shēng)清洗盲區。應用真空技術後，可使部件表面、縫隙和盲孔内的空氣全部排出，使清洗劑完全浸入工件的每個(gè)部位，使工件的各個(gè)部位都達到最好(hǎo)(hǎo)的清洗效果，對于構造複雜、盲孔較深的工件，通過兩次以上(shàng)的抽真空和排氣過程，也(yě)可以将空氣全部排出。所以在真空狀态下(xià)，清洗效果要比常壓下(xià)更好(hǎo)(hǎo)。

{C}3、{C}如(rú)對精密五金(jīn)零HDD部件的清洗采用以下(xià)工藝：

{C}4、{C}第一(yī)槽：抽氣超聲波清洗（28KHz）  碳氫化(huà)合溶劑  抛動/旋轉裝置  35℃

   第二槽：真空超聲波清洗（40KHz）  碳氫化(huà)合溶劑  旋轉裝置       35℃

   第三槽：真空超聲波清洗（40KHz）  碳氫化(huà)合溶劑  旋轉裝置       35℃

   第四槽：減壓蒸汽清洗+真空幹燥    碳氫化(huà)合溶劑  旋轉裝置       35℃

特點：對細孔、盲孔、螺絲等能(néng)徹底清除到深孔内。

{C}5、{C}降低(dī)沸點使碳氫清洗劑也(yě)可以實現(xiàn)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(dī)的特點，在清洗的最後一(yī)步，将清洗劑加熱使之産生(shēng)純淨的清洗劑蒸汽，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。由于碳氫清洗劑的沸點高于閃點，在常壓狀态下(xià)不可能(néng)對工件進行蒸汽清洗。真空清洗幹燥機利用液體(tǐ)在真空狀态下(xià)沸點降低(dī)的原理(lǐ)，通過對密封的清洗槽抽真空，使碳氫溶劑的沸點大大降低(dī)，隻需将碳氫清洗劑加熱到80℃左右，就(jiù)可使其沸騰，實現(xiàn)清洗清洗。

{C}6、{C}利用真空突沸效應，提高幹燥速度。由于碳氫清洗劑的沸點都在140℃以上(shàng)，在常壓下(xià)徹底揮發一(yī)般需要一(yī)小時(shí)左右。這(zhè)樣的幹燥速度肯定不能(néng)滿足工藝清洗的節拍要求。而用加熱烘幹的方法又容易産生(shēng)火(huǒ)險，這(zhè)也(yě)是碳氫清洗劑在中國未得到廣泛應用的主要原因之一(yī)。真空清洗幹燥機一(yī)般是将蒸汽清洗與真空幹燥在一(yī)個(gè)槽中進行，在對工件進行蒸汽清洗的同時(shí)使工件溫度升高，然後使幹燥槽迅速進入更高的真空狀态，工件表面的清洗液會突然沸騰（真空突沸效應）而迅速揮發幹淨。這(zhè)樣可以降工件的幹燥時(shí)間(jiān)降低(dī)到一(yī)分(fēn)鍾以内。

{C}7、{C}真空蒸餾，使碳氫清洗劑再生(shēng)重複使用。清洗劑的蒸餾再生(shēng)，就(jiù)是利用清洗劑與污垢之間(jiān)的沸點差，将溶有油污的清洗劑加熱到清洗劑的沸點以上(shàng)而控制在油污的沸點以下(xià)，是清洗劑汽化(huà)，然後通過冷凝裝置使之重新(xīn)凝結成純淨的清洗劑，而沸點較高的油污和機械雜質則留在蒸餾罐的底部。鹵代烴清洗劑由于沸點低(dī)且不可燃，蒸餾再生(shēng)相對容易，所以，許多鹵代烴清洗劑都附帶有蒸餾再生(shēng)裝置。而碳氫清洗劑由于沸點高而閃點低(dī)，在常壓下(xià)蒸餾再生(shēng)是不肯能(néng)的。真空清洗幹燥機的蒸餾再生(shēng)裝置在高真空下(xià)使碳氫清洗劑的沸點降低(dī)到80℃，使清洗槽中溶解了(le)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(wèi)清潔溶劑回到清洗槽中，使清洗液始終保持清潔狀态。油污則留在蒸餾裝置底部，定期排出。

{C}8、{C}隔絕氧氣，是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(huà)學品的分(fēn)類及标志》（GB13690-92）中屬于高閃點易燃液體(tǐ)。雖然閃點較高，但(dàn)在高溫或有助燃物（如(rú)紙和棉絮）的情況下(xià)任有燃燒危險。因此控制火(huǒ)險成為(wèi)其推廣使用必須解決的問題。燃燒需要可燃物、溫度和氧氣三個(gè)必要條件，隻要缺少一(yī)項，燃燒就(jiù)不肯能(néng)發生(shēng)。在真空狀态下(xià)氧氣含量極低(dī)，在清洗、幹燥和蒸餾再生(shēng)的過程中，即使碳氫清洗劑的溫度達到閃點以上(shàng)，由于沒有氧氣，失去了(le)燃燒的一(yī)個(gè)必要條件，碳氫清洗劑也(yě)不會燃燒，從而保證了(le)使用安全。真空清洗幹燥機用一(yī)套真空泵同時(shí)解決了(le)清洗中的諸多問題，可以說(shuō)是設備創新(xīn)和設計的典範。

{C}三、{C}真空清洗幹燥機的種類和構造

真空清洗幹燥機可以根據用戶的工件形狀、尺寸、材質，油污種類和污染程度，清洗後的潔淨度要求，清洗車間(jiān)的場(chǎng)地條件等為(wèi)客戶設計和生(shēng)産專業機。真空清洗幹燥機按照工件搬運的自動化(huà)程度可分(fēn)為(wèi)全自動、半自動和手動；按照清洗槽的數量可分(fēn)為(wèi)單槽機、雙槽機、多槽機等；按照清洗工件體(tǐ)積可分(fēn)為(wèi)大型機、重型機和小型機；按照蒸餾裝置與清洗裝置的結合方式可分(fēn)為(wèi)一(yī)體(tǐ)式和分(fēn)離式；按照清洗對象可分(fēn)為(wèi)電鍍、熱處理(lǐ)、卷材清洗專業機。根據真空清洗幹燥機各部分(fēn)的作(zuò)用，可分(fēn)為(wèi)清洗系統、幹燥系統、蒸餾再生(shēng)系統、輸送系統、控制系統、安全輔助裝置幾部分(fēn)。

各生(shēng)産廠家進過多年的研究開發，使真空清洗幹燥機的技術水平逐步提高，功能(néng)不斷完善，洗淨力大幅度提高、成本進一(yī)步下(xià)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(lái)越多的客戶所認同，在替代ODS和有害清洗溶劑中發揮了(le)巨大作(zuò)用。真空清洗幹燥機中運用的技術有：

{C}1、{C}多種技術協力，提高洗淨力。

超聲波震蕩。與其他清洗設備一(yī)樣，真空清洗幹燥機中也(yě)有采用超聲波震蕩提高洗淨力。在真空清洗幹燥機中由于清洗劑中的空氣粒子(zǐ)被抽出，超聲波的沖擊力較普通清洗機大大提高。一(yī)些(xiē)生(shēng)産廠家還在真空清洗幹燥機中運用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産生(shēng)高頻震蕩，以提高洗淨能(néng)力。

搖動和滾動清洗。利用搖動機構使清洗籃做上(shàng)下(xià)左右搖動和旋轉滾動，以利于污垢盡快(kuài)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，有限真空清洗幹燥機中還運用了(le)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(zuò)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(xiē)真空清洗幹燥機針對工件上(shàng)的特殊污垢先用水基清洗機洗掉水溶性污垢，再用碳氫清洗劑将水基清洗劑置換掉并進一(yī)步溶解礦物油污垢，不僅使成分(fēn)複雜的污垢也(yě)可以清洗幹淨，還避免了(le)水基清洗造成的金(jīn)屬鏽蝕。清洗液的連續連續循環更新(xīn)，随着清洗工作(zuò)的進行，清洗液不停的從末端的淨洗槽逐級溢流到前段的初洗槽，而初洗槽中的清洗液則不停的被抽入真空蒸餾再生(shēng)裝置經蒸餾和冷凝變成純淨的清洗液流回到末端的淨洗槽，從而保證清洗機中清洗液始終處于清潔狀态。

{C}2、{C}點滴入手，降低(dī)清洗劑消耗。

清洗劑在清洗過程的損耗發生(shēng)在一(yī)下(xià)環節：使用和儲存過程的自然揮發損失、通風(fēng)和幹燥過程中的排放(fàng)損失以及蒸餾再生(shēng)後排放(fàng)廢液的帶出損失。由于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(wèi)40℃～70℃的鹵代烴清洗劑要小得多。而真空清洗幹燥機全封閉的清洗槽和真空系統設計，至清洗劑的揮發損失減少到最低(dī)。為(wèi)減少抽真空和幹燥過程中的排放(fàng)損失，真空清洗幹燥機中設計了(le)排氣冷凝回收裝置，可以将真空系統排氣和真空幹燥過程中帶出的清洗劑中的絕大部分(fēn)冷凝回收。真空蒸餾再生(shēng)過程排放(fàng)的髒污廢液中必然會夾帶一(yī)部分(fēn)清洗劑。真空清洗幹燥機中一(yī)般采用多段蒸餾再生(shēng)和廢液濃縮排放(fàng)，将廢液中的清洗劑“榨幹”後再排放(fàng)。以上(shàng)一(yī)系列的節省措施，可以使碳氫清洗劑的使用成本降低(dī)到三氯乙烷、三氯乙烯、二氯甲烷等方法的五分(fēn)之一(yī)到十分(fēn)之一(yī)。

{C}3、{C}精心設計，節省能(néng)源。

在清洗過程中不僅要犒勞清洗劑的消耗，各種能(néng)源的消耗也(yě)是清洗成本的重要組成部分(fēn)。碳氫清洗因為(wèi)增加了(le)真空系統和加熱幹燥，較鹵代烴清洗增加了(le)一(yī)些(xiē)電力消耗。但(dàn)其他部分(fēn)的精心設計，使得真空清洗幹燥機的能(néng)耗總消耗與鹵代烴清洗機接近。在鹵代烴清洗機中為(wèi)使沸點較低(dī)的清洗劑減少揮發損失并有效冷凝回收，必須在清洗槽上(shàng)不設置冷凝區，并配置冷凍機組制冷。由于碳氫清洗劑沸點較高，在真空清洗幹燥機中隻需采用25℃以下(xià)的冷卻水就(jiù)能(néng)保證冷卻效果，從而省去了(le)制冷機組的能(néng)源消耗。所有真空清洗幹燥機均将氣象清洗與真空幹燥設置在一(yī)個(gè)槽中，利用氣象清洗過程中蒸汽的熱量給工件加熱，使工件在真空幹燥過程中利用自身(shēn)的溫度加速幹燥。為(wèi)了(le)實現(xiàn)能(néng)源的再利用，真空清洗幹燥機将各工作(zuò)步驟排出的熱風(fēng)重新(xīn)回到需要加熱的部分(fēn)循環利用，不僅節約了(le)加熱中的能(néng)源消耗，而且減輕了(le)環境壓力。

在一(yī)下(xià)真空清洗幹燥機的各個(gè)真空部分(fēn)之間(jiān)，抽真空和恢複常壓的過程也(yě)被精心設計，使高真空部分(fēn)在恢複常壓之前先與即将進入真空的部分(fēn)進行壓力平衡，使“真空能(néng)”得到最大限度的利用。

{C}4、{C}防患未然，保證安全。

使用碳氫清洗劑替代鹵代烴清洗劑，人(rén)們最擔心的是碳氫清洗劑閃點較低(dī)易燃的問題。真空清洗機除了(le)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、防火(huǒ)閘門、導熱油間(jiān)接加熱、溫度自動控制、可燃氣體(tǐ)濃度報(bào)警、機門自動封闆、電源自動切斷及自動滅火(huǒ)等裝置确保使用安全。

{C}四、{C}碳氫清洗在最适應機械五金(jīn)行業

近年來(lái)，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(shēng)産機械、電子(zǐ)零部件，清洗劑和清洗機的需要量迅速增長。這(zhè)些(xiē)企業在中國設廠的原因除了(le)廉價的勞動力外，環保方面管理(lǐ)的相對寬松也(yě)是重要因素。近兩年随着中國淘汰ODS進程的加快(kuài)，以及政府對環境保護和勞動者人(rén)身(shēn)健康的重視(shì)，企業目前任大量使用的ODS和其他鹵代烴清洗劑面臨淘汰的巨大壓力，許多企業局域尋找适合的替代方法。中國企業對碳氫清洗設備已有較強的購(gòu)買欲望，汽車零部件、HDD部品、五金(jīn)沖壓件、軸承行業的上(shàng)市(shì)公司、集團公司、港資企業已開在進行這(zhè)方面洽談購(gòu)買。真空清洗幹燥機和碳氫清洗劑已經在中國使用多年。

今後，碳氫清洗必然以其高效、低(dī)毒、經濟、環保的諸多優勢成為(wèi)中國清洗行業的主流，碳氫真空清洗幹燥機将得到迅速推廣。

{C}五、{C}碳氫清洗的替代方式和經濟效益分(fēn)析

由于碳氫清洗劑必須借助于真空清洗幹燥機才能(néng)徹底發揮其優勢，而真空清洗幹燥機較其他的清洗設備結構複雜，目前又都是日本進口，因此用碳氫清洗劑替代ODS的最大障礙就(jiù)是初期的設備投資較大。在日本生(shēng)産的真空清洗幹燥機，因清洗槽數量、被清洗物尺寸、自動化(huà)程度、選配裝置的不同，以一(yī)台手動三槽式碳氫機在日本折合人(rén)民(mín)币價格在80萬元，在中國生(shēng)産後可降低(dī)到55萬元。全自動五槽碳氫真空清洗幹燥機在日本折合人(rén)民(mín)币價格在160-200萬元，在中國生(shēng)産後可降低(dī)到120萬元左右。這(zhè)樣的設備投資對于外資企業容易接受，而對國内企業，特别是中小型企業和勞動密集型企業任顯得昂貴。因此可以根據企業條件采用不同的替代方案，采用減壓抽氣盡量利用原有設備，降低(dī)一(yī)次性投資。但(dàn)不論采用任何方案，用碳氫清洗代替ODS和其他鹵代烴清洗劑都會給企業帶來(lái)長久的經濟利益。根據中國企業産品類型、工藝要求、原有設備狀況和資金(jīn)實力，用碳氫清洗替代原有的清洗工藝可以采用三種方法：

{C}1、{C}全面更換設備。對于清洗工作(zuò)量大、原有設備比較陳舊、不能(néng)滿足清洗要求而資金(jīn)允許的企業，可以淘汰原有設備，按企業工藝要求設計制造真空清洗幹燥機，雖然設備投資較大，但(dàn)日常清洗劑的消耗量僅為(wèi)鹵代烴清洗劑的1/5甚至更少，投入的設備資金(jīn)約在3年多收回，實現(xiàn)設備國産化(huà)是當務(wù)之急。

{C}2、{C}局部更換設備。對于清洗工作(zuò)量大、原有設備完好(hǎo)(hǎo)的企業，可以降原有設備的氣象清洗、幹燥和蒸餾再生(shēng)部分(fēn)更換為(wèi)真空蒸餾再生(shēng)裝置内置的真空幹燥機。設備投資較小，而日常清洗劑的消耗量約為(wèi)鹵代烴清洗劑的40%，投入的設備資金(jīn)約在1年多收回。

{C}3、{C}局部改造設備。對于資金(jīn)條件較差、原有清洗設備尚可使用的企業，可以降原有設備自然幹燥部分(fēn)改裝成帶循環水冷凝的熱風(fēng)幹燥裝置，再另配一(yī)台真空蒸餾再生(shēng)機，這(zhè)樣設備投資較少，日常清洗劑的消耗量約為(wèi)鹵代烴清洗劑的1/2，投入的設備資金(jīn)約在10月(yuè)(yuè)收回。