溴化锂吸收式冷水机组腔体化学清洗技术

本文根据清洗工作实践，在溴化锂吸收式冷水机组腔体进行化学清洗时，加入了氟化物，其溶解氧化铁的起始速度高，溶解氧化铁的能力强，能将机组中的金属氧化物很快溶解，并随清洗液排出腔体外，不仅缩短了清洗时间，而且去除金属氧化物彻底，清洗工作取得明显效果。本文对此进行了有价值的探讨和研究。 关键词：溴化锂机组 腔体 氟化物 氧化铁 一、前言 溴化锂吸收式冷水机组以热能为动力，以水为制冷剂，以溴化锂为吸收剂，制取0℃以上的冷媒水，具有耗电省、噪音低、运行平稳、能量调节范围广、自动化程度高、安装、维护、操作简单等特点。同时，它还有对环境无污染，对大气臭氧层无损坏作用的独特优势，广泛应用于纺织、化工、冶金、机械制造、石油化工等行业及宾馆等各种公共建筑中。 溴化锂吸收式冷水机组的缺点是在有空气的情况下，溴化锂溶液对普通碳钢具有强烈的腐蚀性。这不仅影响机组的寿命，而且影响机组的性能和正常运转。机组在真空下运行，空气容易漏入，气密性要求高。运行管理不当，将造成机组腔体内部严重腐蚀。腐蚀物不仅使溶液污染，缓蚀剂消耗大，而且，腐蚀物可使机组喷淋系统的喷嘴（或淋激孔）堵塞。机组制冷减严重，寿命大大缩短。因此，用化学方法去除溴化锂吸收式冷水机组组腔体内部腐蚀物，使机组喷淋系统的喷嘴（或淋激孔）疏通，机组恢复原有性能，是溴化锂吸收式冷水机组维护保养的一项重要内容。 二、垢样分析 溴化锂吸收式冷水机组主要有碳钢、紫铜、不锈钢等金属材料加工而成，而铁和铜在溴化锂溶液中的腐蚀与通常在碱性电解液中的腐蚀相类似。 存在下列反应： Fe+H2O+0.5O2→Fe（OH）2 Fe（OH）2+0.5H2O+0.25O2→Fe（OH）3 4Fe（OH）2→Fe3O4+Fe+4H2O 2Cu+0.5O2→Cu2O Cu2O+4H2O→2Cu(HO)2 在氧的作用下，金属铁和铜在通常呈碱性的溴化锂溶液中被氧化，失去2个或3个电子，生成铁和铜的氢氧化物，最后形成腐蚀产物，其主要成分为Fe3O4和Fe2O3占80%以上，为深褐色片状或颗粒状沉淀物。 三、氟化物与金属氧化物反应机理 在无机或有机酸性清洗剂中，加入氟化物，如氟化氢铵或氟化钠。加入氟化物后有氢氟酸生成。氢氟酸是若酸，但低浓度的氢氟酸却比盐酸、柠檬酸、硫酸等酸类具有更强的溶解氧化铁的能力，这显然不是依靠H+的作用。而主要是依靠F+的作用。氢氟酸与磁性氧化铁接触，先进行氟-氧交换，继而进行F-的络合，使氧化铁溶解。其反应为氢氟酸电离：HF=H++F-，F-具有一弧电子对，很容易填入以Fe3+为中心离子的空的价电轨道中，形成6个配价键的络合物，即：铁-铁-冰晶石，从而使氧化铁溶解。 2Fe3++6F-→Fe[FeF6](铁-铁-冰晶石) 氟对铁的络合能力很强，理论计算表明，每升HF可以溶解10.4克铁，试验表明：0.1%浓度的HF在30-40℃时，溶解氧化铁的能力达到上述理论计算值的65%，1%浓度的HF则有95%的理论计算值，可以在低温下清洗。当HF和具有络合能力的有机酸混合使用时，若离解的HF中F不再具有络合作用，此时，HF只起催化剂作用，并不参加反应。 例如HF在柠檬酸中的反应如下： Fe3O4+8HF→2Fe3++Fe2++8F-+4H2O 2Fe3++Fe2++3HCit→2FeCit+H[FeCit]+8H+ Fe3O4+8HF+3HCit→2FeCit+H[FeCit]+8HF+4H2O 实际清洗中，HF起双重作用，主要的作用为催化，其次也进行络合反应，所以要消耗少量的HF。 四、氟化物在溴冷机腔体清洗中的应用特点及问题 我们曾对江苏、河南等客户的溴化锂吸收式机组腔体有机清洗剂中加入氟化物，利用溴冷机自身循环系统进行化学清洗。清洗结束后，对腔体淋激板部位割开检查，没有发现锈渣等金属氧化物沉积物。清洗工作取得明显效果。 （1）有机或无机酸性清洗剂中加入氟化物，对α-Fe2O3和磁性Fe3O4有独特的溶解性能。加入量不大于0.5%。 （2）有机或无机酸性清洗剂中加入氟化物后，其和金属氧化物的反应速度是单一品种的几十倍甚至成百倍。适合于常温或低温清洗。 （3）清洗结束后，金属表面洁净，并能有短暂的钝化膜出现，为下一步钝化并生成良好的磁性氧化铁创造了必要的条件。 （4）清洗所用的时间大为缩短，溶解金属氧化物的起始速度高，能将溴化锂吸收式冷水机组腔体中形成的金属氧化物及其它沉积物很快溶解，并随清洗液排出。 （5）选用Lan-826多用酸洗缓蚀剂，在清洗过程中对金属材料的腐蚀速度较低。 （6）由于在清洗剂中加入氟化物，对金属氧化物的溶解有溶解和络合双重作用，溶解氧化铁的性能好，利用溴冷机自身循环喷淋系统即可满足清洗循环需求。 （7）尽管清洗工作取得了明显效果，但也存在着废液处理麻烦的问题，含氟清洗废液需经石灰一次处理后，在对废液用1%Al2（SO4）3.5H2O进行二次处理，使氟离子小于10mg/l，然后排放。