溴化锂吸收式制冷机组化学清洗技术

摘要：通过溴化锂吸收式制冷机成功的化学清洗实践, 介绍了溴化锂吸收式制冷机化学清洗的药剂选择、配方和工艺。
关键词：溴化锂吸收式制冷机 清洗剂 清洗

　溴化锂吸收式制冷机组是以水为制冷剂, 溴化锂溶液为吸收剂的制冷设备。由于具有结构紧凑、安装方便、运转平稳、使用可靠、制冷量调节方便等特点, 被广泛地应用于民用及工业生产过程中的降温和温度调节[ 1 ] 。但随着机组的运行, 腐蚀产物等污垢随着溶液的流动堵塞喷嘴或淋板, 并沉积于发生器、吸收器和热交换器上, 降低导热系数, 从而影响了制冷量。为此, 一个提高机组制冷量较为有效的办法是对机组及时进行化学清洗。

　　1 污垢成因分析溴化锂溶液的水蒸汽分压很低,

　　吸水性强, 具有吸收比它温度低得多的水蒸汽的能力, 它是一种很好的吸收剂, 但对金属材料有较强的腐蚀性[ 2 ] 。为克服溴化锂溶液对设备的腐蚀, 使用中通常添加缓蚀剂以减轻腐蚀。目前国产溴化锂溶液中普遍添加络酸锂、氢氧化锂作缓蚀剂, 它们氧化性较强, 可使金属表面氧化成膜, 以此来保护金属; 而国外通常以硝酸锂与氢氧化锂作缓蚀剂。

　　辛醇是一种极强的表面活性剂, 加进溴化锂溶液之后, 使溶液和冷剂水表面张力下降, 吸收效果和冷凝效果增强, 加入适量辛醇后可提高制冷量10 %～15 % 。虽然添加辛醇可提高制冷量, 但辛醇具有一定粗稠性, 可附着在传热管的表面影响传热效果, 同时辛醇微溶于水和溴化锂溶液, 因此随着机组的运行, 辛醇也会粘附在喷嘴或淋板上。

　　机组密封不严, 使空气中的CO2 与溴化锂溶液中含有的少量氢氧化锂反应生成碳酸锂: 2LiOH + CO2 →Li2CO3 + H2O

　　同时其中微量的氧气溶入溶液也会与钢铁发生电化学反应生成铁锈。

　　Fe + O2 + CO2 →FeO·Fe2O3 + e + H2O

　　国内有的溴化锂溶液生产厂家为降低生产成本, 用Li2CO3 与氢溴酸的复分解反应来取代氢氧化锂与氢溴酸的中和反应来制取。试用情况表明, 如用此法生产的溴化锂溶液直接用于溴化锂制冷机, CO2 同氢氧化锂反应产生碳酸锂结晶, 对机组运行极为不利。

　　辛醇把碳酸锂结晶、铁锈粘结在一起, 形成较硬的复杂垢。

　　经过对数台退役的设备进行解剖取样分析, 垢物确实是辛醇、铁锈和碳酸锂组成的硬质复杂垢, 堵塞着喷嘴。只是它们在垢中含量上有所差别。

　　2 清洗剂组成的确定

　　2.1酸的确定

　　氨基磺酸是中等强度的酸, 它的盐大部分溶于水, 对金属的腐蚀性弱, 不会引起不锈钢晶间腐蚀。它是固体, 易于运输, 这是优于其他液体清洗剂的特点^{[ 3 ]} , 在工业发达的国家应用已十分普遍。近年来，我国也开始大量使用这种清洗剂。氨基磺算易溶于水，在水中的溶解度见表1。氨基磺酸水溶液为酸性，与盐酸、硫酸相比其腐蚀速度小得多，3 % 氨基磺酸对普通碳钢的腐蚀速度为相同浓度盐酸和硫酸的5/ 21和5/13，见表2。氨基磺酸适用于碳钢、不锈钢、铜材质的溴化锂制冷机清洗。

　　表1 　氨基磺酸在水中的溶解度(g/ 100g)

　　氨基磺酸与碳酸锂的反应:

　　Li2CO3 + 2NH2SO3H →2LiNH2SO3 + H2O + CO2 ↑

　　此外氨基磺酸与钢铁腐蚀产物铁锈发生的化学反应:

　　Fe3O4 + 8NH2SO3H →Fe (NH2SO3) 2 + 2Fe (NH2SO3) 2 + 4H2O

　　Fe2O3 + 6NH2SO3H →Fe (NH2SO3) 2 + H2O

　　FeO + 2NH2SO3H →Fe (NH2SO3) 2 + H2O

　　可见, 氨基磺酸能有效地除去碳酸锂和铁锈。

　　2.2 表面活性剂的确定

　　从化学清洗的实践经验得知, 在化学清洗剂中加入一定量的某些表面活性剂, 可以降低化学清洗剂的表面张力增加渗透力, 提高清洗效果, 并有一定的缓蚀作用。根据表面活性剂的性质, 在酸性溶液条件下, 可使用OP - 10 等非离子表面活性剂。实践表明, 在溴化锂制冷机清洗中, 如使用OP -10 , 能有效地除去辛醇, 提高清洗效果。但因为溴化锂制冷机死角多, 很难把OP - 10 冲洗干净, 会导致溴化锂制冷机清洗后很难开机。我们复配的Y表面活性剂, 具有优异的乳化、净洗、脱脂去油污和抑制钢铁生锈等性能, 且很容易把它冲洗干净,解决了溴化锂制冷机清洗后开机难的问题。

　　2.3 缓蚀剂的确定

　　溴化锂制冷机的材质较复杂, 有碳钢、不锈钢、黄铜、紫铜、镍铜等。LX9 - 001 固体多用酸洗缓蚀剂, 运输方便, 使用量小, 缓蚀率高、适用酸种类多, 是目前用途最广的固体酸洗缓蚀剂。在常用条件下对铜、铝、20 # 钢等金属的腐蚀率小于1 mm/ a , 有优良的抑制析氢和良好的抑制Fe3 + 加速腐蚀的能力。实践表明, 配有LX9 - 001 的清洗剂清洗溴化锂制冷机, 缓蚀效果良好。LX9 - 001的缓蚀性能见表3。

　　214 渗透剂的确定

　　在清洗溴化锂制冷机的清洗剂中, 添加1 %左右的除垢渗透剂W, 渗透剂W同表面活性剂Y产生很好的协同效应, 可提高清洗速度及洁净度。

　　214 渗透剂的确定

　　在清洗溴化锂制冷机的清洗剂中, 添加1 %左右的除垢渗透剂W, 渗透剂W同表面活性剂Y产生很好的协同效应, 可提高清洗速度及洁净度。

　　3 清洗方法

　　311 化学清洗工艺流程(见图1)

　　312 清洗步骤

　　(1) 水洗: 将机组中的溴化锂溶液排出, 用水冲洗机器内部, 至无溴离子为止(可用硝酸银检验) , 并检验系统及临时管线有无泄漏。

　　(2) 清洗剂清洗: 用质量分数为7 %的氨基磺酸, 011 %的LX9·001 缓蚀剂, 011 %Y复配表面活性剂, 1 %渗透剂W, 配成清洗剂溶液, 在常温状态下, 正反循环8～10 h , 根据清洗液中铁离子浓度的变化来判断是否达到清洗终点。

　　(3) 钝化: 排净清洗液, 并用水冲洗至近中性, 加1 %磷酸三钠, 并加热到80～90 ℃, 循环8h 后排放。用水冲洗至中性、水质澄清为止。

　　4 清洗效果

　　解放军202 医院、辽宁宾馆、秦皇岛腈纶厂、沈阳卷烟厂、中国医科大学等单位的二十多台溴化锂制冷机在清洗前, 机组腐蚀都很严重, 喷嘴70 %以上不通, 制冷量大幅度下降, 制冷量一般仅为新机时的50 %～60 %。清洗后, 通过视镜观察,传热铜管表面光洁无油泥锈迹, 碳钢表面清洁无残留氧化物及二次浮锈, 不锈钢结水盘、滤网露出本色, 喷嘴100 %畅通, 制冷量显著提高, 一般都能提高到新机时的80 %～90 %的制冷量。挂片分析,紫铜平均腐蚀率在(0106～0107) g/ m2h , 碳钢平均腐蚀率在( 4189 ～ 5110) g/ m2h , 都低于HG/T2387 - 92《化工设备化学清洗质量标准》规定。

　　5 小结

　　溴化锂制冷机的化学清洗技术尚处探索阶段。氨基磺酸适合含不锈钢、碳钢、铜多种材质的溴化锂制冷机的化学清洗。选取合适的表面活性剂、渗透剂, 能明显提高清洗效果, 但清洗成本偏高。