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。
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