檸檬酸的應用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

[技術指標]GB/T8269-2006檸檬酸

[應用]檸檬酸有較強的螯合作用，可去除鐵、銅等金屬氧化物垢，操作簡便、安全，適用材質廣(可用于鈦、碳鋼、不銹鋼等多種材質)，對金屬腐蝕性小，由于分子中不含CI-故不會引起設備的應力腐蝕，它能夠絡合Fe3+，削弱Fe3+對腐蝕的促進作用。用作清洗劑檸檬酸比鹽酸對鋼鐵腐蝕率小，60℃時5%的鹽酸與90℃時37%檸檬酸相比，腐蝕比為12：1。檸檬酸以清除鐵銹為主，對鈣、鎂、硅垢溶解性較差。故主要用于清洗新建的大型裝置。

常用3%檸檬酸(用氨水調節pH3～4，加0.1%～0.3%緩蝕劑)。在90℃下進行清洗時，對碳鋼腐蝕速率為0.31mm/a，緩蝕率為99.6%。

檸檬酸不能消除鈣鎂水垢和硅酸鹽水垢，但是，檸檬酸與氨基磺酸、羥基乙酸成甲酸混合使用，可用來清洗鐵銹和鈣鎂垢(檸檬酸10%、甲酸)；檸檬酸與EDTA混用，可用來清洗換熱器。

在檸檬酸清洗液中加入的緩蝕劑主要是硫脲，使用濃度為0.1%，也可以用0.06%的硫脲與其他緩蝕劑混合使用。

檸檬酸在化學清洗中的另一大用途是作為中和預處理劑或漂洗劑。具有可以溶解氫氧化鐵等腐蝕產物，在低濃度下對金屬幾乎沒有腐蝕，在中性、堿性條件下對金屬的掩蔽能力強，不會在金屬表面析出氫氧化物沉淀。

穆永智等研究了200MW機組汽輪機油系統化學清洗技術，采用的清洗工藝流程為：水壓試驗→熱水沖洗→堿洗→水沖洗→檸檬酸酸洗→水沖洗->漂洗→鈍化→水沖洗→鍍油膜。

其中，檸檬酸酸洗控制工藝條件為：緩蝕劑(檸緩1號)0.5%、檸檬酸3.0%、溫度85～90℃、清洗流速0.4～1.6m/s、氨水調pH值至3.5～4.0(盡可能達到3.8)。

酸洗過程中按規定化學監督項目進行試驗，待監測鐵離子濃度平衡、檸檬酸濃度無變化及監視管段銹蝕產物全部清洗干凈，酸洗結束。

檸檬酸廢液排放時加入NaOH溶液，調節廢液pH值為6～9后，加NaCIO進行攪拌中和，待CODMn<150mg/L，pH6～9合格后排放。

漂洗工藝為：緩蝕劑(檸緩1號)0.1%、檸檬酸0.3%、氨水調pH值為3.5～4.0、漂洗溫度85～90℃、漂洗流速0.4～1.6m/s。

漂洗結束后若漂洗液TFe<300mg/L時，直接調pH值轉入鈍化，若漂洗液TFe>300mg/L時則采取置換方式待漂洗液Tre<300mg/L時轉入鈍化。

經此化學清洗后的油系統運行后，油質顆粒度由清洗前美國宇航標準10～11級降至7～9級。檸檬酸是工業清洗中應用得最多的有機酸，在化學清洗用酸中，用量僅次于鹽酸。

用檸檬酸作為清洗介質的特點和應注意的事項如下：

(1)檸檬酸可以溶解鐵和銅的銹垢，一方面因為其所含氫離子能和堿性氫氧化物作用，另一方面，檸檬酸具有對金屬離子的配合作用，促進金屬氧化物的溶解。檸檬酸鐵的溶解度小，如果在檸檬酸清洗液中加入氨，生成檸檬酸單銨NH4H2C6H5O7，可以和鐵離子生成檸檬酸亞鐵銨和檸檬酸高鐵銨的配合物，具有很高的溶解度，有利于鐵銹的清除。

(2)檸檬酸是多元酸，分級電離，其水溶液中的檸檬酸根的濃度受pH值的影響很大。pH值越大，溶液中的檸檬酸根濃度越大。

(3)檸檬酸根對多種金屬具有配合能力。對不同金屬離子的配合能力不同，配合能力越強，形成配合物所需的檸檬酸根越少，所形成的配合物越穩定。

在檸檬酸酸洗中，當酸洗液中的鐵離子濃度太大且pH值大于4時，可能生成檸檬酸鐵的沉淀，影響清洗的效果。

防止檸檬酸鐵沉淀生成的技術措施：保持酸洗溫度大于80℃，不使溫度驟降，一般應維持在90～105℃之間，同時保證清洗速度，力求縮短清洗時間，爭取在3～4h內清洗完，一般不超過6h；適當提高流速，一般采用0.5m/s，甚至1～1.5m/s；由于檸檬酸鐵不溶于檸檬酸中，但是能溶解于熱水中，當溶液中的鐵離子濃度迅速增加，溶液pH值高于4.5時，應使用熱水置換檸檬酸溶液，出現檸檬酸鐵沉淀后，再用熱水循環清洗；在檸檬酸溶液中，加入氨水，使溶液的pH值提高到3.0～3.5，成為檸檬酸單銨清洗液，再加入適當的滲透劑，可較有效地減少檸檬酸鐵的沉淀。

(4)在以鹽酸清洗的鍋爐表面，可用檸檬酸稀溶液漂洗，利用其配合鐵離子的能力，清除殘留的鐵鹽，有利于清洗后表面的鈍化處理。

(5)檸檬酸的酸性較弱，為了保證一定的清洗速度，一般應保持較高的清洗溫度。

(6)檸檬酸的價格較高，因此在一般的清洗中盡量首先選擇其他酸洗液，而不隨便用檸檬酸。

(7)檸檬酸的毒性小，但是，其濃溶液刺激黏膜。

檸檬酸主要用于清洗造價比較高的設備表面的氧化物垢，也能溶解碳酸鹽水垢。

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