柠檬酸的应用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

[技术指标]GB/T8269-2006柠檬酸

[应用]柠檬酸有较强的螯合作用，可去除铁、铜等金属氧化物垢，操作简便、安全，适用材质广(可用于钛、碳钢、不锈钢等多种材质)，对金属腐蚀性小，由于分子中不含CI-故不会引起设备的应力腐蚀，它能够络合Fe3+，削弱Fe3+对腐蚀的促进作用。用作清洗剂柠檬酸比盐酸对钢铁腐蚀率小，60℃时5%的盐酸与90℃时37%柠檬酸相比，腐蚀比为12：1。柠檬酸以清除铁锈为主，对钙、镁、硅垢溶解性较差。故主要用于清洗新建的大型装置。

常用3%柠檬酸(用氨水调节pH3～4，加0.1%～0.3%缓蚀剂)。在90℃下进行清洗时，对碳钢腐蚀速率为0.31mm/a，缓蚀率为99.6%。

柠檬酸不能消除钙镁水垢和硅酸盐水垢，但是，柠檬酸与氨基磺酸、羟基乙酸成甲酸混合使用，可用来清洗铁锈和钙镁垢(柠檬酸10%、甲酸)；柠檬酸与EDTA混用，可用来清洗换热器。

在柠檬酸清洗液中加入的缓蚀剂主要是硫脲，使用浓度为0.1%，也可以用0.06%的硫脲与其他缓蚀剂混合使用。

柠檬酸在化学清洗中的另一大用途是作为中和预处理剂或漂洗剂。具有可以溶解氢氧化铁等腐蚀产物，在低浓度下对金属几乎没有腐蚀，在中性、碱性条件下对金属的掩蔽能力强，不会在金属表面析出氢氧化物沉淀。

穆永智等研究了200MW机组汽轮机油系统化学清洗技术，采用的清洗工艺流程为：水压试验→热水冲洗→碱洗→水冲洗→柠檬酸酸洗→水冲洗->漂洗→钝化→水冲洗→镀油膜。

其中，柠檬酸酸洗控制工艺条件为：缓蚀剂(柠缓1号)0.5%、柠檬酸3.0%、温度85～90℃、清洗流速0.4～1.6m/s、氨水调pH值至3.5～4.0(尽可能达到3.8)。

酸洗过程中按规定化学监督项目进行试验，待监测铁离子浓度平衡、柠檬酸浓度无变化及监视管段锈蚀产物全部清洗干净，酸洗结束。

柠檬酸废液排放时加入NaOH溶液，调节废液pH值为6～9后，加NaCIO进行搅拌中和，待CODMn<150mg/L，pH6～9合格后排放。

漂洗工艺为：缓蚀剂(柠缓1号)0.1%、柠檬酸0.3%、氨水调pH值为3.5～4.0、漂洗温度85～90℃、漂洗流速0.4～1.6m/s。

漂洗结束后若漂洗液TFe<300mg/L时，直接调pH值转入钝化，若漂洗液TFe>300mg/L时则采取置换方式待漂洗液Tre<300mg/L时转入钝化。

经此化学清洗后的油系统运行后，油质颗粒度由清洗前美国宇航标准10～11级降至7～9级。柠檬酸是工业清洗中应用得最多的有机酸，在化学清洗用酸中，用量仅次于盐酸。

用柠檬酸作为清洗介质的特点和应注意的事项如下：

(1)柠檬酸可以溶解铁和铜的锈垢，一方面因为其所含氢离子能和碱性氢氧化物作用，另一方面，柠檬酸具有对金属离子的配合作用，促进金属氧化物的溶解。柠檬酸铁的溶解度小，如果在柠檬酸清洗液中加入氨，生成柠檬酸单铵NH4H2C6H5O7，可以和铁离子生成柠檬酸亚铁铵和柠檬酸高铁铵的配合物，具有很高的溶解度，有利于铁锈的清除。

(2)柠檬酸是多元酸，分级电离，其水溶液中的柠檬酸根的浓度受pH值的影响很大。pH值越大，溶液中的柠檬酸根浓度越大。

(3)柠檬酸根对多种金属具有配合能力。对不同金属离子的配合能力不同，配合能力越强，形成配合物所需的柠檬酸根越少，所形成的配合物越稳定。

在柠檬酸酸洗中，当酸洗液中的铁离子浓度太大且pH值大于4时，可能生成柠檬酸铁的沉淀，影响清洗的效果。

防止柠檬酸铁沉淀生成的技术措施：保持酸洗温度大于80℃，不使温度骤降，一般应维持在90～105℃之间，同时保证清洗速度，力求缩短清洗时间，争取在3～4h内清洗完，一般不超过6h；适当提高流速，一般采用0.5m/s，甚至1～1.5m/s；由于柠檬酸铁不溶于柠檬酸中，但是能溶解于热水中，当溶液中的铁离子浓度迅速增加，溶液pH值高于4.5时，应使用热水置换柠檬酸溶液，出现柠檬酸铁沉淀后，再用热水循环清洗；在柠檬酸溶液中，加入氨水，使溶液的pH值提高到3.0～3.5，成为柠檬酸单铵清洗液，再加入适当的渗透剂，可较有效地减少柠檬酸铁的沉淀。

(4)在以盐酸清洗的锅炉表面，可用柠檬酸稀溶液漂洗，利用其配合铁离子的能力，清除残留的铁盐，有利于清洗后表面的钝化处理。

(5)柠檬酸的酸性较弱，为了保证一定的清洗速度，一般应保持较高的清洗温度。

(6)柠檬酸的价格较高，因此在一般的清洗中尽量首先选择其他酸洗液，而不随便用柠檬酸。

(7)柠檬酸的毒性小，但是，其浓溶液刺激黏膜。

柠檬酸主要用于清洗造价比较高的设备表面的氧化物垢，也能溶解碳酸盐水垢。

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