專利名稱：長期性替代氟利昂-12的制冷劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷、空調(diào)、熱泵等設(shè)備中使用的制冷劑。
現(xiàn)有技術(shù)中，作為冰箱、冰柜、汽車空調(diào)等裝置的制冷劑，長期以來大都使用氟利昂-12(CFC-12)。由于它具有低毒性、不可燃、無腐蝕，與其它材料相兼容等特點(diǎn)，多年來被廣泛用于制冷系統(tǒng)及其它一些領(lǐng)域。但從1974年發(fā)現(xiàn)CFC類物質(zhì)對(duì)大氣臭氧層有嚴(yán)重破壞作用以來，引起了國際上日益廣泛的重視，并決定逐步限制CFCs的生產(chǎn)和使用。
目前，作為替代氟利昂-12的主要制冷制為HHC-134a，其優(yōu)點(diǎn)是不破壞臭氧層，熱工性能與氟利昂-12相近，其應(yīng)用技術(shù)也日趨成熟，但在推廣使用HFC-134a時(shí)，卻帶來了一系列與氟利昂-12不同的要求。例如對(duì)制冷系統(tǒng)中的一些主要設(shè)備、冷凍油及工藝等方面都提出了一系列新的要求，因而在實(shí)際使用中有諸多不便之處。另外，其溫室效應(yīng)GWP值還較高。所以尚不理想。近年來，德國使用某些碳?xì)浠衔锶绠惗⊥榇娣?12，其優(yōu)點(diǎn)是熱工性能好，但其可燃、易爆性始終成為推廣應(yīng)用的主要障礙。為進(jìn)行防爆處理，耗資較大，而且有光霧反應(yīng)。為克服上述缺陷，清華大學(xué)研究開發(fā)的二元混合物HCFC22/HFC152a性能較好，但其中的HCFC22也將屬于禁用之列，因此也只能作為過渡性替代物。
本發(fā)明旨在開發(fā)新的制冷劑，不僅為亞共沸混合物，熱工性能良好，符合環(huán)保要求，安全、可靠、高效，而且不需改動(dòng)現(xiàn)有的設(shè)備和冷凍油；并可直接進(jìn)行充灌，是一種長期性替代氟利昂-12的制冷劑(稱為THR02)本發(fā)明提供的這種長期性替代氟利昂-12的制冷劑，其特征在于該制冷劑是由FC-131和R290兩種物質(zhì)組成，其組分含量(重量百分比)為HFC-131180-95％
R290 5-20％或者是由FC-1311、R290和HFC-152a三種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為FC-1311 60-90％R2903-10％HFC-152a5-35％也可以將上述的HFC-152a換成HFC-227ea，即由FC-1311、R290和HFC-227ea三種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為FC-1311 55-85％R290 5-20％HFC-227ea 5-25％上述制冷劑，還可以將FC-1311和R290中的一種物質(zhì)分別與HFC-152a和HFC-227ea兩種物質(zhì)組合。
若用FC-1311與HFC-152a和HFC-227ea三種物質(zhì)組合時(shí)，其含量(重量百分比)為FC-1311 40-85％HFC-152a 7-50％HFC-227ea 3-30％若用R290與HFC-152a和RFC-227ea三種物質(zhì)組合時(shí)，其含量(重量百分比)為R290 5-15％HFC-152a 30-45％HFC-227ea 40-65％本發(fā)明提供的制冷劑，其制備方法是將上述各組分按其相應(yīng)的配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合即可。
上述組分中的FC-1311，即稱為三氟碘甲烷，其分子式為CF8I，分子量為195.91，正常沸點(diǎn)-22.5℃，臨界溫度為121.9℃，臨界壓力為4.04MPa。
R290，亦稱丙烷，分子式為C3H8，分子量為44.01，正常沸點(diǎn)為-42.1℃，臨界溫度為113.3℃，臨界壓力為4.52MPa。
HFC-152a，其分子式為CH3CHF2，分子量為66.05，正常沸點(diǎn)為-24℃，臨界溫度為96.8℃臨界壓力為4.25MPaHFC-227ea，亦稱七氟丙烷，其分子式為CF3CHFCF3，分子量為170.03，正常沸點(diǎn)為-18.3℃，臨界溫度為103.5℃，臨界壓力為2.95MPa。
實(shí)施例實(shí)施例1將80％的FC-1311(CF3I)和20％的R290在液相下進(jìn)行物理混合。
實(shí)施例2用70％的FC-1311(CF3I)和10％的R290以及20％的HFC-152a三種物質(zhì)在液相下混合。
實(shí)施例3用70％的FC-1311(CF3I)和20％的R290(C3H8)以及10％的HFC-227ea三種物質(zhì)液相混合。
實(shí)施例4用50％的FC-1311和40％的HFC-152a以及10％的HFC-227ea三種物質(zhì)液相混合。
實(shí)施例5用100R290和40％的HFC-152a以及500％的HFC-227ea三種物質(zhì)液相混合。
在冰箱的設(shè)計(jì)工況下，將上述實(shí)施例制冷劑的熱工性能列于表1中。
表1 實(shí)施例熱工性能比較
注均為與氟利昂-12的相應(yīng)比值。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(與本發(fā)明中的一種為例)a、環(huán)境性能本制冷劑臭氧破壞潛能(ODP)為零，其溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP)＜50，無光霧反應(yīng)(VOC)。由此可見，本發(fā)明完全符合保護(hù)臭氧層，不影響溫室效應(yīng)，無光霧反應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求，表1給出了與氟利昂-12及其它替代物的環(huán)境性能的比較。
表2環(huán)境性能的比較
b、熱工參數(shù)在冰箱的設(shè)計(jì)工況下，蒸發(fā)器、冷凝器內(nèi)的制冷劑的壓力值，壓縮機(jī)的壓比以及排氣溫度與氟利昂-12十分相近，而且除排氣溫度略高外，其它均優(yōu)于現(xiàn)用的替代物HFC-134a和異丁烷，例如異丁烷的蒸發(fā)壓力小于1個(gè)大氣壓，處于真空運(yùn)行，易漏入空氣；HFC-134a與異丁烷的壓比均高于本發(fā)明，因此使用本發(fā)明時(shí)，壓縮機(jī)的容積效率比它們要高。
表3熱工參數(shù)的比較
c、熱工性能本制冷劑的熱工性能(COP與制冷量)優(yōu)于氟利昂-12，參見表4。容積制冷量約等于氟利昂-12這表明，本制冷劑可以直接使用原氟利昂-12的壓縮機(jī)而不需改動(dòng)，而異丁烷的容積制冷量很小，原壓縮機(jī)必須改造。
表4熱工性能比較
綜上所述，本發(fā)明不僅具有熱工性能良好，且不破壞臭氧層，不影響溫室效應(yīng)，無光霧反應(yīng)，完全符合環(huán)保要求。是一種無毒、不可燃的亞共沸混合物(滑移溫度小于1℃)，可適用于原冷凍油并直接灌注，其壓縮機(jī)與系統(tǒng)中的主要部件不需改動(dòng)，生產(chǎn)線不需改造。在性能上優(yōu)于現(xiàn)有的其它替代物，完全可作為長期性替代氟利昂-12的制冷劑。冰箱熱工性能試驗(yàn)表明，其降溫速度、起動(dòng)性能、冷凍室與儲(chǔ)藏室溫度等熱工性能均完全符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)，而且比原氟利昂-12節(jié)能達(dá)15-20％；制冷劑充灌量減少20％左右。
權(quán)利要求
1.一種長期性替代氟利昂-12的制冷劑，其特征在于該制冷劑是由FC-1311和R290兩種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為HFC-131180-95％R2905-20％
2.一種長期性替代氟-12的制冷劑，其特征在于該制冷劑是由FC-1311、R290和HFC-152a三種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為FC-1311 60-90％R2903-10％HFC-152a5-35％
3.一種長期性替代氟利昂-12的制冷劑，其特征在于該制冷劑是由FC-1311、R290和HFC-227ea三種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為FC-1311 55-85％R290 5-20％HFC-152a 5-25％
4.一種長期性替代氟利昂-12的制冷劑，其特征在于該制冷劑是由FC-1311、HFC-152a和HFC-227ea三種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為FC-131 40-85％HFC-152a 7-50％HFC-227ea 3-30％
5.一種長期性替代氟利昂-12的制冷劑，其特征在于該制冷劑是由R290、HFC-152a和HFC-227ea三種物質(zhì)組成，其含量(重量百分比)為R290 5-15％HFC-152a 30-45％HFC-227ea40-65％
全文摘要
長期性替代氟利昂-12的制冷劑，屬于制冷、空調(diào)、熱泵等設(shè)備中使用的制冷工質(zhì)，本發(fā)明是由FC-1311，R290兩種物質(zhì)組合而成，或者由上述兩種物質(zhì)與HFC-152a和HFC-227ea中的一種物質(zhì)組成；也可以由FC-1311或R290中的一種物質(zhì)分別與HFC-152a和HFC-227ea兩種物質(zhì)組合而成。該制冷劑是一種無毒，不可燃的亞共沸混合物，不僅熱工性能良好、不破壞臭氧層(ODP＝0)，基本不影響溫室效應(yīng)，無光霧反應(yīng)，符合環(huán)保要求，而且不需改動(dòng)原有設(shè)備和冷凍油；生產(chǎn)線不需改造，在性能上優(yōu)于現(xiàn)有的其它替代物，完全可以作為長期性替代氟利昂-12的制冷劑。
文檔編號(hào)C09K5/00GK1148613SQ95117039
公開日1997年4月30日 申請(qǐng)日期1995年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月20日
發(fā)明者朱明善, 韓禮鐘, 趙曉宇, 葉茂 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京井上青華制冷技術(shù)有限公司