CN1162616A

CN1162616A - 一种新的绿色制冷剂

Info

Publication number: CN1162616A
Application number: CN 96106541
Authority: CN
Inventors: 朱明善; 韩礼钟; 史琳; 叶茂
Original assignee: Beijing Jingshangqinghua Refrigeration Technology Co Ltd; Tsinghua University
Current assignee: Beijing Jingshangqinghua Refrigeration Technology Co Ltd; Tsinghua University
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1997-10-22

Abstract

本发明涉及一种由液态到气态相态变化时传递热的工质，为用于制冷设备中的制冷剂。本发明的一种制冷剂含有HFC-152a和HCFC-22；另一种制冷剂含有HFC-152a、HCFC-22及HFC-227ea或FC-1311；再一种含有HFC-152a、HCFC-22及HFC-134a。本发明的制冷剂无毒，为亚沸混合物，热工性能好，基本上不破坏臭氧层，符合2040年前环保要求，不需改动原有设备与生产线，可作为中近期替代CFC-12的制冷剂。

Description

一种新的绿色制冷剂

本发明涉及一种传递热的材料，也就是一种由液态到气态相态变化时传递热的材料，更具体地说是用于制冷设备(冰箱、冰柜)用的制冷剂。

在现有的技术中，作为冰箱、冰柜等产品所使用的制冷剂，长期以来大都使用二氯二氟甲烷(CFC-12)。1974年发现CFC类物质(氯氟烃)对大气臭氧层有严重的破坏作用。这样，引起了国际上的日益广泛的重视，而决定逐步限制CFCs(氯氟烃化合物)的生产及使用。

目前，作为替代CFC-12的主要制冷剂为1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃CH₂F，HFC-134a)，它的优点是不破坏大气的臭氧层，而其热工性能与CFC-12相近，其应用技术也日趋成熟。但是，在推广使用HFC-134a的过程中，带来了一系列与CFC-12不同的要求，例如，对制冷系统中的一些主要设备，冷冻油及工艺等各方面都提出了一系列的新要求，给其实际的推广使用带来了许多不便。再者，其温室效应Gwp(Global warning potential)值还较高，所以还不是一种理想制冷剂。

近年来，德国使用某些碳氢化合物，如用异丁烷来代替CFC-12(二氯二氟甲烷)，其优点是热工性能好，缺点是它的可燃性，易爆性始终成为其推广应用的主要障碍。为了进行防爆处理，耗资较大，而且有光雾反应。

本发明的目的就在于研究开发出一种不需要改动现有的冰箱、冰柜等设备中的构件，替代CFC-12(二氯二氟甲烷)，直接充灌到现有的冰箱、冰柜等制冷设备中的一种制冷剂。

本发明的一种制冷剂，含有40～60％(重量百分数，下同)的1，1-二氟乙烷(CHF₂-CH₃，HFC-152a)和40-60％的一氯二氟代甲烷(CHClF₂，HCFC-22)。

本发明的另一种制冷剂，含有30-65％的1，1-二氟乙烷(CHF₂-CH₃，HFC-152a)和15-50％的一氯二氟代甲烷(CHClF₂，HCFC-22)及2-30％选自1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(CF₃CHFCF₃，HFC-227ea)、三氟碘甲烷(CF₃I，FC-1311)其中的一种化合物。

本发明的再一种制冷剂含有30～65％(重量百分数，下同)的1，1-二氟乙烷(CHF₂-CH₃，HFC-152a)，5-50％的一氯二氟代甲烷(CHClF₂，HCFC-22)及10-60％的1，1，1，2-四氯乙烷(CF₃CH₂F，HFC134a)。

为了在使用上述三种致冷剂时，不更换压缩机的矿物油，降低压缩机的出口压力，可加入至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷的添加剂，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷总量的0～15％(重量百分数，下同)，又以其总量的1～10％为佳；其添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷及1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷或三氟碘甲烷化合物总量的0～15％(重量百分数)，又以其总量的1～10％为好；其添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷总量的0～15％(重量百分数)，又以其总量的1～10％为宜。

上述三种致冷剂中的组分中的1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，其结构式为CHF₂-CH₃，分子量为66.05，正常沸点为-24℃，临界温度为96.8℃，临界压力为4.25MPa；一氯二氟代甲烷(HCFC-22)，其结构式为CHClF₂，分子量为86.47，正常沸点为-40.8℃。临界温度为96.8℃，临界压力为4.99MPa；1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)，其结构式为CF₃CHFCF₃，分子量为170.03，正常沸点为-18.3℃，临界温度为103.5℃，临界压力为2.95MPa；三氟碘甲烷(FC-1311)，其结构式为CF₃I，分子量为195.91，正常沸点为-22.5℃，临界温度为121.9℃，临界压力为4.04MPa；1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，其结构式为CF₃CH₂F，分子量为102.03，正常沸点为-26.1℃，临界温度为101.1℃，临界压力为4.06MPa。

本发明中所述的制冷剂，其制备方法就是将上述的各组分按其相应的配比进行物理混合即可，是无毒的亚共沸混合物。

本发明的制冷剂与现有技术相比具有如下的的优点：

它们具有良好的环境性能，若以CFC-12(二氯二氟甲烷)的臭氧损耗因数ODP(Ozone Depletion Factor)和其全球温室效应潜能Gwp(Global Warning potential)为基准作为1，则本发明的制冷剂的ODP小于0.03，Gwp也小于1，可以作中近期(2040年前)的冰箱、冰柜等制冷设备中的致冷剂。

本发明的制冷剂的热工参数与CFC-12相近，完全可以直接充灌。

本发明的制冷剂的热工性能，特性系数COP(Coefficientof performance)及制冷量优于CFC-12，容积制冷量与CFC-12的相近，因此本发明的制冷剂可直使用原CFC-12的压缩机。

综上述可以看出，本发明的制冷剂不仅具有良好的热工性能，而且对臭氧层的破坏影响已极小，符合中近期(2040年前)环境保护的要求，其压缩机与系统中的主要部件不需改动，生产线也不需改造，可以作为中近期替代CFC-12的制冷剂。

用以下非限定性实施例对本发明的制冷剂作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点的理解，而不作为对本发明的限定，本发明的保护范围由权利要求书来决定。

实施例1

本实施例中的制冷剂含有48％的1，1～二氟乙烷(HFC-152a)和52％的一氯二氟代甲烷(HCFC-22)。将其按配比进行物理混合即成，现将本实施例1的制冷剂的性能与CFC-12的性能的比较列于表1中。

表1 实施例1的制冷剂的性能与CFC-12的性能比较

实施例1 CFC-12蒸发压力，MPa 1.31 1.29冷凝压力，MPa 15.5 13.5压比 11.8 10.5排气温度， 166.1 146.0COP^* 1.006 1.0冷量^* 1.776 1.0容积制冷量^* 1.122 1.0ODP^* ＜0.03 1.0

GWF^* ＜0.1 1.0

*均为与CFC-12相应的比值，以下实施例同。

实施例2

1，1-二氟乙烷、二氯二氟代甲烷的含量与实施例1相同。唯不同的是，加入添加剂丙烷，丙烷的加入量为1，1-二氟乙烷、二氯二氟代甲烷总量的3％。

实施例3

1，1-二氟乙烷、二氯二氟代甲烷的含量与实施例1相同。唯不同的是，加入添加剂甲烷和异戊烷，甲烷和异戊烷的加入量为1，1-二氟乙烷、二氯二氟代甲烷总量的5.5％，所加入的甲烷与异戊烷的重量比为1∶2。

实施例4

1，1-二氟乙烷、二氯二氟甲烷的含量与实施例1相同。唯不同的是，加入添加剂丙烷和戊烷，丙烷和戊烷的加入量为1，1-二氟乙烷、二氯二氟代甲烷总量的2.5％，所加入的丙烷和戊烷的重量比为1∶1。

实施例5

本实施例中的制冷剂含有60％的1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，20％的一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和20％的1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)。将其按配比进行物理混合即成，现将本实施例5的制冷剂的性能与CFC-12的性能的比较列于表2中。

表2 实施例5的制冷剂的性能与CFC-12的性能比较

实施例5 CFC-12蒸发压力，MPa 1.14 1.29冷凝压力，MPa 13.91 13.5压比 12.2 10.5排气温度，℃ 149.4 146.0COP^* 1.013 1.0冷量^* 1.663 1.0容积制冷量^* 0.959 1.0ODP^* ＜0.03 1.0GWP^* ＜0.14 1.0

实施例6

1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)的含量与实施例5相同，唯不同的是加入添加剂乙烷，丁烷，戊烷，其加入的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷总量的6％，所加入的乙烷、丁烷、戊烷的重量比为1∶1∶1。

实施例7

1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)的含量与实施例5相同，唯不同的是加入添加剂丙烷，其加入量为1，1-二氟乙烷，一氯二氟代甲烷，1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷总量的3％。

实施例8

本实施例中的制冷剂含有54％的1，1-二氟乙烷(HFC-152a)，41％的一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和5％的三氟碘甲烷(FC-1311)，将按配比进行物理混合即成。现将本实施例8的制冷剂的性能与CFC-12的性能的比较列于表3中。

表3 实施例8的制冷剂的性能与CFC-12的性能比较

实施例5 CFC-12蒸发压力，MPa 1.24 1.29冷凝压力，MPa 14.9 13.5压比 12.0 10.5排气温度，℃ 163.9 146.0COP^* 1.02 1.0冷量^* 1.775 1.0容积制冷量^* 1.069 1.0ODP^* ＜0.03 1.0GWP^* ＜0.1 1.0

实施例9

1，1-二氟乙烷(HFC-153a)、一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和三氟碘甲烷(FC-1311)的含量与实施例8相同，唯不同的是加入添加剂戊烷，戊烷的加入量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷和三氟碘甲烷总量的3.5％。

实施例10

本实施例中的制冷剂含有45％的1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、5％的一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和50％的1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)。将其按配比进行物理混合即成。

实施例11

1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、一氯二氟代甲烷(HCFC-22)和1，1，1，2-四氯乙烷(HFC-134a)的含量同实施例10，唯不同的是加入添加剂戊烷，其添加的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)总量的3.5％。

Claims

1.一种制冷剂，其特征是，含有40-60％(重量百分数，下同)的1，1-二氟乙烷(CHF₂-CH₃，HFC-152a)和40-60％的一氯二氟代甲烷(CHClF₂，HCFC-22)。

2.根据权利要求1的一种制冷剂，其特征是，还可含有至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷的添加剂，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷总量的0～15％(重量百分数，下同)。

3.根据权利要求2的一种制冷剂，其特征是，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷总量的1～10％。

4.另一种制冷剂，其特征是，含有30～65％的1，1-二氟乙烷(CHF₂-CH₃，HFC-152a)和15-50％的一氯二氟代甲烷(CHClF₂，HCFC-22)及2-30％选自1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(CF₃CHF-CF₃，HFC-227ea)、三氟碘甲烷(CF₃I，FC-1311)其中的一种化合物。

5.根据权利要求4的一种制冷剂，其特征是，还可含有至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷的添加剂，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷及1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷或三氟碘甲烷化合物的总量的0-15％(重量百分数，下同)。

6.根据权利要求5的一种制冷剂，其特征是，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷及1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷或三氟碘甲烷化合物总量的1～10％。

7.再一种制冷剂，其特征是，含有30-65％(重量百分数，下同)的1，1-二氟乙烷(CHF₂-CH₃，HFC-152a)，5-50％的一氯二氟代甲烷(CHClF₂，HCFC-22)及10-60％的1，1，1，2-四氟乙烷(CF₃-CH₂F，HFC-134a)。

8.根据权利要求7的一种制冷剂，其特征是，还含有至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、异戊烷的添加剂，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷，1，1，1，2-四氟乙烷总量的0～15％(重量百分数，下同)。

9.根据权利要求8的一种制冷剂，其特征是，添加剂的量为1，1-二氟乙烷、一氯二氟代甲烷，1，1，1，2-四氟乙烷总量的1-10％。