CN101671544B - 一种制冷剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于冰箱、冷柜、汽车空调、制冰机、食品柜等系统中可直接充灌替代R12或替换R134a的制冷剂组合物。该制冷剂由一氯二氟甲烷(R22)、1-氯-1，1-二氟乙烷(R142b)和二氯一氟甲烷(R21)组成；其制备方法是将上述各组分按其相应的配比在液相下进行物理混合。本发明符合环境保护的要求，成本低廉，安全可靠，热工参数与R12或R134a十分接近，热工性能与R12或R134a相当甚至更优，替代时无需改动或更换现有R12或R134a系统的任何部件及润滑油，可实现直接充灌。
Description
技术领域
本发明属于制冷剂领域，涉及一种制冷剂组合物，尤其涉及一种应用于冰箱、冷柜、汽车空调、制冰机、食品柜等制冷空调系统中可直接充灌替代R12，并适用于R134a系统的制冷剂组合物。
背景技术
自《蒙特利尔议定书》签署以来，我国政府及社会各界一直积极关注ODS物质(即消耗臭氧层物质)的淘汰与替代转换工作。通过多年的艰苦努力以及国际社会的支持，除必要用途外，我国已于2007年7月1日起禁止了CFCs(即氯氟烃，包括R12、R11等)的生产和消费，其他发展中国家已将于2010年1月1日起禁止CFCs的生产和消费。但是，目前在我国和其他发展中国家，甚至在一些发达国家，还有大量使用R12作为制冷剂的制冷空调设备仍然在用，伴随着R12的禁止生产，这些在用设备的正常维护保养将是今后行业面临的一大难题。对于R12制冷剂的替代或设备改造，主要有三种方案：一种方案是更换为使用环保制冷剂的新型制冷空调设备，但该方案投入大，并且造成大量可用设备的闲置或浪费；另一种方案是对在用设备进行部件改造以适应某些环保制冷剂(如R134a)，但该方案同样需要有较大的投入，并且改造后易造成机组运行不稳定或效率低下，使得改造“得不偿失”；最简便的一种方案就是把R12更换为一种物性与之相近、可直接充灌、安全可靠、性能优良、成本低廉的制冷剂，这种更换既达到环境保护的目的，同时也使转轨费用降到最低，并能保障在用机组的稳定正常运行。但关键问题是如何找到一种环保性能好、物性与R12或R134a相近、可直接充灌、安全可靠、性能优良、成本低廉的替代品？
现有技术中，专利申请200710068822.3中公开了一种由一氯二氟甲烷(R22)、1-氯-1，1-二氟乙烷(R142b)和1，1-二氟乙烷(R152a)三种物质组成的混合物；专利申请US 20060116310和US 20060025322中公开了由1，1-二氟乙烷(R152a)和三氟碘甲烷(R13I1)组成的混合物制冷剂；专利申请US 20060043330和US 20060019857中公开了由三氟碘甲烷(R13I1)和四氟丙烯(R1234yf)组成的混合物；专利申请CN 200610113898.9中公开了一种由1，1-二氟乙烷(R152a)和异丁烷(R600a)组成的混合物；专利申请CN 200610052120.1中公开了由氟乙烷(R161)、1，1-二氟乙烷(R152a)和异丁烷(R600a)或丁烷(R600)等组成的混合物；专利申请CN200610049650.0中公开了一种以氟乙烷(R161)和1，1-二氟乙烷(R152a)组成的混合物；专利申请CN 200310118961.4中公开了一种由1，1，2，2-四氟乙烷(R134)、异丁烷(R600a)两种物质组成或者由1，1，2，2-四氟乙烷(R134)、异丁烷(R600a)和丁烷(R600)三种物质组成的混合物；专利申请US 2003178597中公开了一种由1，1-二氟乙烷(R152a)、异丁烷(R600a)和二氧化碳(CO2)组成的混合物制冷剂；专利申请JP 11199863中公开了三氟碘甲烷(R13I1)、丁烷(R600)、异丁烷(R600a)和1，1-二氟乙烷(R152a)组成的混合物；专利申请CN 98101170.5中公开了一种由1，1-二氟乙烷(R152a)、丁烷(R600)和异丁烷(R600a)组成的混合物；专利申请WO 9529210中公开了一种由1，1-二氟乙烷(R152a)和异丁烷(R600a)组成的混合物制冷剂。这些专利申请方案同R12相比，虽然能够达到环保替代目的，但这些方案存在或具有较强的可燃性，或与现有在用系统兼容性不好，或效率较低，或价格昂贵等不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可直接充灌替代R12，并适用于R134a系统的新型制冷剂。本发明的制冷剂可用于冰箱、冷柜、汽车空调、制冰机、食品柜等系统中，既符合环保的要求，又安全、可靠，制冷效率高，成本低廉，而且还无需改动或更换现有的系统部件和生产线，可实现直接充灌。
本发明的制冷剂组合物，由一氯二氟甲烷(R22)，1-氯-1，1-二氟乙烷(R142b)和二氯一氟甲烷(R21)组成，各组分的质量百分比如下：
一氯二氟甲烷：35～70％
1-氯-1，1-二氟乙烷：15～45％
二氯一氟甲烷：5～30％
优选的，本发明的制冷剂组合物，组分如下，均为质量百分比：一氯二氟甲烷40～60％，1-氯-1，1-二氟乙烷25～40％，二氯一氟甲烷15～25％。
上述组分中的一氯二氟甲烷(R22)，其分子式为CHClF2，摩尔质量为86.48，正常沸点为-40.82℃，临界温度为96.15℃，临界压力为4.75MPa。
上述组分中的1-氯-1，1-二氟乙烷(R142b)，其分子式为CClF2CH3，摩尔质量为100.5，正常沸点为-9.2℃，临界温度为137.1℃，临界压力为4.12MPa。
上述组分中的二氯一氟甲烷(R21)，其分子式为CHCl2F，摩尔质量为102.92，正常沸点为8.9℃，临界温度为178.3℃，临界压力为5.18MPa。
本发明提供上述制冷剂的制备方法，将一氯二氟甲烷，1-氯-1，1-二氟乙烷和二氯一氟甲烷按其相应的配比在液相状态下进行物理混合即可。
具体实施方式
为了有助于对本发明所述的制冷剂及其优点的理解，下面举出几个具体实施例，其中各组分的比例均为质量百分比。
实施例1：将质量百分比为35％的一氯二氟甲烷、45％的1-氯-1，1-二氟乙烷和20％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：将质量百分比为40％的一氯二氟甲烷、35％的1-氯-1，1-二氟乙烷和25％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：将质量百分比为45％的一氯二氟甲烷、25％的1-氯-1，1-二氟乙烷和30％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：将质量百分比为50％的一氯二氟甲烷、20％的1-氯-1，1-二氟乙烷和30％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：将质量百分比为55％的一氯二氟甲烷、40％的1-氯-1，1-二氟乙烷和5％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：将质量百分比为60％的一氯二氟甲烷、30％的1-氯-1，1-二氟乙烷和10％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例7：将质量百分比为70％的一氯二氟甲烷、15％的1-氯-1，1-二氟乙烷和15％的二氯一氟甲烷三种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
在蒸发温度为6℃、冷凝温度为52℃、过热温度为10℃、过冷温度为5℃及压缩机效率为78％的制冷空调工况下，上述实施例制冷剂的环境参数、物性参数及热工性能列于表1中。
表1 实施例制冷剂的环境参数、物性参数及热工性能
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | R134a | R12 |
| ODP | 0.051 | 0.047 | 0.043 | 0.042 | 0.056 | 0.052 | 0.047 | 0 | 0.82 |
| GWP | 1700 | 1570 | 1440 | 1410 | 1930 | 1800 | 1640 | 1300 | 8100 |
| 摩尔质量g/mol | 95.52 | 94.90 | 94.28 | 93.57 | 92.36 | 91.78 | 90.53 | 102.03 | 120.91 |
| 蒸发压力bar | 2.92 | 2.96 | 3.08 | 3.09 | 3.63 | 3.72 | 3.91 | 3.63 | 3.71 |
| 冷凝压力bar | 11.06 | 11.45 | 11.65 | 12.13 | 13.81 | 14.17 | 14.98 | 13.97 | 12.85 |
| 排气温度℃ | 85.42 | 88.43 | 91.82 | 93.61 | 86.84 | 89.45 | 94.11 | 73.39 | 77.32 |
| COP* | 1.03 | 1.02 | 1.01 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.98 | 0.95 | 1 |
| 质量制冷量* | 1.48 | 1.50 | 1.52 | 1.52 | 1.41 | 1.43 | 1.44 | 1.23 | 1 |
| 容积制冷量* | 0.96 | 0.98 | 0.99 | 1.01 | 1.05 | 1.07 | 1.13 | 0.97 | 1 |
| 安全性能 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 | 无毒不燃 |
| 成本 | 低 | 低 | 低 | 低 | 低 | 低 | 低 | 高 | 较高 |
备注：*表示与R12的相应比值。
本发明具有以下优点和有益效果：
a.环境性能
表2列出了本发明与R12和R134a的环境性能参数比较，可以看出，本发明的臭氧破坏潜能值(ODP)非常小，远低于R12，温室效应潜能值(GWP)也远小于R12，完全符合当前国内外对制冷剂的环保要求。
表2 环境性能比较
| 制冷剂 | 臭氧破坏潜能ODP | 温室效应潜能GWP |
| R12 | 0.82 | 8100 |
| R134a | 0 | 1300 |
| 本发明 | 0.042～0.056 | 1410～1930 |
b.热工参数
表3给出了本发明与R12和R134a的热工参数比较，可以看出，在前述的制冷空调工况下，本发明的蒸发压力和冷凝压力等参数与R12或R134a非常接近，可实现对现有机组的直接充灌。
表3 热工参数比较
| 制冷剂 | 蒸发压力(bar) | 冷凝压力(bar) |
| R12 | 3.71 | 12.85 |
| R134a | 3.63 | 13.97 |
| 本发明 | 2.92～3.91 | 11.06～14.98 |
c.热工性能
表4给出了本发明与R12和R134a的热工性能比较，可以看出，本发明的COP与R12非常接近，高于R134a，质量制冷量优于R12和R134a，容积制冷量与R12或R134a非常接近。
表4 热工性能比较
| 制冷剂 | COP(性能系数) | 质量制冷量 | 容积制冷量 |
| R12 | 1 | 1 | 1 |
| R134a | 0.95 | 1.23 | 0.97 |
| 本发明 | 0.98～1.03 | 1.41～1.52 | 0.96～1.13 |
d.直接充灌性能
本发明的基本热工参数与R12或R134a非常接近，并且，经符合国际标准规定的材料相容性试验验证，本发明与现有在用R12或R134a制冷空调系统中所使用的金属材料、塑性材料和弹性材料等均是相容的，制冷剂替换时不必改造或更换原R12或R134a系统的部件或管路。另外，经油溶性试验验证，本发明与R12系统使用的矿物油(MO)以及与R134a系统使用的酯类油(POE)或醚类油(PVE)均完全互溶，无论是替代R12或替换R134a时均无需更换原系统润滑油，可直接充灌。
综上所述，本发明的臭氧破坏潜能值(ODP)远低于R12，温室效应潜能值(GWP)也低于R12，完全符合当前冰箱、冷柜、汽车空调、制冰机、食品柜等制冷空调系统中替代R12的环保要求；热工参数与R12或R134a非常接近，热工性能与R12或R134a相当甚至更优，无需改动在用R12或R134a系统的管路及部件，而且与R12系统使用的矿物油以及与R134a系统使用的酯类油或醚类油均完全互溶，可实现直接充灌，安全可靠，成本低，是替代R12或替换R134a的理想制冷剂。
Claims (2)
1.一种制冷剂组合物，其特征在于，组分如下，均为质量百分比：一氯二氟甲烷40～60％，1-氯-1，1-二氟乙烷25～40％，二氯一氟甲烷15～25％。
2.一种权利要求1所述的制冷剂组合物的制备方法，是将一氯二氟甲烷、1-氯-1，1-二氟乙烷和二氯一氟甲烷按其相应的配比在液相状态下进行物理混合。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |