CN103881659B - 一种混合烷烃及其应用和制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合烷烃，该混合烷烃由丙烯、异丁烷和丁烷组成，其中，以所述混合烷烃的总量为基准，丙烯的重量百分比大于89%且小于或等于99%，异丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%，丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%。本发明还提供了上述混合烷烃在制冷剂中的应用以及一种制冷方法。本发明的混合烷烃具有更好的制冷效果。

Description

一种混合烷烃及其应用和制冷方法

技术领域

本发明涉及一种混合烷烃及其应用和制冷方法。

背景技术

由于R22具有很好的化学稳定性和热稳定性，可得到-80℃的制冷温度，被广泛用于制冷空调行业，是目前应用量最大、应用范围最广的一种制冷剂，但由于R22属于温室气体，消耗臭氧潜能值为0.06，将要被限制和禁止使用。

为了找到R22的替代品，人们发明了制冷剂R134a、R410a等，这些制冷剂对臭氧层的破坏作用为零，但R134a的冷冻能力仅为R22机组的60%，且R134a的热传导率比R22下降10%，R134a的吸水性是R22的20倍，导致设备的运行维护成本更高；被称为环保制冷剂的R410a，虽然在效率方面优于R134a，但存在工作压力太高、对管道部件最适化和耐压要求高、须改进换热器和机组设计、投资运行维护成本高等缺点；且因为它们还有一定的温室效应，R410a产生的温室气体效应甚至还部分超过了R22。因此，这些制冷剂并不是中国空调业最终的环保制冷剂解决方案，只是过渡替代品。

为了找到R22制冷剂更好的替代品，人们发明了大量的新型制冷剂，有一些是在氟利昂制冷剂的基础上，尽量减小温室效应的制冷剂；有一些是在氟利昂制冷剂基础上添加碳氢制冷剂的混合制冷剂；有一些是直接使用碳氢制冷剂的，如R290制冷剂。

CN1693408A公开了一种制冷剂，采用重量百分比为55-62%的R290和重量百分比为38-45%的R600a的混合碳氢制冷剂，在蒸发温度-25℃到5℃替代R134a制冷剂。该制冷剂混合简单、便利，成本低廉，只有R134a的1/20，并且比R134a更节能，降低使用成本。

CN101270274A公开了一种制冷剂，采用重量百分比为54-65%的R290、30-40%的R600a和3-8%倾点为-36℃到-25℃的低温冷冻润滑油（主要成分是重烷基苯）的混合碳氢制冷剂，替代R134a制冷剂，有效地解决了现有碳氢制冷剂因过于干燥和油溶性好的特性而使压缩机经常出现磨损拉缸的难题，节能率可达10-20%。

CN101402847A公开了一种制冷剂，采用重量百分数为80-89%的R290和11-20%的R600a的混合碳氢制冷剂，替代R22制冷剂。

现有技术中，R290和R600a按一定重量配比混合的碳氢制冷剂，R290的重量百分比小于65%时，该种碳氢制冷剂仅适用于替代蒸发压力较低的R134a，并不适用于蒸发压力较高的R22；当R290的重量百分比含量在80%-89%时，能够替代R22制冷剂。然而，在对节能环保要求越来越高的当今社会，现有的节能率并不能满足要求，有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种节能效果更好的混合烷烃制冷剂。

本发明提供一种混合烷烃，该混合烷烃含有丙烯、异丁烷和丁烷，其中，以所述混合烷烃的总量为基准，丙烯的重量百分比大于89%且小于或等于99%，异丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%，丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%。

本发明还提供了上述混合烷烃在制冷剂中的应用。

本发明还进一步提供了一种制冷方法，该方法包括将R1270、R600和R600a混合或不经混合后送入制冷装置的压缩机中进行压缩，其中，以R1270、R600a和R600的总量为基准，以重量百分比计，R1270的加入量为大于89%且小于或等于99%，R600a的加入量为大于或等于0.5%且小于10%，R600的加入量为大于或等于0.5%且小于10%。

本发明提供的替代R22制冷剂的混合烷烃制冷剂与现有技术相比，具有以下有益效果：通过采用本发明制冷剂的组份比例，本发明的混合烷烃的饱和蒸汽压更接近R22，直接充灌R22的制冷系统，对各部件的损耗也接近R22作为制冷剂时的状况，而且本发明的制冷剂比现有技术的制冷剂的节能效果更明显。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

丙烯的物性参数与R22极其相近，且丙烯的饱和蒸汽压-温度曲线与R22十分接近，所以，以丙烯为主的混合烷烃制冷剂作为R22的替代制冷剂时，可以不改变原系统主要部件的基本条件而直接充灌。

由于丙烯是一种可燃物质，作为制冷剂使用时最大的问题是安全问题。现有技术中，大家认为只有在制冷系统中丙烯的充灌量少时，才不会有泄漏发生时的燃烧爆炸的危险。然而，本发明的发明人发现，由于R1270饱和液体的汽化潜热比R22大的多，所以在制冷效果相当的同时，可以大大减少R1270的充灌量。而且，通过与少量的丁烷和异丁烷配合，能够提高制冷装置的能效比。所以，本发明中，尽管丙烯的重量百分比高达大于89%且小于或等于99%，仍然能够在保证较高的安全性的情况下获得更优异的制冷效果。

本发明的混合烷烃混合物是一种饱和蒸汽压更接近R22的非共沸烷烃混合物，本发明中将这种混合烷烃称为R490a，该R490a比现有技术中的烷烃制冷剂饱和蒸汽压更接近R22制冷剂，直接用于R22的制冷装置，且比R22制冷剂和现有技术中的混合碳氢制冷剂更节能，节能效率达到20%-30%。

尽管只要以所述混合烷烃的总量为基准，丙烯的重量百分比大于89%且小于或等于99%，异丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%，丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%，即可实现本发明的目的，但优选情况下，以所述混合烷烃的总量为基准，以重量百分比计，丙烯的含量为90%-95%，异丁烷的含量为1%-8%，丁烷的含量为1%-8%。在上述优选含量范围内的混合烷烃用作制冷剂时能够获得更好的制冷效果。

根据本发明，所述混合烷烃优选由丙烯与异丁烷和丁烷组成。

尽管只要丙烯、异丁烷和丁烷以上述比例混合即可实现本发明的目的，所述丙烯可以是现有的用于制冷剂的各种纯度级别的丙烯，丁烷可以是现有的用于制冷剂的各种纯度级别的丁烷，异丁烷可以是现有的用于制冷剂的各种纯度级别的异丁烷，但优选情况下，所述丙烯为制冷剂领域常用的R1270，丁烷为制冷剂领域常用的R600，异丁烷为制冷剂领域常用的R600a。采用上述形式的丙烷、丁烷和异丁烷，可以直接通过混合或不经混合各自直接注入制冷装置的压缩机中作为制冷剂使用。

本发明的混合烷烃可以直接按比例混合得到，也可以在使用时直接按比例取用。

本发明还提供了上述混合烷烃在制冷剂中的应用。使用方法可以参照现有的制冷剂如R22的使用方法。

本发明的混合烷烃主要应用于空调制冷装置中，例如分体空调和中央空调。

本发明还提供了一种制冷方法，该方法包括R1270、R600和R600a混合或不经混合后送入制冷装置的压缩机中进行压缩，其中，以R1270、R600a和R600的总量为基准，以重量百分比计，R1270的加入量大于89%且小于或等于99%，R600a的加入量大于或等于0.5%且小于10%，R600的加入量大于或等于0.5%且小于10%。

由于本发明主要涉及对制冷剂的组成的改进，因此对制冷方法的其他条件和具体操作步骤没有特别限定，可以参照现有技术进行，本发明在此不再赘述。

优选情况下，以R1270、R600a和R600的总量为基准，以重量百分比计，R1270的加入量为90%-95%，R600a的加入量为1%-8%，R600的加入量为1%-8%。

根据本发明提供的上述制冷方法，可以先将R1270、R600和R600a混合后送入制冷装置中，也可以不经混合直接按照上述比例送入制冷装置中。

根据本发明，由于制冷剂含有丙烯、丁烷和异丁烷且丙烯的含量相对较高，因此与现有R22相比，能够大大降低充灌量，一般地，相对于3.5kW的制冷量，本发明的制冷剂R1270、R600a和R600的总用量为R22的一半左右，但是由于不同空调系统制冷剂的用量不同，R1270、R600a和R600的总用量约为0.3kg-0.6kg。

根据本发明，所述制冷装置主要是各种用于使外界降温的空调装置，例如可以是分体空调和中央空调。

由于上述制冷方法使用的制冷剂主要为丙烯，该制冷剂与本领域技术人员已知的润滑油的相容性都较好，所以本发明所述的R490a制冷剂可以使用本领域技术人员已知的各种润滑油作为冷冻机油，优选低温性能好、价格较便宜的重烷基苯作为所述制冷剂使用的冷冻机油。

以下将通过实施例详细说明本发明。以下实施例中，节能率通过下式计算：

节能率=（R22耗电数-R490a耗电数）/R22耗电数×100%。

对比例1

对于某品牌1.5匹分体空调，将900克制冷剂R22加入空调的压缩机内，开启空调后，60min内使4.5×3.3×2.8m3的空间温度从35℃降到25℃并保持25℃，耗电2.8度。

实施例1

对于与对比例1相同厂家和型号的1.5匹分体空调，加入重量百分比为90%的R1270、重量百分比为8%的R600a和重量百分比为2%的R600自然混合均匀的混合烷烃制冷剂500克，直接加入空调的压缩机内，开启空调后，60min内使4.5×3.3×2.8m3的空间温度从35℃降到25℃并保持25℃，耗电2度，节能率为28%。

对比例2

采用实施例1的方法，不同的是，重量百分比为8%的R600a和重量百分比为2%的R600由重量百分比为10%的R600a代替，60min内使4.5×3.3×2.8m3的空间温度从35℃降到25℃并保持25℃，耗电2.3度，节能率为18%。

对比例3

采用实施例1的方法，不同的是，重量百分比为90%的R1270、重量百分比为8%的R600a和重量百分比为2%的R600由重量百分比为85%的R1270、重量百分比为14%的R600a和重量百分比为1%的R600代替，60min内使4.5×3.3×2.8m3的空间温度从35℃降到25℃并保持25℃，耗电2.3度，节能率为18%。

实施例2

对于与实施例1相同厂家和型号的1.5匹分体空调，依次加入重量百分比为4%的R600a，重量百分比为1%的R600和重量百分比为95%的R1270的混合烷烃制冷剂460克，直接加入空调的压缩机内，开启空调后，60min内使4.5×3.3×2.8m3的空间温度从35℃降到25℃并保持25℃，耗电2度，节能率为28%。

实施例3

对于与实施例1相同厂家和型号的1.5匹分体空调，加入重量百分比为93%的R1270、重量百分比为1%的R600a和重量百分比为6%的R600自然混合均匀的混合烷烃制冷剂470克，直接加入空调的压缩机内，开启空调后，60min内使4.5×3.3×2.8m3的空间温度从35℃降到25℃并保持25℃，耗电2度，节能率为28%。

从实施例1-3和对比例1-3的数据看出，R490比R22的充灌量少，节约原料，且更节能。通过实施例1和对比例2数据对比发现，只有丙烯和异丁烷的制冷剂节能效果不如本发明R490a制冷剂效果好；通过实施例1和对比例3对比发现，丙烯含量较低，且三种组份比例不在本发明范围内时的制冷剂节能效果比R490a更差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合烷烃，该混合烷烃由丙烯、异丁烷和丁烷组成，其中，以所述混合烷烃的总量为基准，丙烯的重量百分比大于89%且小于或等于99%，异丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%，丁烷的重量百分比大于或等于0.5%且小于10%。

2.根据权利要求1所述的混合烷烃，其中，以所述混合烷烃的总量为基准，丙烯的重量百分比为90%-95%，异丁烷的重量百分比为1%-8%，丁烷的重量百分比为1%-8%。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的混合烷烃，其中，所述丙烯为R1270，所述异丁烷为R600a，所述丁烷为R600。

4.权利要求1-2中任意一项所述的混合烷烃在制冷剂中的应用。

5.一种制冷方法，该方法包括将R1270、R600和R600a混合或不经混合后送入制冷装置的压缩机中进行压缩，其中，以R1270、R600a和R600的总量为基准，以重量百分比计，R1270的加入量为大于89%且小于或等于99%，R600a的加入量大于或等于0.5%且小于10%，R600的加入量为大于或等于0.5%且小于10%。

6.根据权利要求5所述的制冷方法，其中，以R1270、R600a和R600的总量为基准，以重量百分比计，R1270的加入量为90%-95%，R600a的加入量为1%-8%，R600的加入量为1%-8%。

7.根据权利要求5或6所述的制冷方法，其中，相对于3.5kW的制冷量，R1270、R600a和R600的总用量为0.3kg-0.6kg。

8.根据权利要求5-6中任意一项所述的制冷方法，其中，所述制冷装置为空调。

9.根据权利要求8所述的制冷方法，其中，所述制冷装置使用重烷基苯作为冷冻机油。