CN105441030B

CN105441030B - 一种具有本质安全性的碳氢制冷剂

Info

Publication number: CN105441030B
Application number: CN201410508003.6A
Authority: CN
Inventors: 钱华
Original assignee: Nanjing Super Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Super Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN108384516A; CN105441030A

Abstract

本发明公开了一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，其特征在于，含有低碳链烷烃制冷剂以及1％～5％抑爆剂(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，其中：所述低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由60％‑100％丙烷和0％‑40％异丁烷混合组成，抑爆剂占1‑5％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，所述抑爆剂(按抑爆剂质量％计)由四甲基铅、四乙基铅和五羰基铁中的一种或一种以上任意比例组合混合而成。本发明不仅制冷效率高、环保性优，而且具有可靠的本质安全性，有效杜绝碳氢制冷剂爆炸的可能性，适用于空调器、电冰箱和冷柜等各种制冷设备。

Description

一种具有本质安全性的碳氢制冷剂

技术领域

本发明涉及一种具有本质安全性的碳氢制冷剂。

背景技术

碳氢制冷剂具有应用前景的制冷剂。但其易爆性成为其大规模推广应用的最大阻力。

提高碳氢制冷剂使用的安全性目前主要有如下两个方面：

(1)在体系中添加警示气味剂，使人们很容易觉察到制冷剂的泄露，起到警告或报警物作用，如CN200910214514、CN200480038014、CN200680042084、CN200810094429、CN200480033507、CN201010154844、CN200510029292、CN201210276788。但只是提醒使用者注意，没有从本质上杜绝爆炸发生的可能性。

(2)在体系中添加无爆炸性的制冷剂以降低碳氢制冷剂的含量，从而降低爆炸可能性，如CN200710036014、CN200710056679、CN91108302采用大量二氧化碳制冷剂为填充剂，采用物理抑爆的方式提高爆炸下限，吸收爆炸产生的能量使热量不易聚集，抑制爆炸反应发生。

如CN201210064427、CN200710068821、CN201010205315、CN201010141092、CN201010128616、CN200910018489、CN200910102217、CN200910260825、CN200810115669、CN200810094555、CN200810097393、CN200810231911、CN02126637、CN200710304784采用含氟卤代烷制冷剂作为添加物，但含氟卤代烷用量大，成本高，且破坏臭氧层或温室效应严重。

含大量惰性物质的混合体系从严格意义上来说已并非碳氢制冷剂，由于高含量的两组分的密度、挥发性等性质差异，导致制冷体系正常运转及泄漏时组分均匀性差，缩短了压缩机的使用寿命，且局部的安全性也饱受质疑。

因此，不论是添加警示气味还是非爆炸性的其他类型制冷剂，均无法彻底解决碳氢制冷体系易爆炸的安全问题。如何克服现有技术的不足已成为碳氢制冷剂领域亟待解决的重大难题。

因此，现有技术有待于改进。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，它不仅制冷效率高、环保性优，而且具有可靠的本质安全性，有效杜绝碳氢制冷剂爆炸的可能性，适用于空调器、电冰箱和冷柜等各种制冷设备。

本发明的原理是：通过添加少量具有高挥发性的抑爆剂，与碳氢制冷剂混合成均相，不影响制冷体系的正常运行；体系泄漏时，由于抑爆剂具有明显的异味，可以起到警示的作用；同时，在危险环境下(如电火花、明火、高温等)，抑爆剂会分解产生大量的阻化剂自由基(CO，O)，通过与碳氢制冷剂产生的活化基团(CH3，OH，HCO等)发生碰撞，清除爆炸反应所需的活化自由基，从而达到抑爆的作用；此外，抑爆剂在反应时会消耗大量的氧气并产生大量的惰性稀释物(如1份四甲基铅消耗15份氧气，产生8份二氧化碳和10份水)，进一步提高了体系的抑爆效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，采用如下技术方案：

一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，其特征在于，含有低碳链烷烃制冷剂以及1％～5％抑爆剂(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，其中：所述低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由60％-100％丙烷和0％-40％异丁烷混合组成，抑爆剂占1-5％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，所述抑爆剂(按抑爆剂质量％计)由四甲基铅、四乙基铅和五羰基铁中的一种或一种以上任意比例组合混合而成。

进一步地，所述低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由100％丙烷和0％异丁烷混合组成，抑爆剂占3％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，所述抑爆剂(按抑爆剂质量％计)由100％四甲基铅组成。

进一步地，所述低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由95％丙烷和5％异丁烷混合组成，抑爆剂占5％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，所述抑爆剂(按抑爆剂质量％计)由50％四甲基铅、25％四乙基铅和25％五羰基铁混合而成。

进一步地，所述低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由60％丙烷和40％异丁烷混合组成，抑爆剂占4％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，所述抑爆剂(按抑爆剂质量％计)由50％四甲基铅和50％四乙基铅混合而成。

本发明提供的一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，与现有技术相比，第一，抑爆性能好，利用化学抑爆原理，通过“爆中抑爆”和“爆后隔爆”的方式在准爆轰情况下对化学反应进行直接干预，具有抑爆剂用量少、效果好的特点，当抑爆剂添加量达到3％时，即可有效的抑制爆炸反应的发生，使碳氢制冷剂体系具有可靠的本质安全性，有效杜绝碳氢制冷剂爆炸的可能性；第二，嗅觉分辨性高，本发明的碳氢制冷剂具有浓烈的刺激性气味，明显区别周围环境中常见物质的气味(如煤气、下水道、食物腐烂的味道)，即使泄漏在空气中被稀释100倍时仍可明显察觉，预防泄漏的警示作用显著；第三，本发明的碳氢制冷剂中的改性剂用量少(＜5％)，成本低，经济实用。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，其特征在于，含有低碳链烷烃制冷剂以及1％～5％抑爆剂(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，其中：所述低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由60％-100％丙烷和0％-40％异丁烷混合组成，抑爆剂占1-5％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，所述抑爆剂(按抑爆剂质量％计)由四甲基铅、四乙基铅和五羰基铁中的一种或一种以上任意比例组合混合而成。

根据本发明提出的一种具有本质安全性的碳氢制冷剂，由低碳链烷烃制冷剂与抑爆剂混合组成；在具体实施中，先确定所需配制的低碳链烷烃制冷剂的总质量(按100％计)，再确定抑爆剂的加入量；其中：低碳链烷烃制冷剂(按质量％计)由60～100丙烷和0～40异丁烷混合组成；抑爆剂(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)为1％～5％，；抑爆剂组分(按抑爆剂质量比计)由0～100四甲基铅、0～100四乙基铅和0～50五羰基铁混合组成。本发明的碳氢制冷剂的原料来源广泛，均为市售化工原料，各组分纯度≥99.6％，含水量≤0.002％。抑爆剂为市售化学纯原料。本发明的碳氢制冷剂的组分测定方法按照石油化工行业标准SH/T 0614-1995；碳氢制冷剂的编号方法和安全性分类依据中华人民共和国国家标准GB/T 7778-2008；碳氢制冷剂的性能试验方法符合中华人民共和国国家标准GB/T 5773-2004。

本发明的碳氢制冷剂的嗅觉评价方法为：选用2m长度的密闭钢质管道一根，首先在室温(20℃左右)条件下往管道中加入无气味的低碳链烷烃制冷剂作为对照(空白值)，其次将改性剂计量加入到低碳链烷烃制冷剂中进行试验，然后在该密闭管道末端管内的碳氢制冷剂气体向管外泄漏，由训练有素的10名独立的受试验者对含警示气味的碳氢制冷剂在嗅觉方面进行警示气味及警示强度的评价。本发明的碳氢制冷剂成品警示气味及警示强度的评价分设为1级(非常微弱)、2级(很微弱)、3级(微弱)、4级(较微弱)、5级(一般)、6级(较强烈)、7级(强烈)、8级(很强烈)至9级(非常强烈)。

碳氢制冷剂的安全性能测试方法为：将碳氢制冷剂与空气按1∶5(质量比)混合均匀，灌入预先抽真空的不锈钢防爆钢球中至体系压力为0.1MPa。其中，爆炸室尺寸为Φ×h＝300mm×300mm，容积约为20L；放电击针为针-针结构，材料为黄铜，曲率半径为0.5～1mm，放电间隙为2mm，放电回路阻值为0Ω，点火电压为8kV。爆炸罐壁上安有压力传感器，传感器与记录仪相连。测量电火花点火30min后钢球内的压力。测得的压力值(绝对压力)可以确定钢球内气体的爆炸情况，从而衡量制冷剂的爆炸倾向。

实施例1：本发明由低碳链烷烃制冷剂和抑爆剂混合组成，其中，低碳链烷烃制冷剂为丙烷、抑爆剂占1％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，抑爆剂为四乙基铅。测得本发明成品的警示气味及警示强度的评价分为3级(微弱)，点火后压力值为0.9MPa(制冷剂部分爆炸)。

实施例2：本发明由低碳链烷烃制冷剂和抑爆剂混合组成，其中，低碳链烷烃制冷剂由63％丙烷和37％异丁烷混合组成。抑爆剂占2％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，抑爆剂(按抑爆剂质量比计)由50％四甲基铅、25％四乙基铅和25％五羰基铁混合组成。测得本发明成品的警示气味及警示强度的评价分为5级(一般)，点火后压力值为0.3MPa(制冷剂部分爆炸)。

实施例3：本发明由低碳链烷烃制冷剂和抑爆剂混合组成，其中，低碳链烷烃制冷剂由100％丙烷和0％异丁烷混合组成。抑爆剂占3％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，抑爆剂(按抑爆剂质量比计)为四甲基铅。测得本发明成品的警示气味及警示强度的评价分为8级(很强烈)，点火后压力值为0.1MPa(制冷剂没有发生爆炸)。

实施例4：本发明由低碳链烷烃制冷剂和抑爆剂混合组成，其中，低碳链烷烃制冷剂由95％丙烷和5％异丁烷混合组成。抑爆剂占5％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，抑爆剂(按抑爆剂质量比计)由50％四甲基铅、25％四乙基铅和25％五羰基铁混合组成。测得本发明成品的警示气味及警示强度的评价分为8级(很强烈)，点火后压力值为0.1MPa(制冷剂没有发生爆炸)。

实施例5：本发明由低碳链烷烃制冷剂和抑爆剂混合组成，其中，低碳链烷烃制冷剂由60％丙烷和40％异丁烷混合组成。抑爆剂占4％(按低碳链烷烃制冷剂的总质量计)，抑爆剂(按抑爆剂质量比计)由50％四甲基铅和50％四乙基铅混合组成。测得本发明成品的警示气味及警示强度的评价分为7级(强烈)，点火后压力值为0.1MPa(制冷剂没有发生爆炸)。

本发明与现有碳氢制冷剂性能比较详见下表。

本发明与现有碳氢制冷剂体系性能比较表

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.四甲基铅、四乙基铅和五羰基铁中的一种或一种以上任意比例组成的混合物作为碳氢制冷剂抑爆剂的用途，其特征在于：按碳氢制冷剂的总质量计，抑爆剂为1-5%，所述碳氢制冷剂由60质量%-100质量％丙烷和0质量％-40质量％异丁烷混合组成。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，按碳氢制冷剂的总质量计，抑爆剂为3%，所述抑爆剂由100质量％四甲基铅组成，所述碳氢制冷剂由100质量％丙烷和0质量％异丁烷混合组成。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，按碳氢制冷剂的总质量计，抑爆剂为4%，所述抑爆剂由50％四甲基铅和50％四乙基铅混合而成，所述碳氢制冷剂由60质量％丙烷和40质量％异丁烷混合组成。