CN106479442A - 一种制冷剂组合物及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种制冷剂组合物及制备方法，其特征在于包括下述质量百分比的组成：

Description

一种制冷剂组合物及制备方法
技术领域
本发明涉及到制冷剂，具体指一种制冷剂组合物及制备方法。
背景技术
R22作为当今使用最广泛的中低温制冷剂，广泛应用于家用空调、商用空调、中央空调、移动空调、热泵热水器、除湿机、冷冻式干燥器、冷库、食品冷冻设备、船用制冷设备、工业制冷、商业制冷，冷冻冷凝机组、超市陈列展示柜等制冷空调设备。R22的化学名称为二氟一氯甲烷，属于HCFCs类物质，其破坏臭氧层潜能值(ODP)为0.055，全球变暖潜能值(GWP)为1700，R22不仅对臭氧层有损耗，而且具有较高的温室效应，根据《关于破坏臭氧层物质的蒙特利尔议定书》哥本哈根修正案的规定，R22只能作为过渡工质，发达国家在2020年以前要全面淘汰，发展中国家到2030年将全部禁用。欧盟步伐更快，于2015年起严禁进口HCFCs类物质和含HCFCs的制冷空调设备。
当前，市场中仍有大量的R22机组在用，甚至每年还有大批量的R22新机组出厂安装使用，这样，在已经削减或淘汰了HCFCs类物质的国家或地区，在用的R22机组维修或制冷剂补充费用就非常的高昂；2020年以后，发达国家将全面面临R22机组的维修问题，2030年以后，发展中国家也将面临此问题。若简单地因制冷剂达不到环保要求就把机组淘汰或更换掉，将会造成大量的资源浪费，也需要有大量的资金投入。因此，研究开发出与现有R22机组兼容，可与R22制冷剂混合共同使用，能够直接充装到在用机组中，符合当前制冷剂应用法律法规的替代品显得意义尤为重大。
现有的单质制冷剂替代品，如R32、R125、R143a、R134a等，无法直接充装到现有机组中替代R22使用；现有的常用混合制冷剂替代品，如R410A(R32和R125的混合物)、R407C(32、R125和R134a的混合物)、R404A(R125、R143a和R134a的混合物)、R507A(R125和R143a的混合物)等，与R22系统的使用压力和润滑油不兼容，无法直接充装到在用机组中替代R22使用；而针对R22开发出的替代品，如R417A(R125、R134a和R600的混合物)、R422D(R125、R134a和R600a的混合物)等，在现有机组中替代R22使用后效率较低，制冷效果不好；另外，专利申请US 2008029733公开了以五氟乙烷、四氟乙烷和碳氢化合物等物质组成的混合物；专利申请CN 200710156803.6公开了以R161、R32和碳氢化合物等物质组成的混合物；专利申请CN93102698.9公开了以R32、R134a和选自R152a、R143a、R290等组成的混合物；专利申请US6783691公开了以R32、R125、R134a和碳氢化合物组成的混合物；专利申请US 5624596公开了以R32、R125和碳氢化合物组成的混合物等，这些申请中的混合物基本都是为了替代R22而研究开发，但这些混合物存在或与R22系统不兼容，或制冷效率低下，或价格昂贵及替代费用高等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种基本物性参数与R22相当且与现有R22设备系统的润滑油、管路和部件兼容的制冷剂组合物。
本发明所要解决的另一个技术问题是对现有技术的现状提供一种基本物性参数与R22相当且与现有R22设备系统的润滑油、管路和部件兼容的制冷剂组合物的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该制冷剂组合物，其特征在于包括下述质量百分比的组成：
优选：
上述组分中的1,1,1-三氟乙烷(R143a)，其分子式为CH3CF3，摩尔质量为84.04，正常沸点为-47.2℃，临界温度为72.7℃，临界压力为3.76MPa。
二氟甲烷(R32)，其分子式为CH2F2，摩尔质量为52.02，正常沸点为-51.7℃，临界温度为78.1℃，临界压力为5.78MPa。
五氟乙烷(R125)，其分子式为CHF2CF3，摩尔质量为120.02，正常沸点为-48.1℃，临界温度为66.0℃，临界压力为3.62MPa。
1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，其分子式为CH2FCF3，摩尔质量为102.03，正常沸点为-26.1℃，临界温度为101.1℃，临界压力为4.06MPa。
正丁烷(R600)，其分子式为CH3CH2CH2CH3，摩尔质量为58.12，正常沸点为-0.5℃，临界温度为152.0℃，临界压力为3.80MPa。
上述制冷剂组合物的制备方法，其特征在于将1,1,1-三氟乙烷(R143a)、二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)和正丁烷(R600)按其相应的配比在液相状态下进行物理混合即可。
与现有技术相比较，本发明提供的制冷剂组合物能够替代R22直接充灌应用于家用空调/热泵、单元式空调、冷冻冷凝机组、冷水机组等制冷空调系统中，本发明与R22的物性参数非常接近，与现有R22系统的润滑油、管路和部件材料兼容，可直接充注替代，成本低廉，制冷效率和制冷效果好，而且不破坏大气臭氧层；并且制备方法简单。
具体实施方式
为了有助于对本发明所述的制冷剂替代品及其优点的理解，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1％的1,1,1-三氟乙烷、8％的二氟甲烷、44％的五氟乙烷、45％的1,1,1,2-四氟乙烷和2％的正丁烷五种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：将2％的1,1,1-三氟乙烷、10％的二氟甲烷、41％的五氟乙烷、43％的1,1,1,2-四氟乙烷和4％的正丁烷五种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：将3％的1,1,1-三氟乙烷、12％的二氟甲烷、40％的五氟乙烷、42％的1,1,1,2-四氟乙烷和3％的正丁烷五种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：将1％的1,1,1-三氟乙烷、11％的二氟甲烷、42％的五氟乙烷、44％的1,1,1,2-四氟乙烷和2％的正丁烷五种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：将1％的1,1,1-三氟乙烷、9％的二氟甲烷、43％的五氟乙烷、44％的1,1,1,2-四氟乙烷和3％的正丁烷五种物质在液相下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：将2％的1,1,1-三氟乙烷、8％的二氟甲烷、40％的五氟乙烷、46％的1,1,1,2-四氟乙烷和4％的正丁烷五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7.2℃、冷凝温度为54.4℃、过热温度为11.1℃、过冷温度为8.3℃及压缩机效率为85％的运行工况下，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制冷剂的环境参数、物性参数及热工性能
备注：*表示与R22的相应比值，**表示根据相容性测试的结果。
a.环境性能
从表1可以看出，本发明的ODP值为零，对大气臭氧层无破坏作用，符合《蒙特利尔议定书》的替代要求，可作为R22削减或禁用后在用设备系统维修、保养的环保型替代品。
b.基本物性参数
从表1可以看出，本发明的临界参数(临界温度、临界压力)和热工参数(蒸发压力、冷凝压力、排气温度)与R22非常接近，确保了充注到现有的在用R22系统中后运行的安全和平稳。
c.热工性能
从表1可以看出，本发明的热工性能(COP、容积制冷量)与R22相当，确保了充注到在用R22系统中后可获得相近的制冷量和制冷效果。
d.直接充灌性能
通过与R22系统使用的矿物油(MO)相溶性测试，本发明与在用R22机组中使用的润滑油相溶；通过与R22系统使用的金属材料、塑性材料和弹性材料相容性测试，本发明与在用R22机组中使用的部件和材料兼容，因此可以实现对在用R22系统的直接充灌使用。
e.替代成本
本发明的各组分均易获得，价格较为低廉，而且本发明与R22兼容，同R22可以任意比例混合，本发明可以对在用R22系统进行部分或全部充注，替代成本低廉。
综上所述，本发明与R22的物性参数非常接近，与现有R22系统的润滑油、管路和部件材料兼容，可直接充注替代，成本低廉，在用系统中替代R22后有较高的制冷效率和制冷效果，而且不破坏大气臭氧层，是家用空调/热泵、单元式空调、冷冻冷凝机组、冷水机组等制冷空调系统中可直接充灌替代R22的一种理想替代品。

Claims (3)

1.一种制冷剂组合物，其特征在于包括下述质量百分比的组成：
2.根据权利要求1所述的制冷剂组合物，其特征在于：
3.如权利要求1或2所述的制冷剂组合物的制备方法，其特征在于将1,1,1-三氟乙烷、二氟甲烷、五氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷和正丁烷按其相应的配比在液相状态下混合，即得到制冷剂。
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