CN106543967A - 一种替代r‑410a的制冷剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制冷剂领域，具体涉及一种替代R‑410A的制冷剂及其制备方法。该制冷剂由以下重量份数的各原料充分混合而成：丙烯44‑54份；三氟碘甲烷10‑20份；氟乙烷30‑40份。其制备方法包括如下步骤：S1.原料的纯度进行检测，确保其纯度达到制冷剂级标准；S2.使用清洗试剂对压力容器进行清洗；S3.将清洗完成的压力容器抽真空；S4.按照重量份数配比将达标的原料加入抽真空后的压力容器中并混合得混合物料；S5.将S4中的混合物料取样，检测其内各组分是否满足相应的重量份数配比。本发明提供的替换R‑410A的制冷剂不需要更换任何原有制冷设备，极大节省改造成本；节能效果好，比原R‑410A制冷剂节能20‑25％。

Description

一种替代R-410A的制冷剂及其制备方法
技术领域
本发明属于制冷剂领域，具体涉及一种替代R-410A的制冷剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，近年来CFC(氟里昂)和HCFC等含氟制冷工质的大量使用，对地球臭氧层产生了严重破坏，南北两极相继发现存在臭氧空洞或臭氧亏损。随着经济的不断发展，含氟制冷工质的使用量不断增加，我国已成为发展中国家最大的ODS(臭氧层耗损物质)生产国和消费国。如果任由臭氧低谷现象发展下去，世界屋脊——青藏高原上空将有可能继南北两极之后出现世界第三大臭氧空洞，给人类带来极大的危害。2009年哥本哈根世界气候变化峰会后，我国政府正式批准了《哥本哈根协议》，并承诺立即开始执行低碳排放的约束性指标。按照《蒙特利尔议定书》的规定，我国将在2010年1月1日全面禁用HCFCs(含氢氟氯烃)类物质。国家在推行“十二五”规划以来，也要求单位GDP能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％左右。为有效履行自身的国际义务，为实现自己庄重的国际承诺，我国迫切需要按照可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境协调一致的核心要求，寻求绿色环保、高效节能的天然制冷工质。为了我们的子孙后代，我们的出路只有一条，就是：全面停止生产和使用ODS(臭氧层耗损物质)制冷剂，开发和使用绿色环保型制冷剂。国家在推行“十二五”规划以来，着重提出建筑节能，如商业项目中耗电最大是空调，占总项目耗电量的75％，办公场所以及家庭空调用电是总耗电中的85％。我国目前市面上的空调以2012年6月份前生产的三级能效以上的空调，都属于高耗能、高污染的设备。发达中国家以政府财政补贴来更换节能环保的新空调，而我国现在已使用节能环保空调只占空调总数的5％，以目前我国经济状态无法做到用财政补贴来更换新型空调，以达到建筑节能要求。
R-410A作为当今广泛使用的中高温制冷剂，主要应用于家用空调、中小型商用空调(中小型单元式空调、户式中央空调、多联机)、移动空调(汽车空调等)、除湿机、冷冻式干燥器、船用制冷设备、工业制冷等制冷设备。R-410A虽然广泛使用，但其能耗较高，不符合当前绿色环保、高效节能的时代要求。
发明内容
针对现有技术中R-410A存在的不足，本发明提供一种替代R-410A的制冷剂及其制备方法，其具有相对稍低的临界压力、相对较高的临界温度、明显较小的GWP和更高的节能率。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合而成：丙烯44-54份；三氟碘甲烷10-20份；氟乙烷30-40份。
进一步，各原料的重量份数优选为：丙烯46-52份；三氟碘甲烷12-18份；氟乙烷32-38份。
进一步，各原料的重量份数优选为：丙烯48-50份；三氟碘甲烷14-16份；氟乙烷34-36份。
进一步，各原料的重量份数优选为：丙烯49.562份；三氟碘甲烷15.642份；氟乙烷34.796份。
本发明还提供一种制备上述替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.分别对丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷原料的纯度进行检测，确保其纯度达到制冷剂级标准，备用；
S2.使用清洗试剂对压力容器进行清洗；
S3.将S2中清洗完成的压力容器抽真空；
S4.按照相应的重量份数配比将S1中备用的丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷原料加入S3抽真空后的压力容器中，充分混合得混合物料；
S5.将S4中的混合物料取样，检测其内丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷的含量是否满足相应的重量份数配比，若满足则得到的混合物料即为所述的替代R-410A的制冷剂。
具体的，S1和S5中的检测均利用气相色谱仪完成。
具体的，S1中纯度达到制冷剂级标准指的是各原料的纯度均达到99.96wt％以上。
具体的，S2中的清洗试剂为S1中纯度达到制冷剂级标准的任一种原料，清洗试剂的体积占压力容器容积的2-5％，晃动压力容器或搅拌其内的清洗试剂，充分清洗，清洗后将清洗试剂放净，并静置使残余清洗试剂蒸发干净，则压力容器清洗完成。
具体的，S3中抽真空是指将压力容器内的绝对压强降至0-0.15Pa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明首创了氟产品R-410A替代领域的“drop in”(直接注入)和“add in”(随时添加)概念，即直接在原使用R-410A的制冷设备中注入或随时添加本发明提供的制冷剂就可使用(换血式直接替换)，不需要更换制冷设备的任何零部件。本发明尤其适用于发展中国家，对于发展中国家，由于经济能力等多方面的限制，高耗能设备用户迫切要求能够直接替代或补充的制冷剂，只有这样才能在无需增加额外投资的情况下，解决发展中国家的高耗能氟产品替代问题。
(2)本发明提供的制冷剂直接替代R-410A后在原设备上测试，其节能率达到20-25％,节能效果好。
(3)本发明提供的制冷剂在原使用R-410A的制冷设备中充装量为R-410A的50％即可达到基本相同的制冷效果，经济实惠。
(4)本发明提供的制冷剂的制冷量比R-410A高出3％以上，可使压缩机提前卸载，同时本发明提供的制冷剂为混合制冷剂其平均分子量比R-410A小18％，流动性能更好，输送压力低，减轻了压缩机的工作压力，提前卸载及减轻工作压力均可有效延长压缩机的使用寿命。
(5)本发明提供的制冷剂比R-410A的临界压力低，GWP约为R-410A的0.2％，故其基本不会导致温室效应，环保性能更好。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯49.562份；三氟碘甲烷15.642份；氟乙烷34.796份。
其制备方法如下：
S1.分别对丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷原料的纯度进行检测，确保其纯度达到99.96wt以上，备用；
S2.使用S1中纯度达标的丙烯作清洗试剂对压力容器进行清洗，清洗试剂用高压泵输入压力容器，清洗试剂的体积占压力容器容积的2-5％，晃动压力容器或搅拌其内的清洗试剂，充分清洗，清洗后将丙烯放净，并静置使残余丙烷蒸发干净，则压力容器清洗完成；
S3.将S2中清洗完成的压力容器抽真空，抽真空是指将压力容器内的绝对压强降至0-0.15Pa；
S4.按照上述的重量份数配比将S1中备用的丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷原料加入S3抽真空后的压力容器中，充分混合得混合物料；
S5.将S4中的混合物料取样，检测其内丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷的含量是否满足上述的重量份数配比，若满足则得到的混合物料即为所述的替代R-410A的制冷剂。
实施例2
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯44份；三氟碘甲烷10份；氟乙烷30份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯54份；三氟碘甲烷20份；氟乙烷40份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯46份；三氟碘甲烷12份；氟乙烷32份。
其制备方法基本与实施例1相同，不同点为清洗试剂为达到纯度标准的三氟碘甲烷。
实施例5
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯52份；三氟碘甲烷18份；氟乙烷38份。
其制备方法基本与实施例1相同，不同点为清洗试剂为达到纯度标准的氟乙烷。
实施例6
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯48份；三氟碘甲烷14份；氟乙烷34份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种替代R-410A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯50份；三氟碘甲烷16份；氟乙烷36份。
其制备方法与实施例1相同。
以实施例1制备的制冷剂为代表，按照现有技术的相关标准进测试，其物性参数及与其作对比的R-410A的相应参数如下表所示：
从上表中可知，本发明提供的制冷剂与R-410A相比：本发明的制冷剂临界温度更高，可在较高环境温度下制冷，适用性更好；临界压力相对较低，与R-410A制冷剂相近；平均分子量小，故流动性好，有助于延长压缩机寿命；GWP非常小，不会导致温室效应，可大量使用；气化潜热高，故制冷效果好。
为了验证本发明提供的制冷剂直接替代R-410A后的节能情况，本发明以的实际节能改造项目为例进行说明，如表1和表2所示，两个节能改造项目在改造后均使用实施例1制备的制冷剂为冷媒，所谓的节能改造指的是设备完全不变，仅是将其中的制冷剂进行直接替换。
表1.节能改造项目一
表2.节能改造项目二
由表1和表2可知，本发明提供的制冷剂可直接用于替换R-410A，且替换后具有较好的节能效果。
此外，为了验证本发明实施例2至7得到的制冷剂也可替换R-410A并具有较好的节能效果，在实验室中以原使用R-410A的制冷设备分别在同等条件下用R-410A及实施例2至7的制冷剂制冷相同时间，测定耗电量，并计算节能率，计算方法与表1和表2中的方法相同，得到的节能率如下表所示：
制冷剂 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
节能率(％) 19.75 20.05 21.12 22.04 23.94 24.57
从上表可知，本发明提供的制冷剂均可直接替换R-410A并具有较好的节能效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种替代R-410A的制冷剂，其特征在于，由以下重量份数的各原料充分混合而成：丙烯44-54份；三氟碘甲烷10-20份；氟乙烷30-40份。
2.根据权利要求1所述的一种替代R-410A的制冷剂，其特征在于，由以下重量份数的各原料充分混合而成：丙烯46-52份；三氟碘甲烷12-18份；氟乙烷32-38份。
3.根据权利要求1所述的一种替代R-410A的制冷剂，其特征在于，由以下重量份数的各原料充分混合而成：丙烯48-50份；三氟碘甲烷14-16份；氟乙烷34-36份。
4.根据权利要求1所述的一种替代R-410A的制冷剂,其特征在于，由以下重量份数的各原料充分混合而成：丙烯49.562份；三氟碘甲烷15.642份；氟乙烷34.796份。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.分别对丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷原料的纯度进行检测，确保其纯度达到制冷剂级标准，备用；
S2.使用清洗试剂对压力容器进行清洗；
S3.将S2中清洗完成的压力容器抽真空；
S4.按照相应的重量份数配比将S1中备用的丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷原料加入S3抽真空后的压力容器中，充分混合得混合物料；
S5.将S4中的混合物料取样，检测其内丙烯、三氟碘甲烷和氟乙烷的含量是否满足相应的重量份数配比，若满足则得到的混合物料即为所述的替代R-410A的制冷剂。
6.根据权利要求5所述的一种替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S1和S5中的检测均利用气相色谱仪完成。
7.根据权利要求5所述的一种替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S1中纯度达到制冷剂级标准指的是各原料的纯度均达到99.96wt％以上。
8.根据权利要求5所述的一种替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S2中的清洗试剂为S1中纯度达到制冷剂级标准的任一种原料。
9.根据权利要求5所述的一种替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S2中的清洗试剂的用量为压力容器容积的2-5％。
10.根据权利要求5至9任一项所述的一种替代R-410A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S3中抽真空是指将压力容器内的绝对压强降至0-0.15Pa。
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