CN107400502A - 一种替代车用r‑134a的制冷剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种替代车用R‑134A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混合而成：二氟甲烷29‑62份；丙烯32‑58份；三氟碘甲烷10‑40份，其制备方法包括如下步骤：S1.各原料的纯度检测；S2.使用清洗试剂对压力容器进行清洗；S3.将压力容器抽真空；S4.按照重量份数配比将达标的原料加入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。本发明提供的替换车用R‑134A的制冷剂不需要更换任何原有制冷设备、不做调整就可投入使用，极大节省改造成本，节能效果好，比原R‑134A制冷剂节能8‑12%。

Description

一种替代车用R-134A的制冷剂及其制备方法
技术领域
本发明属于制冷剂领域，具体涉及一种替代车用R-134A的制冷剂及其制备方法。
背景技术
自《蒙特利尔议定书 》签订以来，各国纷纷展开了节能环保汽车制冷剂的研究，这期间提出的替代制冷剂主要考虑的是以保护臭氧层为目的，研制HFCs类制冷剂是其中的热点内容之一。但《京都议定书》签订以后，人们转而同时注重臭氧层保护和减小温室效应，不但要求制冷剂的ODP为零 ,GWP也要很小。
R461不仅 GWP 很低，而且在众多汽车制冷剂中是一种新型节能、环保、有前途的制冷剂。本发明R32/R1270/R13I1 的三元混合物作为制冷剂时的系统性能极为优势。原因如下：因为R32具有潜热大、导热性能好等特点，R32能够提高制冷剂的潜热，提高系统运行效率，而R32和R1270具有可燃性，故加入R13I1进行阻燃，堪称完美。因此对 R32/R1270 /R13I1的三元混合制冷剂的发明与上市非常有必要的，填补了国内外节能环保汽车制冷剂的空白，市场前景良好。
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、高效节能的天然汽车制冷工质。
R-134A作为目前主流的汽车制冷剂，也是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的汽车制冷剂，每年用量巨大。R-134虽然完全不破坏臭氧层，全球变暖潜能值达/(GWP)1300,不具备环保特点，制冷运行时其能耗比较高，不能满足当前国家倡导高效节能制冷工质的要求；而且具有一定的水溶性，故对制冷系统不利，有水分存在时与润滑油等作用，会产生酸、二氧化碳或一氧化碳，对金属产生腐蚀作用，故对制冷系统的干燥和清洁要求高。
发明内容
为了克服当前车用R-134A制冷剂的不足，本发明提供了一种替代车用R-134A的制冷剂及其制备方法，该制冷剂具有绿色环保、高效节能等特点。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：一种替代车用R-134A的制冷剂，由以下重量份数的各原料充分混合而成：二氟甲烷29-62份；丙烯32-58份；三氟碘甲烷10-40份。
进一步，各原料的重量份数优选为：二氟甲烷42-50份；丙烯38-46份；三氟碘甲烷28-36份。
进一步，各原料的重量份数优选为：二氟甲烷29-40份；丙烯32-36份；三氟碘甲烷22-28份。
进一步，各原料的重量份数优选为：二氟甲烷42-50份；丙烯36-40份；三氟碘甲烷12-22份。
进一步，各原料的重量份数最佳为：二氟甲烷48.58份；丙烯36.75份；三氟碘甲烷14.67份。
本发明还提供上述替代车用R-134A的制冷剂的制备方法，包括如下步骤：
S1.分别对二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲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中备用的二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲烷原料加入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，检测其内二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲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-134A的制冷剂。
其中，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一一种原料。
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-134A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-134A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，不需要更换制冷设备的任何零部件。本发明提供的制冷剂中二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲烷的水溶性小，不会与使用R-134的原设备中润滑油发生化学作用，与原设备中的润滑油兼容，故其不需要更换任何原有制冷设备、不做调整就可投入使用的制冷剂，避免了因制冷剂替换造成的巨大设备浪费而给用户带来的不必要的经济损失。
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，高耗能汽车空调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汽车节能环保的替代问题。
（2）本发明提供的汽车制冷剂直接替代R-134A后在原设备上测试，因其蒸发潜热大，单位时间降温速度更快，故其制冷效率高，经公司工程研究中心经过两年测试数据证明，其节能率达到8-12%,节能效果好；三氟碘甲烷具比R-134A具有更好的阻燃性和更低的GWP值，故本发明提供的制冷剂不燃和不破坏臭氧层的同时，也不会产生温室效应。
（3）本发明提供的汽车制冷剂因制冷效率高，故其充装量为R-134A的55%，经济实惠。
（4）本发明提供的制冷剂的制冷量比R-134A高出4%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-134A小59%，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的各组分化学性质均较稳定，不含有化学活性好的烯烃，故其性能更稳定。
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
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：
二氟甲烷48.58份；丙烯36.75份；三氟碘甲烷14.67份。
其制备方法如下：
S1.分别对二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲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3%左右，晃动压力容器或搅拌其内的清洗试剂，充分清洗，清洗后将丙烷放净，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中备用的二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲烷原料加入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，检测其内二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲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-134A的制冷剂。
实施例2
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：二氟甲烷42.56份；丙烯46.87份；三氟碘甲烷10.57份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：二氟甲烷39.67份；丙烯50.12份；三氟碘甲烷10.21份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：二氟甲烷42.56份；丙烯45.48份；三氟碘甲烷11.96份
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：二氟甲烷45.34份；丙烯37.56份；三氟碘甲烷17.10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二氟甲烷。
实施例6
一种替代汽车R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：二氟甲烷46.76份；丙烯38.87份；三氟碘甲烷14.37份。
其制备方法基本与实施例1相同，不同点为清洗试剂为二氟甲烷达到纯度标准的。
实施例7
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：
二氟甲烷42.58份；丙烯45.25份；三氟碘甲烷12.17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二氟甲烷。
实施例8
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：
二氟甲烷43.58份；丙烯41.05份；三氟碘甲烷15.37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二氟甲烷。
实施例9
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：
二氟甲烷46.68份；丙烯38.65份；三氟碘甲烷14.67份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例10
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：
二氟甲烷49.69份；丙烯44.92份；三氟碘甲烷35.84份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例11
一种替代车用R-134A的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：
二氟甲烷35.43份；丙烯34.22份；三氟碘甲烷22.02份。
其制备方法与实施例1相同。
以实施例1制备的制冷剂为测试对象，按照现有技术的相关标准进测试，其物性参数如下表所示：
由上表的物性参数可知，本发明提供的制冷剂与R-134A的特性相近，可替换R134A，且其相对而言有如下优势：平均分子量小，约为R-134A的59%、不破坏臭氧层（ODP为零）、不引发温室效应（GWP小于3）。
为了进一步说明本发明提供的制冷剂在节能方面的优势，以工程研究中心具体测试内容为例进行说明。工程研究中心安装两台汽车压缩机组，编号为一号和二号机组，一号机组为R-134A为制冷剂，二号机组为新型节能环保制冷剂R-461A，硬件设备完全相同。
现就两台机组（投入实施例1至11制备的制冷剂）及一号机组（投入R-134A制冷剂）做对比，算出节能率，运行两年，目前一号机组和两号机组的压缩机都正常工作。经计算，投入实施例1至11制备的制冷剂的机组节能率如下：
组别 节能率（%）
实施例1 11.8
实施例2 9.3
实施例3 9.7
实施例4 9.6
实施例5 9.8
实施例6 9.9
实施例7 10.5
实施例8 10.1
实施例9 11.3
实施例10 11.9
实施例11 12.5

Claims (10)

1.一种替代车用R-134A的制冷剂，其特征在于，由以下重量份数的各原料混合而成：二氟甲烷29-62份；丙烯32-58份；三氟碘甲烷10-40份。
2.根据权利要求1所述的一种替代车用R-134A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：二氟甲烷42-50份；丙烯38-46份；三氟碘甲烷28-36份。
3.根据权利要求1所述的一种替代车用R-134A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：二氟甲烷29-40份；丙烯32-36份；三氟碘甲烷22-28份。
4.根据权利要求1所述的一种替代车用R-134A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：二氟甲烷42-50份；丙烯36-40份；三氟碘甲烷12-22份。
5.根据权利要求1所述的一种替代车用R-134A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：二氟甲烷48.58份；丙烯36.75份；三氟碘甲烷14.67份。
6.权利要求1至5任一项所述的替代车用R-134A的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.分别对二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲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中备用的二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲烷原料加入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，检测其内二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲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-134A的制冷剂。
7.根据权利要求6所述的一种替代车用R-134A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。
8.根据权利要求6所述的一种替代车用R-134A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S1中，各原料的纯度均达到99.96wt%以上。
9.根据权利要求6所述的一种替代车用R-134A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S2中的清洗试剂为S1中任一一种原料。
10.根据权利要求6所述的一种替代车用R-134A的制冷剂的制备方法，其特征在于，S3中，将压力容器内抽真空至绝对压强达到0-0.15Pa。
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