CN109439285A - 三元混合制冷剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三元混合制冷剂，涉及制冷剂领域领域。该三元混合制冷剂包括丙烷、丙烯和异丁烷。本发明提供的制冷剂包含丙烷、丙烯和异丁烷三种试剂满足制冷剂的热力学要求，且均为不含氯原子的化合物，不会破坏臭氧层，该制冷剂不会产生温室效应，满足环保要求，因而成为替代现有的R410A制冷剂的较佳选择。

Description

三元混合制冷剂

技术领域

本发明涉及制冷剂领域，具体涉及一种三元混合制冷剂。

背景技术

臭氧层消耗和气候变暖是当今全球面临的环境问题，多年来为了应对这两大环境问题国际社会做了不懈努力。在2007年9月的《蒙特利尔议定书》中达成加速淘汰全球变暖潜值(GWP)较高的HCFCs制冷剂的决定后，2014年11月在北京召开的APEC会议期间，中美发布了应对气候变化联合声明，两国将在开始削减具有高GWP的HFCs方面加强双边合作，美国政府宣布计划于2025年实现在2005年基础上减排25％～28％，中国政府宣布计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰值。

现在国内空调或者制冷设备中使用的制冷剂大部分是R22，由于R22能破坏臭氧层，所以它早已被列入淘汰的名单。R410A曾被视为替代R22最理想的制冷剂，但它的GWP较高，为1800，甚至高于R22的1700，在目前低碳环保的大环境下R410A已不再成为理想的替代制冷剂。

因此，寻找新型制冷剂替代R410A已成为国内外替代制冷剂研究的重要内容。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三元混合制冷剂，以替代R410A制冷剂。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供一种三元混合制冷剂，包括:丙烷、丙烯和异丁烷。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为50％-88％、丙烯为8％-46％、异丁烷为1％-7％；且各组分的质量百分比之和为100％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为65％-80％、丙烯为15％-30％、异丁烷为2％-5％；且各组分的质量百分比之和为100％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为78％、丙烯为18％、异丁烷为4％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为69％、丙烯为27％、异丁烷为4％。

第二方面，本发明还提供了制冷设备或空调，该制冷设备或空调使用了上述制冷剂。

(三)有益效果

本发明提供了一种三元混合制冷剂。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1.本发明提供的制冷剂包含丙烷、丙烯和异丁烷三种试剂满足制冷剂的热力学要求，即临界温度较高，因而在常温下极易液化，适合做制冷剂，并且使制冷循环的工作区域远离临界点，制冷循环越接近逆卡诺循环，节流损失小，制冷量高；并且标准沸点较低，因而可以达到的最低制冷温度低；凝固温度低，使得制冷循环的温度范围较广，因而制冷剂适用范围大；临界压力较低，因而液化所需要的压力较低，减轻了压缩机的负荷，既降低了对压缩机的要求，也降低了能耗；并且丙烷、丙烯的临界温度、凝固温度、标准沸点、临界压力与R410A的相近，因而可以作为替代R410A的制冷剂。

2.本发明提供的制冷剂中丙烷、丙烯和异丁烷都是不含氯原子的化合物，因而不会破坏臭氧层，满足环保要求，因而成为替代现有的R410A制冷剂的较佳选择。该制冷剂不会产生温室效应。

3.本发明提供的制冷剂的组成为丙烷、丙烯和异丁烷三种试剂，均为市场上常见的烃类，价格便宜，因此生产成本低，因而制成的制冷剂的成本价格低廉，适合推广使用。丙烷、丙烯、异丁烷都是天然材料，无毒无味，都对人体没有伤害。且，与R410A相比，本发明的制冷剂分子量小，因而流动性好，输送压力低，制冷设备的负荷减小，从而节省电耗，降低设备运行成本。

4.本发明提供的制冷剂的蒸发压力和冷凝压力等工作参数低于R410A，因而只要是无压力控制的制冷设备、空调机组，无须改变目前分体空调、风冷冷热水机组等制冷设备的制冷系统，可以直接替代R410A，因而该制冷剂可以得到更广泛的应用，目前即可以推广使用。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术所述，现在国内存量空调和制冷设备中使用的制冷剂大部分是R22，由于R22能破坏臭氧层，所以它早已被列入淘汰的名单，国内现有新生产的空调和制冷设备主流的制冷剂已经过渡为R410A，在目前低碳环保的大环境下R410A已经开始列入淘汰范围，已不再成为理想的替代制冷剂。

基于上述所述本发明实施例提供一种三元混合制冷剂，包括:丙烷、丙烯和异丁烷。

具体实施时，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为50％-88％、丙烯为8％-46％、异丁烷为1％-7％；且各组分的质量百分比之和为100％。

本发明实施例提供的制冷剂，其中ODP为0，GWP等于3都远小于R410A，环保性能优；并且其单位质量制冷量与COP值都比R410A高；本发明实施例提供的制冷剂的蒸发压力低于R410A，冷凝压力低于R410A，排气温度比R410A的排气温度低；本发明的温度滑移很小，非常接近原先R410A制冷剂。

本发明实施例还提供了一种了制冷设备或者空调，其中所述制冷设备或者空调使用了上述制冷剂。

通过如下方法制备，具体包括如下步骤：

(1)对各组分的纯度进行检测，确保其纯度达到纯度均达到99.99wt％以上；

(2)原材料预处理；

(3)原材料自动脱水脱硫装置；

(4)原材料进干燥塔；

(5)使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗；

(6)将清洗完成的混合压力容器抽真空；

(7)精准调配，按照重量份数配比将达标的原料加入抽真空后的混合压力容器中进行混合；

(8)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；

(9)自动充装制冷剂。

下面结合具体的实施例进行详细的说明：

实施例1：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为50％、46％、4％。

实施例2：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为88％、8％、4％。

实施例3：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为84％、15％、1％。

实施例4：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为63％、30％、7％。

实施例5：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为87％、9％和4％。

实施例6：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为78％、18％和4％。

实施例7：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为69％、27％和4％。

实施例8：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为60％、36％和4％。

实施例9：

取丙烷、丙烯和异丁烷的质量百分比分别为51％、45％和4％。

以实施例1～9制备的制冷剂(以下简称实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8、实施例9)为测试对象，按照现有技术的相关标准进行测试，其物性参数与R410A的相比，如下表所示：

制冷剂	3℃压力	50℃压力	制冷量	压比	输入功率	排气温度	分子量
								R410A	0.548	3.071	3132	3.49	1035	89.3	72.56
实施例1	0.572	1.854	3164	3.241	767	69.4	43.74
								实施例2	0.52	1.709	2978	3.286	685	63.5	44.05
实施例3	0.54	1.768	3133	3.276	742	67.2	43.94
								实施例4	0.54	1.764	3145	3.258	745	65.7	44.48
实施例5	0.521	1.713	2989	3.288	689	63.5	44.48
								实施例6	0.534	1.749	3126	3.275	703	64.1	44.3
实施例7	0.547	1.785	3153	3.263	718	67.5	44.12
								实施例8	0.559	1.818	3138	3.252	731	66.8	43.94
实施例9	0.571	1.85	3157	3.24	744	68.9	43.76

各实施例的单位质量制冷量与COP值都比R410A高，单位容积制冷量略低于R410A；各实施例的蒸发压力低于R410A，冷凝压力也低于R410A；各实施例的排气温度都比R410A的排气温度低；各实施例的温度滑移都较小。综上所述，本发明提出的制冷剂的热力性质与R410A稍有不同，但只需对原R410A系统稍加改动就可直接充灌替换R410A，替换成本小，而且本发明的制冷剂比R410A更环保和节能，具有更好的循环性能，可以作为R410A的理想替代品。

本发明中各实施例的ODP为0，GWP等于3，环保特性优。本发明思路和目前已知替换R410A的国内外各种发明专利思路完全不同，并且已经在国内多个实际节能改造项目应用和测试节能效果优势很高，可以做到实际空调机组节能率最优，通过大幅降低机组功率的同时保证机组的制冷制热能力不衰减而实现有效的节能，有效减少了压缩机的能耗，制冷量可达到R410A的95％以上，而实际节能率可达到20％-50％。本发明由于大幅降低机组的压力和排气温度、冷凝温度，有效数倍延长压缩机的寿命，并使制冷系统运行环境大幅改善。本发明提出的制冷剂的热力性质与R410A接近，只需对原R410A系统稍加改动就可直接充灌替换R410A，替换成本小，而且本发明的制冷剂比R410A更环保节能，具有更好的循环性能，可以作为R410A的理想替代品。解决现有技术中的制冷剂温室效应系数高，单位制冷量小、压力高能耗大的技术问题。目前市场空调机组主要应用的制冷剂R22的温室效应系数(GWP)为1700、R410A的温室效应系数(GWP)为1800、R32的温室效应系数(GWP)为670，普遍都高于基加利修正案的环保法规要求。本发明实施例的显著降低了温室效应系数，实施例1～9的GWP均在3左右。

本发明实施例的制冷剂在河南、广西、山东多个省市节能改造项目测试的节能率普遍都在25％以上，特别是在山东临沂市某集团的节能改造中达到接近50％的节能效果，并与客户签订了合同能源管理的效益分享模式。

为了进一步说明本发明提供的制冷剂在节能方面的优势，本发明以公司工程研究中心具体测试内容为例进行说明。工程研究中心安装一台压缩机组，为R410A制冷剂，硬件设备完全相同。先后对实施例中1～9制冷剂进行更换进行对比测试。

每次实现分别投入实施例1～9制备的制冷剂和原先机组R410A制冷剂做对比，算出节能率，节能率＝(R410A制冷剂机组用电量-实施例制冷剂替换后机组用电量)/R410A制冷剂机组用电量；

根据计算，各实施例对应的制冷剂的节能率数据如下表所示：

本实施例提供的制冷剂具有环保、节能、安全、价廉的优点，因而应用范围较广，具体如下：

1.本实施例提供的制冷剂包含丙烷、丙烯和异丁烷三种试剂满足制冷剂的热力学要求，即临界温度较高，因而在常温下极易液化，适合做制冷剂，并且使制冷循环的工作区域远离临界点，制冷循环越接近逆卡诺循环，节流损失小，制冷量高；并且标准沸点较低，因而可以达到的最低制冷温度低；凝固温度低，使得制冷循环的温度范围较广，因而制冷剂适用范围大；临界压力较低，因而液化所需要的压力较低，减轻了压缩机的负荷，既降低了对压缩机的要求，也降低了能耗；并且丙烷、丙烯的临界温度、凝固温度、标准沸点、临界压力与R410A的相近，因而可以作为替代R410A的制冷剂。

2.本实施例提供的制冷剂中丙烷、丙烯和异丁烷都是不含氯原子的化合物，因而不会破坏臭氧层，满足环保要求，因而成为替代现有的R410A制冷剂的较佳选择。该制冷剂不会产生温室效应。

3.本实施例提供的制冷剂的组成为丙烷、丙烯和异丁烷三种试剂，均为市场上常见的烃类，价格便宜，因此生产成本低，因而制成的制冷剂的成本价格低廉，适合推广使用。丙烷、丙烯、异丁烷都是天然材料，无毒无味，都对人体没有伤害。且与R410A相比，本实施例的制冷剂分子量小，因而流动性好，输送压力低，制冷设备的负荷减小，从而节省电耗，降低设备运行成本。

4.本实施例提供的制冷剂的蒸发压力和冷凝压力等工作参数低于R410A，因而只要是无压力控制的空调机组，无须改变目前分体空调、风冷冷热水机组等制冷设备的制冷系统，可以直接替代R410A，因而该制冷剂可以得到更广泛的应用，目前即可以推广使用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种三元混合制冷剂，其特征在于，包括:丙烷、丙烯和异丁烷。

2.如权利要求1所述的三元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为50％-88％、丙烯为8％-46％、异丁烷为1％-7％；且各组分的质量百分比之和为100％。

3.如权利要求1所述的三元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为65％-80％、丙烯为15％-30％、异丁烷为2％-5％；且各组分的质量百分比之和为100％。

4.如权利要求1所述的三元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为78％、丙烯为18％、异丁烷为4％。

5.如权利要求1所述的三元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为69％、丙烯为27％、异丁烷为4％。

6.一种使用权利要求1～5任一项所述三元混合制冷剂的制冷设备或空调。