CN109609095B - 四元混合制冷剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四元混合制冷剂，涉及制冷剂技术领域。该四元混合制冷剂包括:丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷。本发明的制冷剂中，丙烷、丙烯、二甲醚和三氟碘甲烷都是不含氯原子的化合物，因而不会破坏臭氧层，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二氟一氯甲烷制冷剂的较佳选择。

Description

四元混合制冷剂

技术领域

本发明涉及制冷剂领域，具体涉及一种四元混合制冷剂。

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，而作为替代R22的R407C具有较大的温度滑移而且在运行过程中表现出能效低的特点制约了其市场应用。

因此，寻找新型制冷剂替代R407C、R22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，本发明提供了一种四元混合制冷剂，以替代R407C、R22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，本发明提供一种四元混合制冷剂，包括:丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为15％-60％、二甲醚为35％-60％、丙烯为12～30％、三氟碘甲烷为1％-3％，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20～30％、二甲醚为45～55％、丙烯为25～30％、三氟碘甲烷为1～3％，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60％、二甲醚为35％、丙烯为3％、三氟碘甲烷为2％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为15％、二甲醚为60％、丙烯为24％、三氟碘甲烷为1％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为22.8％、二甲醚为48.5％、丙烯为26.7％、三氟碘甲烷为2％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为30％、二甲醚为41.3％、丙烯为26.7％、三氟碘甲烷为2％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为38.5％、二甲醚为44.5％、丙烯为15％、三氟碘甲烷为2％。

优选的，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为48％、二甲醚为35％、丙烯为15％、三氟碘甲烷为2％。

第二方面，本发明还提供一种制冷设备或空调，该制冷设备或空调使用上述制冷剂。

(三)有益效果

本发明提供了一种四元混合制冷剂。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1.本发明的制冷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；并且其中丙烷、丙烯、三氟碘甲烷的临界温度、凝固温度、标准沸点、临界压力与二氟一氯甲烷的相近，因而可以作为替代二氟一氯甲烷的制冷剂。

2.本发明的制冷剂中，丙烷、丙烯、二甲醚和三氟碘甲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二氟一氯甲烷制冷剂的较佳选择。该制冷剂不会产生温室效应。

3.本发明的制冷剂中，三氟碘甲烷是一种极好的灭火剂，所以加入该试剂后，组成的复合制冷剂燃点升高，安全性提高。

4.本发明的制冷剂中占主要比例的丙烷和丙烯三种试剂是市场上常见的烃类，二甲醚价格更便宜，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。且丙烷、丙烯都是天然材料，无毒无味，二甲醚制备简易，都对对人体没有伤害。与二氟一氯甲烷相比，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。

5.本发明的制冷剂的蒸发压力和冷凝压力等工作参数与二氟一氯甲烷接近，因而无须改变目前空调、冰箱等制冷设备的制冷系统，可以直接替代二氟一氯甲烷，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，而作为替代R22的R407C具有较大的温度滑移而且在运行过程中表现出能效低的特点制约了其市场应用，现有的虽然有替代R22或者R407C的产品，但是其普遍存在GWP较高，组合物的温度滑移较大，并且单位制冷量较小的问题。基于上述所述本发明实施例提供一种四元混合制冷剂。

本发明实施例提供一种四元混合制冷剂，所述制冷剂包括:丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷。

具体实施时，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为15％-60％、二甲醚为35％-60％、丙烯为12％-40％、三氟碘甲烷为1％-3％，且各组分的质量百分比之和为100％。

实施例与R407C、R22的环境性能与循环性能的比较中可以看出，各实施例的ODP为0，GWP都低于20，远小于R407C、R22的1800、1700，环保性能良好；实施例的单位质量制冷量与COP值都比R407C高，单位容积制冷量也大于等于R407C、R22；各实施例的蒸发压力与R407C、R22接近，冷凝压力低于R407C、R22；各实施例的排气温度都比R407C、R22的排气温度低；各实施例的温度滑移都较小。综上所述，本发明实施例提供的制冷剂的ODP均为0，且其中制冷剂的GWP低于20，都远小于R407C、R22，环保性能良好；并且制冷剂的单位质量制冷量与COP值都比R407C、R22高；

制冷剂的蒸发压力与R407C、R22接近，冷凝压力低于R407C、R22；

制冷剂的排气温度都比R407C、R22的排气温度低；温度滑移较R407C小；R407C为4.5度，本发明制冷剂约为2度。

本发明实施例提出的制冷剂的热力性质与R407C、R22相似，只需对原R407C、R22系统稍加改动就可直接充灌替换R407C、R22，替换成本小，而且本发明的制冷剂比R407C、R22更环保，具有更好的循环性能，可以作为R407C、R22的理想替代品。

对于制冷剂而言，由于丙烷、丙烯、二甲醚的燃点较低，而三氟碘甲烷是一种极好的灭火剂，灭火效率高，且灭火后不留痕迹，目前已广泛应用于航空、航天等领域，在制冷剂中加入三氟碘甲烷后，组成的复合制冷剂燃点升高，安全性提高。

上述替代R22、R407C的制冷剂，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、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为60％、35％、2％和3％。

实施例2：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为15％、60％、24％和1％。

实施例3：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为22.8％、48.5％、26.7％和2％。

实施例4：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为30％、41.3％、26.7％和2％。

实施例5：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为38.5％、44.5％、15％和2％。

实施例6：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为48％、35％、15％和2％。

实施例7：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为60％、35％、3％和2％。

实施例8：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为15％、60％、22％和3％。

实施例9：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为20％、47％、30％和3％。

实施例10：

取丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷的质量百分比分别为28％、45％、25％和2％。

以实施例1-6制备的制冷剂为测试对象，按照现有技术的相关标准进行测试，其物性参数与R22和R107C的相比，如下表所示：

此外，本发明还测得实施例3的ODP为零，GWP约为20，表明其为一种低温室效应的制冷剂。从表1上可以看出实施例3和R22的运行压力基本一致，高压力有降低，减少了压缩机的能耗；可直接替代R22，由于制冷剂的压缩比和压力差都有降低了，启到了约25％节能的效果。

为了进一步说明本发明实施例提供的制冷剂在节能方面的优势，通过压缩机组，R22为制冷剂，硬件设备完全相同。先后对实施例中1、～6制冷剂进行更换测试，最后更换制冷剂R407C(同时更换POE冷冻油RH68L)进行对比测试。

每次实现分别投入实施例1至6制备的制冷剂和R407C制冷剂和原先机组R22制冷剂做对比，算出节能率，节能率＝(R22制冷剂机组用电量-实施例制冷剂替换后机组用电量)/R22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：

综上所述，本发明实施例提供的一种四元混合制冷剂。与现有技术相比，具备以下有益效果

1.本发明实施例的制冷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；并且其中丙烷、丙烯、三氟碘甲烷的临界温度、凝固温度、标准沸点、临界压力与二氟一氯甲烷的相近，因而可以作为替代二氟一氯甲烷的制冷剂。

2.本发明实施例提供的制冷剂中，丙烷、丙烯、二甲醚和三氟碘甲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二氟一氯甲烷制冷剂的较佳选择。该制冷剂不会产生温室效应。

3.本发明实施例提供的制冷剂中，三氟碘甲烷是一种极好的灭火剂，所以加入该试剂后，组成的复合制冷剂燃点升高，安全性提高。

4.本发明实施例提供的制冷剂中占主要比例的丙烷和丙烯三种试剂是市场上常见的烃类，二甲醚价格更便宜，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。且丙烷、异丁烷、丙烯都是天然材料，无毒无味，二甲醚制备简易，都对对人体没有伤害。与二氟一氯甲烷相比，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。

5.本发明实施例提供的制冷剂的蒸发压力和冷凝压力等工作参数与二氟一氯甲烷接近，因而无须改变目前空调、其他制冷设备的制冷系统，可以直接替代二氟一氯甲烷，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 (9)

1.一种四元混合制冷剂，其特征在于，包括：丙烷、二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷；其中，各组分质量百分百浓度分别为：丙烷为15%-60%、二甲醚为35%-60%、丙烯为12~30%、三氟碘甲烷为1%-3%，且各组分的质量百分比之和为100%。

2.如权利要求1所述的四元混合制冷剂，其特征在于，各组分质量百分百浓度分别为：丙烷为20%-30%、二甲醚为45%-55%、丙烯为25~30%、三氟碘甲烷为1%-3%，且各组分的质量百分比之和为100%。

3.一种四元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为60%、二甲醚为35%、丙烯为3%、三氟碘甲烷为2%。

4.如权利要求1所述的四元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为15%、二甲醚为60%、丙烯为24%、三氟碘甲烷为1%。

5.如权利要求1所述的四元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为22.8%、二甲醚为48.5%、丙烯为26.7%、三氟碘甲烷为2%。

6.如权利要求1所述的四元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为30%、二甲醚为41.3%、丙烯为26.7%、三氟碘甲烷为2%。

7.如权利要求1所述的四元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为38.5%、二甲醚为44.5%、丙烯为15%、三氟碘甲烷为2%。

8.如权利要求1所述的四元混合制冷剂，其特征在于，各组分的质量百分比浓度分别为：丙烷为48%、二甲醚为35%、丙烯为15%、三氟碘甲烷为2%。

9.一种使用权利要求1~8任一项所述四元混合制冷剂的制冷设备。