CN110791255B - 替代r-32的制冷剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于家用、商用小型分体空调制冷剂技术领域，具体涉及一种替代R‑32的制冷剂及其制备方法和应用。该替代R‑32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷8‑25份；八氟丙烷20‑45份；二氟乙烷30‑60份；三氟碘甲烷10‑25份。本发明所提供的替代R‑32的制冷剂不仅GWP很低，而且节能、环保。

Description

替代R-32的制冷剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于家用、商用小型分体空调制冷剂技术领域，具体涉及一种替代R-32的制冷剂及其制备方法和应用。
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。
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，我国在2010年1月1日全面禁用HCFCs(含氢氟氯烃)类物质。
R-32作为目前主流的商业制冷设备制冷剂，也是国家认可并推荐使用的商业制冷设备制冷剂，每年用量巨大。R-32虽然完全不破坏臭氧层，全球变暖潜能值达/(GWP)1000,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绿色制冷工质的要求；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，故对制冷系统的干燥和清洁要求高。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种替代R-32的制冷剂及其制备方法和应用。本发明所提供的替代R-32的制冷剂(替代工质R-521)，不仅GWP很低，而且节能、环保。
本发明所提供的技术方案如下：
一种替代R-32的制冷剂，包括以下重量份的各组分：异丁烷8-25份；八氟丙烷20-45份；二氟乙烷30-60份；三氟碘甲烷10-25份。
本发明所提供的制冷剂的组分为异丁烷(R-600A)、八氟丙烷(R-218)、二氟乙烷(R-125)和三氟碘甲烷(R-13I1)。本发明以R-600A/R-218/R-125/R-13I1的四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R-600A/R-218/R-125/R-13I1四元结合具有潜热大、导热性能好等特点，R-600A/R-218/R-125/R-13I1四元结合能够提高制冷剂的潜热，提高系统运行效率；而R-600A/R-125具有可燃性，故加入R13I1进行阻燃，攻克了原R-32可燃的技术瓶颈，同时解决了安装及售后造成易燃易爆的事故。
因此，本发明所提供的R-600A/R-218/R-125/R-13I1的四元混合制冷剂，填补了国内外众多以R-32为制冷剂的制冷设备节能环保市场的空白，节能应用市场前景良好。
具体的，替代R-32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷10-15份；八氟丙烷25-35份；二氟乙烷45-55份；三氟碘甲烷15-25份。
上述技术方案所提供的替代R-32的制冷剂自燃点高、节能、运行压力、单位制冷量高，可替代商业制冷剂R-32。而在自燃点性能方面，优于其他配比。
具体的，替代R-32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷8-12份；八氟丙烷30-35份；二氟乙烷50-60份；三氟碘甲烷10-15份。
上述技术方案所提供的替代R-32的制冷剂自燃点高、节能、运行压力、单位制冷量高，可替代商业制冷剂R-32。而在单位制冷量高方面，优于其他配比。
具体的，替代R-32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷12-17份；八氟丙烷40-45份；二氟乙烷40-45份；三氟碘甲烷18-22份。
上述技术方案所提供的替代R-32的制冷剂自燃点高、节能、运行压力、单位制冷量高，可替代商业制冷剂R-32。而在降低能耗能方面，优于其他配比。
具体的，替代R-32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷15-20份；八氟丙烷30-45份；二氟乙烷30-40份；三氟碘甲烷20-25份。
上述技术方案所提供的替代R-32的制冷剂自燃点高、节能、运行压力、单位制冷量高，可替代商业制冷剂R-32。而在压缩机工作运行压力方面，优于其他配比。
具体的，替代R-32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷15-20份；八氟丙烷20-30份；二氟乙烷45-50份；三氟碘甲烷20-25份。
上述技术方案所提供的替代R-32的制冷剂自燃点高、节能、运行压力、单位制冷量高，可替代商业制冷剂R-32。而压缩机润滑性能方面，优于其他配比。
具体的，替代R-32的制冷剂包括以下重量份的各组分：异丁烷20-25份；八氟丙烷20-35份；二氟乙烷35-45份；三氟碘甲烷20-25份。
本发明还提供了替代R-32的制冷剂的制备方法，包括以下步骤：按照配方的量，将各组分在抽真空的混配罐中进行混配，得到替代R-32的制冷剂。
基于上述方案，可安全、快速、低成本的制备得到替代R-32的制冷剂。
具体的，各组分的纯度大于或等于99.96％；
基于上述技术方案，可满足制冷剂级组分纯度的要求。
具体的，混配的运行时间为2.5～3.5小时。
基于上述技术方案，各组分可以混配均匀。
本发明还提供了所提供的制冷剂的应用，作为满液式冷却器、干式蒸发冷却器、直接膨胀式冷却器或固定式空调系统的制冷剂。
基于上述技术方案，可以为满液式冷却器、干式蒸发冷却器、直接膨胀式冷却器或固定式空调系统提供R-32制冷剂的替代产品。
与现有R-32技术相比，本发明的R-521创新效果是：
1、本发明具有自燃点高，杜绝易燃、易爆事故发生；
2、本产品应用在原R-32空调上安装及售后方便、安全、高效；
3、本发明与原R-32运行对比，节能达到25％-30％；
4、本发明在环境温度35℃时，工作压力高压是16KG，R-32工作压力高压是19.5Kg，可延长空调压缩机的使用寿命；
5、本发明单位制冷量比原R-32大，充注量只有原R-32的75％，更为经济。
6、本发明提供的商业空调系统直接替代R-32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应用实验室经过两年6个月不间断的实验数据证明，节能效果良好，应用在R-32为制冷剂的固定式商业空调设备上节能25％-30％。三氟碘甲烷具有更好的阻燃性和更低的GWP值，经公司工程研究中心应用实验室两年6个月，进行25次的点火测试结果证明，同时经中国科学院广州化学研究所做了燃点、闪点、毒性试验，自燃点达到689度，证明了三氟碘甲烷的阻燃性强，所以本发明提供的制冷剂是不燃、无毒、闪点达到闭杯100度。不破坏臭氧层的同时，也是极低的温室效应。
7、本发明提供的商业空调系统制冷剂因单位制冷效率高，故其充装量为R-32的75％，经济实惠。
8、本发明提供的制冷剂的制冷量比R-32高出5％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-32小，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。
9、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
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施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-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷12份；八氟丙烷28份；二氟乙烷46份；三氟碘甲烷14份。
其制备方法如下：
S1.对三种原料在生产线上进行精馏提纯，精馏塔满足99.96％制冷剂原材料的高度和标准；
S2.三种原料纯度采用安捷仑色普仪进行检测，确保其纯度达到制冷剂级99.96％；
S3.对全自动、多功能微波真空混配罐进行连接，全自动、多功能微波真空混配罐的型号为；YDL--6000L。该多功能微波真空混配罐热回流速度快，可以进行常压提取，比传统混配罐缩短生产时间1/3以上。
S4.对全自动混配罐进行抽真空，达到负压状态；
S5.按照重量份数配比将达标的原料加入新型全自动混配罐，具体操作为关闭进料阀门，抽真空，抽真空后开启进料阀门，并开启进料泵，即可送入原料；
S6.启动全自动混配装置运行三个小时；
S7.将搅拌三个小时后的成品-混合制冷剂进行检测，检测其各组分重量份数配比的准确度；
S8.产品在混配装置运行三个小时后，稳定三个小时再次取样检测；
S9.连接混配装置下端的全自动分装机进行分装得到成品。
实施例2
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷15份；八氟丙烷30份；二氟乙烷49份；三氟碘甲烷16份。其制备方法参考实施例1。
实施例3
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷17份；八氟丙烷33份；二氟乙烷32份；三氟碘甲烷18份，其制备方法参考实施例1。
实施例4
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷15份；八氟丙烷30份；二氟乙烷35份；三氟碘甲烷20份，其制备方法参考实施例1。
实施例5
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷17份；八氟丙烷35份；二氟乙烷28份；三氟碘甲烷20份，其制备方法参考实施例1。
实施例6
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷20份；八氟丙烷25份；二氟乙烷40份；三氟碘甲烷15份，其制备方法参考实施例1。
实施例7
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷15份；八氟丙烷20份；二氟乙烷45份；三氟碘甲烷20份，其制备方法参考实施例1。
实施例8
一种替代R-32的制冷剂，其由以下重量份数的各原料充分混合制成：异丁烷13份、五氟乙烷37份；二氟乙烷48份；三氟碘甲烷12份，其制备方法参考实施例1。
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行测试，其物性参数如下表1所示。
表1
分子量 51.5 临界密度 0.401 密度(g/mL，24℃ 1.1
臭氧破坏指数 0 标准沸点(℃) -48.6 相对蒸汽密度(g/mL) 1.7
温室效应(GWP) <3 溶点(℃) -128 气相标准热溶 41
临界压力(Kpa) 5.12 临界温度(℃) 77.5 临界密度 0.467
临界体积 125 临界压缩因子 0.263 击穿电压 >25KV
由上表的物性参数可知，本发明提供的制冷剂与R-32的特性相近，可替换R-32，且其相对而言有如下优势：平均分子量小，约为R-32小、不破坏臭氧层(ODP为零)、较低的温室效应。
为了进一步说明本发明提供的制冷剂在节能方面的优势，本发明在公司工程研究中心1号应用实验室安装了两台分体式热泵机组，分为1号机组和二号机组；进行实际节能实验，具体测试内容为例进行说明。工程研究中心1号应用实验室安装了两台分体式热泵机组，分为1号机组和二号机组，1号机组为原R-32制冷剂运行，二号机组为本发明R-521制冷剂运行，进行550个工作日节能测试，综合节能率达28％以上；应用实验室硬件设备相同。(同厂家、同型号、同机型、同功率、同工况)。
现就工程研究中心1号应用实验室两台模块机组(投入实施例1至8制备的制冷剂)运行550个工作日，以电脑采集每天数据计算节能率，目前一号机组和两号机组的压缩机工作正常，具体节能率法如下：
Figure GDA0002349095510000081
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 (5)

1.一种替代R-32的制冷剂，其特征在于，由以下重量份的各组分组成：异丁烷8-25份；八氟丙烷20-45份；二氟乙烷30-60份；三氟碘甲烷10-25份。
2.根据权利要求1所述的替代R-32的制冷剂，其特征在于，由以下重量百分含量的各组分组成：异丁烷12-20％；八氟丙烷20-35％；二氟乙烷32-49％；三氟碘甲烷14-20％。
3.一种根据权利要求1或2所述的替代R-32的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配方的量，将各组分在抽真空的混配罐中进行混配，得到替代R-32的制冷剂。
4.根据权利要求3所述的替代R-32的制冷剂的制备方法，其特征在于：
各组分的纯度大于或等于99.96％；
混配的搅拌时间为2.5～3.5小时。
5.一种根据权利要求1或2所述的制冷剂的应用，其特征在于：作为满液式冷却器、干式蒸发冷却器、直接膨胀式冷却器或固定式空调系统的制冷剂。
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Denomination of invention: Refrigerant as an alternative to R-32 and its preparation method and application

Effective date of registration: 20230706

Granted publication date: 20210413

Pledgee: Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Wuchang Branch

Pledgor: HUBEI HUAHUI SUPPORTAN ENERGY MANAGEMENT Co.

Registration number: Y2023420000294