CN111004609A - 替代r-134a的制冷剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固定式商用空调、移动式车用空调制冷剂技术领域,具体涉及一种替代R‑134A的制冷剂及其制备方法和应用。本发明所提供的替代R‑134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷10‑35份;丙烯25‑60份;二氟乙烷20‑50份;三氟碘甲烷15‑45份。本发明所提供的替代R‑134A的制冷剂,不仅GWP很低,而且节能、环保、有很好的市场应用前景。

Description

替代R-134A的制冷剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明固定式商用空调、移动式车用空调,具体涉及一种替代R-134A 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,我国将在2010年1 月1日全面禁用HCFCs(含氢氟氯烃)类物质。
R-134A作为目前主流的工业、商业制冷设备及汽车制冷剂,也是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的工业、商业制冷设备及汽车制冷剂,每年用量巨大。R-134A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,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
为解决现有技术的不足,本发明提供了一种替代R-134A的制冷剂及其制备方法和应用。本发明所提供的替代R-134A的制冷剂(替代工质R-520), 不仅GWP很低,而且节能、环保、有很好的市场应用前景。
本发明所提供的技术方案如下:
一种替代R-134A的制冷剂,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷10-35 份;丙烯25-60份;二氟乙烷20-50份;三氟碘甲烷15-45份。
本发明所提供的替代R-134A的制冷剂包括组分氟乙烷(R-161)、丙烯 (R-152)、二氟乙烷(R-1270)和三氟碘甲烷(R-13I1), R-161/R-152/R-1270/R-13I1的四元混合物作为制冷剂时的系统性能极为优势,几种原材料可以为冷量、节能率、工作压力方面取长补短,原因如下:因为R-161/R-152/R-1270/R-13I1四元结合具有潜热大、导热性能好等特点, R-161/R-152/R-1270/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RR-152和R-1270具有可燃性,故加入R13I1进行阻燃,堪称完美。因此R-161/R-152/R-1270/R-13I1的四元混合制冷剂填补了国内外众多以R-134A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-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 20-30份;丙烯40-60份;二氟乙烷20-30份;三氟碘甲烷20-40份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 10-20份;丙烯25-35份;二氟乙烷35-45份;三氟碘甲烷15-20份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而在滑移温度性能方面,优于其他配比。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 15-25份;丙烯30-40份;二氟乙烷35-45份;三氟碘甲烷15-20份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而在工作运行压力方面,优于其他配比。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 15-25份;丙烯30-40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固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而在自燃点性能方面,优于其他配比。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 20-30份;丙烯35-45份;二氟乙烷20-30份;三氟碘甲烷25-35份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而在自燃点和单位制冷量方面,优于其他配比。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 20-30份;丙烯35-45份;二氟乙烷25-35份;三氟碘甲烷30-35份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而在降低工作能耗方面,优于其他配比。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷 25-35份;丙烯40-50份;二氟乙烷40-50份;三氟碘甲烷30-40份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而在增强压缩机润滑方面,优于其他配比。
具体的,替代R-134A的制冷剂包括以下重量份数的各组分:氟乙烷30-35 份;丙烯45-55份;二氟乙烷25-35份;三氟碘甲烷35-45份。
上述技术方案所提供的替代固定式、移动式压缩机使用R-134A制冷剂,本发明性能具有自燃点高、滑移温度小、工作能耗低、工作运行压力低、单位制冷量高、与原设备中的润滑油兼容的特点,可替代商用固定式、车用移动式压缩机的制冷剂R-134A。而使用在移动式车用压缩机方面,优于其他配比。
本发明还提供了一种所述的替代R-134A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-134A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-134A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,混配的搅拌时间为2.5~3.5小时。
基于上述技术方案,各组分可以混配均匀。
本发明还提供了一种替代R-134A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-134A制冷剂的替代产品。
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丙烯、二氟乙烷、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,高耗能工业、商业空调系统及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工业、商业空调系统及汽车节能环保的替代问题。
2)本发明提供的工业、商业空调系统及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应用实验室经过三年不间断的实验数据证明,节能效果良好,应用在R-134A为制冷剂的固定式工业、商业空调设备上节能 25-30%。应用在车用移动式压缩机上节能12-15%。三氟碘甲烷具比R-134A 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三年30 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685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。
3)本发明提供的工业、商业空调系统及汽车制冷剂因单位制冷效率高,故其充装量为R-134A的50%,经济实惠。
4)本发明提供的制冷剂的制冷量比R-134A高出6-10%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是R-134A 的75%,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-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷22.5份;丙烯31.7份;二氟乙烷23.6份;三氟碘甲烷22.2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,精馏塔高必须达到生产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.对全自动混配罐进行连接,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进行搅拌三个小时;
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.产品在混配装置进行搅拌三个小时后,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-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷24.5份;丙烯29.6份;二氟乙烷22.8份;三氟碘甲烷23.1份其制备方法参考实施例。
实施例3
一种替代R-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:
氟乙烷25.8份;丙烯27.8份;二氟乙烷24.6份;三氟碘甲烷21.8 份
其制备方法参考实施例1。
实施例4
一种替代R-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷27.7份;丙烯29.5份;二氟乙烷22.4份;三氟碘甲烷20.4份其制备方法参考实施例1。
实施例5
一种替代R-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷29.1份;丙烯29.5份;二氟乙烷22.3份;三氟碘甲烷19.1份,其制备方法参考实施例1。
实施例6
一种替代R-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷30.2份;丙烯28.2份;二氟乙烷23.6份;三氟碘甲烷18份其制备方法参考实施例1。
实施例7
一种替代R-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷31.8份;丙烯29.8份;二氟乙烷22.6份;三氟碘甲烷15.8份,其制备方法参考实施例1。
实施例8
一种替代R-134A的制冷剂,其由以下重量份数的各原料充分混合制成:氟乙烷33.7份;丙烯29.6份;二氟乙烷21.9份;三氟碘甲烷14.8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
Figure BDA0002243130630000091
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,本发明在公司工程研究中心1号应用实验室安装了两台模块机组,分为1号机组和二号机组;2号应用实验室安装中央空调两个压缩机,分为1号压缩机和二号压缩机;3号应用实验室安装了汽车空调机组,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模块机组,分为1号机组和二号机组,一台为R-134A,另一台采用本发明R-520,进行750个工作日节能测试,综合节能率达25%-30%;2 号应用实验室安装中央空调两个压缩机,分为1号压缩机和二号压缩机,一台为R-134A,另一台采用本发明R-520,进行750个工作日节能测试,综合节能率同样达到25%-30%;3号应用实验室安装了汽车空调机组,分为1号机组和二号机组,编号为一号机组为R-134A为制冷剂,二号机组为本发明 R-520,进行750个工作日节能测试,节能率达15-20%。三个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750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,具体节能率如表1所示:
表1
Figure BDA0002243130630000101
2号应用实验室中央空调两个压缩机组(投入实施例1至8制备的制冷剂)运行750个工作日,以电脑采集每天数据计算节能率,目前一号压缩机组和两号压缩机组运行工作正常,具体节能率如表2所示:
表2
Figure BDA0002243130630000111
3号应用实验室两台车用空调机组(投入实施例1至8制备的制冷剂) 运行750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,具体节能率如表3所示:
表3
Figure BDA0002243130630000112
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-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷10-35份;丙烯25-60份;二氟乙烷20-50份;三氟碘甲烷15-45份。
2.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷20-30份;丙烯40-60份;二氟乙烷20-30份;三氟碘甲烷20-40份。
3.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷10-20份;丙烯25-35份;二氟乙烷35-45份;三氟碘甲烷15-20份。
4.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷15-25份;丙烯30-40份;二氟乙烷35-45份;三氟碘甲烷15-20份。
5.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷15-25份;丙烯30-40份;二氟乙烷30-40份;三氟碘甲烷20-25份。
6.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷20-30份;丙烯35-45份;二氟乙烷20-30份;三氟碘甲烷25-35份。
7.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷20-30份;丙烯35-45份;二氟乙烷25-35份;三氟碘甲烷30-35份。
8.根据权利要求1所述的替代R-134A的制冷剂,其特征在于:
包括以下重量份数的各组分:氟乙烷25-35份;丙烯40-50份;二氟乙烷40-50份;三氟碘甲烷30-40份;
或者,包括以下重量份数的各组分:氟乙烷30-35份;丙烯45-55份;二氟乙烷25-35份;三氟碘甲烷35-45份。
9.一种根据权利要求1至8任一所述的替代R-134A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-134A的制冷剂。
10.一种根据权利要求1至8任一所述的替代R-134A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-134A and its preparation method and application

Effective date of registration: 20230706

Granted publication date: 20211029

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

Pledgor: HUBEI HUAHUI SUPPORTAN ENERGY MANAGEMENT Co.

Registration number: Y2023420000294

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