CN111139036A - 替代r410的制冷剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于固定式制冷压缩机使用的制冷剂技术领域，具体涉及一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用。该替代R410的制冷剂包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷20‑36％，二氟乙烷44‑61％，三氟碘甲烷18‑32％。本发明所提供的替代R410的制冷剂(R‑612)具有零臭氧耗损值(ODP)和极低的温室效应(GWP)，其填补了国内外节能环保制冷剂的空白，具有绿色环保、高效节能的特点，市场前景良好。

Description

替代R410的制冷剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于固定式制冷压缩机使用的制冷剂技术领域，具体涉及一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用。

背景技术

今年国家工业和信息化部、国务院机关事务管理局、国家能源局根据国务院提出“绿色制冷”发展战略，结合2019年国家发展与改革委员会印发的《绿色高效制冷行动方案》的通知，为了绿色经济、循环经济与保护环境协调一致的核心要求，国家寻求绿色环保、高效节能的先进节能技术产品。

据国家工业和信息化部能源数据管理中心显示，工业制冷设备用电占总耗能的40％，商业的制冷设备用电占总耗能的70％，本发明专利产品R-612 应用在家用、商业制冷设备上，平均节能率达25％以上，节能改造后产生的经济效益相当可观。而且本发明专利产品R-612所独有与原来润滑油完全兼容的特点，不需要更换任何品牌的润滑油、不做调整就可投入使用的技术产品，这一优点，尤其适用于发展中国家，由于经济能力等多方面限制，各大型商业团体又迫切寻求绿色制冷，在无需增加额外投资的情况下，解决发展中国家新老制冷剂替换问题。

自《蒙特利尔议定书》签订以来，各国纷纷展开了节能环保制冷剂的研究，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。

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。随着经济不断发展，含氟制冷工质使用量不断增加，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，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。

商业项目中耗电最大是制冷设备，占总项目耗电量的70％以上，办公场所以及家庭空调用电是总耗电中的85％。我国目前市面上的空调以2016年6 月份前生产的三级能效以上的空调，都属于高耗能、高污染的制冷设备。发达中国家以政府财政补贴来更换节能环保的新空调，而我国到目前为止只环保不节能的空调只占空调总数的5％，当前我国经济状态无法做到用国家财政补贴来更换新型空调，以达到建筑节能要求。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用。本发明所提供的替代R410的制冷剂(R-612)具有零臭氧耗损值(ODP)和极低的温室效应(GWP)，其填补了国内外节能环保制冷剂的空白，具有绿色环保、高效节能的特点，市场前景良好。

本发明所提供的技术方案如下：

一种替代R410的制冷剂，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷 20-36％，二氟乙烷44-61％，三氟碘甲烷18-32％。

上述技术方案所提供的替代R410的制冷剂，以三氟碘甲烷(R1311)、氟乙烷(R161)、二氟乙烷(R152)的三元混合物作为制冷剂时的系统性能表现极为优秀。原因如下：因为R152具有潜热大、导热性能好等特点，R161、 R13I1单位冷量大，能够提高制冷剂的潜热，三种组分相互配合，稳定性好，显著提升了系统运行效率。

具体的，替代R410的制冷剂包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷 26-32％，二氟乙烷50-56％，三氟碘甲烷18-24％。

具体的，替代R410的制冷剂，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷20-26％，二氟乙烷55-61％，三氟碘甲烷22-28％。

具体的，替代R410的制冷剂，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷22-28％，二氟乙烷48-54％，三氟碘甲烷20-26％。

具体的，替代R410的制冷剂，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷24-30％，二氟乙烷50-56％，三氟碘甲烷22-28％。

具体的，替代R410的制冷剂，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷28-34％，二氟乙烷46-52％，三氟碘甲烷24-30％。

具体的，替代R410的制冷剂，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷30-36％，二氟乙烷44-50％，三氟碘甲烷26-32％。

本发明还提供了一种替代R410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混配，得到所述替代R410的制冷剂。

基于上述技术方案，可以制备得到替代R410的制冷剂。

具体的，各组分的纯度大于或等于99.96wt％。

本发明还提供了替代R410的制冷剂的应用，作为家用分体空调、商用分体空调、家用中央空调模块机组、商用中央空调模块机组、家用多联机组制冷系统或商用多联机组制冷系统的制冷剂。

本发明所提供的替代R410的制冷剂(R-612)适应于亚热带气候，具有零臭氧耗损值(ODP)和极低温室效应(GWP)的R-612制冷剂，可作为家用分体空调、商用分体空调、家用中央空调模块机组、商用中央空调模块机组、家用多联机组制冷系统或商用多联机组制冷系统的制冷剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明提供的制冷剂中氟乙烷、三氟碘甲烷、二氟乙烷的水溶性小，不会与原设备中润滑油发生化学作用，与原设备中的润滑油兼容，故不需要更换任何原有制冷设备和润滑油，不做调整就可投入使用的该制冷剂，避免了因制冷剂替换造成的巨大设备浪费而给用能单位带来的不必要的经济损失；

2)本发明提供的制冷剂直接替代R-410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R612工程研究中心经过2年6个月测试数据证明，其节能率达到25-30％,节能效果良好；

3)本发明提供的制冷剂因制冷效率高，故其充装量为R-410的70％，操作更为便携；

4)本发明提供的制冷剂制冷量比R-410高出3％-8％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-410小 30％，所以流动性能更好，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)本发明提供的固定式制冷压缩机使用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-410的制冷剂，其由以下重量百分含量的各原料充分混合制成：氟乙烷26％，二氟乙烷50％，三氟碘甲烷24％。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；

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运行搅拌三个小时；

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.将混合制冷剂泵入自动充装系统，充装入混合压力容器中，得到成品，其中，先使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗，清洗试剂为纯度达到 99.96wt％以上的丙烷，将清洗完成后对混合压力容器抽真空，将混合压力容器内的绝对压强降至0.15Pa以下，再进行充装。

实施例2

一种替代R-410的制冷剂，其由以下重量百分含量的各原料充分混合制成：氟乙烷20％，二氟乙烷55％，三氟碘甲烷25％。其制备方法与实施例1 相同。

实施例3

一种替代R-410的制冷剂，其由以下重量百分含量的各原料充分混合制成：氟乙烷28％，二氟乙烷48％，三氟碘甲烷24％。

其制备方法与实施例1相同。

实施例4

一种替代R-410的制冷剂，其由以下重量百分含量的各原料充分混合制成：氟乙烷30％，二氟乙烷56％，三氟碘甲烷14％。其制备方法与实施例1 相同。

实施例5

一种替代R-410的制冷剂，其由以下重量百分含量的各原料充分混合制成：氟乙烷28％，二氟乙烷52％，三氟碘甲烷20％。其制备方法基本与实施例1相同。

实施例6

一种替代R-410的制冷剂，其由以下重量百分含量的各原料充分混合制成：氟乙烷30％，二氟乙烷44％，三氟碘甲烷26％。其制备方法基本与实施例1相同。

以实施例6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1所示：

表1

由上表的物性参数可知，本发明提供的制冷剂与R-410的特性相近，可替换R-410，且其相对而言有如下优势：平均分子量小，是R-410的70％、不破坏臭氧层(ODP为零)、不引发温室效应(GWP小于3)、最关键是运行能耗下降25％以上。

该配方根据美国国家标准局REFPROP模型上计算出在标准大气压力下的滑移温度为0.2289℃，在3MPa压力下的滑移温度为0.1134℃，在极小的滑移温度下可视为类共沸制冷剂。

R-612与制冷剂在5度蒸发温度和40度冷凝温度下的理论循环计算各个参数数据如下表2：

表2

制冷剂	5℃压力(MPa)	40℃压力(MPa)	单位制冷量	压力比	排气温度	分子量
							R-410	0.6230	1.9278	3670W	2.967	55.2	72.58
R-612	0.6176	1.7245	3862W	2.568	54.8	70.67

为了进一步说明本发明提供的制冷剂在节能方面的优势，以本发明在 R612工程研究中心具体测试内容为例进行说明。工程研究中心实验室安装两台格力分体空调变频机组、两台格力分体空调定频机组、两台格力多联变频机组、两台格力多联定频机组。都是编号为一号和二号机组，一号机组原来 R-410为制冷剂，运行时间为70周，二号机组为制冷剂R-612运行70周，两台机组同型号、同功率、同出厂日期。目前一号机组和两号机组的压缩机都正常工作。

具体节能率数据如下；

表3、格力分体空调变频机组R-410与R-612节能率对比

组别	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							节能率(％)	28.21	27.62	28.34	27.24	25.20	24.17

表4、格力分体空调定频机组R-410与R-612节能率对比

组别	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							节能率(％)	30.36	29.90	28.78	26.71	26.27	26.79

表5、格力空调变频多联机组R-410与R-612节能率对比

组别	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							节能率(％)	27.78	27.45	25.67	26.67	25.21	24.67

表6、格力空调定频多联机组R-410与R-612节能率对比

组别	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							节能率(％)	29.18	28.67	26.87	26.10	24.56	24.12

由以上数据可以看出，采用本发明所提供的替代R-410的制冷剂，运行能耗可显著下降25％以上。

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R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷20-36％，二氟乙烷44-61％，三氟碘甲烷18-32％。

2.根据权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷26-32％，二氟乙烷50-56％，三氟碘甲烷18-24％。

3.根据权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷20-26％，二氟乙烷55-61％，三氟碘甲烷22-28％。

4.根据权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷22-28％，二氟乙烷48-54％，三氟碘甲烷20-26％。

5.根据权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷24-30％，二氟乙烷50-56％，三氟碘甲烷22-28％。

6.根据权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷28-34％，二氟乙烷46-52％，三氟碘甲烷24-30％。

7.根据权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的各组分：氟乙烷30-36％，二氟乙烷44-50％，三氟碘甲烷26-32％。

8.一种根据权利要求1至7任一所述的替代R410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混配，得到所述替代R410的制冷剂。

9.根据权利要求8所述的替代R410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99.96wt％。

10.一种根据权利要求1至7任一所述的替代R410的制冷剂的应用，其特征在于：作为家用分体空调、商用分体空调、家用中央空调模块机组、商用中央空调模块机组、家用多联机组制冷系统或商用多联机组制冷系统的制冷剂。