CN112552877A - 一种热交换工质组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明提供一种热交换工质组合物，热交换工质组合物包含摩尔占比1％～15％的1,1,1,2,2‑五氟乙烷(R125)，摩尔占比10％～50％二氟甲烷(R32)，摩尔占比20％～85％的氟乙烷(R161)和摩尔占比1％～30％六氟丙烯(FO‑1216)组成的四元体系或再添加1％～20％的三氟碘甲烷(R13I1)组成的五元体系。该热交换工质组合物GWP小于等于650，且具备良好的热力性能。

Description

一种热交换工质组合物
技术领域
本发明涉及一种热交换工质技术，具体涉及一种热交换工质组合物其可用于替代R407C。
背景技术
R407C与R22有着极为相近的特性和性能，是由R-32、R-125和R-134a分别按23/25/52质量％的混合而成。目前应用于各种空调系统和非离心式制冷系统，尤其是大型的空调体系如普通列车，地铁和高铁车厢。由于R-407C的沸点比较低，能轻易覆盖中国南方到北方的天气。
R407C的温度滑移比较大，因此，对系统的要求非常高。一旦发生了泄露，制冷剂需要全部放掉后再重新充注，否则会影响系统在泄露后的热交换效果。R-407C作为在大空间移动式空调制冷制热使用的热交换介质，如果能降低维护成本，也是不错的一种选择。本专利的目的也在为降低温度滑移提供新的替代方案。
R407C的ODP值为零，GWP值为1700。随着环保要求日趋严格，地铁、高铁和普通列车车厢制造厂商也在面临后期新型车厢系列要充注符合环保要求的热交换工质。因此，可以直接替代R407C的低GWP值，零ODP值的热交换工质研发被提上议程。本专利就是为了迎合这种需求，结合R-407C热交换工质的特性进行研发的应用型新型混配热交换工质。
WO1998/05732A中涉及到一种包含全氟丙烯(FO-1216)的组合物，在其权利要求书示例了将FO-1216与其他成分组合而成的不燃热交换工质。该专利目前已经过期。但是文献中采用FO-1216按一定比率去平衡混合工质从而降低可燃性提供了一种思路，同时，也让混合工质的GWP得到了降低。该专利的混合工质目的是去取代R-502。本专利的目的是以环保型的混配制冷去直接取代R-407C，制冷功效与R-407C差不多或者更优越，COP最好是相等或者有所提升。
DE102014112294 A1中涉及到一种由1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)和至少一部分的全氟丁烷，氟乙烷(R161)和六氟丙烯(FO-1216)组成的热交换工质。该专利的目的主要是替代汽车空调系统中使用的R134a。本专利所述热交换工质组合物中中不包含R134a，且本专利的目的是替代大型的空调体系中使用的R407C。
US 2020/0148929 A1中涉及到一种用于替代1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，R410A，R-123或R404A等传统热交换工质的热交换工质组合物。热交换工质组分包含FO-1216和氢氟烯烃，氢氟烯烃中至少有HFO-1234ze和HFO-1243zf中的一种。该专利更多的是以不燃性作为技术考量的范畴，再附加容积制冷量作为另外一个考量的指标。本专利不仅仅考虑诸多因素的同时，考虑热交换工质在实际运行的情况和温度滑移情况，降低维护成本。
发明内容
本发明提供了一种热交换工质组合物，其GWP小于等于650，ODP为0，具有明显的环保优势，可用于替代R407C。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种热交换工质组合物，其特征在于，所述热交换工质组合物包含摩尔占比1％～15％的1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)，摩尔占比10％～50％二氟甲烷(R32)，摩尔占比20％～85％的氟乙烷(R161)和摩尔占比1％～30％六氟丙烯(FO-1216)组成的四元体系或再添加1％～20％的三氟碘甲烷(R13I1)组成的五元体系。
优选的，热交换工质组合物包含摩尔占比1％～12％的R125，摩尔占比12％～48％的R32，摩尔占比22％～84％的R161，摩尔占比1％～28％的FO-1216。
优选的，热交换工质组合物包含摩尔占比1％～15％的R125，摩尔占比10％～45％的R32，摩尔占比20％～80％的R161，摩尔占比1％～30％的FO-1216和摩尔占比1％～20％的R13I1。
优选的，热交换工质组合物包含摩尔占比1％～13％的R125，摩尔占比12％～43％的R32，摩尔占比25％～80％的R161，摩尔占比1％～28％的FO-1216和摩尔占比1％～18％的R13I1。
优选的，热交换工质组合物的容积制冷量为R407C容积制冷量的100％～120％，COP是R407C的95％～105％，GWP小于等于650，ODP为0，为环保型热交换工质。
优选的，还包含稳定剂，所述稳定剂基于所述热交换工质组合物总质量的质量百分比不高于1％。
优选的，稳定剂为受阻酚、有机磷酸酯、芳基烷基醚、萜类化合物、氟化环氧化物、抗坏血酸、离子液体中的一种或者其混合物。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、本发明引入的R125，FO-1216和R13I1是不可燃的，通过调变不可燃组分的摩尔百分比可以R32和R161的可燃性，进而获得安全性能良好的热交换工质组合物。
2、本发明的热交换工质组合物GWP均小于等于650，ODP为0，相比R407具有更好的环保优势，且能力和能效与R407C相当。
3、本发明的热交换工质组合物在蒸发端的温度滑移均小于R407C。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步说明。
图1是不同组分的实施例(实施例1～10)与R407的温度-饱和液相压力对比图；
图2是不同组分的实施例(实施例1～10)与R407的温度-饱和气相压力对比图。
具体实施方式
本发明的对一种热交换工质组合物的制备方法是将R125、R32、R161、FO-1216和R13I1，进行以下组合：
Figure BDA0002845774530000031
Figure BDA0002845774530000041
当组合方式确定时，热交换工质组分按照其相应的摩尔配比进行液相状态下的物理混合。当某些配比的热交换工质组合物中，通过控制不可燃组分的含量可以削弱R32的可燃性，从而达到安全的要求。
下面给出多个具体实施例，其中组分的比例均为摩尔百分比，每种热交换工质组合物的组分物质的摩尔百分数之和为100％。每种实施例都是将各组分在温度23℃-27℃，压力为0.1MPa状态下按固定的摩尔比进行液相物理混合，混合均匀得到一种热交换工质组合物。各实施例见表1。
表1实施例
实施例 第一组分 第二组分 第三组分 第四组分 第五组分 摩尔配比/％
实施例1 R125 R32 R161 FO-1216 4/14/80/2
实施例2 R125 R32 R161 FO-1216 2/28/56/14
实施例3 R125 R32 R161 FO-1216 10/30/40/20
实施例4 R125 R32 R161 FO-1216 2/44/42/12
实施例5 R125 R32 R161 FO-1216 R13I1 2/18/76/2/2
实施例6 R125 R32 R161 FO-1216 R13I1 2/40/48/6/4
实施例7 R125 R32 R161 FO-1216 R13I1 10/16/64/4/6
实施例8 R125 R32 R161 FO-1216 R13I1 6/36/40/16/2
实施例9 R125 R32 R161 FO-1216 R13I1 12/16/56/2/14
实施例10 R125 R32 R161 FO-1216 R13I1 6/32/42/10/10
表2给出了实施例的标准沸点和GWP值，实施例与R407C在制冷工况下COP和溶剂制冷量(Qvol)性能对比，还有蒸发端的温度滑移。
制冷工况条件：冷凝温度40℃，蒸发温度5℃，过热度5℃，过冷度3℃。
表2热交换工质组合物与对比例(R407C)的物性及制冷性能对比。
Figure BDA0002845774530000042
Figure BDA0002845774530000051
由表2可知，本发明提供的四元和五元热交换工质组合物GWP均小于等于650，ODP为0。GWP低于R407C，具有环保优势。
热交换工质组合物的容积制冷量为R407C容积制冷量的100％～120％，COP是R407C的95％～105％。优选的，其还包括稳定剂，稳定剂基于环保热交换工质组合物总质量的质量百分比不高于1％，增加环保热交换工质组合物的稳定性。
综上，一种热交换工质组合物，不仅具有低GWP、零ODP的环保优点，且在相同的制冷工况下，COP和容积制冷量与R407C相当，温度滑移也有所减少，可成为替代R407C的环保热交换工质。同时本发明中通过向提供的一种热交换工质组合物中添加稳定剂等增加热交换工质组合物在系统中运行时的稳定性。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种热交换工质组合物，其特征在于：包含摩尔占比1％～15％的1,1,1,2,2-五氟乙烷(R125)，摩尔占比10％～50％二氟甲烷(R32)，摩尔占比20％～85％的一氟乙烷(R161)和摩尔占比1％～30％六氟丙烯(FO-1216)组成的四元体系或再添加1％～20％的三氟碘甲烷(R13I1)组成的五元体系。
2.根据权利要求1所述一种热交换工质组合物，其特征在于：所述热交换工质组合物包含摩尔占比1％～12％的R125，摩尔占比12％～48％的R32，摩尔占比22％～84％的R161，摩尔占比1％～28％的FO-1216。
3.根据权利要求1所述一种热交换工质组合物，其特征在于：所述热交换工质组合物包含摩尔占比1％～15％的R125，摩尔占比10％～45％的R32，摩尔占比20％～80％的R161，摩尔占比1％～30％的FO-1216和摩尔占比1％～20％的R13I1。
4.根据权利要求1所述一种热交换工质组合物，其特征在于：所述热交换工质组合物包含摩尔占比1％～13％的R125，摩尔占比12％～43％的R32，摩尔占比25％～80％的R161，摩尔占比1％～28％的FO-1216和摩尔占比1％～18％的R13I1。
5.如权利要求1-4所述一种热交换工质组合物，其特征在于：所述热交换工质组合物的容积制冷量为R407C容积制冷量的100％～120％，COP是R407C的95％～105％，GWP小于等于650，ODP为0，为环保型热交换工质。
6.根据权利要求5所述一种热交换工质组合物，其特征在于：还包含稳定剂，所述稳定剂基于所述热交换工质组合物总质量的质量百分比不高于1％。
7.根据权利要求6所述一种热交换工质组合物，其特征在于：所述稳定剂为受阻酚、有机磷酸酯、芳基烷基醚、萜类化合物、氟化环氧化物、抗坏血酸、离子液体中的一种或者其混合物。
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