CN113388372A - 一种替代r410的制冷剂及其制备方法和应用、制冷设备 - Google Patents

一种替代r410的制冷剂及其制备方法和应用、制冷设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用、制冷设备，替代R410的制冷剂由丙烯、氟乙烷、五氟乙烷和三氟碘甲烷四种组分组成；丙烯为15‑35份，氟乙烷为15‑35份，五氟乙烷为25‑45份，三氟碘甲烷为15‑35份。该替代R410的制冷剂是申请人经过大量的试验筛选得到的，通过四种组分在特定的比例下混合制备而成，利用五氟乙烷的潜热大、导热性能好等特点，以及氟乙烷、三氟碘甲烷单位冷量大、能够提高制冷剂的潜热、稳定性好、提高系统运行效率；采用该替代R410的制冷剂替代R410，节能效果良好，比R410节能25‑35％，并且可不做调整直接投入使用，不需要更换原有制冷设备的任何零部件，极大节省节能改造成本。

Description

一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用、制冷设备
技术领域
本发明涉及制冷剂技术领域，特别涉及一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用、制冷设备。
背景技术
随着全球变暖问题愈发严重，包括制冷剂在内的高全球变暖潜能值(GWP)的物质将要被限制使用，环保制冷剂的研发成为全球共识。而R410作为当今广泛使用的中高温制冷剂，主要应用于家用空调、中小型商用空调(中小型单元式空调、户式中央空调、多联机)、移动空调(汽车空调等)、除湿机、冷冻式干燥器、船用制冷设备、工业制冷等制冷设备。
R410虽然广泛使用，但其能耗较高，不符合当前绿色环保、高效节能的时代要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种替代R410的制冷剂及其制备方法和应用、制冷设备，旨在设计一种节能环保的制冷剂来替代R410。
本发明提供了一种替代R410的制冷剂，所述替代R410的制冷剂由丙烯(R1270)、氟乙烷(R161)、五氟乙烷(R125)和三氟碘甲烷(R13I1)四种组分组成；
按照重量份数计算，所述四种组分中的丙烯(R1270)为15-35份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为15-35份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为25-45份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为15-35份。
在又一具体实施中，所述四种组分中的丙烯(R1270)为20-30份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为20-30份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为30-40份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为20-30份。
在又一具体实施中，所述四种组分中的丙烯(R1270)为22-32份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为22-32份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为28-38份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为22-32份。
在又一具体实施中，所述四种组分中的丙烯(R1270)为18-28份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为18-28份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为28-38份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为22-32份。
在又一具体实施中，所述四种组分中的丙烯(R1270)为15-25份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为15-25份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为35-45份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为25-35份。
在又一具体实施中，所述四种组分中的丙烯(R1270)为25-35份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为25-35份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为25-35份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为15-25份。
在又一具体实施中，所述四种组分中的丙烯(R1270)为20-30份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为25-35份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为25-40份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为15-25份。
本发明还提供了一种如上所介绍的替代R410的制冷剂的制备方法，包括如下步骤：
通过蒸馏塔对各种原材料进行提纯，其中，各种所述原材料包括丙烯、氟乙烷、五氟乙烷和三氟碘甲烷；
对提纯后的各种所述原材料进行检测，确保提纯后的各种所述原材料的纯度达到预设标准；
将检测达标的各种所述原材料进行预处理；
通过脱水脱硫装置对预处理后的各种所述原材料进行吸附；
通过干燥塔对吸附后的各种所述原材料进行干燥；
使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗；
将清洗后的所述混合压力容器抽真空；
按照重量份数将干燥后的各种所述原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到混合物；
对所述混合物进行取样，检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比；
若满足相应的重量份数配比，则自动充装制冷剂，得到替代R410的制冷剂。
本发明还提供了一种如上所介绍的替代R410的制冷剂的应用，该替代R410的制冷剂替代R410直接注入制冷设备。
本发明还提供了一种制冷设备，包括替代R410的制冷剂，所述替代R410的制冷剂为如上所介绍的替代R410的制冷剂。
本发明的技术方案中，该替代R410的制冷剂是申请人经过大量的试验筛选得到的，通过四种组分在特定的比例下混合制备而成，利用五氟乙烷的潜热大、导热性能好等特点，以及氟乙烷、三氟碘甲烷单位冷量大、能够提高制冷剂的潜热、稳定性好、提高系统运行效率；采用该替代R410的制冷剂替代R410，节能效果良好，比R410节能25-35％，并且可不做调整直接投入使用，不需要更换原有制冷设备的任何零部件，极大节省节能改造成本。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。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。
本发明提供了一种替代R410的制冷剂，替代R410的制冷剂由丙烯R1270、氟乙烷R161、五氟乙烷R125和三氟碘甲烷R13I1四种组分组成；按照重量份数计算，四种组分中的丙烯R1270为15-35份，四种组分中的氟乙烷R161为15-35份，四种组分中的五氟乙烷R125为25-45份，四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为15-35份。
具体而言，该替代R410的制冷剂能替代R410直接注入制冷设备。该替代R410的制冷剂不仅不破坏臭氧层，具有极小的全球变暖潜能值；应用在定频或变频分体空调机、模块机组、多联机组上节能率达到25-35％；兼容性好，与合成油、矿物润滑油都可兼容；腐蚀性小，不腐蚀金属、橡胶；该替代R410的制冷剂内外机流动性能好，工作压力低；该替代R410的制冷剂制冷量大，是R410的130％；可直接替代现在使用R410的空调设备，适用于家用、商用空调系统；运用范围广，可用于冷量2KW-500KW的制冷设备。该替代R410的制冷剂是丙烯R1270、氟乙烷R161、五氟乙烷R125、三氟碘甲烷R13I1的四元混合物，因为五氟乙烷R125具有潜热大、导热性能好等特点，氟乙烷R161、三氟碘甲烷R13I1单位冷量大，能够提高制冷剂的潜热，稳定性好，提高系统运行效率。
本发明的技术方案中，该替代R410的制冷剂是申请人经过大量的试验筛选得到的，通过四种组分在特定的比例下混合制备而成，利用五氟乙烷R125的潜热大、导热性能好等特点，以及氟乙烷R161、三氟碘甲烷R13I1单位冷量大、能够提高制冷剂的潜热、稳定性好、提高系统运行效率；采用该替代R410的制冷剂替代R410，节能效果良好，比R410节能25-35％，并且可不做调整直接投入使用，不需要更换原有制冷设备的任何零部件，极大节省节能改造成本
可选地，在第一实施例中，所述四种组分中的丙烯R1270为20-30份，所述四种组分中的氟乙烷R161为20-30份，所述四种组分中的五氟乙烷R125为30-40份，所述四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为20-30份。
可选地，在第二实施例中，所述四种组分中的丙烯R1270为22-32份，所述四种组分中的氟乙烷R161为22-32份，所述四种组分中的五氟乙烷R125为28-38份，所述四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为22-32份。
可选地，在第三实施例中，所述四种组分中的丙烯R1270为18-28份，所述四种组分中的氟乙烷R161为18-28份，所述四种组分中的五氟乙烷R125为28-38份，所述四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为22-32份。
可选地，在第四实施例中，所述四种组分中的丙烯R1270为15-25份，所述四种组分中的氟乙烷R161为15-25份，所述四种组分中的五氟乙烷R125为35-45份，所述四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为25-35份。
可选地，在第五实施例中，所述四种组分中的丙烯R1270为25-35份，所述四种组分中的氟乙烷R161为25-35份，所述四种组分中的五氟乙烷R125为25-35份，所述四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为15-25份。
可选地，在第六实施例中，所述四种组分中的丙烯R1270为20-30份，所述四种组分中的氟乙烷R161为25-35份，所述四种组分中的五氟乙烷R125为25-40份，所述四种组分中的三氟碘甲烷R13I1为15-25份。
本发明还提供了一种替代R410的制冷剂的制备方法，用于制备如上所介绍的替代R410的制冷剂，具体地，该制备方法包括如下步骤：
步骤S100：通过蒸馏塔对各种原材料进行提纯。
具体而言，各种所述原材料包括丙烯、氟乙烷、五氟乙烷和三氟碘甲烷，每种原材料经过蒸馏塔进行提纯后备用。
步骤S110：对提纯后的各种所述原材料进行检测，确保提纯后的各种所述原材料的纯度达到预设标准。
可选地，在本实施例中，所述预设标准为各种所述原材料的纯度均达到99.99％以上。并且，可以通过气相色谱仪对提纯后的各种所述原材料进行检测。
步骤S120：将检测达标的各种所述原材料进行预处理。
步骤S130：通过脱水脱硫装置对预处理后的各种所述原材料进行吸附。
步骤S140：通过干燥塔对吸附后的各种所述原材料进行干燥。
步骤S150：使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗。
可选地，在本实施例中，所述清洗试剂包括纯度达到所述预设标准的丙烷，，即所述清洗试剂包括纯度达到99.99％以上的丙烷。
步骤S160：将清洗后的所述混合压力容器抽真空。
可选地，在本实施例中，抽真空是指将清洗后的所述混合压力容器内的绝对压强降至0-0.15Pa。
步骤S170：按照重量份数将干燥后的各种所述原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到混合物。
可选地，按照如上所介绍的第一实施例至第六实施例中任一个的重量份数，将干燥后的各种所述原材料加入抽真空后的所述混合压力容器。
步骤S180：对所述混合物进行取样，检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比。
可选地，在本实施例中，可以通过气相色谱仪检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比。
步骤S190：若满足相应的重量份数配比，则自动充装制冷剂，得到替代R410的制冷剂。
本发明还提供了一种制冷设备，该制冷设备包括如上所介绍的替代R410的制冷剂，该制冷设备可以为定频或变频分体空调机、模块机组、多联机组等。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
第一实施例
一种替代R410的制冷剂(以下将该替代R410的制冷剂表示为R553)由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯20-30份，氟乙烷20-30份，五氟乙烷30-40份，三氟碘甲烷20-30份。
R553制备方法如下：S1、原材料经过蒸馏塔进行提纯，备用；S2、各种原材料的纯度进行检测，确保其纯度达到制冷剂级标准，99.96％；S3、各种原材料预处理；S4、原材料自动吸附；S5、原材料进干燥塔；S6、使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗；S7、将清洗完成的混合压力容器抽真空；S8、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，自动搅拌3个小时；S9、将S7中的混合物料取样，检测其内各组分是否满足相应的重量份数配比；S10、自动充装制冷剂。
第二实施例
R553由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯22-32份，氟乙烷22-32份，五氟乙烷28-38份，三氟碘甲烷22-32份。其制备方法与第一实施例相同。
第三实施例
R553由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯18-28份，氟乙烷18-28份，五氟乙烷28-38份，三氟碘甲烷22-32份。其制备方法与第一实施例相同。
第四实施例
R553由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯15-25份，氟乙烷15-25份，五氟乙烷35-45份，三氟碘甲烷25-35份。其制备方法与第一实施例相同。
第五实施例
R553由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯25-35份，氟乙烷25-35份，五氟乙烷25-35份，三氟碘甲烷15-25份。其制备方法与第一实施例相同。
第六实施例
R553由以下重量份数的各原料充分混合制成：丙烯20-30份，氟乙烷25-35份，五氟乙烷25-40份，三氟碘甲烷15-25份。其制备方法基本与第一实施例相同。
以第六实施例制备的R553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
Figure BDA0003157423150000101
由表1的物性参数可知，R553与R410的特性相近，可替换R410，且其相对而言有如下优势：平均分子量小，是R410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30％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0.1753℃，在3MPa压力下的滑移温度为0.0923℃，在极小的滑移温度下可视为类共沸制冷剂。
R553与R410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表2：
表2
制冷剂 5℃压力(MPa) 40℃压力(MPa) 制冷量 压力比 排气温度 分子量
R410 0.6230 1.9278 3670W 2.967 55.2 72.58
R553 0.6023 1.6378 4771W 2.325 53.2 60.12
为了进一步说明R553在节能方面的优势，申请人在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。都是编号为一号机组和二号机组，一号机组采用R410为制冷剂，运行时间为80周，二号机组分别采用第一实施例至第六实施例中的R553为制冷剂，运行时间80周，两台机组同型号、同功率、同出厂日期。具体节能率如表3-表6：
表3、格力分体空调变频机组R410与R553节能率对比
组别 第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例 第六实施例
节能率(％) 35.76 36.24 33.78 35.12 35.21 34.15
表4、格力分体空调定频机组R410与R553节能率对比
组别 第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例 第六实施例
节能率(％) 31.23 30.76 31.56 32.09 34.87 35.76
表5、格力空调变频多联机组R410与R553节能率对比
组别 第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例 第六实施例
节能率(％) 29.98 31.78 34.67 31.62 35.87 34.76
表6、格力空调定频多联机组R410与R553节能率对比
组别 第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例 第六实施例
节能率(％) 28.76 29.65 32.20 33.56 35.98 34.89
R553能直接在原来使用R410的制冷设备中注入或随时添加，不需要更换制冷设备的任何零部件。R553中丙烷、氟乙烷、三氟碘甲烷、五氟乙烷的水溶性小，不会与原制冷设备中润滑油发生化学作用，与原制冷设备中的润滑油兼容，故其不需要更换原有制冷设备的任何零部件和润滑油，R553为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能单位带来的不必要的经济损失。
R553在原使用R410的制冷设备上测试，因其蒸发潜热大，单位时间降温速度更快，故其制冷效率高，经过大量测试数据证明，R553的节能率能达到30-35％，节能效果良好。R553因制冷效率高，故其充装量为R410的70％，操作更为便携。R553的制冷量比R410高出30％以上，可使压缩机提前卸载，同时R553的平均分子量比R410小20％，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。
R553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。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种替代R410的制冷剂，其特征在于，所述替代R410的制冷剂由丙烯(R1270)、氟乙烷(R161)、五氟乙烷(R125)和三氟碘甲烷(R13I1)四种组分组成；
按照重量份数计算，所述四种组分中的丙烯(R1270)为15-35份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为15-35份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为25-45份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为15-35份。
2.如权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，所述四种组分中的丙烯(R1270)为20-30份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为20-30份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为30-40份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为20-30份。
3.如权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，所述四种组分中的丙烯(R1270)为22-32份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为22-32份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为28-38份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为22-32份。
4.如权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，所述四种组分中的丙烯(R1270)为18-28份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为18-28份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为28-38份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为22-32份。
5.如权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，所述四种组分中的丙烯(R1270)为15-25份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为15-25份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为35-45份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为25-35份。
6.如权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，所述四种组分中的丙烯(R1270)为25-35份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为25-35份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为25-35份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为15-25份。
7.如权利要求1所述的替代R410的制冷剂，其特征在于，所述四种组分中的丙烯(R1270)为20-30份，所述四种组分中的氟乙烷(R161)为25-35份，所述四种组分中的五氟乙烷(R125)为25-40份，所述四种组分中的三氟碘甲烷(R13I1)为15-25份。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的替代R410的制冷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过蒸馏塔对各种原材料进行提纯，其中，各种所述原材料包括丙烯、氟乙烷、五氟乙烷和三氟碘甲烷；
对提纯后的各种所述原材料进行检测，确保提纯后的各种所述原材料的纯度达到预设标准；
将检测达标的各种所述原材料进行预处理；
通过脱水脱硫装置对预处理后的各种所述原材料进行吸附；
通过干燥塔对吸附后的各种所述原材料进行干燥；
使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗；
将清洗后的所述混合压力容器抽真空；
按照重量份数将干燥后的各种所述原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到混合物；
对所述混合物进行取样，检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比；
若满足相应的重量份数配比，则自动充装制冷剂，得到替代R410的制冷剂。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的替代R410的制冷剂的应用，其特征在于，替代R410直接注入制冷设备。
10.一种制冷设备，其特征在于，包括替代R410的制冷剂，所述替代R410的制冷剂为如权利要求1-7任一项所述的替代R410的制冷剂。
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