CN117050731A - 制冷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种制冷剂及其制备方法。该制冷剂由第一组分、第二组分和第三组分组合而成，其中：所述第一组分为3,3,3‑三氟丙炔；所述第二组分为2,3,3,3‑四氟丙烯；所述第三组分为1,1,2,2‑四氟乙烷或1,1,1,2‑四氟乙烷的一种；在所述制冷剂中，所述第一组分所占含量为第一预设值，所述第二组分所占含量为第二预设值，所述第三组分所占含量为第三预设值；满足：所述第一预设值、所述第二预设值和所述第三预设值均大于零，且总和为百分之百。本申请为采用三种组分组合而成的制冷剂，具备明显的环保优势，同时该制冷剂的热力性能、单位容积制冷量与R290相近，可燃性大大降低。该制冷剂相比于R290其安全性得到明显提升，优于R290的安全等级。
Description
技术领域
本申请属于制冷剂技术领域，具体涉及一种制冷剂及其制备方法。
背景技术
全球由于气候变差，需要削减排放空调器所使用的HFC(氢氟烃)类非CO2温室气体制冷剂。因此，需要寻找一种既不破坏臭氧层又具有较低全球变暖潜值(GWP)值的制冷剂，来替代目前GWP高的制冷剂，以此来减少制冷剂的碳排放。
丙烷(R290)作为一种天然环保制冷剂，其具有GWP值较低，不破坏臭氧层，且容易获取的优点，具有较大的发展潜力，成为替代品；但是其具有易燃易爆的性质，大大限制了其应用范围，因此寻找一种性能与丙烷相当，且GWP值较低的，安全性高的制冷剂，对于节能减排具有现实意义。
发明内容
因此，本申请提供一种制冷剂及其制备方法，能够解决现有技术中丙烷制冷剂具有较低GWP值，但易燃易爆的问题。
为了解决上述问题，本申请提供一种制冷剂，由第一组分、第二组分和第三组分组合而成，其中：
所述第一组分为3,3,3-三氟丙炔；
所述第二组分为2,3,3,3-四氟丙烯；
所述第三组分为1,1,2,2-四氟乙烷或1,1,1,2-四氟乙烷的一种；
在所述制冷剂中，所述第一组分所占含量为第一预设值，所述第二组分所占含量为第二预设值，所述第三组分所占含量为第三预设值；满足：所述第一预设值、所述第二预设值和所述第三预设值均大于零，且总和为百分之百。
可选地，所述第一预设值为40％-80％的质量百分比。
可选地，所述第一预设值为48％-76％的质量百分比。
可选地，所述第一预设值为52％-72％的质量百分比。
可选地，所述第一预设值为56％-64％的质量百分比。
可选地，所述第一预设值为60％的质量百分比。
可选地，所述第二预设值为8％-56％的质量百分比。
可选地，所述第二预设值为12％-52％的质量百分比。
可选地，所述第二预设值为16％-48％的质量百分比。
可选地，所述第二预设值为20％-44％的质量百分比。
可选地，所述第二预设值为28％-40％的质量百分比。
可选地，所述第二预设值为36％的质量百分比。
可选地，所述第三预设值为4％-12％的质量百分比。
可选地，所述第三预设值为8％的质量百分比。
根据本申请的另一方面，提供了一种如上所述制冷剂的制备方法，包括：
在常温下，将第一组分、第二组分和第三组分进行物理性混合均匀，得到所述制冷剂。
本申请提供的一种制冷剂，由第一组分、第二组分和第三组分组合而成，其中：所述第一组分为3,3,3-三氟丙炔；所述第二组分为2,3,3,3-四氟丙烯；所述第三组分为1,1,2,2-四氟乙烷或1,1,1,2-四氟乙烷的一种；在所述制冷剂中，所述第一组分所占含量为第一预设值，所述第二组分所占含量为第二预设值，所述第三组分所占含量为第三预设值；满足：所述第一预设值、所述第二预设值和所述第三预设值均大于零，且总和为百分之百。
本申请为采用三种组分组合而成的制冷剂，GWP小于150，ODP为0，具备明显的环保优势，同时该制冷剂的热力性能、单位容积制冷量与R290相近，可燃性大大降低。该制冷剂相比于R290其安全性得到明显提升，优于R290的安全等级，这样能解决R290制冷剂可燃性高、安全性能差的技术问题。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定各组分，仅仅是为了便于对各组分进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
根据本申请的实施例，一种制冷剂，由第一组分、第二组分和第三组分组合而成，其中：
所述第一组分为3,3,3-三氟丙炔；
所述第二组分为2,3,3,3-四氟丙烯；
所述第三组分为1,1,2,2-四氟乙烷或1,1,1,2-四氟乙烷的一种；
在所述制冷剂中，所述第一组分所占含量为第一预设值，所述第二组分所占含量为第二预设值，所述第三组分所占含量为第三预设值；满足：所述第一预设值、所述第二预设值和所述第三预设值均大于零，且总和为百分之百。
本申请为采用三种组分组合而成的制冷剂，GWP小于150，ODP为0，具备明显的环保优势，同时该制冷剂的热力性能、单位容积制冷量与R290相近，可燃性大大降低。该制冷剂相比于R290其安全性得到明显提升，优于R290的安全等级，这样能解决R290制冷剂可燃性高、安全性能差的技术问题。
本申请制冷剂具有如下优点：
1、为混合型制冷剂，具有良好的热力学性能，性能系数(COP)及容积制冷量与R290相当。混合制冷剂的温度滑移小于4℃，且其安全等级优于R290；
2、混合型制冷剂消耗臭氧层潜能(ODP)值为零，全球变暖潜能(GWP)值均小于150，环境性能优异。
本申请制冷剂所使用到的各组分以及R290的基本参数，见如下所示的表1；
表1各成分物质的基本参数
注：安全等级按照ASHRAE 34-2019分类依次为：不可燃(A1)、弱可燃(A2L)、可燃(A2)、易燃易爆(A3)
从表1中可看出，第一组分TFP为A3等级制冷剂，易燃易爆炸，而第二组分和第三组分的安全性均优于TFP，且R134a与R134均为不可燃制冷剂，第二组分为微燃制冷剂，加入第二组分和第三组分可以降低TFP的可燃性，混合从而得到一个比R290更安全的冷媒。
另外第一组分与第二组分的GWP值较低，与较高GWP值的第三组分混合后，得到一个相对较低GWP的冷媒，达到设定的GWP小于150的目标。GWP值越小，表明全球变暖潜值越低，温室效应影响越小。同时本申请制冷剂组合的各个组分ODP值均为0，混合后的新冷媒其ODP值也为0，不会对臭氧层有所破坏。
根据本申请的另一方面，提供了一种如上所述制冷剂的制备方法，包括：
在常温下，将第一组分、第二组分和第三组分进行物理性混合均匀，得到所述制冷剂。
由于三种组分在常温下，均为液相，直接进行物理性混合方式，即可完成制备，操作简单。
下面以具体的实施例对本申请进行描述和对比，以体现出本申请制冷剂的优越性。
实施例1
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按40:56:4的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例2
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按52:44:4的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例3
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按60:36:4的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例4
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按64:28:8的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例5
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按72:16:12的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例6
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按80:8:12的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例7
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)三种组分在常温液相下按40:52:8的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例8
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)三种组分在常温液相下按48:48:4的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例9
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)三种组分在常温液相下按56:40:4的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例10
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)三种组分在常温液相下按64:28:8的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例11
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)三种组分在常温液相下按76:20:4的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
实施例12
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)三种组分在常温液相下按80:12:8的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
对比例1
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按36:40:24的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
对比例2
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按20:56:24的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
对比例3
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按12:72:16的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
对比例4
将3,3,3-三氟丙炔(TFP)、2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)三种组分在常温液相下按24:68:8的质量比进行物理混合均匀得到一种环保混合工质。
在制冷工况下(即蒸发温度为10℃，冷凝温度为40℃，过热度为5℃，过冷度为5℃，压缩机的绝热效率为0.75)，上述实施例和R290制冷剂在制冷系统中的循环性能参数进行理论计算，比较了其中的GWP(按质量百分比线性加和计算)，相对单位容积制冷量Qv(与R290的单位容积制冷量比值)，相对性能系数COP(与R290的性能系数比值)、安全类别及温度滑移，温度滑移指制冷剂混合物在某一恒定压力下发生相变时相变温度的变化值。结果见表2。
表2中，滑移温度是制冷剂混合物在某一恒定压力下发生相变时相变温度的变化值。温度滑移过大时，换热器需进行优化，否则温度滑移将会对设备的制冷性造成严重影响。
而泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。在热力学中，泡点是固定压力下加热一含有双成份或多成份液体的过程中，形成第一个气泡时的温度。泡点温度是制冷系统设计的重要参考。而本申请实施例中泡点温度与R290沸点接近。
由表2可知，本申请提供的混合工质的环保性能优异，GWP均小于150，ODP为0，可以满足《蒙特利尔议定书》基加利修正案对碳排放削减的目标。
表2本申请冷剂与R290的性能对比结果
同时可以看出，所有实施例的相对容积制冷量及相对性能系数与R290相比相近或优于R290，所述配方中的的相对性能系数均大于0.90，相对容积制冷量均大于0.90，且温度滑移小于4℃，其安全等级为A2或A2L均优于R290的A3等级。
对比例1-4不在本申请提供的质量占比内，相对于R290其相对性能系数或相对容积制冷量小于0.9或GWP大于150。其中对比例1的温度滑移大于4摄氏度。温度滑移过大，则需对换热器进行重新优化设计。
综上，本申请提供的多元混合制冷剂，不仅具有低GWP的环保特性，而且热力性能与R290相当，容积制冷量与R290相当或优于，且温度滑移小于4℃，安全等级均属于A2或A2L，优于R290的A3，能够对R290进行替代。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (15)
1.一种制冷剂，其特征在于，由第一组分、第二组分和第三组分组合而成，其中：
所述第一组分为3,3,3-三氟丙炔；
所述第二组分为2,3,3,3-四氟丙烯；
所述第三组分为1,1,2,2-四氟乙烷或1,1,1,2-四氟乙烷的一种；
在所述制冷剂中，所述第一组分所占含量为第一预设值，所述第二组分所占含量为第二预设值，所述第三组分所占含量为第三预设值；满足：所述第一预设值、所述第二预设值和所述第三预设值均大于零，且总和为百分之百。
2.根据权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述第一预设值为40％-80％的质量百分比。
3.根据权利要求2所述的制冷剂，其特征在于，所述第一预设值为48％-76％的质量百分比。
4.根据权利要求3所述的制冷剂，其特征在于，所述第一预设值为52％-72％的质量百分比。
5.根据权利要求4所述的制冷剂，其特征在于，所述第一预设值为56％-64％的质量百分比。
6.根据权利要求5所述的制冷剂，其特征在于，所述第一预设值为60％的质量百分比。
7.根据权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述第二预设值为8％-56％的质量百分比。
8.根据权利要求7所述的制冷剂，其特征在于，所述第二预设值为12％-52％的质量百分比。
9.根据权利要求8所述的制冷剂，其特征在于，所述第二预设值为16％-48％的质量百分比。
10.根据权利要求9所述的制冷剂，其特征在于，所述第二预设值为20％-44％的质量百分比。
11.根据权利要求10所述的制冷剂，其特征在于，所述第二预设值为28％-40％的质量百分比。
12.根据权利要求11所述的制冷剂，其特征在于，所述第二预设值为36％的质量百分比。
13.根据权利要求1所述的制冷剂，其特征在于，所述第三预设值为4％-12％的质量百分比。
14.根据权利要求13所述的制冷剂，其特征在于，所述第三预设值为8％的质量百分比。
15.一种如权利要求1-14所述制冷剂的制备方法，其特征在于，包括：
在常温下，将第一组分、第二组分和第三组分进行物理性混合均匀，得到所述制冷剂。
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Citations (3)
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| WO2018052000A1 (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | ダイキン工業株式会社 | 熱サイクル用作動媒体組成物及び熱サイクルシステム |
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-
2023
- 2023-08-18 CN CN202311044552.8A patent/CN117050731A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| CN110003860A (zh) * | 2014-09-25 | 2019-07-12 | 大金工业株式会社 | 含有hfc和hfo的组合物 |
| WO2018052000A1 (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | ダイキン工業株式会社 | 熱サイクル用作動媒体組成物及び熱サイクルシステム |
| CN115612451A (zh) * | 2021-07-16 | 2023-01-17 | 浙江省化工研究院有限公司 | 一种用于热泵空调的传热组合物 |
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