RU2098445C1

RU2098445C1 - Coolant agent composition

Info

Publication number: RU2098445C1
Application number: RU96104188A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Барабанов; А.Ю. Беляев; В.Ф. Денисенков; В.С. Зотиков; В.А. Сараев; И.П. Уклонский; А.С. Кузнецов; В.Г. Васильев
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Астор"
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: refrigerator equipment. SUBSTANCE: composition has, vol.-%: difluorochloromethane, 5-80; fluorodichloromethane, 15-40; propane or butane, or isobutane, or one fluoroalkyl compound of the group: tetrafluoroethane, trifluoroethane, difluoroethane, difluoromethane, heptafluoropropane, hexafluoropropane, octafluorocyclobutane. EFFECT: improved quality of coolant agent. 2 tbl

Description

Изобретение относится к композиции хладагента, используемого в бытовом, торговом и промышленном холодильном оборудовании. The invention relates to a refrigerant composition used in domestic, commercial and industrial refrigeration equipment.

В настоящее время в холодильной технике широко используется дифтордихлорметан (хладон-12) и существующие холодильники изготовлены с учетом теплофизических свойств системы: хладон-12 минеральное масло, например, марки ХФ 12-16. At present, difluorodichloromethane (HFC-12) is widely used in refrigeration equipment and the existing refrigerators are manufactured taking into account the thermophysical properties of the system: HFC-12 is a mineral oil, for example, grade HF 12-16.

Однако в соответствии с Монреальским протоколом производство этого хладона должно быть прекращено в 1996 г. поэтому во вновь изготовленном оборудовании будут применяться озонобезопасные хладагенты, в частности, хладон 134а (1,1,1,2-тетрафторметан), который должен заменить хладон-12. Применение озонобезопасного хладона 134а требует замены и минерального масла на полиэфирное синтетическое вследствие несовместимости этого хладагента с минеральными маслами. По этой причине хладон-134а не может использоваться взамен хладона-12 в эксплуатируемом оборудовании без полной очистки его от минерального масла, что в большинстве случаев является сложной и трудоемкой операцией и без существенной модернизации этого оборудования не удается обеспечить его дальнейшую работу путем замены хладагента. However, in accordance with the Montreal Protocol, production of this refrigerant should be discontinued in 1996. Therefore, ozone-safe refrigerants will be used in newly manufactured equipment, in particular, refrigerant 134a (1,1,1,2-tetrafluoromethane), which should replace freon-12. The use of ozone-friendly refrigerant 134a requires the replacement of mineral oil with synthetic polyester due to the incompatibility of this refrigerant with mineral oils. For this reason, HFC-134a cannot be used instead of HFC-12 in operating equipment without completely removing mineral oil, which in most cases is a complex and time-consuming operation and without significant modernization of this equipment it is not possible to ensure its further operation by replacing the refrigerant.

Большинство зарубежных фирм предлагают составы-заменители хладона-12, не требующие модернизации холодильного оборудования при частичной замене минерального масла на алкилбензольное. Most foreign companies offer Freon-12 substitute formulations that do not require refrigeration equipment modernization with partial replacement of mineral oil with alkylbenzene.

Известны из патентной документации композиции хладагентов на основе дифторхлорметана (хладон-22), предназначенные для замены хладона-12. Known from the patent documentation of the composition of refrigerants based on difluorochloromethane (HFC-22), intended to replace HFC-12.

Например, (WO 92-12216). 1. Предложен хладагент состава, мас. For example, (WO 92-12216). 1. The proposed refrigerant composition, wt.

хладон-22 (дифторхлорметан) 41-71,
изобутан- хладон 142в (1,1-дифтор-1-хлорэтан) 21-51.Freon-22 (difluorochloromethane) 41-71,
isobutane-chladone 142c (1,1-difluoro-1-chloroethane) 21-51.

Предложенный многокомпонентный хладагент обладает приемлемым уровнем охлаждения в холодильном оборудовании и кондиционерах воздуха, хорошей смешиваемостью с маслами. Если сравнить коэффициент разложения озона и хладона-12, который равен единице, у предложенного хладагента коэффициент разложения озона равен 0,05. The proposed multi-component refrigerant has an acceptable level of cooling in refrigeration equipment and air conditioners, good miscibility with oils. If we compare the decomposition coefficient of ozone and HFC-12, which is equal to unity, the proposed refrigerant has an ozone decomposition coefficient of 0.05.

2. (WO 92-16596). Хладагент состава, мас. 2. (WO 92-16596). The refrigerant composition, wt.

хладон-22 (дифторхлорметан) 65-75,
хладон-125 (пентафторэтан) 15-25,
пропан 5-15.Freon-22 (difluorochloromethane) 65-75,
Freon-125 (pentafluoroethane) 15-25,
propane 5-15.

Хладагент нетоксичный, невоспламеняемый, с низким коэффициентом сжатия, хорошей смешиваемостью с маслом. The refrigerant is non-toxic, non-flammable, with a low compression ratio, good miscibility with oil.

3. (EP 492444) предложен хладагент состава, мас. 3. (EP 492444) proposed a refrigerant composition, wt.

хладон-22 (дифторхлорметан) 69-90,
хладон-218 (октафторпропан) 6-30,
пропилен 5-15.Freon-22 (difluorochloromethane) 69-90,
Freon-218 (octafluoropropane) 6-30,
propylene 5-15.

Введенный в композицию пропилен обладает более высоким коэффициентом сжатия, более низким молекулярным весом. Propylene introduced into the composition has a higher compression ratio and lower molecular weight.

Патент RUN 2013431 (фирмы Санио электрик Ltd). Patent RUN 2013431 (by Sanio Electric Ltd).

Фирма предлагает композицию хладагента, содержащую смесь галоидированных углеводородов, в состав которой входят:
фтордихлорметан (R 21) и одно фторалкильное соединение из группы:
трифторметан (R 23)
пентафторэтан (R 125)
хлордифторметан (R 22)
1,1 дифт-1хлорметано (R 142a).The company offers a refrigerant composition containing a mixture of halogenated hydrocarbons, which includes:
fluorodichloromethane (R 21) and one fluoroalkyl compound from the group:
trifluoromethane (R 23)
pentafluoroethane (R 125)
chlorodifluoromethane (R 22)
1.1 dif-1-chloromethane (R 142a).

При соотношении компонентов, мас. When the ratio of components, wt.

фтордихлорэтан 0,1-50,0
фторалкильное соед. 50-99,9
Предложенные составы плохо совместимы с маслами различных классов (минеральными, полиэфирными). Этот патент наиболее близкий по существу решаемой задачи и рассматривается как прототип.fluorodichloroethane 0.1-50.0
fluoroalkyl compound 50-99.9
The proposed compositions are poorly compatible with oils of various classes (mineral, polyester). This patent is the closest to the essence of the problem and is considered as a prototype.

Все указанные хладагенты относятся к числу продуктов с пониженной озоноопасностью ( на порядок более низкий, чем хладон-12). All of these refrigerants are among the products with reduced ozone risk (an order of magnitude lower than freon-12).

Например, потенциал разрушения озонового слоя (odp) первой композиции равен 0,05, взрывобезопасные эксплуатационные характеристики соответствуют аналогичным характеристикам хладона-12. Однако совместимость их с минеральными маслами и полиэфирными ограничена, а некоторые несовместимы. For example, the ozone depletion potential (odp) of the first composition is 0.05, the explosion-proof performance characteristics correspond to the similar characteristics of HFC-12. However, their compatibility with mineral oils and polyester is limited, and some are incompatible.

Для сервисного обслуживания существующего холодильного оборудования совместимость хладагента с указанными маслами имеет большое значение, т.к. технология замены минерального масла трудоемка, неэкономична и длительна (от 7 до 500 ч.)
Цель изобретения состоит в создании хладагента нетоксичного, негорючего с низким озоноразрушающим потенциалом, совместимого с минеральными и полиэфирными маслами.For servicing existing refrigeration equipment, the compatibility of the refrigerant with the specified oils is of great importance, as the technology for replacing mineral oil is laborious, uneconomical and time consuming (from 7 to 500 hours)
The purpose of the invention is to provide a non-toxic, non-combustible refrigerant with low ozone-depleting potential, compatible with mineral and polyester oils.

Для достижения цели предложена композиция хладагента, в состав которой входит, об. To achieve the goal of the proposed composition of the refrigerant, which includes, about.

дифторхлорметан в количестве от 45 до 80,
фтордихлорметан в количестве от 15 до 40,
пропан или бутан, или изобутан от 0,1 до 25,
или одно из фторалкильных соединений из группы: тетрафторэтан, трифторэтан, дифторэтан, дифторметан, гептафторпропан, октафторциклобутан или гексафторпропан в количестве от 0,1 до 25.difluorochloromethane in an amount of from 45 to 80,
fluorodichloromethane in an amount of from 15 to 40,
propane or butane or isobutane from 0.1 to 25,
or one of the fluoroalkyl compounds from the group: tetrafluoroethane, trifluoroethane, difluoroethane, difluoromethane, heptafluoropropane, octafluorocyclobutane or hexafluoropropane in an amount of from 0.1 to 25.

Количественный и качественный состав компонентов любой из предложенной композиции хладагента подобран таким образом, что любая композиция хладагента не обладает способностью к возгоранию, хотя некоторые компоненты относятся к типу горючих веществ. Это требование является особенно важным для применения в крупногабаритном холодильном оборудовании и его сервисном обслуживании. The quantitative and qualitative composition of the components of any of the proposed refrigerant composition is selected so that any refrigerant composition does not have the ability to ignite, although some components are of the type of combustible substances. This requirement is especially important for use in large-sized refrigeration equipment and its after-sales service.

При создании нового хладагента, особенно для сервисного обслуживания эксплуатируемой техники с поршневыми компрессорами важно обеспечить возможность его функционирования при давлении нагнетания близком к соответствующему давлению хладона-12. When creating a new refrigerant, especially for servicing operating equipment with reciprocating compressors, it is important to ensure the possibility of its functioning at a discharge pressure close to the corresponding pressure of Freon-12.

Предлагаемые композиции хладагентов были всесторонне исследованы, например, определено давление паров смеси хладона-22, хладона-21, хладона-134а и хладона-22, хладона-21, хладона-152а при различных температурах. Данные представлены в табл. 1 "Зависимость от температуры давления паров смесевых хладагентов". The proposed refrigerant compositions were comprehensively investigated, for example, the vapor pressure of a mixture of Freon-22, Freon-21, Freon-134a and Freon-22, Freon-21, Freon-152a at various temperatures was determined. The data are presented in table. 1 "Dependence on temperature of vapor pressure of mixed refrigerants".

В результате установлено, что смеси хладона-22, хладона-21 и хладона-134а или -134 и хладона-22 и хладона-152а обладают зависимостью давления паров над жидкой фазой от температуры аналогично той, которая характерна для хладона-12. As a result, it was found that mixtures of Freon-22, Freon-21 and Freon-134a or -134 and Freon-22 and Freon-152a have a temperature dependence of vapor pressure above the liquid phase similar to that characteristic of Freon-12.

Исследования растворимости минерального масла ХФ-12-16 и полиэфирного ХФС-134, предназначенного для работы с хладоном-134а, и хладагента C10 (смесь хладона-22, хладона-21 и хладона-134а) проводились визуальным методом. Studies of the solubility of mineral oil HF-12-16 and polyester HFS-134, designed to work with freon-134a, and refrigerant C10 (a mixture of freon-22, freon-21 and freon-134a) were carried out by visual method.

Установлено, что в диапазоне температур -50.+50^oC смесевая композиция хладагента и масло полностью растворимы. Таким образом, при испытании разрабатываемых холодильных смесей обнаружено новое свойство, которое до настоящего времени в литературе не отмечалось. Предлагаемая смесь хладонов совместима не только с минеральным маслом, но и с полиэфирным маслом, предназначенным для работы с озонобезопасным хладоном-134а, принятым мировым сообществом холодильщиков в качестве основного альтернативного хладагента вместо хладона-12.It was found that in the temperature range of -50. + 50 ^o C the mixed refrigerant composition and oil are completely soluble. Thus, when testing the developed refrigeration mixtures, a new property was discovered, which to date has not been noted in the literature. The proposed refrigerant mixture is compatible not only with mineral oil, but also with polyester oil designed to work with ozone-safe refrigerant-134a, adopted by the world community of refrigerators as the main alternative refrigerant instead of freon-12.

Испытания для оценки функциональных свойств предлагаемого смесевого хладагента и минерального масла ХФ-12-16 с разными соотношениями компонентов проводились на действующих холодильниках различных марок путем последовательного их значения различными хладагентами (хладон-12, хладагент, представляющий смесь хладонов-22, 21, 134а в различных соотношениях, хладона-134а) и различными маслами. Tests to assess the functional properties of the proposed mixed refrigerant and mineral oil HF-12-16 with different ratios of components were carried out on operating refrigerators of various brands by sequential value of them with different refrigerants (HFC-12, the refrigerant representing a mixture of HFC-22, 21, 134a in various ratios, Freon-134a) and various oils.

Проводимые экспериментальные и теоретические исследования показали, что композиция хладагента, включающая хладон-22, хладон-21, пропан или бутан или изобутан, или одно соединение из группы: хладон-152а, хладон-143а, хладон-32, хладон-134а, хладон-227, хладон-318, хладон-236 при соотношении компонентов, об. The conducted experimental and theoretical studies have shown that the refrigerant composition, including HFC-22, HFC-21, propane or butane or isobutane, or one compound from the group: HFC-152a, HFC-143a, HFC-32, HFC-134a, HFC 227, Freon-318, Freon-236 with a ratio of components, about.

хладон-22 от 45 до 80,
хладон-21 от 15 до 40,
а также от 0,1 до 25:
пропан или бутан, или изобутан,
или хладон-152,
или хладон-143,
или хладон-32,
или хладон-134,
или хладон-227,
или хладон-318,
или хладон-236
обеспечивает устойчивую длительную работу холодильника, рассчитанного на применение хладона-12. Технология перезаправки системы на смесевой хладагент проста и не требует смеси масла. Стендовые испытаний композиций хладагента, состоящих из хладона-22, хладона-21 и одного из соединений группы: хладона-134а, хладона-152а, хладона-143а, хладона-227, хладона-236, хладона-318, или R-290 или R-600a в различных соотношениях обеспечивают продолжительную устойчивую работу испытывавшихся холодильников в среднетемпературном режиме.Freon-22 from 45 to 80,
Freon-21 from 15 to 40,
as well as from 0.1 to 25:
propane or butane or isobutane,
or freon-152,
or freon-143,
or freon-32,
or freon-134,
or freon-227,
or freon-318,
or freon-236
provides stable long-term operation of the refrigerator, designed for the use of Freon-12. The technology of refueling a system to a mixed refrigerant is simple and does not require an oil mixture. Bench tests of refrigerant compositions consisting of Freon-22, Freon-21 and one of the compounds of the group: Freon-134a, Freon-152a, Freon-143a, Freon-227, Freon-236, Freon-318, or R-290 or R -600a in various ratios provides long-term stable operation of the tested refrigerators in the medium temperature mode.

Результаты испытаний холодильников, заправленных некоторыми из рассматриваемых композиций, приведены в табл. 2. Одним из положительных качеств рассматриваемых композиций, выявленных в процессе испытаний холодильников, явилось то, что при остаточном содержании в смеси до 50% R-12 режим работы при дозаправке холодильника композицией не изменился. Это обстоятельство важно при использовании рассматриваемых композиций при применении их для ретрофита существующего холодильного оборудования. The test results of refrigerators seasoned with some of the considered compositions are shown in table. 2. One of the positive qualities of the compositions under consideration, identified during the testing of refrigerators, was that with a residual content in the mixture of up to 50% R-12, the operating mode did not change when refueling the refrigerator with the composition. This fact is important when using the considered compositions when applying them to retrofit existing refrigeration equipment.

Claims

A refrigerant composition containing difluorochloromethane, fluorodichloromethane, characterized in that it further comprises propane or butane or isobutane, or one fluoroalkyl compound from the group: tetrafluoroethane (R 134a or 134), trifluoroethane (R 143a), difluoroethane (R 152a), difluoromethane (R 32), heptafluoropropane (R 227), hexafluoropropane (R 236), octafluorocyclobutane (R 318), in the following ratio, vol.

Difluorochloromethane 45 80
Fluorodichloromethane 15 40
Propane or butane or isobutane, or one fluoroalkyl compound from the group tetrafluoroethane, trifluoroethane, difluoroethane, difluoromethane, heptafluoropropane, hexafluoropropane, octafluorocyclobutane 0.1 25.0a