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CN111154456A - 一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法 - Google Patents

一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法 Download PDF

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CN111154456A CN202010109876.5A CN202010109876A CN111154456A CN 111154456 A CN111154456 A CN 111154456A CN 202010109876 A CN202010109876 A CN 202010109876A CN 111154456 A CN111154456 A CN 111154456A
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杨先金
张嘉恒
严靖
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Abstract

本发明公开了一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,混合制冷剂由以下物质和重量份组成:0.1‑37份三氟碘甲烷,0.1‑87份二氟甲烷,1‑26份氟乙烷和0.1‑12份氟甲醚组成。本发明的制冷剂具有低GWP值,高安全性和低毒性的特点。

Description

一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种制冷剂,具体为一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法。
背景技术
制冷剂又称制冷工质,是制冷循环的工作介质,利用制冷剂的相变来传递热量,既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热,在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种,最常用的是氨、氟利昂类、水和少数碳氢化合物等。R22制冷剂以其优良的热工和传输性能在空调以及其它领域得到了广泛的应用。然而,R22是典型的CFCs类物质,破坏臭氧层且具有温室效应,《蒙特利尔协议书》和《京都协议书》分别对其进行了限制。发达国家,R22作为制冷剂使用最多到2020年。对于发展中国家,R22作为制冷剂最多允许使用到2040年。在这种形势下,各国都开展了R22制冷剂替代工作的研究。
目前,关于R22制冷剂的替代国际上主要有两种技术方案:一种是以北欧国家为代表,其主张采用天然工质作为替代物;另一种是以美国和日本为代表的采用HFCs作为替代物混合工质。由于混合工质具有均衡制冷剂物性的特点,其在制冷剂替代方案中起着至关重要的作用,成为国内外学者及企业的研究热点。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的在于解决当前制冷剂GWP过高的技术问题。
为了实现上述目标,本发明提供了一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,所述混合制冷剂由以下物质和重量份组成:0.1-37份三氟碘甲烷,0.1-85份二氟甲烷,1-25份氟乙烷,0.1-13份氟甲醚。
作为一种优选的技术方案,所述的一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,所述氟乙烷选自1,2-二氟乙烷,1,1,1,2-四氟乙烷中的一种或两种。
作为一种优选的技术方案,所述氟甲醚为1,1,1-三氟甲醚。
作为一种优选的技术方案,所述27份三氟碘甲烷,47份二氟甲烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,8.5份1,2-二氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚。
作为一种优选的技术方案所述制冷剂的制备方法:将0.1-37份三氟碘甲烷,0.1-85份二氟甲烷,1-25份氟乙烷,0.1-13份氟甲醚在20-35℃下进行物理混合。
作为一种优选的技术方案所述制冷剂的制备方法:将27份三氟碘甲烷,47份二氟甲烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,8.5份1,2-二氟乙烷,7份1,1,1-三氟甲醚在20-35℃下进行物理混合。
本发明的有益之处在于:本发明通过将三氟碘甲烷,氟乙烷,氟甲醚按照0.1-37份三氟碘甲烷,0.1-85份二氟甲烷,1-25份氟乙烷,0.1-13份氟甲醚的配比进行物理混合,得到的制冷剂的GWP值都小于150,且具有安全性高和低毒性的特点。本发明通过将三氟碘甲烷与少量1,1,1-三氟甲醚结合使用使得到的制冷剂的GWP值小于100。
具体实施方式
除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
全球变暖潜势值(GWP)是由空气排放一千克具体温室气体与排放一千克二氧化碳相比而得的评估相对全球变暖影响的指数。可计算不同时间范围的GWP,以显示指定气体的大气寿命效应。100年时间范围的GWP是通常所参考的值。就混合物而言,可根据每种组分的单独GWP来计算加权平均数。
制冷量(有时称为冷却容量)是定义蒸发器中每磅循环制冷剂的制冷剂焓变的术语,即在给定时间内,由蒸发器中的制冷剂移除的热量。制冷量是制冷剂或热传递组合物制冷能力的量度。因此,制冷量越高,制冷效果越大。
性能系数(COP)是移除的热量与运转循环所需的能量输入的比值。COP越高,能量效率越高。
COP与能量效率比率(EER)直接相关,所述能量效率比率为制冷设备或空调设备在一组具体内温和外温下的效率等级。
在本发明中的常温的温度范围为25-35℃。
实施例1:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例2:
按重量份取0.1份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例3:
按重量份取65份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例4:
按重量份取45份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例5:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,1份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例6:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,85份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例7:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.1份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例8:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,13份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例9:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,2份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例10:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,10份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例11:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,6.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例12:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,10份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例13:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,19份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将4种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例14:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,1份的1,2-二氟乙烷,7份的1,1,1-三氟甲醚,将4种组分常温下进行物理混得到制冷剂。
实施例15:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,25份的1,2-二氟乙烷,7份的1,1,1-三氟甲醚,将4种组分常温下进行物理混得到制冷剂。
实施例16:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1-氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例17:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,0.5份1-氟甲醚,将6种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
实施例18:
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,7份1-氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
对比实施例1
按重量份取47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将4种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
对比实施例2
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,将4种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
对比实施例3
按重量份取27份的三氟甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份1,1,1-三氟甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
对比实施例4
按重量份取27份的三氟碘甲烷,47份的二氟甲烷,8.5份的1,2-二氟乙烷,10.5份1,1,1,2-四氟乙烷,0.5份甲醚,将5种组分在常温下进行物理混合得到制冷剂。
上述实施例中采用的三氟碘甲烷,其分子式为CF3I,摩尔质量为195.91g/mol,沸点为-21.85℃,临界温度为123.29℃,临界压力为3.953MPa;
在制冷机的设计工况取为蒸发温度7.2℃,冷凝温度54.4℃,过冷度8.3℃,过热度11.1℃,压缩机的等熵效率0.75,根据循环性能计算,上述实施例与现有制冷剂的性能对比列于下表中,其中相对制冷量和相对COP均是以R22为基准的对比量。从下表中实施例1,对比实施例1,对比实施例4生成的混合冷凝剂的GWP值和相对燃烧值可以看出当混合制冷剂中同时加入三氟碘甲烷和三氟甲醚时能使GWP值和相对燃烧值都低。同时从下表实施例可以看出本发明制备的混合制冷剂相对R22制冷剂具有较更低毒性的特性。
实施例性能计算及与现有制冷剂性能比较结果
Figure BDA0002389603160000071
Figure BDA0002389603160000081
本发明提供的含三氟碘甲烷的混合制冷剂具有良好的环保特性,下表给出4个实施例,1个对比实施例,其中实施例1到4与现有制冷剂的臭氧损耗值ODP,OEL值和全球变暖值GWP的比较,可以看出本发明提出的混合制冷剂不但ODP为0,并且OEL值大于1500和GWP值小于150。
Figure BDA0002389603160000082
R407C*和R410A*的数据参考“制冷剂使用手册,曹德胜、史琳编著,北京,冶金工业出版社,2003年。”
现有制冷剂数据参考“制冷剂使用手册,曹德胜、史琳编著,北京,冶金工业出版社,2003年。”
根据纯组分ODP值按照质量浓度加权计算所得。
本发明的易燃性根基ASHRAE标准34-2013所要求确定的,同时本发明将R22的易燃水平定为1,其他物质易燃水平为相对R22的相对值,大于1为更易燃,小于1为更不易燃。
本发明职业接触限定值OEL数据根据ASHRAE34-2013标准所要求确定,同时所列对照数据参考ASHRAE34-2013标准非共混与共混混合制冷剂的RCL数据与安全分组。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,其特征在于,所述混合制冷剂由以下物质和重量份组成:0.1-37份三氟碘甲烷,0.1-85份二氟甲烷,1-25份氟乙烷,0.1-13份氟甲醚。
2.根据权利要求1所述的一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,其特征在于,所述氟乙烷选自1,2-二氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,其特征在于,所述氟甲醚为1,1,1-三氟甲醚。
4.根据权利要求1所述的一种含三氟碘甲烷的环保混合制冷剂及其制备方法,其特征在于,所述制冷剂的制备方法:将0.1-37份三氟碘甲烷,0.1-85份二氟甲烷,1-25份氟乙烷,0.1-13份氟甲醚在20-35℃下进行物理混合。
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