CN101864277A - 低gwp值的制冷剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低GWP值的制冷剂组合物，它由2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)和二甲醚(DME)组成。其制备方法是将上述各组分按相应配比在常温下进行物理混合。本发明的臭氧消耗潜能(ODP)为零，全球变暖潜能(GWP)非常低，符合环境保护的要求，而且本发明与HFC-134a的物性相当，可以直接使用于现有HFC-134a***，不需要压缩机的重新设计。

Description

低GWP值的制冷剂组合物
技术领域
本发明涉及一种低GWP值的制冷剂组合物，尤其涉及一种应用于现有使用HFC-134a的制冷、空调或热泵设备中替代HFC-134a的制冷剂组合物。
背景技术
以HCFC-22、CFC-12、CFC-11为代表的氟利昂具有优良的热力循环性能，广泛应用于制冷、空调等行业。但是此类物质具有较高的臭氧消耗潜能(ODP)，在大气中停留时间很长，全球变暖潜能(GWP)也很高，是破坏大气臭氧层、产生温室效应的主要化学物质之一。臭氧层遭破坏后有害的紫外线辐射会直接到达地球表面，对农作物和海洋中的浮游植物产生严重的损害，而且还会影响人体的免疫***，增加皮肤癌、白内障等的发病率。全球变暖是人类面临的另一个严峻的环境问题，已给生态环境带来严重的后果，而GWP值数千倍于二氧化碳的制冷剂的大量排放，也起到了推波助澜的作用。《蒙特利尔议定书》及其修正案已基本禁用CFC类物质，并规定逐步削减至最终禁止使用HCFC-22。近年来，有关制冷剂替代产品的开发一直是有机氟化工和相关领域研究的重要课题之一。
目前使用的制冷剂替代产品，主要是HFC-134a、R410A和R407C等。但这些制冷剂各有优缺点，仍不是很理想。其中，R407C的传热性较差，相同工况下的容积制冷量和COP值都小于HCFC-22，为了达到与HCFC-22相同的制冷量，需要强化换热器的传热效果，制造成本将增加。R410A的容积制冷量比HCFC-22大很多，但其蒸发压力、冷凝压力也比HCFC-22高很多，不能直接用来替代HCFC-22，在使用时需要重新设计压缩机、换热器、管路和***，而且，这两种混合制冷剂均具有较高的GWP值，大量排放会加剧全球气候变暖。HFC-134a具有优良的热力学性能及良好的使用安全性，已成为国内外制冷空调行业中广泛应用的制冷剂，其ODP为零，但GWP仍较高，大量使用同样会引起全球气候变暖。2004年欧盟通过的含氟温室气体(F-gas)控制法规要求，自2011年1月1日起，欧盟将禁止新生产的汽车空调使用GWP值大于150的制冷剂，并从2017年1月1日起，禁止所有汽车空调使用GWP大于150的制冷剂，因此，研究低GWP的制冷剂及其匹配***成为制冷、空调以及热泵行业发展的趋势和必然。
发明内容
本发明的目的在于研究开发一种低GWP值的制冷剂组合物，使新开发的制冷剂ODP为零且可抑制全球气候变暖，尤其是研发一种循环性能与HFC-134a相当、可直接使用于现有HFC-134a***、并可作为HFC-134a的长期替代物的制冷剂。
本发明是一种低GWP值的制冷剂组合物，它由2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)和二甲醚(DME)组成，各组分的质量百分比为：
2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)：50％～90％；
1，1-二氟乙烷(HFC-152a)：5％～30％；
二甲醚(DME)：5％～30％。
本发明提供的制冷剂组合物的制备方法，是将2，3，3，3-四氟丙烯HFO-1234yf、1，1-二氟乙烷HFC-152a和二甲醚(DME)按其指定的质量配比在常温下进行物理混合。
本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明的ODP值为零，GWP很低(小于150)，符合环境保护要求。表1列出了本发明的各组分的基本参数。
2、热工参数与HFC-134a非常接近，可将本发明直接充灌于现有使用HFC-134a的制冷、空调或热泵机组，无需为本发明专门设计压缩机及其***。
3、循环性能优良。本发明的COP值与HFC-134a相当，容积制冷量也与HFC-134a非常接近，在替代HFC-134a时无需更换***的部件和管路，符合HFC-134a替代的长远发展要求。
总之，本发明提供的制冷剂组合物，是为满足制冷、空调或热泵用制冷剂的替代而研制的，尤其是可以用于现有HFC-134a***替代HFC-134a，热工性能于HFC-134a相当，符合环境保护的要求。
表1环保型制冷剂所含组分的基本参数
组分 名称 分子量   标准沸点℃   临界温度℃   临界压力MPa ODP GWP
HFO-1234yf   2，3，3，3-四氟丙烯 114.04 -29.45 94.7 3.382 0 4
  HFC-152a   1，1-二氟乙烷   66.05   -24.02   113.26   4.517   0   120
  DME   二甲醚   46.07   -24.81   127.15   5.341   0   0
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明是一种低GWP值的制冷剂组合物，它由2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)和二甲醚(DME)组成，各组分的质量百分比为：
实施例1：取50％的HFO-1234yf、20％的HFC-152a、30％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例2：取50％的HFO-1234yf、30％的HFC-152a、20％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例3：取50％的HFO-1234yf、25％的HFC-152a、25％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例4：取60％的HFO-1234yf、20％的HFC-152a、20％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例5：取67％的HFO-1234yf、18％的HFC-152a、15％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例6：取70％的HFO-1234yf、15％的HFC-152a、15％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例7：取90％的HFO-1234yf、5％的HFC-152a、5％的DME，在常温下进行物理混合后作为制冷剂。
制冷***的设计工况取为：平均蒸发温度为2℃，平均冷凝温度为60℃，过热度为5℃，过冷度为5℃，根据循环计算，上述实施例的有关参数和循环性能指标如表2所示。
表2本发明实施例性能
  参数与性能   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   HFC-134a
  蒸发压力MPa   0.327   0.334   0.331   0.335   0.339   0.339   0.342   0.315
  冷凝压力MPa   1.616   1.651   1.635   1.649   1.664   1.658   1.661   1.682
  压比   4.94   4.94   4.94   4.91   4.90   4.89   4.86   5.35
  制量制冷量KJ/kg   174.40   164.31   169.59   152.20   139.27   136.39   105.75   125.23
  容积制冷量KJ/m3 1925 1947 1939 1913 1894 1878 1763 1884
  COP   3.57   3.55   3.56   3.51   3.46   3.45   3.30   3.49
  ODP   0   0   0   0   0   0   0   0
  GWP   26   38   32   26.4   24.28   20.8   9.6   1300
从表2可以看出，本发明与HFC-134a的各项性能和参数比较接近，而且本发明的臭氧破坏潜能(ODP)为零，不会破坏大气臭氧层，温室效应潜能(GWP)很低，符合环境保护的要求。
制备方法：
本发明提供的制冷剂组合物的制备方法，是将2，3，3，3-四氟丙烯HFO-1234yf、1，1-二氟乙烷HFC-152a和二甲醚(DME)按其指定的质量配比在常温下进行物理混合。

Claims (1)

1.一种低GWP值的制冷剂组合物，其特征在于：它由2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)和二甲醚(DME)组成，各组分的质量百分比为：
2，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234yf)：50％～90％；
1，1-二氟乙烷(HFC-152a)：5％～30％；
二甲醚(DME)：5％～30％。
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