CN112940683A - 一种环保型制冷组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型制冷组合物,含有HFO‑1234ze(E)、HFE‑143a和HFC‑161三种组分。能够在原使用HFC‑134a的***中实现直接灌注式替代,具有能效比高、充灌量少、替代成本低等优点,可作为HFC‑134a的长期替代物。
Description
本发明为专利申请日为2015年1月5日,专利申请号为201510005323.4,名称为一种环保型制冷组合物的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种制冷组合物,尤其涉及一种可直接替代HFC-134a的保型制冷组合物。
背景技术
1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)作为CFC-12的替代物,以其优异的使用性能得到了广泛的应用,但由于其具有高达1430的温室效应值,被“京都议定书”列为首批淘汰的高GWP值制冷剂之一。对于应用于小型制冷设备中的HFC-134a,大部分已经采用HC-600a予以替代,而对于应用于工商制冷与汽车空调中HFC-134a的替代已经成为世界各国研究的热点和急需解决的问题。
目前国际社会对HFC-134a替代的研究方向主要为:二氧化碳(CO2)、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)等,但这些方案均各有优缺点。使用CO2环保性能好、不可燃,但***压力高、能效低,***需重新设计、替代成本高;使用HFC-152a虽然能效高、制冷剂价格低,但其可燃性强、需增加二次回路等造成替代成本高;使用HFO-1234yf及其组合物虽然可燃性低、***改造少,但相对能效低、制冷量小且冷媒成本较高。因此世界各国均在持续开展HFC-134a替代物的研究,其中混合制冷剂是一个主要的研究方向。
在现有技术中,中国专利CN103732715A公开了一种以Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))和二氟甲烷(HFC-32)组成的混合物;CN101283071A公开了一种以Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))和1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)或1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)或1,1,1,2,2-五氟乙烷(HFC-125)组成的混合物;CN102083935B公开了一种以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)和1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)组成的混合物;CN102918132A公开了一种以Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))、二氟甲烷(HFC-32)和1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)组成的混合物;CN102216411A公开了一种以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)和丙烯(HC-1270)组成的混合物;CN1973016A公开了一种以二氧化碳(CO2)和2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)或Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))组成的混合物;CN101671542A公开了一种以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)和异丁烷组成的混合物;CN101864277A公开了一种以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)和二甲醚(DME)组成的混合物;CN102703033A公开了一种以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)和二甲醚(DME)组成的混合物;CN102066518A公开了一种以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)和1,1-二氟乙烷(HFC-152a)组成的混合物;CN102083935A公开了一种1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)组成的混合物;CN102083935A公开了一种1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)组成的混合物;CN102712837A公开了一种1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)和二氟甲烷(HFC-32)组成的混合物等。
上述专利中公开的制冷剂组合物存在或GWP值偏高、或可燃性较强、或能效较低、或容积制冷量较小、或不可直接充灌应用于HFC-134a***等缺点,故需要开发具有制冷性能更优秀、与现有***兼容性更好以及环保性能更佳的替代HFC-134a的制冷剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制冷组合物,可在使用HFC-134a的***中直接替代使用,具有温度滑移小、可燃性弱、替代成本低的优点。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是:
一种制冷组合物,含有Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))、三氟甲醚(CF3OCH3、HFE-143a)和氟乙烷(HFC-161),且其各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):60%~75%;
HFE-143a:5%~15%;
HFC-161:15%~25%。
作为一种优选的方式,上述制冷组合物中各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):65%~75%;
HFE-143a:10%~15%;
HFC-161:15%~20%。
上述制冷组合物,为进一步改善其性能,还可进一步地加入1,1-二氟乙烷(HFC-152a),所述制冷组合物中各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):55%~65%;
HFE-143a:5%~15%;
HFC-161:10%~20%;
HFC-152a:5%~25%。
作为进一步优选的方式,上述制冷组合物中各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):60%~65%;
HFE-143a:10%~15%;
HFC-161:10%~15%;
HFC-152a:10%~20%。
本发明提供的制冷组合物的GWP优选≤150。
本发明提供的制冷组合物适合用作传热介质,尤其适合替代HFC-134a用作传热介质,特别适合用于汽车空调、家用空调或商用空调。
本发明提供的制冷组合物与现有公开的技术相比,具有以下优点:
(1)环境性能优于HFC-134a,消耗臭氧层潜能ODP值为零,全球变暖潜能GWP值均较HFC-134a有大幅度降低;
(2)可燃性弱,安全性高;
(3)无论在汽车空调工况或标准空调工况下,其蒸发压力、冷凝压力和压比等均与HFC-134a相当,单位容积制冷量均高于HFO-1234yf和HFO-1234ze(E),与HFC-134a相当;能效比均高于HFO-1234yf,与HFO-1234ze(E)和HFC-134a相当;温度滑移小;综合性能较HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a均有大幅提高;
(4)在不改变设备主要部件的前提下,本发明所述制冷组合物可直接用于原使用HFC-134a的***中,与原使用HFC-134a的制冷***管路部件兼容,并可减少充灌量,提高制冷量和能效比,具有节省资源、节约能源的优点。
具体实施方式
下面的实施例为用来说明本发明的几个具体实施方式,但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
本发明提供的制冷组合物,其制备方法是将Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))、三氟甲醚(CF3OCH3、HFE-143a)和氟乙烷(HFC-161),或者Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))、三氟甲醚(CF3OCH3、HFE-143a)、氟乙烷(HFC-161)和1,1-二氟乙烷(HFC-152a),按照各组分相应的配比在液相状态下进行物理混合。
上述制冷组合物中的Trans-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E)),其分子式为CHFCHCF3,分子量为114.04,标准沸点为-19.0℃,临界温度为109.4℃,临界压力为3.64MPa,GWP值为6。
上述制冷组合物中的三氟甲醚(CF3OCH3、HFE-143a),其分子式为CF3OCH3,分子量为100.04,标准沸点为-24.0℃,临界温度为104.8℃,临界压力为3.59MPa,GWP值为840。
上述制冷组合物中的氟乙烷(HFC-161),其分子式为CH3CH2F,分子量为48.06,标准沸点为-37.1℃,临界温度为102.2℃,临界压力为4.7Mpa,GWP值为12。
上述制冷组合物中的1,1-二氟乙烷(HFC-152a),其分子式为C2H4F2,分子量为66.05,标准沸点为-24.02℃,临界温度为113.5℃,临界压力为4.52MPa,GWP值约为133。
实施例1:将HFO-1234ze(E)、HFC-161和HFE-143a在液相下按75:20:5的质量百分比进行物理混合。
实施例2:将HFO-1234ze(E)、HFC-161和HFE-143a在液相下按70:20:10的质量百分比进行物理混合。
实施例3:将HFO-1234ze(E)、HFC-161和HFE-143a在液相下按70:15:15的质量百分比进行物理混合。
实施例4:将HFO-1234ze(E)、HFC-161和HFE-143a在液相下按65:20:15的质量百分比进行物理混合。
实施例5:将HFO-1234ze(E)、HFC-161和HFE-143a在液相下按60:25:15的质量百分比进行物理混合。
实施例6:将HFO-1234ze(E)、HFC-161、HFE-143a和HFC-152a在液相下按60:10:10:20的质量百分比进行物理混合。
实施例7:将HFO-1234ze(E)、HFC-161、HFE-143a和HFC-152a在液相下按60:10:5:25的质量百分比进行物理混合。
实施例8:将HFO-1234ze(E)、HFC-161、HFE-143a和HFC-152a在液相下按60:20:10:10的质量百分比进行物理混合。
实施例9:将HFO-1234ze(E)、HFC-161、HFE-143a和HFC-152a在液相下按65:20:10:5的质量百分比进行物理混合。
实施例10:将HFO-1234ze(E)、HFC-161、HFE-143a和HFC-152a在液相下按55:15:15:15的质量百分比进行物理混合。
现将上述实施例所述制冷组合物的性能与HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a进行比较,说明本发明的特点和效果。
1、环境性能比较
表1比较了上述实施例所述制冷组合物与HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a的环境性能。其中ODP值以CFC-11作为基准值1.0,GWP值以CO2作为基准值1.0(100年)。
表1环境性能比较
工质 | ODP | GWP |
实施例1 | 0 | 50 |
实施例2 | 0 | 90 |
实施例3 | 0 | 130 |
实施例4 | 0 | 130 |
实施例5 | 0 | 130 |
实施例6 | 0 | 120 |
实施例7 | 0 | 80 |
实施例8 | 0 | 100 |
实施例9 | 0 | 100 |
实施例10 | 0 | 150 |
HFO-1234yf | 0 | 4 |
HFO-1234ze(E) | 0 | 6 |
HFC-134a | 0 | 1430 |
从表1中可以看出,上述实施例所述制冷组合物的臭氧层消耗潜能(ODP)值均为零,全球变暖潜能(GWP)值为50~150,均小于HFC-134a且符合欧盟MAC指令对汽车空调制冷剂GWP值不大于150的要求,对环境的影响远小于HFC-134a,环境性能十分优异,是HFC-134a的长期替代物。
2、温度滑移
表2温度滑移表
从表中可见,各实施例所述制冷组合物的温度滑移均在3℃左右,温度滑移较小,有利于***的稳定运行。
3、汽车空调工况下热工参数及热力性能比较
在汽车空调工况下(即蒸发温度=-1.0℃,冷凝温度=60.0℃,吸气温度=4℃,过冷温度=57℃),上述实施例所述制冷组合物与HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a的热工参数(即:蒸发压力P0、冷凝压力Pk、压比Pk/P0、排气温度t2)和热力性能(即:COP、单位质量制冷量q0、单位容积制冷量qv)及25℃下液相密度的比较见表3。
表3汽车空调工况下热工参数及热力性能的比较
从表3可见,在汽车空调工况下,上述各实施例所述制冷组合物的冷凝压力均与HFO-1234yf和HFC-134a相当;压比均低于HFO-1234ze(E)和HFC-134a;排气温度与HFC-134a相当,可直接充灌于原使用HFC-134a的***中;上述各实施例所述制冷组合物的密度均低于HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a,可以减少***工质的充灌量;各实施例所述制冷组合物的容积制冷量均高于HFO-1234yf和HFO-1234ze(E),部分实施例所述制冷组合物高于HFC-134a,各实施例所述制冷组合物的COP值均高于HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a,在性能上较HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)和HFC-134a均有明显提升。
4、标准空调工况下热工参数及热力性能
在标准空调工况下(即蒸发温度=7.2℃,冷凝温度=54.4℃,吸气温度=18.3℃,过冷温度=46.1℃),上述实施例所述制冷组合物与HFC-134a的热工参数(即:蒸发压力P0、冷凝压力Pk、压比Pk/P0、排气温度t2)及相对热力性能(即:COP、单位质量制冷量q0、单位容积制冷量qv)的比较见表4。
表4标准空调工况下热工参数及热力性能的比较
从表3可见,在标准空调工况下,上述各实施例所述制冷组合物的冷凝压力均与HFO-1234yf和HFC-134a相当;压比与HFO-1234yf相当,均低于HFO-1234ze(E)和HFC-134a;排气温度与HFC-134a相当,可直接充灌于原使用HFC-134a的***中;各实施例所述制冷组合物的容积制冷量均高于HFO-1234yf和HFO-1234ze(E),与HFC-134a相当,各实施例所述制冷组合物的COP值均高于HFO-1234yf,与HFO-1234ze(E)和HFC-134a相当,在性能上较HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)有明显提升;较HFC-134a也有一定程度的改善。
Claims (5)
1.一种环保型制冷组合物,其特征在于所述制冷组合物替代HFC-134a用作传热介质,所述制冷组合物含有HFO-1234ze(E)、HFE-143a和HFC-161,且其各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):60%~75%;
HFE-143a:5%~15%;
HFC-161:15%~25%;
所述制冷组合物的GWP值≤150。
2.按照权利要求1所述的环保型制冷组合物,其特征在于所述制冷组合物中各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):65%~75%;
HFE-143a:10%~15%;
HFC-161:15%~20%。
3.按照权利要求1所述的环保型制冷组合物,其特征在于所述制冷组合物含有HFC-152a,所述制冷组合物中各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):55%~65%;
HFE-143a:5%~15%;
HFC-161:10%~20%;
HFC-152a:5%~25%。
4.按照权利要求3所述的环保型制冷组合物,其特征在于所述制冷组合物中各组分的质量百分比为:
HFO-1234ze(E):60%~65%;
HFE-143a:10%~15%;
HFC-161:10%~15%;
HFC-152a:10%~20%。
5.按照权利要求1、2、3或4所述的环保型制冷组合物,其特征在于所述制冷组合物用于汽车空调、家用空调或商用空调。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210611 |
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