CN117264603A - 制冷剂及其制备方法 - Google Patents

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；所述第二组分为三氟碘甲烷；所述第三组分为2,3,3,3‑四氟丙烯或反式‑1,3,3,3‑四氟丙烯中的一种；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远小于150，具备明显的环保优势；其制冷剂热力性能、单位容积制冷量与R290相近，因此可替代R290，其可燃性大大降低，安全性得到明显提升，优于R290的安全等级。

Description

制冷剂及其制备方法

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

全球变暖潜值(GWP)、低臭氧消耗潜值(ODP)两个指标是衡量制冷剂对环境影响的重要指标。在全球变暖的大趋势下，人们对于温室气体的排放有着越来越高的要求，制冷剂的应用为人们的生活提供了便利的同时也带了环境问题，目前很多制冷剂，如1,1,1,2-四氟乙烷制冷剂(R134a)、R410a制冷剂、二氟一氯甲烷制冷剂(R22)等，属于高GWP类型，因此需要以削减HFC类非CO2温室气体的排放。

自然工质丙烷(R290)由于其环保性能优异(ODP＝0，GWP＝3)，符合当前对制冷剂环境性能的要求，但其具有较强的可燃性，属于可燃制冷剂，安全性方面有很大不足，限制了其发展。

寻找一种绿色、安全、高效、且性能较优的制冷剂来替代高GWP制冷剂已刻不容缓。

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R290制冷剂具有较强的可燃性，存在安全性方面的问题。

为了解决上述问题，本申请提供一种制冷剂，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；

所述第二组分为三氟碘甲烷；

所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯或反式-1,3,3,3-四氟丙烯中的一种；

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。

在一些实施方式中，

所述第一预设值为52％-88％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第一预设值为56％-84％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第一预设值为60％-80％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第一预设值为64-76％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第一预设值为68-72％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第二预设值为4％-36％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第二预设值为8％-28％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第二预设值为12％-24％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第二预设值为16％-20％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第三预设值为4％-36％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第三预设值为8％-32％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第三预设值为12％-24％的质量百分比。

在一些实施方式中，

所述第三预设值为16％-20％的质量百分比。

根据本申请的另一方面，提供了一种如前所述制冷剂的制备方法，包括：

在常温常压下，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；所述第二组分为三氟碘甲烷；所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯或反式-1,3,3,3-四氟丙烯中的一种；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，同时该环保混合制冷剂热力性能、单位容积制冷量与R290相近。该混合制冷剂可替代R290，其可燃性大大降低，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；

所述第二组分为三氟碘甲烷；

所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯或反式-1,3,3,3-四氟丙烯中的一种；

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，同时该环保混合制冷剂热力性能、单位容积制冷量与R290相近，因此可替代R290，其可燃性大大降低，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，容积制冷量大于R290，性能系数(COP)与R290相当。

(2)混合制冷剂的全球变暖潜能(GWP)值低于150，ODP值为零，环境性能优异；

(3)混合制冷剂的温度滑移小于4℃，可燃性优于R290，安全性较R290有很大提升。

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(1)、弱可燃(2L)、可燃(2)、易燃易爆(3)。

从表1中数据可知，对于GWP，TFP的GWP为11，R13I1、R1234yf和R1234ze(E)的GWP均为1。组分的环保性能优异，GWP均小于150，通过混合可大大提高制冷剂的环保性。

对于安全等级，即可燃性。TFP与R290的可燃等级为3类，R13I1可燃等级为1类，R1234yf和R1234ze(E)的可燃等级均为2L类。通过选取适当的组分(控制TFP的质量分数)，使得本申请制冷剂的可燃性至少优于R290。

因此，通过将上述工质混合，在适当的比例下，可以使混合物的热力学性能与R290相当。

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：

在常温常压下，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常压下，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。具体实施例，见表2中配比。

表2各组分的质量配比

本申请采用制冷剂配方用以替代R290，所选取的设计工况为：蒸发器蒸发温度为10℃，冷凝器冷凝温度为40℃，蒸发器出口的气相为过热状态，过热度为5℃，冷凝器出口的液相为过冷状态，过冷度为5℃，压缩机的绝热效率为0.75。

分别使用上述实施例和R290制冷剂在制冷***中的循环性能参数进行理论计算，物性数据均取自REFPROP 10.0，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/制热量Qv(与R290的单位容积制冷/制热量比值)，相对性能系数COP(与R290的性能系数比值)以及可燃等级，结果如下表3所示：

表3本申请制冷剂与R290的性能对比结果

GWP为温室效应潜值，衡量气体对全球变暖的影响。将GWP限制在较低的水平可以减少温室气体的总体排放量，降低全球变暖程度。基于环境保护的要求，GWP较大的制冷剂将会逐步淘汰，总体来说GWP越小越好。因此，寻求较低GWP的制冷剂，以应对制冷剂削减与配额限制的要求。

容积制冷量与COP都反应制冷剂的制冷能力，优良的制冷剂需要同时满足有较低的GWP、较高的容积制冷量与较高的COP。表3中相对COP均大于0.9，表明与R290相比，所有实施例的单位容积制冷/制热量与性能系数COP都较高或者与R290差不多，可以在应用中作为R290的替代品，而不用重新设计制冷***。

由表3可知，本申请提供的混合型制冷剂的GWP均小于10，更是远远小于150，完全可以满足当前基加利修正案对制冷剂的限控要求。所有制冷剂配方的相对容积制冷量均大于1，相对性能系数均大于0.9，最高容积制冷量与R290相比提升了14％。所有实施例的安全性较好，可燃性至少优于R290。

对比例1-4的不在本申请提供的质量占比内，相对R290的容积制冷量均低于0.9。

综上，本申请提供的三组分混合型制冷剂，GWP远小于150，而且安全性能优于R290，热力性能也与R290制冷剂相当甚至更优，可以较好地对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；

所述第二组分为三氟碘甲烷；

所述第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯或反式-1,3,3,3-四氟丙烯中的一种；

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52％-88％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56％-84％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60％-80％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64-76％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68-72％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4％-36％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8％-28％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12％-24％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16％-20％的质量百分比。

11.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％-36％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，所述第三预设值为8％-32％的质量百分比。

13.根据权利要求12所述的制冷剂，其特征在于，所述第三预设值为12％-24％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16％-20％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：

在常温常压下，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。