一种替代R22的制冷剂及其制备方法和应用与流程

一种替代r22的制冷剂及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及制冷剂技术领域，特别涉及一种替代r22的制冷剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着社会的进步和制冷技术的快速发展，越来越多的制冷设备在满足人们的日常生产生活需求的同时，却也带来了严重的世界性问题，特别是制冷剂cfcs(氯氟烃)和hcfcs(氢氯氟烃)更是对大气臭氧层带来极大破坏。中国自加入《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》后，按照协议要求，也正在加速淘汰相关有环境危害的hcfcs制冷剂，特别是国内广泛使用的r22(二氟一氯甲烷)制冷剂。r22属于hcfc类制冷剂，是作为空调、热泵、制冷系统及低温制冷系统中的一种常见的制冷剂，其破坏臭氧层潜能值(odp)为0.045，全球变暖系数值(gwp)为1700，既对臭氧层有一定的破坏，还会对全球变暖造成比较大的影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种替代r22的制冷剂及其制备方法和应用，旨在设计一种节能环保的制冷剂来替代r22。
4.本发明提供了一种替代r22的制冷剂，包括以下重量份数的组分：
5.四氟丙烯25
‑
50份、氟乙烷50
‑
80份和氟硅油3
‑
5份。
6.可选地，所述四氟丙烯为35
‑
45份，所述氟乙烷为55
‑
75份，所述氟硅油为3
‑
5份。
7.可选地，所述四氟丙烯为30
‑
40份，所述氟乙烷为60
‑
80份，所述氟硅油为3
‑
5份。
8.可选地，所述四氟丙烯为40
‑
50份，所述氟乙烷为50
‑
60份，所述氟硅油为3
‑
5份。
9.可选地，所述四氟丙烯为30
‑
40份，所述氟乙烷为50
‑
60份，所述氟硅油为3
‑
5份。
10.可选地，所述四氟丙烯为35
‑
45份，所述氟乙烷为55
‑
65份，所述氟硅油为3
‑
5份。
11.可选地，所述四氟丙烯为25
‑
40份，所述氟乙烷为65
‑
75份，所述氟硅油为3
‑
5份。
12.本发明还提供了一种替代r22的制冷剂的制备方法，包括如下步骤：
13.使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗；
14.将清洗后的所述混合压力容器抽真空；
15.按照重量份数将各种原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到替代r22的制冷剂，其中，各种所述原材料包括四氟丙烯、氟乙烷和氟硅油。
16.可选地，所述使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗的步骤之前，还包括：
17.通过蒸馏塔对各种所述原材料进行提纯；
18.对提纯后的各种所述原材料进行检测，确保提纯后的各种所述原材料的纯度达到预设标准；
19.将检测达标的各种所述原材料进行预处理；
20.通过脱水脱硫装置对预处理后的各种所述原材料进行吸附；
21.通过干燥塔对吸附后的各种所述原材料进行干燥。
22.可选地，所述按照重量份数将各种原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到替代r22的制冷剂的步骤，包括：
23.按照重量份数将干燥后的各种所述原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到混合物；
24.对所述混合物进行取样，检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比；
25.若满足相应的重量份数配比，则自动充装制冷剂，得到替代r22的制冷剂。
26.可选地，所述对提纯后的各种所述原材料进行检测，确保提纯后的各种所述原材料的纯度达到预设标准的步骤，包括：通过气相色谱仪对提纯后的各种所述原材料进行检测；
27.所述对所述混合物进行取样，检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比的步骤，包括：通过气相色谱仪对检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比。
28.可选地，所述预设标准为各种所述原材料的纯度均达到99.99％以上。
29.可选地，所述清洗试剂包括纯度达到所述预设标准的丙烷。
30.可选地，所述将清洗后的所述混合压力容器抽真空的步骤，包括：将清洗后的所述混合压力容器内的绝对压强降至0
‑
0.15pa。
31.本发明还提供了一种替代r22的制冷剂的应用，替代r22直接注入制冷设备。
32.本发明的技术方案中，该替代r22的制冷剂是申请人经过大量的试验筛选得到的，通过三种组分在特定的比例下混合制备而成，该替代r22的制冷剂的蒸发潜热大，单位时间降温速度更快，故其制冷效率高，比r22节能25％
‑
35％；该替代r22的制冷剂的单位制冷量比r22高出30％以上；该替代r22的制冷剂的平均分子量比r22小20％，流动性能更好，输送压力低；该替代r22的制冷剂中的四氟丙烯、氟乙烷的水溶性小，不会与原制冷设备中润滑油发生化学作用，与原制冷设备中的润滑油兼容，故其不需要更换原有制冷设备的任何零部件和润滑油，该替代r22的制冷剂中的氟硅油能使压缩机更多润滑，可延长压缩机使用寿命。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
34.本发明提供一种替代r22的制冷剂，该替代r22的制冷剂包括以下重量份数的组分：四氟丙烯25
‑
50份、氟乙烷50
‑
80份和氟硅油3
‑
5份。
35.具体而言，四氟丙烯为hf0
‑
1234yf，氟乙烷为r161，该替代r22的制冷剂能替代r22直接注入制冷设备，该替代r22的制冷剂能适用于商用中央空调、中央冷水系统、家用中央空调、家用分体空调、冷库冷藏系统、冰柜保鲜系统、空气源热泵热水系统、恒温恒湿系统、食品制药冷干系统等制冷设备。该替代r22的制冷剂所独有与原来润滑油完全兼容的特点，添加氟硅油使压缩机更多润滑，可延长压缩机使用寿命，不需要更换润滑油、不做调整就可投入使用，这一优点，尤其适用于发展中国家，由于经济能力等多方面限制，各大型工业、商业又迫切寻求绿色制冷，在无需增加额外投资的情况下，解决发展中国家新老制冷设备替代问题。
36.本发明的技术方案中，该替代r22的制冷剂是申请人经过大量的试验筛选得到的，通过三种组分在特定的比例下混合制备而成，该替代r22的制冷剂的蒸发潜热大，单位时间降温速度更快，故其制冷效率高，比r22节能25％
‑
35％；该替代r22的制冷剂的单位制冷量比r22高出30％以上；该替代r22的制冷剂的平均分子量比r22小20％，流动性能更好，输送压力低；该替代r22的制冷剂中的四氟丙烯、氟乙烷的水溶性小，不会与原制冷设备中润滑油发生化学作用，与原制冷设备中的润滑油兼容，故其不需要更换原有制冷设备的任何零部件和润滑油，该替代r22的制冷剂中的氟硅油能使压缩机更多润滑，可延长压缩机使用寿命。
37.可选地，所述四氟丙烯可以为35
‑
45份，所述氟乙烷可以为55
‑
75份，所述氟硅油可以为3
‑
5份。
38.可选地，所述四氟丙烯可以为30
‑
40份，所述氟乙烷可以为60
‑
80份，所述氟硅油可以为3
‑
5份。
39.可选地，所述四氟丙烯可以为40
‑
50份，所述氟乙烷可以为50
‑
60份，所述氟硅油可以为3
‑
5份。
40.可选地，所述四氟丙烯可以为30
‑
40份，所述氟乙烷可以为50
‑
60份，所述氟硅油可以为3
‑
5份。
41.可选地，所述四氟丙烯可以为35
‑
45份，所述氟乙烷可以为55
‑
65份，所述氟硅油可以为3
‑
5份。
42.可选地，所述四氟丙烯可以为25
‑
40份，所述氟乙烷可以为65
‑
75份，所述氟硅油可以为3
‑
5份。
43.本发明还提供一种替代r22的制冷剂的制备方法，能用于制备如上所介绍的替代r22的制冷剂，具体地，该制备方法可以包括如下步骤：
44.步骤s160：使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗。
45.步骤s170：将清洗后的所述混合压力容器抽真空。
46.步骤s180：按照重量份数将各种原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到替代r22的制冷剂。
47.具体而言，各种所述原材料包括四氟丙烯、氟乙烷和氟硅油。
48.可选地，该制备方法可以包括如下步骤s200
‑
s210
49.步骤s200：通过蒸馏塔对各种所述原材料进行提纯。
50.步骤s210：对提纯后的各种所述原材料进行检测，确保提纯后的各种所述原材料的纯度达到预设标准。
51.可选地，在本实施例中，所述预设标准为各种所述原材料的纯度均达到99.99％以上。并且，可以是通过气相色谱仪对提纯后的各种所述原材料进行检测。
52.步骤s220：将检测达标的各种所述原材料进行预处理。
53.步骤s230：通过脱水脱硫装置对预处理后的各种所述原材料进行吸附。
54.步骤s240：通过干燥塔对吸附后的各种所述原材料进行干燥。
55.步骤s250：使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗。
56.可选地，在本实施例中，所述清洗试剂包括纯度达到所述预设标准的丙烷，即所述清洗试剂包括纯度达到99.99％以上的丙烷。
57.步骤s260：将清洗后的所述混合压力容器抽真空。
58.可选地，在本实施例中，抽真空是指将清洗后的所述混合压力容器内的绝对压强降至0
‑
0.15pa。
59.步骤s270：按照重量份数将干燥后的各种所述原材料加入抽真空后的所述混合压力容器进行混合，得到混合物。
60.步骤s280：对所述混合物进行取样，检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比。
61.可选地，在本实施例中，可以是通过气相色谱仪对检测所述混合物中的各种组分是否满足相应的重量份数配比。
62.步骤s290：若满足相应的重量份数配比，则自动充装制冷剂，得到替代r22的制冷剂。
63.以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
64.实施例1
65.一种替代r22的制冷剂(以下将该替代r22的制冷剂表示为r554)由以下重量份数的各种原材料充分混合制成：四氟丙烯20
‑
30份；氟乙烷70
‑
80份；氟硅油3
‑
5份。
66.r554制备方法如下：s1、各种原材料经过蒸馏塔进行提纯，备用；s2、各种原材料的纯度进行检测，确保其纯度达到制冷剂级标准，99.96％；s3、各种原材料预处理；s4、原材料自动吸附；s5、原材料进干燥塔；s6、使用清洗试剂对混合压力容器进行清洗；s7、将清洗完成的混合压力容器抽真空；s8、精准调配，按照重量份数配比将达标的原料加入抽真空后的混合压力容器中进行混合，自动搅拌3个小时；s9、将s7中的混合物料取样，检测其内各组分是否满足相应的重量份数配比；s10、自动充装制冷剂。
67.实施例2
68.r554由以下重量份数的各种原材料充分混合制成：四氟丙烯30
‑
40份；氟乙烷60
‑
80份；氟硅油3
‑
5份。其制备方法与实施例1相同。
69.实施例3
70.r554由以下重量份数的各种原材料充分混合制成：四氟丙烯40
‑
50份；氟乙烷50
‑
60份；氟硅油3
‑
5份。其制备方法与实施例1相同。
71.实施例4
72.r554由以下重量份数的各种原材料充分混合制成：四氟丙烯30
‑
40份；氟乙烷50
‑
60份；氟硅油3
‑
5份。其制备方法与实施例1相同。
73.实施例5
74.r554由以下重量份数的各种原材料充分混合制成：四氟丙烯35
‑
45份；氟乙烷55
‑
65份；氟硅油3
‑
5份。其制备方法基本与实施例1相同。
75.实施例6
76.r554由以下重量份数的各种原材料充分混合制成：四氟丙烯25
‑
40份；氟乙烷65
‑
75份；氟硅油3
‑
5份。其制备方法基本与实施例1相同。
77.以实施例6制备的r554为测试对象，按照现有技术的相关标准进测试，其物性参数如表1所示：
78.表1
[0079][0080]
由表1的物性参数可知，本发明提供的r554与r22的特性相近，可替换r22且其相对而言有如下优势：r554的平均分子量小，是r22的80％、不破坏臭氧层(odp为零)、不引发温室效应(gwp小于3)。
[0081]
该配方根据美国国家标准局refprop模型上计算出在标准大气压力下的滑移温度为0.2209℃，在3mpa压力下的滑移温度为0.0998℃，在极小的滑移温度下可视为类共沸制冷剂。
[0082]
r554与r22在5度蒸发温度和40度冷凝温度下的理论循环计算各个参数数据如下表2所示：
[0083]
表2
[0084]
制冷剂5℃压力(mpa)40℃压力(mpa)制冷量压力比排气温度分子量r220.59521.62343550w2.72056.090.67r5540.56891.54214615w2.28945.171.04
[0085]
为了进一步说明本发明提供的r554在节能方面的优势，申请人在实验室安装两台格力落地式热泵机组，编号为一号机组和二号机组，一号机组使用r22为制冷剂，每种6个月轮流使用，二号机组使用r554为制冷剂，两台机组同型号、同功率、同出厂日期。
[0086]
现就两台机组(使用实施例1至6制备的r554)及一号机组(使用r22)做对比，算出节能率，共计运行三年，r22与r554节能率对比如下表3所示：
[0087]
表3
[0088]
组别实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6节能率(％)32.4631.7833.8134.1234.5635.23
[0089]
与r22相比，本发明提供的r554具有如下的有益效果：
[0090]
1、r554能直接在原使用r22的制冷设备中注入或随时添加，r554为可直接使用，不需要更换制冷设备的任何零部件的制冷剂，r554中的四氟丙烯、氟乙烷的水溶性小，不会与原制冷设备中的润滑油发生化学作用，与原制冷设备中的润滑油兼容，故其不需要更换原制冷设备的任何零部件和润滑油，r554为不做调整就可直接投入使用的制冷剂，避免了因制冷剂替换造成的巨大设备浪费而给用能单位带来的不必要的经济损失；
[0091]
2、r554直接替代r22后在原制冷设备上测试，因r554的蒸发潜热大，单位时间降温速度更快，故其制冷效率高，其节能率达到25
‑
35％，节能效果良好，r554中的四氟丙烯比r22具有更低的gwp值，故r554不破坏臭氧层的同时，也不会产生温室效应；
[0092]
3、r554因制冷效率高，故其充装量为r22的70％，操作更为便携；
[0093]
4、r554的单位制冷量比r22高出30％以上，可使压缩机提前卸载，同时r554为混合制冷剂其平均分子量比r22小20％，流动性能更好，输送压力低，减轻了压缩机的工作压力，提前卸载及减轻工作压力均可有效延长压缩机的使用寿命；
[0094]
5、r554中的各组分化学性质均较稳定，不含有化学活性好的烯烃，故其性能更稳定。
[0095]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。