制冷剂及其制备方法与流程

1.本技术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：

2.为了降低碳排放，努力争取尽快实现碳中和，r32、r410a等氢氟烃(hfcs) 制冷剂面临削减和淘汰。自然工质r290由于其环保性能优异(odp＝0，gwp＝3)，既不破坏臭氧层又具有较低gwp值的制冷剂，非常符合当前对制冷剂环境性能的要求。但这种制冷剂应用于家用空调、移动空调、冰箱、小型冷冻冷藏箱等制冷场合，由于其有较强的可燃性(属于a3类可燃制冷剂)，安全性方面有很大不足，导致r290制冷剂市场化较为困难。因此有必要寻找一种环保性能好，安全性高，热力性能与r290相当甚至更好的制冷剂进行替代，以便最大限度的满足制冷剂环保性、安全性、高效性的要求。


技术实现要素：

3.因此，本技术提供一种制冷剂及其制备方法，能够解决现有技术中r290 由于其环保性能优异但安全性方面有很大不足的问题。
4.为了解决上述问题，本技术提供一种制冷剂，由第一组份、第二组份、第三组份和第四组份组合而成；
5.所述第一组份包括六氟丙烯；所述第二组份包括2,3,3,3-四氟丙烯；所述第三组份包括氟乙烷；所述第四组份包括二氟甲烷和三氟碘甲烷中的一种。
6.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：5％-20％、5％-20％、60％-85％、5％-20％。
7.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：10％-20％、5％-15％、65％-85％、5％-15％。
8.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：10％-15％、10％-15％、65％-80％、10％-15％。
9.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：10％-15％、10％-15％、65％-75％、10％-15％。
10.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：10％-15％、10％-15％、65％-70％、10％-15％。
11.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：5％、5％、80％、10％。
12.可选地，所述第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的摩尔百分比依次为：10％、10％、70％、10％。
13.根据本技术的另一方面，提供了一种如上所述制冷剂的制备方法，包括：
14.预备第一组份、第二组份、第三组份和第四组份；
15.在常温下，将第一组份、第二组份、第三组份和第四组份进行物理性混合均匀。
16.本技术提供的一种制冷剂，由第一组份、第二组份、第三组份和第四组份组合而成；所述第一组份包括六氟丙烯；所述第二组份包括2,3,3,3-四氟丙烯；所述第三组份包括氟乙烷；所述第四组份包括二氟甲烷和三氟碘甲烷中的一种。
17.本技术采用多种消耗臭氧层潜能均不高的四组分，组合构成混合型制冷剂，使得全球变暖潜能值低，消耗臭氧层潜能odp值为零，环境性能优异；该混合型制冷剂具有良好的热力学性能，可燃性优于r290，安全性较r290有很大提升，且热力性能与r290相当。
具体实施方式
18.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
20.根据本技术的实施例，一种制冷剂，由第一组份、第二组份、第三组份和第四组份组合而成；
21.所述第一组份包括六氟丙烯；所述第二组份包括2,3,3,3-四氟丙烯；所述第三组份包括氟乙烷；所述第四组份包括二氟甲烷和三氟碘甲烷中的一种。
22.本技术采用多种消耗臭氧层潜能均不高的四组分，组合构成混合型制冷剂，使得全球变暖潜能值低，消耗臭氧层潜能odp值为零，环境性能优异；该混合型制冷剂具有良好的热力学性能，可燃性优于丙烷(r290)，安全性较r290 有很大提升，且热力性能与r290相当。
23.其中，六氟丙烯(r1216)、氟乙烷(r161)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、三氟碘甲烷(r13i1)的gwp均小于10，环保性能优异，通过混合可大大提高制冷剂的环保性；
24.同时，r13i1是一种不可燃的组分，通过控制不可燃组分的含量可以降低混合制冷剂的可燃性，提高其安全性能。
25.二氟甲烷(r32)的安全性能优于r290，且其容积制冷量远大于r290；r161、r13i1的性能系数较r290而言更高，通过添加r32、r161、r13i1，可提高系统的热力学性能。
26.在一些实施例中，第一组份、第二组份、第三组份和第四组份的质量百分比依次为：5％-20％、5％-20％、60％-85％、5％-20％。
27.上述制冷剂的制备方法，包括：
28.预备第一组份、第二组份、第三组份和第四组份；
29.在常温下，将第一组份、第二组份、第三组份和第四组份进行物理性混合均匀。
30.本技术所用到的各物质的基本参数见表1。
31.表1各组份物质的基本参数
[0032][0033]
下面以具体实施例对本技术混合型制冷剂进行说明。
[0034]
实施例1
[0035]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下按5:5:80:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0036]
实施例2
[0037]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下按5:5:85:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0038]
实施例3
[0039]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下按5:10:65:20的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0040]
实施例4
[0041]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下按5:20:70:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0042]
实施例5
[0043]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下10:15:70:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0044]
实施例6
[0045]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下15:5:75:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0046]
实施例7
[0047]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下15:20:60:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0048]
实施例8
[0049]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下20:5:65:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0050]
实施例9
[0051]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下20:5:70:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0052]
实施例10
[0053]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下5:5:85:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0054]
实施例11
[0055]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下5:20:70:5的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0056]
实施例12
[0057]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下5:5:80:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0058]
实施例13
[0059]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下5:10:75:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0060]
实施例14
[0061]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下20:5:65:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0062]
实施例15
[0063]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下5:5:75:15的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0064]
实施例16
[0065]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下10:5:70:15的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0066]
实施例17
[0067]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下10:5:65:20的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制
冷剂。
[0068]
实施例18
[0069]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下15:5:60:20的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0070]
对比例1
[0071]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下15:70:5:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0072]
对比例2
[0073]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、二氟甲烷(r32)四种组分在常温液相下75:10:5:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0074]
对比例3
[0075]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下5:10:10:75的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0076]
对比例4
[0077]
将六氟丙烯(r1216)、2,3,3,3-四氟丙烯(r1234yf)、氟乙烷(r161)、三氟碘甲烷(r13i1)四种组分在常温液相下25:60:5:10的摩尔比进行物理混合均匀得到一种混合型制冷剂。
[0078]
在制冷工况下(即蒸发温度为10℃，冷凝温度为40℃，过热度为5℃，过冷度为5℃，压缩机的绝热效率为0.75)，上述实施例、对比例与r290的gwp、相对热力性能(即相对单位容积制冷量和相对性能系数cop)以及可燃性的对比结果见表2。
[0079]
表2混合工质与r290的性能对比结果
[0080][0081][0082]
由表2可知，本技术提供的混合型制冷剂的gwp均小于120，可以满足当前基加利修正案对制冷剂的限控要求。根据ashrae 34，制冷剂的可燃等级可以分为1(不可燃)，2l(弱
可燃)，2(可燃)和3类(高可燃)，r13i1 和r1216的可燃等级为1类，r1234yf和r32的可燃等级为2l，r161和r290 的可燃等级为3类，因此通过向混合工质中加入r13i1和r1216不可燃工质，使得所有实施例混合制冷剂的可燃性至少优于r290。
[0083]
同时从表2可以看出，混合型制冷剂的相对容积制冷量和相对性能系数均与r290相当，甚者更优，所有实施例的相对容积制冷量均大于0.95，最高容积制冷量与r290相比提升了11％；所有实施例的相对性能系数均大于0.93，热力学性能优异，可成为替代r290的环保制冷剂。
[0084]
对比例1-4中各组分的含量不在本技术提供的摩尔占比内，因此相对容积制冷量和相对性能系数均偏小。
[0085]
综上，本技术提供的四元混合型制冷剂，不仅具有低gwp、零odp的环保特性，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。
[0086]
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。
[0087]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。