可替代 HFC-134a 的制冷剂组合物 【技术领域】
本发明涉及一种制冷剂组合物， 尤其涉及一种应用于现有使用 HFC-134a 的制冷、 空调或热泵设备中可替代 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系统， 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、 管路和系统， 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 的制冷剂及其匹配系统成为制冷、 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可替代 HFC-134a 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 系统、 并可作为 HFC-134a 的长期替代物的制冷剂。
为实现上述目的， 本发明的技术解决方案是 ：
本 发 明 是 一 种 可 替 代 HFC-134a 的 制 冷 剂 组 合 物， 它 由 2， 3， 3， 3- 四 氟 丙 烯 (HFO-1234yf)、 trans-1， 3， 3， 3- 四氟丙烯 (HFO-1234ze(E)) 和 1， 1- 二氟乙烷 (HFC-152a) 组成， 各组分的质量百分比为 ：
2， 3， 3， 3- 四氟丙烯 (HFO-1234yf) ： 30％～ 70％ ；
trans-1， 3， 3， 3- 四氟丙烯 (HFO-1234ze(E)) ： 5％～ 30％ ；
1， 1- 二氟乙烷 (HFC-152a) ： 25％～ 60％。
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)、 trans-1， 3， 3， 3- 四氟丙烯 (HFO-1234ze(E)) 和 1， 1- 二氟乙烷 (HFC-152a) 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系统。
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 时无需更换系统的部件和管路， 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 系统替代 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标准沸 临界温 度℃ 临界压 ODP 点℃ 2， 3， 3， 3- 四 力 MPa GWP组分名称分子量HFO-1234yf 氟丙烯 HFO-1234ze (E) HFC-152a
114.04-29.4594.73.38204trans-1， 3， 3， 3- 四氟丙烯 1， 1- 二氟乙烷114.04-18.95109.373.6360466.05-24.02113.264.5170120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 可 替 代 HFC-134a 的 制 冷 剂 组 合 物， 它 由 2， 3， 3， 3- 四 氟 丙 烯 (HFO-1234yf)、 trans-1， 3， 3， 3- 四氟丙烯 (HFO-1234ze(E)) 和 1， 1- 二氟乙烷 (HFC-152a) 组成， 各组分的质量百分比为 ：
实施例 1 ： 取 30 ％的 HFO-1234yf、 10％的 HFO-1234ze(E)、 60 ％的 HFC-152a， 在常 温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例 2 ： 取 35 ％的 HFO-1234yf、 30％的 HFO-1234ze(E)、 35 ％的 HFC-152a， 在常 温下进行物理混合后作为制冷剂。实施例 3 ： 取 40 ％的 HFO-1234yf、 10％的 HFO-1234ze(E)、 50 ％的 HFC-152a， 在常 温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例 4 ： 取 45 ％的 HFO-1234yf、 15％的 HFO-1234ze(E)、 40 ％的 HFC-152a， 在常 温下进行物理混合后作为制冷剂。
实施例 5 ： 取 55 ％的 HFO-1234yf、 10％的 HFO-1234ze(E)、 35 ％的 HFC-152a， 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、 5％的 HFO-1234ze(E)、 25％的 HFC-152a， 在常温 下进行物理混合后作为制冷剂。
制冷系统的设计工况取为 ： 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 中还列出了 HFC-134a 的参数， 以供比较。
表 2 本发明实施例性能
实施 参数与性能 例1 蒸发压力 MPa 冷凝压力 MPa 压比 质量制冷量 KJ/kg 容积制冷量 KJ/m3 COP ODP GWP
实施 例2 0.314 1.609 5.12 133.96实施 例3 0.321 1.637 5.10 148.25实施 例4 0.327 1.653 5.06 137.26实施 例5实施 例6HFC-13 4a0.311 1.605 5.15 161.630.336 1.681 5.0 129.420.347 1.707 4.92 116.950.315 1.682 5.35 125.2318771801187818651873186018843.55 0 73.63.45 0 38.33.50 0 623.46 0 50.43.42 0 44.63.36 0 333.49 0 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)、trans-1， 3， 3， 3- 四氟丙烯 (HFO-1234ze(E)) 和 1， 1- 二氟乙烷 (HFC-152a) 按其指定的质量 配比在常温下进行物理混合。6