技术领域
本发明涉及制冷领域，具体涉及一种制冷剂及其制备方法。
背景技术
制冷剂，又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，是利用自身的相变来传递 热量，即制冷剂在蒸发器内汽化时吸热，在冷凝器中液化时放热。
到目前为止，已出现的家用、商用的制冷剂主要包括氟利昂类制冷剂和碳氢 制冷剂。
氟利昂制冷剂是指氯氟烃类化合物，包括二氟二氯甲烷、三氟一氯甲烷、二 氟一氯甲烷等，氟利昂是臭氧层破坏的元凶，由于它们在大气中的平均寿命达数 百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小 部分升入平流层。氟利昂在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈 紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏 臭氧分子，科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。其中二氟一氯甲烷 由于具有制冷性能，因而在氟利昂的发展后期，应用最广泛、应用时间较长，但 由于其对臭氧层的严重破坏，《蒙特利尔议定书》已明确规定，发达国家从1996 年1月1日起完全停止二氟一氯甲烷的生产和消费，发展中国家的最后停用日期 为2010年1月1日。在这种形势下，各国都开展了氟利昂的替代制冷剂的研究 工作。
发明内容
本发明提供的一种制冷剂及其制备方法，可以替代二氟一氯甲烷，避免破坏 臭氧层。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种制冷剂，按重量计，包括：
40-90份丙烷、6-17份异丁烷、6-24份丙烯和2.5-9.5份三氟碘甲烷。
进一步地，按重量计，包括：
45-90份丙烷、8-15份异丁烷、7-22份丙烯和2-9份三氟碘甲烷。
进一步地，按重量计，包括：
50-85份丙烷、10-13份异丁烷、10-21份丙烯和3-8份三氟碘甲烷。
一种制冷剂的制备方法，包括下列步骤：
用清洗试剂清洗压力容器；
将所述压力容器抽真空；
按重量计，将40-90份丙烷、6-17份异丁烷、6-24份丙烯和2.5-9.5份三氟 碘甲烷装入抽真空后的所述压力容器中；
进行混合，得到制冷剂；
检测所述制冷剂中丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷的含量。
进一步地，所述用清洗试剂清洗压力容器包括：
将所述清洗试剂用高压泵输入所述压力容器后，搅拌5-20min，再将所述压 力容器中的所述清洗试剂抽出；
将所述压力容器中残留的所述清洗试剂蒸发干净。
进一步地，按体积计，所述清洗试剂与所述压力容器的比例为1∶100-3:100。
进一步地，所述清洗试剂为以下中的一种：
液态丙烷、液态异丁烷、液态丙烯和液态三氟碘甲烷。
进一步地，所述对所述压力容器抽真空包括：
将所述压力容器抽真空至所述压力容器中的绝对压力值为0-0.2Pa。
进一步地，所述混合的方法为：
将已装入丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷的所述压力容器静置10-60min。
进一步地，所述检测的方法为：
用气相色谱法检测所述制冷剂中丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷的含量。
与现有技术相比，本发明提供的一种制冷剂既可以替代现有的二氟一氯甲烷 制冷剂，避免了破坏臭氧层，具体原理如下：
丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷都是不含氯原子的化合物，因而不会破坏 臭氧层。
上述四种试剂的热力学性质均满足制冷剂的热力学要求，即临界温度较高， 因而在常温下极易液化，适合做制冷剂，并且使制冷循环的工作区域远离临界点， 制冷循环越接近逆卡诺循环，节流损失小，制冷量高；并且标准沸点较低，因而 可以达到的最低制冷温度低；凝固温度低，使得制冷循环的温度范围较广，因而 制冷剂适用范围大；临界压力较低，因而液化所需要的压力较低，减轻了压缩机 的负荷，既降低了对压缩机的要求，也降低了能耗；并且这四种试剂的临界温度、 凝固温度、标准沸点、临界压力与二氟一氯甲烷的相近，因而可以作为替代二氟 一氯甲烷的制冷剂，并且不破坏臭氧层。
此外，本发明提供的一种制冷剂及其制备方法还可以达到下列技术效果：
（1）本发明提供的制冷剂不会产生温室效应，温室效应是由人类向大气中 排放的温室气体引起的，温室气体是能够强烈吸收这些波长红外线的气体。本发 明中所用的丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷的伸缩振动和弯曲振动的频率主要 在高频率区，即吸收波长较短，对红外线无吸收，因而不是温室气体，不会产生 温室效应。
（2）丙烷、异丁烷和丙烯的燃点都较低，是可燃物质，因而安全性差，而 三氟碘甲烷是一种极好的灭火剂，灭火效率高，且灭火后不留痕迹，目前已广泛 应用于航空、航天等领域，所以加入该试剂后，组成的复合制冷剂燃点升高，不 燃，安全性提高。
（3）该制冷剂采用如下的比例，按重量计，包括40-90份丙烷、6-17份异 丁烷、6-24份丙烯和2.5-9.5份三氟碘甲烷，可以达到较好的制冷性能和较大的 适用范围。
（4）该制冷剂中占主要比例的丙烷、异丁烷和丙烯三种试剂是市场上常见 的烃类，生产成本低，因而制成的制冷剂的成本价格低廉，适合推广使用。
（5）该制冷剂的蒸发压力和冷凝压力等工作参数与二氟一氯甲烷接近，因 而无须改变目前空调、冰箱等制冷设备的制冷系统，可以直接替代二氟一氯甲烷， 因而该制冷剂可以得到更广泛的应用，目前即可以推广使用。
（6）与二氟一氯甲烷相比，本发明的制冷剂单位制冷量提高了60-80％，因 而耗能随之降低，例如耗电量降低。
（7）该制冷剂所使用的丙烷、异丁烷、丙烯、三氟碘甲烷都是天然材料， 无毒无味，对人体没有伤害。
（8）采用制冷剂配方中的丙烷、异丁烷、丙烯、三氟碘甲烷四种试剂的一 种清洗容器，不仅可以去除灰尘等固体杂质，而且避免使用其他溶剂清洗导致制 冷剂纯度降低的问题。
（9）与二氟一氯甲烷相比，本发明的制冷剂分子量小，因而流动性好，输 送压力低，制冷设备的负荷减小，从而节省电耗，降低设备运行成本。
（10）三氟碘甲烷具有油溶性和材料相容性很好的优点，因而用于制冷设备， 可以与其中的润滑油很好的相容，因而流动性较好，制冷效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要 使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方 式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例一提供的一种制冷剂的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案 进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范 围。
本发明的实施例一提供了一种制冷剂，按重量计，包括：
40-90份丙烷、6-17份异丁烷、6-24份丙烯和2.5-9.5份三氟碘甲烷。
本实施例还提供了该制冷剂的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：
步骤101：用清洗试剂清洗压力容器；
步骤102：将所述压力容器抽真空；
步骤103：按重量计，将40-90份丙烷、6-17份异丁烷、6-24份丙烯和2.5-9.5 份三氟碘甲烷装入抽真空后的所述压力容器中；
步骤104：进行混合，得到制冷剂；
步骤105：检测所述制冷剂中丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷的含量。
本实施例提供的制冷剂具有环保、节能、安全、价廉的优点，因而应用范围 较广，具体如下：
（1）该制冷剂中包含的丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷四种试剂的热力 学性质如表1所示，均满足制冷剂的热力学要求，即临界温度较高，因而在常温 下极易液化，适合做制冷剂，并且使制冷循环的工作区域远离临界点，制冷循环 越接近逆卡诺循环，节流损失小，制冷量高；并且标准沸点较低，因而可以达到 的最低制冷温度低；凝固温度低，使得制冷循环的温度范围较广，因而制冷剂适 用范围大；临界压力较低，因而液化所需要的压力较低，减轻了压缩机的负荷， 既降低了对压缩机的要求，也降低了能耗；并且这四种试剂的临界温度、凝固温 度、标准沸点、临界压力与二氟一氯甲烷的相近，因而可以作为替代二氟一氯甲 烷的制冷剂。
（2）丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷都是不含氯原子的化合物，因而不 会破坏臭氧层，满足环保要求，因而成为替代现有的二氟一氯甲烷制冷剂的较佳 选择。
（3）该制冷剂不会产生温室效应。温室效应是由人类向大气中排放的温室 气体引起的，温室气体是指大气中那些强烈吸收地面和空气放出的长波辐射，对 地表有一种遮挡作用的气体，长波辐射主要指波长范围在3-120um的红外线。由 此可见，温室气体是能够强烈吸收这些波长红外线的气体。而气体的红外吸收与 分子的不对称伸缩振动或弯曲振动有关，只有红外线的频率与分子的振动频率相 同时，才会被分子吸收。本发明中所用的丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷的伸 缩振动和弯曲振动的频率主要在高频率区，即吸收波长较短，对3-120um的红外 线无吸收，因而不是温室气体，不会产生温室效应。
（4）丙烷、异丁烷和丙烯的燃点都较低，是可燃物质，因而安全性差，而 三氟碘甲烷是一种极好的灭火剂，灭火效率高，且灭火后不留痕迹，目前已广泛 应用于航空、航天等领域，所以加入该试剂后，组成的复合制冷剂燃点升高，不 燃，安全性提高。
（5）该制冷剂采用如下的比例，按重量计，包括40-90份丙烷、6-17份异 丁烷、6-24份丙烯和2.5-9.5份三氟碘甲烷，可以达到较好的制冷性能和较大的 适用范围，具体原理如下：
由于异丁烷的临界温度较高，因而其比例偏高时，会蒸发不充分，从而影响 制冷效率，同时由于其临界压力相对较低，因而异丁烷比例偏低时，其它成分随 之升高，系统的蒸发压力随之升高，增加了压缩机的负荷，使能耗增加，同时减 少了制冷设备中压缩机的使用寿命。
由于丙烯的蒸发压力和冷凝压力都较高，所以丙烯比例偏高时，混合制冷剂 的蒸发压力会偏高，从而导致异丁烷不能充分蒸发，影响制冷效果，并且混合制 冷剂的冷凝压力也会升高，从而增加压缩机的负荷，使能耗增加；而比例偏低时， 丙烯的最低制冷温度较高。
由于三氟碘甲烷的凝固温度和标准沸点都较高，因而其比例偏高时，并不能 增加制冷效果，并且由于其生产成本较高，所以反而导致混合制冷剂的成本增加； 而其比例偏低时，起不到阻燃作用。
由于丙烷的热交换效率相对较低，因而丙烷的比例偏高时，得到的制冷剂的 制冷量较低；丙烷的比例偏低时，会导致其他成分的比例偏高，导致上述的不利 效果。
由此可见，混合制冷剂中四种试剂的选用比例是影响制冷剂的制冷性能的主 要因素。此外，本实施例提供的制冷剂中四种试剂可以采用其比例范围内的任意 比例。
（6）该制冷剂中占主要比例的丙烷、异丁烷和丙烯三种试剂是市场上常见 的烃类，生产成本低，因而制成的制冷剂的成本价格低廉，适合推广使用。
（7）该制冷剂的蒸发压力和冷凝压力等工作参数与二氟一氯甲烷接近，因 而无须改变目前空调、冰箱等制冷设备的制冷系统，可以直接替代二氟一氯甲烷， 因而该制冷剂可以得到更广泛的应用，目前即可以推广使用。
（8）制冷量是评价制冷剂制冷性能的一个重要参数，它是指制冷剂进行制 冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和。与二氟一氯 甲烷相比，本发明的制冷剂单位制冷量提高了60-80%，因而耗能随之降低，例 如耗电量降低。
（9）该制冷剂所使用的丙烷、异丁烷、丙烯、三氟碘甲烷都是天然材料， 无毒无味，对人体没有伤害。
（10）采用制冷剂配方中的丙烷、异丁烷、丙烯、三氟碘甲烷四种试剂的一 种清洗容器，不仅可以去除灰尘等固体杂质，而且避免使用其他溶剂清洗导致制 冷剂纯度降低的问题。
（11）与二氟一氯甲烷相比，本发明的制冷剂分子量小，因而流动性好，输 送压力低，制冷设备的负荷减小，从而节省电耗，降低设备运行成本。
（12）三氟碘甲烷具有油溶性和材料相容性很好的优点，因而用于制冷设备， 可以与其中的润滑油很好的相容，因而流动性较好，制冷效果好。
表1制冷剂中四种试剂和二氟一氯甲烷的热力学性质表
上述实施例提供的制冷剂的制备方法中，步骤101可以采用任意方法清洗， 优选的，采用下列方法：
将所述清洗试剂用高压泵输入所述压力容器后，搅拌5-20min，再将所述压 力容器中的所述清洗试剂抽出；
将所述压力容器中残留的所述清洗试剂蒸发干净。
所述清洗试剂可以采用液态丙烷、液态异丁烷、液态丙烯、液态三氟碘甲烷 中的任意一种，这四种试剂均被包含在制冷剂配方中，因而不仅可以去除灰尘等 固体杂质，而且避免使用其他溶剂清洗导致制冷剂纯度降低的问题。此外，清洗 试剂的加入量，较佳的为，按体积计，所述清洗试剂与所述压力容器的比例为 1:100-3:100。
步骤102中的抽真空，使所述压力容器中的绝对压力值达到0-0.2Pa，在此 条件下，制备的制冷剂纯度较高。
步骤104中，混合方法可以采用如下方式：将已装入丙烷、异丁烷、丙烯和 三氟碘甲烷的所述压力容器静置10-60min。该方法的原理为气体分子扩散运动 较快，容器在静置过程中，通过分子扩散运动，四种试剂即可混合均匀。
步骤105中，可以采用任意方法检测四种试剂的含量，优选的采用气相色谱 法，因为这种气体均为常温下的有机气体，采用气相色谱法检测精确度高。此外， 根据测出的含量与实际要求的对比，可以检验产品是否合格。
为了进一步改进制冷剂的性能，本发明的实施例二提供了另一种制冷剂，按 重量份计，包括：
丙烷50-85份、异丁烷10-13份、丙烯10-21份和三氟碘甲烷3-8份。
以上制冷剂中，丙烷、异丁烷、丙烯和三氟碘甲烷可以采用其重量份数范围 内的任意份数，例如丙烷可以为50、67.5、85份，异丁烷可以为10、11.5、13 份，丙烯可以为10、15.7、21份，三氟碘甲烷可以为3、5.3、8份。其中，优选 地，采用丙烷为67.5份、异丁烷为11.5份、丙烯为15.7份和三氟碘甲烷为5.3 份，采用此比例制得的制冷剂节能率较高。
本实施例同样具有实施例一的所有优点，为进一步证明本实施例具有良好的 制冷性能，本实施例还提供了试验例：
试验组（包括两组）：
二氟一氯甲烷：以二氟一氯甲烷为制冷剂
本发明：按重量计，丙烷67.5份、异丁烷11.5份、丙烯15.7份和三氟碘甲 烷5.3份组成的制冷剂。
试验对象：
约克YSEZEZS45CKE中央空调。
试验方法：
分别将上述两组制冷剂运用于约克YSEZEZS45CKE，并在同样环境中运行 3h，此时空调运行趋于稳定，测量各种参数；该空调的标准空调工况为：
蒸发温度：Te=5℃；
冷凝温度：Tc=35℃。
试验结果：
两组试验的参数如表2所示，本发明理论上的节能率可以达到20.56%（用 理论消耗功率计算），而实际运行中，空调的耗电量通常用输入功率P表示，输 入功率P的计算公式为：U为电压，I为运行电流，为功率 因数，由于两组试验采用同样的电路系统，因此认为其电压U和功率因数相同，因而本发明的节能率可以用运行电流计算，由表可知，本发明的制冷剂的 节能率达到22.15%，与理论值基本一致。此外，与二氟一氯甲烷相比，本发明 的单位质量制冷量提高了76.56％，并且本发明的相对分子量也小，因而流动性 好。
通过试验例，更进一步证明，本发明提供的制冷剂不仅环保、安全，而且制 冷量高、节能，具有广阔的应用前景。
表2二氟一氯甲烷和本发明两组试验的运行参数
最后应说明的是：以上具体实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述具体实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对 其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施方式和具体实施例技术方案的精神和范围。