氟利昂替代物简介

氟利昂替代物简介徐雯丽2012年6月15日氟利昂Freon•氟利昂指氯氟碳化合物，可用“CFC”表示。•最常用的是氟利昂-12（R12）。•因为无味、无易燃性、无毒性、无腐蚀性及相当稳定，氟利昂被广泛使用于日常生活中。一度被认为是最佳的“安全制冷剂”。FFClCl氟利昂的发展历史1926年1931年20世纪30年代1963年1974年1987年托马斯•米奇尼——首台CFC机器商业生产并普及使用美国杜邦公司——氟利昂有机氟工业产量的98%臭氧层破坏《蒙特利尔议定书》氟利昂的生产•氟利昂由一个烷烃经卤化反应（自由基取代反应）与氟、氯结合而成，而烷烃的氢原子会被氟或氯原子所取代。•其中最重要的是二氯二氟甲烷（R12）。•R12在常温常压下为无色气体。熔点-158℃，沸点-29.8℃；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；与酸、碱不反应。CCl4+HF→CCl2F2+CCl3F+CClF3（主）（副）（副）FFClCl氟利昂的用途•压缩喷雾喷射剂：液态氟利昂通常被加进喷漆及杀虫剂等压缩喷雾的容器。当使用者使用压缩喷雾时，容器内的压力会降低，导致液态氟利昂气化，令内里的液体喷射出来。•清洁剂：氟利昂能够溶解油脂，故被用作电子零件及金属用品的清洁剂。氟利昂的用途•冷冻剂：氟利昂气化时吸收大量热能，令附近环境变冷，所以成为冷藏器（例如冰箱及空调）的冷冻剂。•发泡剂：在制造发泡胶的过程中，氟利昂被混合于塑胶中，成为发泡胶的气泡。•抗凝剂：氟利昂被加进汽油中，防止汽油因低温而凝结。氟利昂对臭氧层的破坏•氟利昂在175～220nm的紫外光照射下产生Cl·：CFCl3+hv→CFCl2十Cl·CF2Cl2+hv→CF2Cl十Cl·•光解所产生的Cl·可破坏O3，其机理为：Cl·十O3→ClO·十O2ClO·十O·→Cl·十O2•总反应：O3十O·→2O2中国对氟利昂的限制•中国环保部、国家发改委、工业和信息化部于2010年9月27日发布《中国受控消耗臭氧层物质清单》。•清单中物质包括8类，96种物质，共575个化合物。FFFFHClClF全氯氟烃哈龙FFFFFClFFFBrBrFFFClClClClClClClHHHHHHFHBrBrFHHClBrHHHBr四氯化碳含氢氯氟烃含氢溴氟烃溴氯甲烷甲基溴甲基氯仿氟利昂替代物的选择•CFCs的替代物必须考虑对环境的影响因素，此外，还必须考虑其安全性和可接受性，要求替代物能接近以前主要使用的CFCs产品性能。例如新的制冷剂替代物必须具有良好的热力学性能、高效以及使用安全等优点。•从长远考虑，CFCs替代物要具备以下两个特点：•（1）具有很低的ODP值：臭氧破坏潜能值•（2）具有较低的GWP值：气候变暖潜能值氟利昂替代物的种类•1.人工合成型替代制冷剂•1.1HCFCs类物质，即含氢氟氯烃类化合物•1.2HFCs类物质，即氢氟烃类化合物•1.3HFEs，氟化醚类•1.4混合制冷剂•2.天然制冷化合物•2.1HFs碳氢化合物•2.2R700系列化合物1.1含氢氟氯烃类HCFCs•优点：GWP值和ODP值低•缺点：消耗大气臭氧•结论：作为临时的过渡性替代物•中国根据《蒙特利尔议定书》规定，2013年生产和使用分别冻结在2009和2010年两年平均水平，2015年在这水平上削减10％，2020年削减35％，2025年削减67.5％，2030年实现除维修和特殊用途以外的完全淘汰。ClFHFHHHFClClHHHFClFR-22(CHClF2)R-141(CH3CCl2F)R-142b(CH3CClF2)R22•R22(CHClF2)在常温下为无色，近似无味的气体，不燃烧、不爆炸、无腐蚀，毒性比R12略大，但仍然是安全的制冷剂，加压可液化为无色透明的液体。•R22的化学稳定性和热稳定性均很高，特别是在没有水份存在的情况下，在200℃以下与一般金属不起反应。在水存在时，仅与碱缓慢起作用。但在高温下会发生裂解。•R22是一种低温制冷剂，可得到-80℃的制冷温度。ClFHF1.2氢氟烃类HFCs•优点：在大气中寿命短，无氯，对臭氧不产生破坏作用。•缺点：GWP值不为0•结论：在目前以及将来的一定时期内，是CFCs较好的替代品。FFHHFFHHFFHHFHFFFFR134a(CF3CH2F)R152a(CH3CHF2)R125(CF3CHF2)R134a•R134a(CF3CH2F)是一款使用最广泛的中低温环保制冷剂，不含氯原子，对臭氧层不起破坏作用，具有良好的安全性能（不易燃、不爆炸、无毒、无刺激性、无腐蚀性）；其制冷量与效率与R12非常接近，所以视为优秀的长期替代制冷剂。•R134a可广泛用做汽车空调，冰箱、中央空调、商业制冷等行业的制冷剂，并可用于医药、农药、化妆品、清洗行业。FFHHFF1.3氟化醚类HFEs•此类化合物不含氯原子，不是臭氧消耗物质，其平流层的ODP值为0。•与HFCs结构类似，多一个醚键，使得大气寿命缩短，并且GWP值较HFCs更低。•结论：是相对优良的替代物。目前仍在研发、测试阶段，未投入生产。FOFFHHHFOFFFFFFFHFE-143a(CF3OCH3)HFE-218(CF3OCF2CF3)HFE-143a&HFE-218•醚类混合物HFE-134a／HFE-218（32.9:61.7）制冷性能与其他R22替代制冷剂热物性基本相似，在环保方面具有优越的性能，同时符合“蒙特利尔议定书”和“京都议定书”的要求。在热稳性能方面也具有很大优势。•因此理论上完全可以作为新一代的制冷剂用作R22的替代物。FOFFHHHFOFFFFFFF1.4混合制冷剂•R410A是近共沸混合制冷剂：R32：R125=1:1•ODP为0，GWP为2000，比R22高。毒性极低不可燃，热稳定性高。•R407C是由R32：R125：R134a按23：25：52组成的三元非共沸混合物。•ODP值为0，GWP值为1700与R22相同。具有清洁、低毒、不燃、致冷效果好等特点，大量用于空调行业。FFHHFFFFHHFHFFFFR32R125R134a1.4混合制冷剂•山东东岳化工有限公司于2007年开发出了具有自主知识产权的东岳三号(DYR03)、东岳五号(DYR05)等可替代R22的环保制冷剂。•DYR03(R439a)是三元混合物，无毒不燃，制冷速度快，节能效果好,可直接充灌于R410A系统中。•DYR05是三元混合物，无毒不燃，热工参数与R22非常接近，循环性能优于R22可直接充灌于空调系统中替代R22.氟利昂替代物的种类•1.人工合成型替代制冷剂•1.1HCFCs类物质，即含有氯氟氢碳的化合物•1.2HFCs类物质，即含有氟氢碳的化合物•1.3HFEs，氟化醚类•1.4混合制冷剂•2.天然制冷化合物•2.1HFs碳氢化合物•2.2R700系列化合物2.1HFs碳氢化合物•HFs碳氢化合物，如丙烷(R290)、丁烷(R600)、异丁烷(R600a)等。•此类化合物OPD为0，GWP值较低，但由于具有可燃性，在使用上受到一定限制，在技术开发和安全设计上要求较高。2.2R700系列化合物•R700系列化合物，如R717(NH3)、R744(CO2)、R718(H2O)等。•NH3是一种传统的制冷剂，使用历史悠久，优点是ODP值和GWP值都为0、价格低廉、传热性能好、能效高。缺点：毒性高、与某些材料不兼容。使用受到限制。•H2O作为制冷剂，对环境没有任何破坏。•CO2作为制冷剂，ODP为0，GWP为1，无毒，不燃烧，无腐蚀性、容积制冷量大。•在技术开发上要求较高。总结类型优点缺点人工合成型HCFCsGWP值和ODP值低消耗大气臭氧HFCs在大气中寿命短；ODP=0GWP值较高HFEsODP=0；GWP值较HFCs更低GWP不为0混合制冷剂ODP=0GWP值较高天然化合物ODP值和GWP值很低开发技术高