一种环保的混合制冷剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保的混合制冷剂及其制备方法，该混合制冷剂是一种3元混合工质，由以下组分的质量占比混合而成：45%~65%的R290、25~45%的R152a和5%~10%的R227ea。该制冷剂的ODP值为0，GWP值在200~350范围内，远低于目前空调设备中使用的制冷剂R22和R407C的GWP值，具有环境友好的特点，而且该制冷剂的各基本热物性参数均优于制冷剂R22和R407C。与制冷剂R22和R407C相比，该制冷剂的单位质量制冷量高，排气温度低，蒸发压力、冷凝压力以及系统COP值与R22和R407C基本接近。因此，本发明专利技术的混合制冷剂可作为制冷剂R22与R407C的一种理想替代制冷剂。

Environment friendly mixed refrigerant and preparation method thereof

The invention discloses a mixed refrigerant and its preparing method of environmental protection, the mixed refrigerant is a 3 yuan mixed refrigerant, which comprises the following components quality accounted for a mixture of 45%~65% R290, 25~45% R152a and 5%~10% R227ea. The ODP value of the refrigerant is 0, the GWP value in the range of 200~350, much lower than the current used in the air conditioning refrigerant R22 and R407C GWP, has the characteristics of environmental friendly, but also the basic thermophysical parameters are better than the refrigerant refrigerant R22 and R407C. Compared with the refrigerant R22 and R407C, the refrigerant has a high unit mass refrigeration capacity and low exhaust temperature, and the evaporation pressure, condensing pressure and system COP value are basically close to those of R22 and R407C. Therefore, the mixed refrigerant of the invention can be used as an ideal alternative refrigerant for refrigerant R22 and R407C.

【技术实现步骤摘要】
一种环保的混合制冷剂及其制备方法
本专利技术涉及制冷剂领域，具体涉及一种环保的混合制冷剂及其制备方法。
技术介绍
制冷剂作为制冷空调系统中最重要的组成部分，其本身的环保性能日趋瞩目。国际方面不断颁布和更新相关法规来限制制冷剂带来的环境影响。从最初的《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》到最近的《巴黎协定》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书修正案》，高臭氧破坏(OzoneDepletionPotential，ODP)制冷剂和高温室效应(GlobalWarmingPotential，GWP)制冷剂在逐渐被限制使用。《巴黎协定》中承诺将全球气温升高幅度控制在2℃范围内，而《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书修正案》则对各国家进一步细化了非环保制冷剂的冻结使用时间：发达国家和发展中国家分别在2024年前和2028年前冻结使用HFCs制冷剂，通过这样的做法全球预计将减少88％的HFCs排放，从而在本世纪末防止全球升温0.5℃。现阶段，由于含氯原子的高ODP制冷剂已经基本被淘汰，所以制冷剂的环境影响主要体现在温室效应方面。对于制冷剂本身来说，GWP值可以衡量其使用年限内温室效应的大小。而目前国际上对新型环保制冷剂的替代研究主要是开发氟化烃(HFCs)替代物和采用碳氢制冷剂等天然工质两种途径，但目前空调设备的制冷剂所采用的HFCs类替代物仍存在一定的不足，无法实现低GWP制冷剂替代的目标。此外，天然工质R717、CO2等，受限于自身的毒性、高制冷循环压力等缺点，也制约了这类天然环保工质的推广使用。因此，研究新型替代制冷剂需要权衡环境影响、热力学性质、循环性能和安全性等多方面的因素。制冷剂R290，分子式为CH3CH2CH3，具有优越的热力学性能，ODP为零，GWP值仅为3，环境友好，但同时具有可燃的缺点；制冷剂R277ea，分子式为CF3CHFCF3，具有良好的热稳定性和化学稳定性，无毒不可燃，无腐蚀性，在大气中存留寿命短；同时也是一种良好的阻燃剂，它的抑燃性优于R125，但其GWP值为2700，该成分的质量占比对混合制冷剂的GWP值有很大的影响；制冷剂R290的优势在于热物性良好，但其可燃的缺陷，使制冷系统中制冷剂R290的充注量受到限制；制冷剂R227ea是一种良好的阻燃制冷剂，与可燃制冷剂混合，可提高混合制冷剂的燃烧下限值，从而提高制冷系统制冷剂的充注量，但其GWP值高，混合制冷剂中R227ea的质量占比过多将使混合制冷剂的GWP值不满足低GWP制冷剂替代的发展需求；由于R290的燃烧质量浓度下限仅为40.35g/m3，且R227ea的GWP值高达2700，若仅用制冷剂R290与R227ea混合，则要么混合制冷剂的燃烧质量浓度下限值较低，制冷系统的制冷剂允许充灌量受到限制，达不到所需的充灌量要求；要么混合制冷剂的GWP值较高，不符合低GWP制冷剂替代的发展需求。而制冷剂R152a的燃烧质量浓度下限为132.03g/m3，其燃烧质量浓度下限值明显高于R290。但R152a的热物性劣于R290，与R134a接近，GWP值为120，ODP值为0。将制冷剂R152a作为第三种组元与R290和R227ea混合，一方面可以提高混合制冷剂的燃烧质量浓度下限值，从而提高制冷系统的制冷剂允许充灌量；另一方面也能降低混合制冷剂的GWP值，满足低GWP制冷剂替代的发展需求。纵观上述3种制冷剂的优缺点，将三者混合可以达到优势互补的目的。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种环保的混合制冷剂(R290/R152a/R227ea)。该混合制冷剂是一种三元近共沸混合制冷剂，由丙烷(R290)、1,1-二氟乙烷(R152a)以及七氟丙烷(R227ea)三种组分混合而成，具有热物性优良、制冷性能优越、环保低可燃、环境友好的特点，可作为R22和R407C等过渡替代制冷剂的替代物，同时还可以减少系统中制冷剂的充灌量，可应用于空调等制冷设备中，以替代R22以及R407C等制冷剂制冷空调系统。本专利技术通过下述技术方案实现。一种环保的混合制冷剂，该混合制冷剂由丙烷(R290)、1,1-二氟乙烷(R152a)和七氟丙烷(R227ea)组成。优选的，所述混合制冷剂中，丙烷的质量分数为45％-65％，1,1-二氟乙烷的质量分数为25％-45％，七氟丙烷的质量分数为5％-10％。进一步优选的，所述混合制冷剂中，丙烷的质量分数为60％，1,1-二氟乙烷的质量分数为35％，七氟丙烷的质量分数为5％。通过对比不同压力下混合制冷剂的温度滑移变化趋势来确定较优的各组分配比。以上所述的一种环保的混合制冷剂的制备方法，该方法是将丙烷、1,1-二氟乙烷和七氟丙烷在液相状态下进行物理均匀混合得混合制冷剂。丙烷(R290)，其分子式为CH3CH2CH3，相对分子量为44.10，标准沸点为-42.1℃，临界压力为4.25MPa，临界温度为96.7℃；1,1-二氟乙烷(R152a)，其分子式为CH3CHF2，相对分子量为66.05，标准沸点为-24℃，临界压力为4.52MPa，临界温度为113.3℃；七氟丙烷(R227ea)，其分子式为CF3CHFCF3，相对分子量为170.03，标准沸点为-16.34℃，临界压力为2.93MPa，临界温度为101.75℃。在标准工况、中温工况和高温工况下，将所述的混合制冷剂替代现有制冷设备中的制冷剂R22或R407C等。所述的标准工况、中温工况和高温工况参考标准JB/T7666-95《制冷和空调设备名义工况一般规定》，其中标准工况的蒸发温度为5℃，冷凝温度为40℃，吸气温度为15℃，液体温度为35℃；中温工况的蒸发温度为-7℃，冷凝温度为49℃，吸气温度为18℃，液体温度为38℃；高温工况的蒸发温度为7℃，冷凝温度为55℃，吸气温度为18℃，液体温度为50℃与现有技术相比，本专利技术的混合制冷剂具有以下优点：(1)具有优越的环境友好性。本专利技术的混合制冷剂的ODP＝0，GWP值在200～350范围内(依据配比浓度不同而变化)。由于组分制冷剂R227ea的阻燃及抑燃作用，使混合制冷剂的燃烧质量浓度下限值在77～96g/m3范围内(依据配比浓度不同而变化)，而R22的ODP＝0.06，GWP＝1700；R407C的ODP＝0，GWP＝1530。可见本专利技术的混合制冷剂的环保性能远优于R22与R407C，符合当前新型替代制冷剂低GWP值的研究发展趋势。(2)具有优越的热力性能。相比于R22与R407C，本专利技术的混合制冷剂具有优越的热力性能。(3)具有良好的循环性能。与R22和R407C相比，本专利技术的混合制冷剂的系统COP值与R22和R407C相当；排气温度更低，有利于压缩机的保护，提高其使用寿命；单位质量制冷量约为R22的1.46倍，约为R407C的1.52倍，可以减小制冷剂的充灌量。(4)本专利技术的混合制冷剂可作为R22和R407C等过渡替代制冷剂的替代物，还可以减少系统中制冷剂的充灌量。附图说明图1为实施例3所得混合制冷剂与R22、R407C的饱和蒸汽压力曲线图。图2为不同压力下，混合制冷剂的温度滑移值随R290组分的质量分数占比的变化趋势图。图3为实施例3所得混合制冷剂与R22、R407C的汽化潜热对比图。图4为实施例3所得混合制冷剂与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保的混合制冷剂，其特征在于，该混合制冷剂由丙烷、1,1‑二氟乙烷和七氟丙烷组成。

【技术特征摘要】
1.一种环保的混合制冷剂，其特征在于，该混合制冷剂由丙烷、1,1-二氟乙烷和七氟丙烷组成。2.根据权利要求1所述的一种环保的混合制冷剂，其特征在于，所述混合制冷剂中，丙烷的质量分数为45%-65%，1,1-二氟乙烷的质量分数为25%-45%，七氟丙烷的质量分数为5%-10%。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫江虹，韩联进，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44