[發明專利]一種三元近共沸制冷劑、其制備方法及用途

有效

• 申請號: 200810097393.7
• 申請日: 2008-05-14
• 公開（公告）號: CN101275067A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 張宇;公茂瓊;吳劍峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04;F25B1/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明屬于制冷劑領域。本發明涉及一種混合制冷劑，特別涉及一種高效、環保的，可用于替代傳統R502、R22工作物質的混合制冷劑。本發明還涉及一種制備所述混合制冷劑的方法。本發明另外涉及一種所述混合制冷劑的用途。

背景技術

-40℃溫區的制冷設備在商業制冷領域發揮著越來越大的作用。例如，醫療領域的生物活性儲存，遠洋漁業的深冷保鮮，以及高端家用冰箱的深冷速凍室等，都需要獲得-40℃甚至更低的制冷溫度，這也是單級壓縮制冷系統能夠達到的最低有效制冷溫度。

過去常用于-40℃溫區單級壓縮制冷系統中的工作物質主要有R502，R22等。其中R502是由R22(CHClF₂)和R115(CClF₂CF₃)以48.8/51.2的質量比組成的共沸工作物質，常壓沸點為-45.3℃，由于其兩個組元均含有氯原子，因此具有很高的臭氧破壞效應。R22(CHClF₂)的常壓沸點為-40.8℃，這種工作物質的理論效率較高，但其應用于-40℃工作狀況時排氣溫度過高，不利于壓縮機的長期運行，因此這種工作物質一般僅在高背壓的空調系統中使用，且由于其具有一定的臭氧破壞效應，屬于《蒙特利爾協定書》中規定的被逐步淘汰的制冷劑。R502的主要替代品R404A是由R125(CHF₂CF₃)、R143a(CH₃CF₃)和R134a(CH₂FCF₃)以44/52/4的質量比組成的非共沸混合物，常壓沸點為-46.6℃，其最大特點是不可燃且不含臭氧層破壞物質，但泡露點溫差較大，工作物質效率不高。

國際專利WO2006038766公開了一系列替代R502和R22的混合制冷劑，其特點是圍繞HFC類工作物質R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、R152a(1，1-二氟乙烷)和HC類工作物質R290(丙烷)、R1270(丙稀)、R600a(異丁烷)，以及二甲醚(DME)等物質組合了多種混合制冷劑。由于R152a、R290、R1270、R600a以及二甲醚均是可燃物質，這幾種物質組成的混合物具有較強的可燃性；R134a的添加雖然在一定程度上抑制了其可燃性，但是R134a工作物質應用于-40℃溫區其本征效率很低，且組成的多元混合物均為非共沸工作物質，具有較大的泡露點溫差。

R134(1，1，2，2-四氟乙烷)是新涌現出來的一種HFC類制冷工作物質，它屬于R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)的異構體，即與R134a具有相同的分子式，但是分子結構不同。R134不可燃，比R134a的全球變暖潛值(GWP)系數低約30％，且本征效率高于R134a，是一種很有潛力的替代制冷劑。二甲醚(DME)分子式為CH₃OCH₃，常壓沸點-24.8℃，實驗證明其在冰箱工作狀況下制冷效率與R134a相當，其大氣壽命為0.015年，因此GWP系數僅為1左右，是一種環保性能很高的工作物質。丙烷(R290)在-40℃溫區使用是一種本征效率很高的工作物質，但是由于烷烴的可燃性，很少單獨充注在制冷設備中使用。由于R290和DME能形成正共沸混合物，在-40℃溫區使用可以較大幅度的提高純工作物質的制冷性能。本專利提出將R134添加入R290+DME中組成的三元近共沸制冷劑，不但具有較高的制冷效率，且較大程度的抑制了DME和R290的可燃性，是一種高效、環保、安全的制冷劑。

國際專利WO9715637公開了多種制冷混合物組合，按其權力要求2所述，有可能組合成與本專利相同的R134、DME、R290三元混合物，但按照其權利要求3所述，其可能含有的R134的濃度高達40～95％。根據混合物相平衡分析，R134+DME+R290混合物的溫度滑移(泡露點溫差)隨著R134比例的增加而增大，混合物的制冷效率也隨著降低。本專利基于精確的相平衡計算和制冷循環分析，提出的R134濃度范圍將形成更為優越的共沸/近共沸工質，因此比WO9715637具有更大的優越性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種完全無臭氧層破壞、低溫室效應，可替代傳統R502、R22工作物質的，具有較高效率的近共沸制冷劑。本發明的目的還在于提供一種制備所述混合制冷劑的方法，以及提供一種所述混合制冷劑的用途。

針對上述發明目的，本發明提供如下技術方案：