專利名稱：：一種替代r410a的制冷劑組合物的制作方法
技術領域：
：本發明屬于制冷劑領域，涉及一種制冷劑組合物，尤其涉及一種應用于家用空調/熱泵等制冷空調系統中替代R410A的制冷劑組合物。
背景技術：
：在2007年9月召開的《蒙特利爾議定書》締約方大會上，對于HCFCs的淘汰和禁用問題達成了新決議，其中規定，發達國家將于2020年完全停止非原料性質的HCFCs生產和消費，而包括中國在內的發展中國家，要在2013年將非原料性質HCFCs(其中約70%是R22)的生產和消費量凍結在2009年和2010年的平均水平上，2030年全面淘汰。由此可見，國際社會對R22的替代迫在眉睫，并且，歐盟等一些發達國家已經提前禁用了R22，制冷空調設備開始使用R410A，而美國從2010年1月1日起也將禁止使用R22的新設備進口，轉而使用R410A，目前國內也有一部分制冷空調設備開始使用R410A。但是，R410A的溫室效應潛能值(GWP)比較高，為2100，甚至高于R22(其為1810)，隨著全球變暖趨勢的日益加劇，國際社會開始關注并控制溫室氣體的排放。也就是說，使用R410A替代R22，解決了臭氧破壞的問題，但是，并沒有解決溫室效應的問題，甚至GWP值還高于R22。因此，必須協調《蒙特利爾議定書》和《京都議定書》的發展，研究開發R410A的替代品，既要不破壞臭氧層，而且還要有比較低的GWP值，根據美國環保局SNAP計劃對溫室氣體的減排態度，替代品C02排放當量的減排比例應在50%以上。現有技術中，專利申請CN1087107A(92113141.0)公開了二氟甲烷和丙烷組成的混合物，該混合物雖然具有較低的GWP值，但二氟甲烷與丙烷的組合，制冷量相對較小，制冷效率相對較低，且某些配比組合的滑移溫度較大；專利申請JP11230626公開了以二氟甲烷和異丁烷、丁烷或丙烷組成的混合物，同樣，該組合物的制冷量相對較小，制冷效率也相對較低，且某些配比組合的滑移溫度較大；專利申請CN1789367A(200510124516.8)公開了可含有R32與氟乙烷或丙烯的混合物，該混合物雖然也具有較低的GWP值，但其以氟乙烷或丙烯為主導，具有較強的可燃性，并且冷量較小，壓力達不到R410A的要求，不適于直接充灌應用；專利申請CN101157849A(200710156803.6)公開了以氟乙烷、二氟甲烷和碳氫化合物等物質組成的混合物，同樣，其以氟乙烷為主導，具有較強的可燃性，并且冷量較小，壓力達不到R410A的要求，也不適于直接充灌應用。另外，專利申請CN101058717A(200710068823.8)公開了以二氟甲烷、五氟乙烷和三氟甲烷組成的混合物；專利申請CN1478849A(03116856.6)公開了以氟乙烷、五氟乙烷和二氟甲烷組成的三元混合物；專利申請CN1280165A(00121158.7)公開了以丙烷、五氟乙烷和二氟甲烷組成的三元混合物；專利申請CN1063300A(91112767.4)、US649356和W09211339公開了以五氟乙烷、二氟甲烷和四氟乙烷組成的混合物；專利申請CN1063301A(91112768.2)、US412974和W09105027公開了以五氟乙烷和二氟甲烷組成的二元混合物；專利申請US6783691公開了以二氟甲烷、五氟乙烷、1，1，1，2_四氟乙烷和碳氫化合物組成的混合物；專利申請CN1136065A(96101957.3)公開了以二氟甲烷、五氟乙烷和其它氟化物組成的混合物。這些申請中的混合物不僅具有較高的GWP值，而且存在或制冷效率低下，或與R410A系統不兼容，或具有較大的滑移溫度，或價格昂貴及替代費用高等問題。
發明內容本發明旨在研究開發一種用于家用空調/熱泵等制冷空調系統中可直接充灌替代R410A的制冷劑。新開發的制冷劑替代物的目標是既不破壞大氣臭氧層，又有較低的溫室效應潛能值，與R410A相比可減少50X以上的C02排放當量，而且與R410A物性相當、與現有R410A系統的管路和部件兼容，可直接充灌，還要有較高的制冷效率，較小的滑移溫度。本發明的制冷劑組合物，由二氟甲烷(R32)和丙烯(R1270)組成，其中各組分質量百分比如下二氟甲烷6095%丙烯540%。優選的，本發明的制冷劑組合物，組分質量百分比如下二氟甲烷7090%，丙烯1030%。上述組分中的二氟甲烷(R32)，其分子式為CiyV摩爾質量為52.02，正常沸點為-51.7t:，臨界溫度為78.rC，臨界壓力為5.78MPa。丙烯(R1270)，其分子式為CH3CH=(^2，摩爾質量為42.08，正常沸點為-47.7°C，臨界溫度為92.4°C，臨界壓力為4.66MPa。本發明提供的制冷劑組合物的制備方法，是將二氟甲烷(R32)和丙烯(R1270)按其相應的配比在液相狀態下進行物理混合即可。本發明具有以下優點和有益效果a.環境性能表1列出了本發明與R410A的環境性能比較，可以看出，本發明的臭氧破壞潛能值(ODP)與R410A—樣，均為零，不會破壞大氣臭氧層，溫室效應潛能值(GWP)較低，替代R410A可減少69%以上的單位C02排放，完全符合制冷劑替代的長遠發展環保要求。表l環境性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>b.熱工參數表2列出了本發明與R410A的熱工參數比較，在ARIStandard520國際標準的空調工況下，蒸發器和冷凝器內制冷劑的壓力值與R410A非常接近，壓縮比相當。本發明的排氣溫度雖然較R410A略高，但試驗證明對壓縮機及系統幾乎沒有影響，且本發明的滑移溫度非常小，有的配比下滑移溫度為零，是一種共沸混合物。這些都符合對R410A直接充灌以及替代物選擇的要求。表2熱工參數比較<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>c.熱工性能表3列出了本發明與R410A的熱工性能比較，本發明的COP值可比R410A提高3%5%，應用后具有較好的節能效果；質量制冷量較R410A大51X59%，可相應減少系統的制冷劑充裝量，降低了成本，并可間接減少溫室氣體排放量；容積制冷量也可比R410A提高1%12%，各項熱工性能指標均優于R410A。表3熱工性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>d.直接充灌性能經過符合國際標準規定的材料相容性試驗驗證，本發明與原R410A系統中的金屬材料、塑性材料和彈性材料等均是相容的，在替代R410A的轉軌過程中無需更換系統的部件和管路；另外，經潤滑油相溶性試驗驗證，本發明與R410A系統使用的醚類油(PVE)或酯類油(POE)相溶，且與礦物油(MO)相溶。因此，本發明與現有R410A系統的管路和部件兼容，無需更換管路部件和潤滑油，可大大降低R410A替代過程中的轉軌費用。綜上所述，本發明不破壞大氣臭氧層，GWP值較低，替代R410A后可減少69%以上的單位C02排放，與R410A的物性參數非常接近，與現有R410A系統的管路、部件和潤滑油兼容，可大大降低替代過程中的轉軌費用，而且，替代后各項熱工性能指標均優于R410A，是一種理想的R410A長期替代品。具體實施例方式下面通過實施例對本發明所述的制冷劑及其優點進一步說明，但并不限于此。其中各組分的含量均為質量百分比。實施例中二氟甲烷(R32)，其分子式為ciyv摩爾質量為52.02，正常沸點為-51.7t:，臨界溫度為78.rC，臨界壓力為5.78Mpa;丙烯(R1270)，其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08，正常沸點為-47.7°C，臨界溫度為92.4°C，臨界壓力為4.66MPa。實施例1:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例2:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例3:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例4:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例5:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例6:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例7:制冷劑組合物，組分質量百分比如下上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。實施例8:制冷劑組合物，組分質量百分比如下二氟甲烷95%，丙烯5%。將以上二種組分在液相下進行物理混合后作為制冷劑。在ARIStandard520國際標準的空調工況下，即蒸發溫度為7.2。C、冷凝溫度為54.4t:、過熱溫度為11.rC、過冷溫度為8.3t:及壓縮機效率為75%的工況下，上述實施例制冷劑的環境參數、物性參數及熱工性能等列于表4中。表4制冷劑的環境參數、物性參數及熱工性能制冷劑性能實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7實施例8R410AODP000000000GWP4134464795115445776106422100單位質量co2減排比例80%79%77%76%74%73%71%69%:二氟甲烷60%:二氟甲烷65%:二氟甲烷70%:二氟甲烷75%:二氟甲烷80%:二氟甲烷85%:二氟甲烷90%丙烯40%。將以丙烯35%。將以丙烯30%。將以<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>備注*表示與R410A的相應比值，其中COP為性能系數。從表4可以看出本發明與R410A的各項參數和性能比較，本發明不破壞大氣臭氧層，GWP值較低，替代R410A可減少69%以上的溫室氣體排放，符合制冷劑替代的長遠發展環保要求。本發明的蒸發器和冷凝器內制冷劑壓力值與R410A非常接近，壓縮比相當，排氣溫度雖然較R410A略高，但試驗證明對壓縮機及系統幾乎沒有影響，且本發明的滑移溫度非常小，有的配比下滑移溫度為零，是一種共沸混合物，符合對R410A直接充灌以及替代物選擇的要求。本發明的COP值可比R410A提高3%5%，應用后具有較好的節能效果；質量制冷量較R410A大51%59%，可相應減少系統的制冷劑充裝量，降低了成本，并間接減少溫室氣體排放量；容積制冷量也可比R410A提高1%12%。本發明與原R410A系統中的金屬材料、塑性材料和彈性材料等均是相容的，在替代R410A的轉軌過程中無需更換系統的部件和管路；另外，經潤滑油相溶性試驗驗證，本發明與R410A系統使用的醚類油(PVE)或酯類油(POE)相溶，且與礦物油(MO)相溶。因此，本發明與現有R410A系統的管路和部件兼容，無需更換管路部件和潤滑油，可大大降低R410A替代過程中的轉軌費用。權利要求一種制冷劑組合物，其特征在于，由二氟甲烷和丙烯組成，各組分的質量百分比如下二氟甲烷60～95％丙烯5～40％。2.如權利要求l所述的制冷劑組合物，其特征在于，各組分的質量百分比如下二氟甲烷7090%，丙烯1030%。3.—種權利要求1所述的制冷劑組合物的制備方法，是將二氟甲烷和丙烯按其相應的配比在液相狀態下進行物理混合。全文摘要本發明提供一種應用于家用空調/熱泵等系統中替代R410A的制冷劑組合物。該制冷劑由二氟甲烷(R32)和丙烯(R1270)組成；其制備方法是將上述各組分按其相應的配比在液相下進行物理混合。本發明不破壞大氣臭氧層，GWP值較低，可減少69％以上的溫室氣體排放，熱工參數與R410A非常接近，與現有R410A系統的管路、部件、潤滑油兼容，可實現直接充灌，熱工性能優于R410A，替代后具有更高的制冷效率和更好的節能效果。文檔編號C09K5/04GK101775268SQ20101001184公開日2010年7月14日申請日期2010年1月12日優先權日2010年1月12日發明者孫森,龐峰,王鑫,胡金正申請人:山東東岳化工有限公司