CN118126680A - 一种传热组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传热组合物，按重量份数，包括15～60份反式‑1,2‑二氟乙烯，35～85份1,1‑二氟乙烷，本发明还公开了该传热组合物的制备方法，本发明的传热组合物GWP值小于150，可替代传热系统中的1,1,1,2‑四氟乙烷，并且制冷制热效果好、阻燃性优良。
Description
技术领域
本发明涉及制冷制热领域，具体涉及一种传热组合物及其制备方法。
背景技术
随着臭氧层消耗和温室效应环境问题越来越突出，国际社会制定了淘汰氟氯烃(CFCs)、含氢氯氟烃(HCFCs)的《蒙特利尔议定书》和限制温室气体的《京都议定书》。《蒙特利尔议定书》已逐步淘汰了近99％的消耗臭氧层物质，包括具有高全球变暖潜值的消耗臭氧层物质，如氯氟烃。然而，一些消耗臭氧层物质的替代品也具有很高的全球变暖潜值，例如氢氟碳化合物(HFCs)。由于《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》的签订，各国对制冷剂替代物的要求越来越高，除了要求新的制冷剂对臭氧层没有损害这一基本要求外，还要求新的制冷剂具有尽可能低的GWP(全球变暖潜能值)。
1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)具有无毒、不然、无腐蚀、ODP值为0，具有良好的安全和制冷性能，用于替代传统的HCFC-22制冷剂，主要应用于汽车空调、热泵、冷水机组、冰箱冷柜等制冷领域。但是HFC-134a制冷剂GWP值高达1430，温室效应较强，属于《京都议定书》控制的温室气体之一。目前，替代1,1,1,2-四氟乙烷的混配传热工质已经有很多种，GWP值从150以下到1000左右都有涉及。这些组合物大多以2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)为主要组分，如2,3,3,3-四氟丙烯、丙烷及其组合物。通过对比发现，GWP值在150以下的组合物有较强可燃性或者制冷制热效果差的缺点。
如CN101851490A公开了一种含有2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、E-1,3,3,3-四氟丙烯(E-HFO-1234ze)和1,1-二氟乙烷(HFC-152a)的混合制冷剂，该混合制冷剂GWP<100，COP值(能效比)与HFC-134a接近，但是该混合制冷剂具有一定的可燃性，而且其中含氟烯烃含量较高，这就导致了替代成本较高。
又如CN110628389A公开了一种三元混合制冷剂用于替代HFC-134a，第一组分为阻燃剂三氟碘甲烷，第二组分为三氟甲基甲基醚，第三组分为2,3,3,3-四氟丙烯、3,3,3-三氟丙烯(HFO-1243zf)、E-1,3,3,3-四氟丙烯、1,1-二氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)中的一种，优选制冷剂GWP小于100，但是所有混合制冷剂COP值均小于HFC-134a。
又如CN107400502A公开了一种二氟甲烷、丙烯、三氟碘甲烷三元混合制冷剂用于替代HFC-134a，优化后的混合制冷剂相对HFC-134a最高可节能12％左右，但是混合制冷剂仍存在一定的可燃风险。
又如CN113348222A公开了一种含有反式-1,2-二氟乙烯(HFO-1132(E))的组合物。其为含有HFO-1132(E)和至少一种追加化合物的组合物。该组合物为共沸或类共沸组合物，可作为传热介质、发泡剂或喷射剂的用途。不足之处是追加化合物(1,1-二氟乙烯等)的合计含量在10份以下，导致组合物的COP值小于HFC-134a，制冷系统能源利用效率低，无法发挥组合物的节能环保优势。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种GWP低、安全性高、制冷制热效果好的传热组合物及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种传热组合物，按重量份数，包括：
反式-1,2-二氟乙烯(HFO-1132(E))15～60份
1,1-二氟乙烷 35～85份。
优选的，所述传热组合物还包括其他氟代烷烃、其他氟代烯烃、烷烃中的一种。
优选的，所述其他氟代烷烃为一氟甲烷、二氟甲烷、五氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷和三氟碘甲烷中的一种。
优选的，所述其他氟代烷烃的重量份数为4-12份。
优选的，所述其他氟代烯烃为1,1,2-三氟乙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯和2,3,3,3-四氟丙烯中的一种。
优选的，所述其他氟代烯烃的重量份数为5-15份。
优选的，所述烷烃为丙烷、异丁烷中的一种。
优选的，所述烷烃的重量份数为1-5份。
优选的，所述的传热组合物全球变暖潜能值(GWP)小于或等于150。
优选的，所述的传热组合物可燃性小于或等于A2。
本发明还提供该传热组合物的制备方法，将所述组分按其重量配比在液相状态下进行物理混合，得到所述的传热组合物。
本发明所述的反式-1,2-二氟乙烯具有优异的环保性能且单位容积量制冷量优越，但是其制冷制热循环效率偏小。虽然通过将其与HFCs混合可提高它们的循环效率，但是这类混合传热工质GWP值高于150，不能满足环保要求。
本发明所述的1,1-二氟乙烷，GWP值为124，具有制冷制热循环效率高的优点。但是其蒸汽密度较低，导致单位容积制冷量偏小。
本发明所述的其他氟代烷烃或其他氟代烯烃或烷烃为技术成熟的传热工质，但是均具有一定的不足。将所述的其他氟代烷烃或其他氟代烯烃或烷烃加到传热组合物中，可以针对不同应用场景进一步优化配方的可燃性、GWP值和制冷制热效果。
本发明的热组合物通过优化配方，结合了各组分的优势，通过各组分协同作用，最大程度减少了不利因素，具有很好的效果，同时提高了反式-1,2-二氟乙烯的制冷制热循环效率，还提高了1,1-二氟乙烷的单位容积量制冷量。本发明的新型传热组合物其GWP值小于150，制冷制热效果和能力均优于1,1,1,2-四氟乙烷，可直接替换1,1,1,2-四氟乙烷。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、环境性能好，本发明的传热组合物以反式-1,2-二氟乙烯为主要组分，其臭氧消耗潜势(ODP)为0，全球变暖潜能值(GWP)小于1，具有优异的环保性能且单位容积量制冷量优越，可有效改善传热组合物的环保性能，本发明的传热组合物的GWP不大于150。
2、制冷性能好，本发明的热组合物同时含有反式-1,2-二氟乙烯和1,1-二氟乙烷，通过优化配方，结合了反式-1,2-二氟乙烯和1,1-二氟乙烷的优势，协同作用，同时提高了反式-1,2-二氟乙烯的制冷制热循环效率，还提高了1,1-二氟乙烷的单位容积量制冷量，本发明的传热组合物制冷(制热)系数以及单位容积制冷(制热)量均优于单一工质1,1,1,2-四氟乙烷和2,3,3,3-四氟丙烯，可直接替换1,1,1,2-四氟乙烷。
3、安全性能好，本发明的热组合物通过优化配方，结合了各组分的优势，通过各组分协同作用，具有良好阻燃性，所述的传热组合物可燃性不大于A2。
附图说明
图1为本发明实施例1中的传热组合物与1,1,1,2-四氟乙烷的温度-压力对比图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不局限于所述的实施例。
实施例1
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯25％、1,1-二氟乙烷75％。传热组合物性能见表1。
实施例2
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯50％、1,1-二氟乙烷50％。传热组合物性能见表1。
实施例3
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯43％、1,1-二氟乙烷45％，三氟碘甲烷12％。传热组合物性能见表1。
实施例4
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯35％、1,1-二氟乙烷60％，反式-1,3,3,3-四氟丙烯5％。传热组合物性能见表1。
实施例5
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯35％、1,1-二氟乙烷50％，2,3,3,3-四氟丙烯15％。传热组合物性能见表1。
实施例6
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯20％、1,1-二氟乙烷65％，1,1,2-三氟乙烯15％。传热组合物性能见表1。
实施例7
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯34％、1,1-二氟乙烷62％，二氟甲烷4％。传热组合物性能见表1。
实施例8
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯56％、1,1-二氟乙烷41％，丙烷3％。传热组合物性能见表1。
实施例9
将以下组分按其重量份数在液相状态下进行物理混合，得到传热组合物，物料按质量配比为：反式-1,2-二氟乙烯48％、1,1-二氟乙烷46％，1,1,1,2-四氟乙烷6％。传热组合物性能见表1。
表1空调工况下热工参数及热力性能比较
可燃性测试先按照美国ASTM-E681-04标准进行各混合制冷剂的燃烧极限试验，判断制冷剂是否可燃。对于可燃制冷剂再通过计算各实施例的氟取代比和最大绝热火焰温度评估各混合物的最大燃烧速率，并根据GB/T7778-2017确定各混合制冷剂的安全分类。
表1比较了空调工况下(蒸发温度5℃，冷凝温度45℃，过热度10K，过冷度5K)，上述实施例1～9中所制得的传热组合物与1,1,1,2-四氟乙烷、2,3,3,3-四氟丙烯、丙烷、R513A和R454C的热工参数(即平均沸点、可燃性、GWP值、单位容积制冷(制热)量)以及热力性能(制冷系数COPc、制热系数COPh)。
从表1中可以看出，在空调工况下，实施例1～9中所制得的传热组合物有较低的GWP；所得的制冷(制热)系数以及单位容积制冷(制热)量均优于单一工质1,1,1,2-四氟乙烷和2,3,3,3-四氟丙烯。而且，实施例1～9中所制得的传热组合物的制冷(制热)系数和GWP值也优于现有R513A和R454C等组合物。
Claims (8)
1.一种传热组合物，其特征在于，按重量份数，包括：
反式-1,2-二氟乙烯 15～60份
1,1-二氟乙烷 35～85份。
2.根据权利要求1所述的传热组合物，其特征在于，所述传热组合物还包括其他氟代烷烃、其他氟代烯烃、烷烃中的一种。
3.根据权利要求2所述的传热组合物，其特征在于，所述其他氟代烷烃为一氟甲烷、二氟甲烷、五氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷和三氟碘甲烷中的一种。
4.根据权利要求2所述的传热组合物，其特征在于，所述其他氟代烯烃为1,1,2-三氟乙烯、反式-1,3,3,3-四氟丙烯和2,3,3,3-四氟丙烯中的一种。
5.根据权利要求2所述的传热组合物，其特征在于，所述烷烃为丙烷、异丁烷中的一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的传热组合物，其特征在于，所述的传热组合物全球变暖潜能值小于或等于150。
7.根据权利要求1-5任一项所述的传热组合物，其特征在于，所述的传热组合物可燃性小于或等于A2。
8.权利要求1-7任一项所述的传热组合物的制备方法，其特征在于，将所述组分按其重量配比在液相状态下进行物理混合，得到所述的传热组合物。
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