[发明专利]一种三元近共沸制冷剂、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于制冷剂领域。本发明涉及一种混合制冷剂，特别涉及一种高效、环保的，可用于替代传统R502、R22工作物质的混合制冷剂。本发明还涉及一种制备所述混合制冷剂的方法。本发明另外涉及一种所述混合制冷剂的用途。

背景技术

-40℃温区的制冷设备在商业制冷领域发挥着越来越大的作用。例如，医疗领域的生物活性储存，远洋渔业的深冷保鲜，以及高端家用冰箱的深冷速冻室等，都需要获得-40℃甚至更低的制冷温度，这也是单级压缩制冷系统能够达到的最低有效制冷温度。

过去常用于-40℃温区单级压缩制冷系统中的工作物质主要有R502，R22等。其中R502是由R22(CHClF₂)和R115(CClF₂CF₃)以48.8/51.2的质量比组成的共沸工作物质，常压沸点为-45.3℃，由于其两个组元均含有氯原子，因此具有很高的臭氧破坏效应。R22(CHClF₂)的常压沸点为-40.8℃，这种工作物质的理论效率较高，但其应用于-40℃工作状况时排气温度过高，不利于压缩机的长期运行，因此这种工作物质一般仅在高背压的空调系统中使用，且由于其具有一定的臭氧破坏效应，属于《蒙特利尔协定书》中规定的被逐步淘汰的制冷剂。R502的主要替代品R404A是由R125(CHF₂CF₃)、R143a(CH₃CF₃)和R134a(CH₂FCF₃)以44/52/4的质量比组成的非共沸混合物，常压沸点为-46.6℃，其最大特点是不可燃且不含臭氧层破坏物质，但泡露点温差较大，工作物质效率不高。

国际专利WO2006038766公开了一系列替代R502和R22的混合制冷剂，其特点是围绕HFC类工作物质R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、R152a(1，1-二氟乙烷)和HC类工作物质R290(丙烷)、R1270(丙稀)、R600a(异丁烷)，以及二甲醚(DME)等物质组合了多种混合制冷剂。由于R152a、R290、R1270、R600a以及二甲醚均是可燃物质，这几种物质组成的混合物具有较强的可燃性；R134a的添加虽然在一定程度上抑制了其可燃性，但是R134a工作物质应用于-40℃温区其本征效率很低，且组成的多元混合物均为非共沸工作物质，具有较大的泡露点温差。

R134(1，1，2，2-四氟乙烷)是新涌现出来的一种HFC类制冷工作物质，它属于R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)的异构体，即与R134a具有相同的分子式，但是分子结构不同。R134不可燃，比R134a的全球变暖潜值(GWP)系数低约30％，且本征效率高于R134a，是一种很有潜力的替代制冷剂。二甲醚(DME)分子式为CH₃OCH₃，常压沸点-24.8℃，实验证明其在冰箱工作状况下制冷效率与R134a相当，其大气寿命为0.015年，因此GWP系数仅为1左右，是一种环保性能很高的工作物质。丙烷(R290)在-40℃温区使用是一种本征效率很高的工作物质，但是由于烷烃的可燃性，很少单独充注在制冷设备中使用。由于R290和DME能形成正共沸混合物，在-40℃温区使用可以较大幅度的提高纯工作物质的制冷性能。本专利提出将R134添加入R290+DME中组成的三元近共沸制冷剂，不但具有较高的制冷效率，且较大程度的抑制了DME和R290的可燃性，是一种高效、环保、安全的制冷剂。

国际专利WO9715637公开了多种制冷混合物组合，按其权力要求2所述，有可能组合成与本专利相同的R134、DME、R290三元混合物，但按照其权利要求3所述，其可能含有的R134的浓度高达40～95％。根据混合物相平衡分析，R134+DME+R290混合物的温度滑移(泡露点温差)随着R134比例的增加而增大，混合物的制冷效率也随着降低。本专利基于精确的相平衡计算和制冷循环分析，提出的R134浓度范围将形成更为优越的共沸/近共沸工质，因此比WO9715637具有更大的优越性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全无臭氧层破坏、低温室效应，可替代传统R502、R22工作物质的，具有较高效率的近共沸制冷剂。本发明的目的还在于提供一种制备所述混合制冷剂的方法，以及提供一种所述混合制冷剂的用途。

针对上述发明目的，本发明提供如下技术方案：