[发明专利]一种用于替代R134a的环保混合制冷剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于替代R134a的环保混合制冷剂及其制备方法。一种用于替代R134a的环保混合制冷剂，由3,3,3‑三氟丙烯、二氟甲烷和1,1,1,2‑四氟乙烷组成，各组分摩尔百分比为：29～92％的3,3,3‑三氟丙烯、3～20％的二氟甲烷和5～61％的1,1,1,2‑四氟乙烷。由于在1,1,1,2‑四氟乙烷中加入了3,3,3‑三氟丙烯、1,1,2,2‑四氟乙烷等物质，从而改善了混合制冷剂的环保性能，GWP值相对于R134a大幅降低。此外，本发明制备的环保混合制冷剂，具有优异的热工参数和热工性能，在制冷系统中的、循环效率、制冷系数、单位容积制冷量优于R134a或与R134a相当，饱和蒸汽压与R134a相近可直接替代R134a。本发明还公开了一种环保混合制冷剂，在上述混合物中加入Fe₂O₃、MnO₂、ZnO或Al₂O₃纳米颗粒，从而改善了制冷剂与矿物型冷冻机油之间的相溶性。

技术领域

本发明涉及一种混合制冷剂，尤其涉及一种替代R134a的环保混合制冷剂及其制备方法。

背景技术

R134a是目前中国和国际上广泛使用的一种汽车空调制冷剂，由于它对臭氧层无破坏作用，一直被用来作为R12制冷剂的替代品。然而，R134a仍具有较强的温室气体效应(GWP值为1550)。目前，中国汽车产业处在高速增长阶段，预计在2030年我国汽车保有量将较2015年增加1.9亿辆。同时，随着轻型乘用车的空调安装率接近100％，汽车空调制冷剂的排放将会随着经济增长持续增加。

近年来，全球变暖的愈演愈烈，为了应对气候变化，世界各国正在加紧推进氢氟烃(HFCs)制冷剂的替代进程。研究表明，在全球范围内限制HFCs制冷剂的排放，能够使全球气温升高幅度在本世纪末减缓0.5℃，可以对抑制全球变暖做出很大的贡献。当前欧盟各国和美国已经出台了明确的汽车空调制冷剂管理政策，分别于2017年和2021年在新生产的轻型乘用车空调中禁用R134a。目前，中国是全球最大的汽车空调消费国(销售量约占全球总量的24％)，也是全世界最大的还未对R134a进行管控的国家。削减和替代汽车空调制冷剂R134a不仅符合节能减排的政策趋势和背景，同时也将对中国履行蒙特利尔协定作出重要的贡献。因此，寻找环保、高效的替代制冷剂及相关技术已成为我国汽车空调行业的紧迫任务。

《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》等国际合约要求签约国逐步消减并最终禁用制冷剂R134a，同时对其的替代物提出更高的环保要求，除了要求新的制冷剂对臭氧层没有破坏作用，还要求新的制冷剂具有尽可能低的GWP值。

现有技术中，中国专利文件CN200810231909.2公开了一种由80～89％的丙烷和11～20％的异丁烷组成的烷烃类制冷剂；专利US2008029733公开了以五氟乙烷、四氟丙烷和碳氢化合物等物质组成的制冷剂混合物；专利KR200500494148公开了一种由71～90％的丙烷和10～29％的1，1-二氟乙烷组成的混合制冷剂；中国专利文件CN200810238072.4公开了由45～52％的五氟乙烷、45～52％的1，1，1，2-四氟乙烷和3～6％的二甲醚组成的混合物；专利CN200810097中公开了一种由1,1,1,2-四氟乙烷、二甲醚和丙烷三种物质组成的三元共沸混合物；中国专利CN201010198685.7公开了中以2,3,3,3-四氟丙烯、反式1,3,3,3-四氟丙烯和1，1-二氟乙烷组成的混合物；中国专利CN201010196200.0公开了一种以反式1,3，3，3-四氟丙烯、二氟甲烷和二氟甲烷组成的混合物；中国专利文件CN2010196224.6公开了一种由2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷和二甲醚组成的混合物。

上述专利中公开的制冷剂存在或GWP值偏高、或不可直接充罐应用于R134a系统、或可燃性较大等缺点，因此，需要开发具有更好制冷性能，与现有系统更好兼容以及具有更好环保性能的新型制冷剂。

发明内容