制冷剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及制冷剂的材料及生产制备领域，具体地，涉及一种制冷剂及其制备方 法和应用。
【背景技术】
[0002] 到目前为止，根据制冷剂类型、蒸发温度、冷凝温度和压力等热力学条件以及制冷 设备的使用地点考虑制冷剂种类，大致可分为四类:即无机化合物、氟里昂类、碳氢化合物、 和共沸溶液。
[0003] 无机化合物制冷剂比较简单，有氨、水和二氧化碳等。
[0004] 氟里昂类是目前应用最广泛，效果最好的制冷剂，由于氟利昂化学性质稳定，具有 不燃、无毒、介电常数低、临界温度高、易液化等特性，因而广泛用作冷冻设备和空气调节装 置的制冷剂，其起源于十九世纪三十年代，比氨晚60年左右，它是饱和碳氢化合物的卤族 (氟、氯、溴)衍生物的总称，或者说是由氟、氯和碳氢化合物组成的。氟利昂是臭氧层破坏的 元凶，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，除了被当作制冷剂外，还广泛被应用与发泡 剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。20世纪80 年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了 144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世 界向大气中排放的氟利昂已达到了 2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所 以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在 对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的 作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估 计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
[0005] 碳氢化合物制冷剂是较后时期发展起来的一种制冷剂，由乙烷、丙烯等组成。由于 其消耗臭氧潜能值0DP和全球变暖潜能值GWP值都为零，对环境影响很小，但是由于在可燃 性、刺激性及毒性方面存在很多问题，因而受到很多国家和地区的使用限制，市场用量较 小。
[0006] 共沸溶液是由两种以上制冷剂组成的混合物，蒸发和冷凝过程也不分离，就像一 种制冷剂一样。目前实用的有R500、R502等。与R22相比其压力稍多，制冷能力在较低温度下 提高13%左右。此外在相同蒸发温度和冷凝温度下。压缩机的排气温度较低。可以扩大单组 压缩机的使用温度范围，所以发展前景看好。
[0007] 关于制冷剂对大气环境的污染问题，这是关系到人类健康和生存的大事，也是我 们大家共同关心的问题。多年来很多专家为此进行了深入研究，希望通过研制一种新的CFC 类氟利昂替代品制冷剂，使得该制冷剂不仅对大气臭氧层损耗潜值为零，而且排放入大气 后对温室效应造成直接影响的全球变暖潜值方面也必须符合要求。臭氧层的破坏，已经成 为全球普遍关注的环境焦点问题，国际社会分别于1985年和1987年制定了《保护臭氧层维 也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，中国于1991年加入了《蒙特利尔议 定书》国际公约组织，并承诺了消耗臭氧层物质的控制时间表，即R12和R22的完全淘汰时间 分别于2010年和2030年。因而，提供一种新型环保的制冷剂迫在眉睫。
[0008] 因此，提供一种可燃性低，0DP为零且GWP值极低，可以在保证安全使用的同时，且 不改变现有使用氟利昂制冷剂的压缩系统的构造的制冷剂及其制备方法是本发明亟需解 决的问题。
【发明内容】
[0009] 针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中制冷剂环保性能、可燃性、 刺激性及毒性等存在一定的问题，对环境造成较大的影响，进而危害生存环境的问题，从而 提供一种可燃性低，0DP为零且GWP值极低，可以在保证安全使用的同时，且不改变现有使用 氟利昂制冷剂的压缩系统的构造的制冷剂及其制备方法。
[0010] 为了实现上述目的，本发明提供了一种制冷剂，其中，所述制冷剂包括化合物A、化 合物B、乙烷、丙烷、异丁烷和丙烯，其中，所述化合物A的结构如式（I)所示，所述化合物B的 结构如式(Π )所示：
[0013] 1?1、1?2、1?、1?4、1?5和1?6各自选自氟、溴或碘。
[0014] 本发明还提供了一种制冷剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：向容器内顺次 加入第一乙烷、第一化合物A、丙烷、异丁烷、第二化合物A、化合物B、第二乙烷和乙烯后混 合，制得制冷剂;其中，
[0015] 所述化合物A的结构如式(I)所示，所述化合物B的结构如式(II)所示：
[0018] 1?1、1?2、1?、1?4、1?5和1?6各自选自氟、溴或碘。
[0019] 本发明还提供了一种上述所述的制冷剂或根据上述所述的制备方法制得的制冷 剂的应用。
[0020] 通过上述技术方案，本发明以乙烷的卤族衍生物为主要原料，并将少量沸点较低 的乙烷、丙烷和丙烯，以及沸点较高的异丁烷加入上述主要原料中，从而使得制得的混合制 冷剂和单纯的主要原料作为制冷剂相比，因少量低沸点组分加入到高沸点的主要原料中， 因而制得的制冷剂制冷系数提高，能耗下降；同时因少量高沸点组分加入到相对其而言沸 点较低的主要原料中，因而使得吸气比体积减小，进而使得使用该制冷剂的制冷量增大，并 获得较低的蒸发温度。同时，该制冷剂可以发挥碳氢制冷剂的环保特点，又可以降低其易燃 性，增加了制冷剂的稳定性，提高了使用效率，达到了节能效果，又不改变目前常规空调冰 箱的压缩机系统的效果。
[0021] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0022] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0023]图1是本发明提供的实施例1-13中制冷系数随1，1，1，2_四氟乙烷和乙烷的用量变 化规律图；
[0024]图2是本发明提供的实施例1-13中制冷系数随异丁烷和丙烷的用量变化规律图； [0025]图3是本发明提供的实施例1-13中制冷系数随乙烷和1，1_二氟乙烷的用量变化规 律图；
[0026]图4是本发明提供的实施例1-13中制冷系数随1，1，1，2_四氟乙烷和丙烯的用量变 化规律图。
[0027]附图标记说明
[0028] 1-M1制冷系数 2-M2制冷系数
[0029] 3-M3制冷系数 4-M4制冷系数
[0030] 5-M5制冷系数 6-M6制冷系数
[0031 ] 7-M7制冷系数 8-M8制冷系数
[0032] 9-M9制冷系数 10-M10制冷系数
[0033] 11-M11制冷系数 12-M12制冷系数
[0034] 13-M13 制冷系数。
【具体实施方式】
[0035] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0036]本发明提供了一种制冷剂，其中，所述制冷剂包括化合物A、化合物B、乙烷、丙烷、 异丁烷和丙烯，其中，所述化合物A的结构如式(I)所示，所述化合物B的结构如式(II)所示：
[0039] 1?1、1?2、1?、1?4、1?5和1?6各自选自氟、溴或碘。
[0040] 上述设计通过以乙烷的卤族衍生物为主要原料，并将少量沸点较低的乙烷、丙烷 和丙烯，以及沸点较高的异丁烷加入上述主要原料中，从而使得制得的混合制冷剂和单纯 的主要原料作为制冷剂相比，因少量低沸点组分加入到高沸点的主要原料中，因而制得的 制冷剂制冷系数提高，能耗下降；同时因少量高沸点组分加入到相对其而言沸点较低的主 要原料中，因而使得吸气比体积减小，进而使得使用该制冷剂的制冷量增大，并获得较低的 蒸发温度。同时，该制冷剂可以发挥碳氢制冷剂的环保特点，又可以降低其易燃性，增加了 制冷剂的稳定性，提高了使用效率，达到了节能效果，又不改变目前常规空调冰箱的压缩机 系统的效果。
[0041] 当然，这里各物质的含量可以根据实际需要进行调节，例如，在本发明的一种优选 的实施方式中，为了进一步提高制得的制冷剂的制冷系数，且大大提高其阻燃性，以所述制 冷剂的总体积为基准，所述化合物A的含量为5-10体积％，所述化合物B的含量为30-70体 积％，所述乙烷的含量为1-5体积％，所述丙烷的含量为1-5体积％，所述异丁烷的含量为1-10体积