一种混合制冷剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于制冷剂领域，具体涉及混合制冷剂，特别涉及一种高效的、适用于中低 温区（_120°C---70°C)的可用于替代传统制冷工质的非易燃混合制冷剂。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展和科学技术的进步，低温环境特别是_120°C---70°C的温区在 众多行业已成为必不可少的措施。例如，航空航天环境模拟试验，电气电子样品低温可靠性 测试、医疗领域的生物活性储存、远洋渔业的保鲜和运输等领域。
[0003] 传统的单级压缩压缩制冷循环系统的最低有效制冷温度最低只能达到_40°C左 右，为了解决-40°C以下温区的制冷问题，目前常用的循环制冷方法有：两级压缩制冷循 环；复叠式制冷循环；多元混合工质节流制冷。其中，复叠式制冷循环现在在普冷领域（环 境温度到_153°C的温度范围）最为广泛应用，但其系统复杂，效率不高并且可靠性很低，制 约了其进一步发展。
[0004] 目前，采用多元混合工质（几种现有或者新型的单一工质所构成的多元混合工 质）节流制冷技术是国际制冷学界的优选解决方案。我国专利CN1189532C、CN101307223B、 CN101270275B和CN101275067B中对多元混合工质制冷剂有所报道。其中，专利CNl 189532C 中提出了一种有效作用温区在150-200K(约-73°C至_123°C )的多元混合工质节流制冷 剂，但其包含了 5组物质（共包含近30种物质），成分过于复杂，制约了其进一步的应用发 展；专利 CN101307223B、CN101270275B 和 CN101275067B 涉及的多是-40°C左右温区-- 根据相关研宄表明，一个固定成分的多元混合工质其有效运行温度范围是较窄的，一般在 5-15K左右，超出这个范围则效率急剧下降。因此，相应的混合制冷剂不能高效地运行于更 低的温区。
[0005] 此外，由于制冷领域传统采用的氟氯烃工质（CFC)中氯原子对于臭氧层的破坏， 现行的混合替代工质多考虑零ODP值和安全性的要求，大多选用HFCs类的物质。此类物质 的共同特点是：氢原子数量较多一一因此更加不稳定，易燃易爆。这对于混合制冷工质的应 用增加了极大的限制，尤其是在一些对安全性要求很高的领域，如医疗制药等。因此，在实 际应用中，需要加入不可燃的工质来抑制可燃性。事实上，如果不考虑可燃性，可作为混合 物组员的物质很多，相比较而言，阻燃的制冷剂就比较少。本发明采用的七氟丙烷具有优秀 的阻燃性，且环境性能优越，ODP为零，因此在多元混合制冷剂领域可以作为一种优秀的阻 燃剂。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高效的适用于中低温区（_120°C---70°C )的多元 混合工质制冷剂。与现有技术相比，本发明提出的混合工质成分简单，适用温区更低，降温 速度快，同时不易燃不易爆，安全稳定。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。
[0007] 针对上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] 一方面，本发明提供一种混合制冷剂，所述制冷剂为由七氟丙烷、1，1，1-三氟乙 烷、六氟乙烷、乙烯、氮气组成的混合物；所述的混合制冷剂中各成分的摩尔百分比浓度之 和为100%，其中，所述七氟丙烷的摩尔百分比浓度为10% -20%，1，1，1-三氟乙烷的摩尔 百分比浓度为15% -25%，六氟乙烧的摩尔百分比浓度为25% -35%，乙稀的百分比浓度为 25% -35%，氮气的摩尔百分比浓度为2% -10%。
[0009] 优选地，所述七氟丙烷的摩尔百分比浓度为13% -17%，1，1，1-三氟乙烷的摩尔 百分比浓度为17% -23%，六氟乙烧的摩尔百分比浓度为27% -33%，乙稀的百分比浓度为 27% -34%，氮气的摩尔百分比浓度为3% -7%。
[0010] 优选地，所述七氟丙烷的摩尔百分比浓度为14% -15%，1，1，1-三氟乙烷的摩尔 百分比浓度为18% -21%，六氟乙烧的摩尔百分比浓度为29% -31%，乙稀的百分比浓度为 29% -32%，氮气的摩尔百分比浓度为4 % -6%。
[0011] 优选地，所述七氟丙烷的摩尔百分比浓度为15%，1，1，1-三氟乙烷的摩尔百分比 浓度为20%，六氟乙烧的摩尔百分比浓度为30%，乙稀的百分比浓度为30%，氮气的摩尔 百分比浓度为5%。
[0012] 优选地，所述地混合制冷剂中各组分是经物理混合而制成的。
[0013] 如上所述，所述包括七氟丙烷、1，1，1-三氟乙烷、六氟乙烷、乙烯、氮气的混合 制冷剂存在优化浓度配比：混合制冷剂中各成分的摩尔百分比浓度之和为100%，所述 七氟丙烷的摩尔百分比浓度为13% -17%，所述1，1，1-三氟乙烷的摩尔百分比浓度为 17% -23%，所述六氟乙烷的摩尔百分比浓度为27% -33%，所述乙烯的百分比浓度为 27% -34%，所述氮气的摩尔百分比浓度为3% -7%。
[0014] 上述包括七氟丙烷、1，1，1-三氟乙烷、六氟乙烷、乙烯、氮气的混合制冷剂还存在 最佳浓度范围：混合制冷剂中各成分的摩尔百分比浓度之和为100%，所述七氟丙烷的摩 尔百分比浓度为14% -15%，所述1，1，1-三氟乙烷的摩尔百分比浓度为18% -21%，所述 六氟乙烷的摩尔百分比浓度为29%-31%，所述乙烯的百分比浓度为29%-32%，所述氮气 的摩尔百分比浓度为4% -6%。
[0015] 另一方面，本发明提供一种制备所述混合制冷剂的方法，所述方法包括：将七氟丙 烷、1，1，1-三氟乙烷、六氟乙烷、乙烯、氮气在常温下物理混合制备。
[0016] 本发明取得的技术效果为：
[0017] 本发明的混合制冷剂适用于-120°c---70°C温区，且成分简单。与现有制冷剂 对比，采用该混合制冷剂能够加快降温速度，缩短降温过程，减少降温时间，同时该混合制 冷剂具有优异的阻燃性能，更加安全稳定。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行进一步地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。这些实施例仅是为举例说明本发 明，而不在任何方面构成对本发明范围的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019] 实施例1 :取摩尔百分比浓度为17%的七氟丙烷，摩尔百分比浓度为16%的 1，1，1-三氟乙烧，摩尔百分比浓度为34%的六氟乙烧，摩尔百分比浓度为30%的乙稀和摩 尔百分比浓度为3%的氮气在常温下物理混合，获得一种混合制冷剂。
[0020] 实施例2 :取摩尔百分比浓度为16%的七氟丙烷，摩尔百分比浓度为17%的 1，1，1-三氟乙烧，摩尔百分比浓度为31 %的六氟乙烧，摩尔百分比浓度为29%的乙稀和摩 尔百分比浓度为7%的氮气在常温下物理混合，获得一种混合制冷剂。
[0021] 实施例3 :取摩尔百分比浓度为20%的七氟丙烷，摩尔百分比浓度为15%的 1，1，1-三氟乙烧，摩尔百分比浓度为26%的六氟乙烧，摩尔百分比浓度为27%的乙稀和摩 尔百分比浓度为8%的氮气在常温下物理混合，获得一种混合制冷剂。
[0022] 实施例4:取摩尔百分比浓度为15%的七氟丙烷，摩尔百分比浓度为18%的 1，1，1-三氟乙烧，摩尔百分比浓度为30%的六氟乙烧，摩尔百分比浓度为32%的乙稀和摩 尔百分比浓度为5%的氮气在常温下物理混合，获得一种混合制冷剂。
[0023] 实施例5 :取摩尔百分比浓度为15%的七氟丙烷，摩尔百分比浓度为20%的 1，1，1-三氟乙烧，摩尔百分比浓度为30%的六氟乙烧，摩尔百分比浓度为30%的乙稀和摩 尔百分比浓度为5%的氮气在常温下物理混合，获得一种混合制冷剂。
[0024] 实施例6 :对实施例1-5中的混合制冷剂分别进行可燃性测试，并选取以下几种现 有混合制冷剂进行可燃性对比测试：
[0025] ① CN101307223B中1，1，2,2_四氟乙烷/1，1-二氟乙烷/异丁烷的质量配比为 8/66/26的混合物（以下简称对比例1)。
[0026] ②CN101275067B中1，1，2, 2-四氟乙烷/二甲醚/丙烷的摩尔配比为5/20/75的 混合物（以下简称对比例2)。
[0027] ③CN101270275B中1，1，2,2_四氟乙烷/1，1-二氟乙烷/丙烷的质量配比为 5/25/70的混合物（以下简称对比例3)。
[0028] 测试的工艺条件参照美国标准 ANSI-ASHRAE Standard 34-2010 (Designation and Safety Classification of Refrigerants,以下简称为 ANSI/ASHRAE 34)，可燃性测 试方法参照美国标准 ASTM E681 (Standard Test Method for Concentration Limits of Flammability of Chemicals(Vapas and Gases))。
[0029] 下面的表1具体显示了本发明的混合制冷剂与现有制冷剂应用于相同制冷循环 中的性能优劣对比。其中CN1189532C代表中国专利CN1189532C中5组物质摩尔浓度比为 20/40/3/16/21的混合物，对比例1、2、3分别对应实施例6中的设定，设计工作状况为环境 温度为32°C，目标温度_90°C。
[0030] 表1实施例中混合制冷剂性能汇总及与现有制冷剂性能比较
[0031]
【主权项】
1. 一种混合制冷剂，其特征在于，所述制冷剂为由七氟丙烷、1，1，1-三氟乙烷、六氟 乙烷、乙烯、氮气组成的混合物；所述的混合制冷剂中各成分的摩尔百分比浓度之和为 100%，其中，所述七氟丙烷的摩尔百分比浓度为10% -20%，1，1，1-三氟乙烷的摩尔百 分比浓度为15% -25%，六氟乙烧的摩尔百分比浓度为25% -35%，乙稀的百分比浓度为 25% -35%，氮气的摩尔百分比浓度为2% -10%。
2. 根据权利要求1所述的混合制冷剂，其特征在于：所述的混合制冷剂中，所述七氟丙 烧的摩尔百分比浓度为13% -17%，1，1，1-三氟乙烧的摩尔百分比浓度为17% -23%，六氟 乙烷的摩尔百分比浓度为27%-33%，乙烯的百分比浓度为27%-34%，氮气的摩尔百分比 浓度为3% -7%。
3. 根据权利要求1或2所述的混合制冷剂，其特征在于：所述七氟丙烷的摩尔百分 比浓度为14% -15%，1，1，1-三氟乙烧的摩尔百分比浓度为18% -21 %，六氟乙烧的摩 尔百分比浓度为29% -31%，乙烯的百分比浓度为29% -32%，氮气的摩尔百分比浓度为 4% _6%〇
4. 根据权利要求1或2或3所述的混合制冷剂，其特征在于：所述七氟丙烷的摩尔百 分比浓度为15%，1，1，1-三氟乙烷的摩尔百分比浓度为20%，六氟乙烷的摩尔百分比浓度 为30%，乙烯的百分比浓度为30%，氮气的摩尔百分比浓度为5%。
【专利摘要】本发明提供一种混合制冷剂，包括由七氟丙烷、1,1,1-三氟乙烷、六氟乙烷、乙烯、氮气组成的混合物，混合物中各成分的摩尔百分比浓度之和为100％，其中，七氟丙烷的摩尔百分比浓度为10％-20％，1,1,1-三氟乙烷的摩尔百分比浓度为15％-25％，六氟乙烷的摩尔百分比浓度为25％-35％，乙烯的百分比浓度为25％-35％，氮气的摩尔百分比浓度为2％-10％。该混合制冷剂安全高效，稳定性好，不易燃，且降温速度快，降温过程大大缩短。
【IPC分类】C09K5-04
【公开号】CN104877637
【申请号】CN201510274735
【发明人】李文栋, 王帅, 王吉凯, 陆世界
【申请人】安徽中科都菱商用电器股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月26日