本發(fā)明涉及到制冷劑，具體指一種制冷劑組合物及制備方法。
背景技術(shù)：
R22作為當(dāng)今使用最廣泛的中低溫制冷劑，廣泛應(yīng)用于家用空調(diào)、商用空調(diào)、中央空調(diào)、移動(dòng)空調(diào)、熱泵熱水器、除濕機(jī)、冷凍式干燥器、冷庫、食品冷凍設(shè)備、船用制冷設(shè)備、工業(yè)制冷、商業(yè)制冷，冷凍冷凝機(jī)組、超市陳列展示柜等制冷空調(diào)設(shè)備。R22的化學(xué)名稱為二氟一氯甲烷，屬于HCFCs類物質(zhì)，其破壞臭氧層潛能值(ODP)為0.055，全球變暖潛能值(GWP)為1700，R22不僅對(duì)臭氧層有損耗，而且具有較高的溫室效應(yīng)，根據(jù)《關(guān)于破壞臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》哥本哈根修正案的規(guī)定，R22只能作為過渡工質(zhì)，發(fā)達(dá)國家在2020年以前要全面淘汰，發(fā)展中國家到2030年將全部禁用。歐盟步伐更快，于2015年起嚴(yán)禁進(jìn)口HCFCs類物質(zhì)和含HCFCs的制冷空調(diào)設(shè)備。
當(dāng)前，市場中仍有大量的R22機(jī)組在用，甚至每年還有大批量的R22新機(jī)組出廠安裝使用，這樣，在已經(jīng)削減或淘汰了HCFCs類物質(zhì)的國家或地區(qū)，在用的R22機(jī)組維修或制冷劑補(bǔ)充費(fèi)用就非常的高昂；2020年以后，發(fā)達(dá)國家將全面面臨R22機(jī)組的維修問題，2030年以后，發(fā)展中國家也將面臨此問題。若簡單地因制冷劑達(dá)不到環(huán)保要求就把機(jī)組淘汰或更換掉，將會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，也需要有大量的資金投入。因此，研究開發(fā)出與現(xiàn)有R22機(jī)組兼容，可與R22制冷劑混合共同使用，能夠直接充裝到在用機(jī)組中，符合當(dāng)前制冷劑應(yīng)用法律法規(guī)的替代品顯得意義尤為重大。
現(xiàn)有的單質(zhì)制冷劑替代品，如R32、R125、R143a、R134a等，無法直接充裝到現(xiàn)有機(jī)組中替代R22使用；現(xiàn)有的常用混合制冷劑替代品，如R410A(R32和R125的混合物)、R407C(32、R125和R134a的混合物)、R404A(R125、R143a和R134a的混合物)、R507A(R125和R143a的混合物)等，與R22系統(tǒng)的使用壓力和潤滑油不兼容，無法直接充裝到在用機(jī)組中替代R22使用；而針對(duì)R22開發(fā)出的替代品，如R417A(R125、R134a和R600的混合物)、R422D(R125、R134a和R600a的混合物)等，在現(xiàn)有機(jī)組中替代R22使用后效率較低，制冷效果不好；另外，專利申請(qǐng)US 2008029733公開了以五氟乙烷、四氟乙烷和碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)組成的混合物；專利申請(qǐng)CN 200710156803.6公開了以R161、R32和碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)組成的混合物；專利申請(qǐng)CN 93102698.9公開了以R32、R134a和選自R152a、R143a、R290等組成的混合物；專利申請(qǐng)US 6783691公開了以R32、R125、R134a和碳?xì)浠衔锝M成的混合物；專利申請(qǐng)US 5624596公開了以R32、R125和碳?xì)浠衔锝M成的混合物等，這些申請(qǐng)中的混合物基本都是為了替代R22而研究開發(fā)，但這些混合物存在或與R22系統(tǒng)不兼容，或制冷效率低下，或價(jià)格昂貴及替代費(fèi)用高等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種基本物性參數(shù)與R22相當(dāng)且與現(xiàn)有R22設(shè)備系統(tǒng)的潤滑油、管路和部件兼容的制冷劑組合物。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種基本物性參數(shù)與R22相當(dāng)且與現(xiàn)有R22設(shè)備系統(tǒng)的潤滑油、管路和部件兼容的制冷劑組合物的制備方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：該制冷劑組合物，其特征在于包括下述質(zhì)量百分比的組成：
優(yōu)選：
上述組分中的1,1,1-三氟乙烷(R143a)，其分子式為CH3CF3，摩爾質(zhì)量為84.04，正常沸點(diǎn)為-47.2℃，臨界溫度為72.7℃，臨界壓力為3.76MPa。
二氟甲烷(R32)，其分子式為CH2F2，摩爾質(zhì)量為52.02，正常沸點(diǎn)為-51.7℃，臨界溫度為78.1℃，臨界壓力為5.78MPa。
五氟乙烷(R125)，其分子式為CHF2CF3，摩爾質(zhì)量為120.02，正常沸點(diǎn)為-48.1℃，臨界溫度為66.0℃，臨界壓力為3.62MPa。
1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)，其分子式為CH2FCF3，摩爾質(zhì)量為102.03，正常沸點(diǎn)為-26.1℃，臨界溫度為101.1℃，臨界壓力為4.06MPa。
正丁烷(R600)，其分子式為CH3CH2CH2CH3，摩爾質(zhì)量為58.12，正常沸點(diǎn)為-0.5℃，臨界溫度為152.0℃，臨界壓力為3.80MPa。
上述制冷劑組合物的制備方法，其特征在于將1,1,1-三氟乙烷(R143a)、二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)和正丁烷(R600)按其相應(yīng)的配比在液相狀態(tài)下進(jìn)行物理混合即可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的制冷劑組合物能夠替代R22直接充灌應(yīng)用于家用空調(diào)/熱泵、單元式空調(diào)、冷凍冷凝機(jī)組、冷水機(jī)組等制冷空調(diào)系統(tǒng)中，本發(fā)明與R22的物性參數(shù)非常接近，與現(xiàn)有R22系統(tǒng)的潤滑油、管路和部件材料兼容，可直接充注替代，成本低廉，制冷效率和制冷效果好，而且不破壞大氣臭氧層；并且制備方法簡單。
具體實(shí)施方式
為了有助于對(duì)本發(fā)明所述的制冷劑替代品及其優(yōu)點(diǎn)的理解，下面舉出幾個(gè)具體實(shí)施例，其中各組分的比例均為質(zhì)量百分比。
實(shí)施例1：將1％的1,1,1-三氟乙烷、8％的二氟甲烷、44％的五氟乙烷、45％的1,1,1,2-四氟乙烷和2％的正丁烷五種物質(zhì)在液相下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例2：將2％的1,1,1-三氟乙烷、10％的二氟甲烷、41％的五氟乙烷、43％的1,1,1,2-四氟乙烷和4％的正丁烷五種物質(zhì)在液相下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例3：將3％的1,1,1-三氟乙烷、12％的二氟甲烷、40％的五氟乙烷、42％的1,1,1,2-四氟乙烷和3％的正丁烷五種物質(zhì)在液相下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例4：將1％的1,1,1-三氟乙烷、11％的二氟甲烷、42％的五氟乙烷、44％的1,1,1,2-四氟乙烷和2％的正丁烷五種物質(zhì)在液相下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例5：將1％的1,1,1-三氟乙烷、9％的二氟甲烷、43％的五氟乙烷、44％的1,1,1,2-四氟乙烷和3％的正丁烷五種物質(zhì)在液相下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。
實(shí)施例6：將2％的1,1,1-三氟乙烷、8％的二氟甲烷、40％的五氟乙烷、46％的1,1,1,2-四氟乙烷和4％的正丁烷五種物質(zhì)在液相下進(jìn)行物理混合后作為制冷劑。
在蒸發(fā)溫度為7.2℃、冷凝溫度為54.4℃、過熱溫度為11.1℃、過冷溫度為8.3℃及壓縮機(jī)效率為85％的運(yùn)行工況下，上述實(shí)施例制冷劑的環(huán)境參數(shù)、物性參數(shù)及熱工性能列于表1中。
表1制冷劑的環(huán)境參數(shù)、物性參數(shù)及熱工性能
備注：*表示與R22的相應(yīng)比值，**表示根據(jù)相容性測試的結(jié)果。
a.環(huán)境性能
從表1可以看出，本發(fā)明的ODP值為零，對(duì)大氣臭氧層無破壞作用，符合《蒙特利爾議定書》的替代要求，可作為R22削減或禁用后在用設(shè)備系統(tǒng)維修、保養(yǎng)的環(huán)保型替代品。
b.基本物性參數(shù)
從表1可以看出，本發(fā)明的臨界參數(shù)(臨界溫度、臨界壓力)和熱工參數(shù)(蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、排氣溫度)與R22非常接近，確保了充注到現(xiàn)有的在用R22系統(tǒng)中后運(yùn)行的安全和平穩(wěn)。
c.熱工性能
從表1可以看出，本發(fā)明的熱工性能(COP、容積制冷量)與R22相當(dāng)，確保了充注到在用R22系統(tǒng)中后可獲得相近的制冷量和制冷效果。
d.直接充灌性能
通過與R22系統(tǒng)使用的礦物油(MO)相溶性測試，本發(fā)明與在用R22機(jī)組中使用的潤滑油相溶；通過與R22系統(tǒng)使用的金屬材料、塑性材料和彈性材料相容性測試，本發(fā)明與在用R22機(jī)組中使用的部件和材料兼容，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在用R22系統(tǒng)的直接充灌使用。
e.替代成本
本發(fā)明的各組分均易獲得，價(jià)格較為低廉，而且本發(fā)明與R22兼容，同R22可以任意比例混合，本發(fā)明可以對(duì)在用R22系統(tǒng)進(jìn)行部分或全部充注，替代成本低廉。
綜上所述，本發(fā)明與R22的物性參數(shù)非常接近，與現(xiàn)有R22系統(tǒng)的潤滑油、管路和部件材料兼容，可直接充注替代，成本低廉，在用系統(tǒng)中替代R22后有較高的制冷效率和制冷效果，而且不破壞大氣臭氧層，是家用空調(diào)/熱泵、單元式空調(diào)、冷凍冷凝機(jī)組、冷水機(jī)組等制冷空調(diào)系統(tǒng)中可直接充灌替代R22的一種理想替代品。