一種含氨的混合制冷劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種含氨混合制冷劑，其由組份1、組份2和組分3經(jīng)物理混合制成：組份1為氨，含量為3-90wt%；組份2為乙烷、丙烷，丙烯、異丁烷、丁烷、1-丁烯、異丁烯中的一種、兩種或多種，含量為5-80wt%；組分3為三氟碘甲烷、二氟甲烷、1,1-二氟乙烷、1，1，1，2-四氟乙烷、1，1，2，2-四氟乙烷、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷、反-1，3，3，3-四氟丙烯、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷和1，1，2，2，3-五氟丙烷中的一種、兩種或多種，含量為1-75wt%；該制冷劑與潤(rùn)滑油具有良好互溶性，可燃性和毒性低，可替代純氨制冷劑，簡(jiǎn)化現(xiàn)有氨制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種含氨的混合制冷劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制冷與低溫【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及其所使用的制冷劑，特別涉及一種含自然工質(zhì)氨的混合制冷劑。
【背景技術(shù)】
[0002]制冷技術(shù)在人們的日常生活、工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步及國(guó)防建設(shè)中起著越來(lái)越重要的作用。傳統(tǒng)的氯氟烴(CFCs )和氫氯氟烴(HCFCs )制冷劑由于對(duì)臭氧層的破壞而被禁止或限制使用，作為替代工質(zhì)的氫氟烴(HFCs)和烴(HCs)類(lèi)制冷劑又分別存在著溫室效應(yīng)和強(qiáng)可燃性問(wèn)題，制冷劑已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新型環(huán)保、高效的綠色制冷劑，對(duì)于減少溫室氣體排放、節(jié)能減排、并形成我國(guó)在制冷領(lǐng)域的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)具有重要意義。
[0003]氨(Ammonia，NH3)是一種常見(jiàn)的廉價(jià)天然制冷劑(R717)，已有100余年的使用歷史，其消耗臭氧潛能值(ODP)為O、全球溫室效應(yīng)潛值(GWP)為O ;與同樣是天然工質(zhì)的HCs相比，具有更小的GWP值和更低的可燃性；單位容積制冷量較大，黏度較小，相同蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的情況下，氨系統(tǒng)的能效比要高于采用其他工質(zhì)系統(tǒng)的能效比；由于氨具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，系統(tǒng)出現(xiàn)泄露時(shí)很容易發(fā)現(xiàn)，且氨的密度小于空氣，很容易通過(guò)通風(fēng)的方式加以排除；氨制冷劑能與水以任何比例互溶，形成氨水溶液，所以在系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以用水吸收氨，以減少事故的發(fā)生。由于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，氨作為制冷劑在冷凍、冷藏等大型系統(tǒng)中占有較大的比例(我國(guó)為90%，美國(guó)為80%，即便是在氨制冷劑使用管制最嚴(yán)的日本，這個(gè)比率也達(dá)到20%)，在其他制冷系統(tǒng)中也有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br> [0004]但是氨制冷劑也存在一些問(wèn)題，其具有一定的可燃性和毒性；與普通礦物基潤(rùn)滑油和PAO潤(rùn)滑油不相容，這嚴(yán)重限制了氨在中小型制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用。在氨制冷系統(tǒng)中，為了避免潤(rùn)滑油在換熱器的管道上沉積形成油膜而增大換熱熱阻、減少有效換熱、降低換熱器效率，氨制冷系統(tǒng)一般都必須配有高效油分離器、集油器等設(shè)備，使氨系統(tǒng)的油路系統(tǒng)非常復(fù)雜、機(jī)組自動(dòng)控制非常困難。
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種含氨混合制冷劑。該制冷劑除了含有氨，還含有一定的烴類(lèi)(HCs)及氫氟烴類(lèi)(HFCs)物質(zhì)。一方面，HCs與潤(rùn)滑油有良好的互溶性，且同為自然工質(zhì)，將其加入氨中組成混合工質(zhì)可以改善氨系統(tǒng)內(nèi)制冷劑與潤(rùn)滑油的互溶性，簡(jiǎn)化油分系統(tǒng)，降低系統(tǒng)成本，提高經(jīng)濟(jì)性；含多個(gè)氟原子的HFCs —般不可燃且具有抑燃作用，向氨和HCs混合體系中加入少量HFCs組成新的混合工質(zhì)可以改善其可燃性，同時(shí)不會(huì)造成其全球變暖潛值的顯著升高；氨制冷劑中加入HCs及HFCs還可以降低其毒性，擴(kuò)展其適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提 供一種含氨混合制冷劑，通過(guò)HCs及HFCs的加入，改善氨制冷劑與潤(rùn)滑油的互溶性，降低其可燃性和毒性，以擴(kuò)展氨制冷機(jī)的適用范圍，簡(jiǎn)化現(xiàn)有氨制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本，提高經(jīng)濟(jì)性。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明提供的含氨混合制冷劑，其由下述經(jīng)過(guò)物理混合的組份1、組份2和組分3組成:所述組份I為氨；
[0009]所述組份2為乙烷、丙烷，丙烯、異丁烷、丁烷、1-丁烯、異丁烯中的一種、兩種或多種；
[0010]所述組分3為三氟碘甲烷、二氟甲烷、1，1-二氟乙烷、1，1，1，2-四氟乙烷、1，1，2，
2-四氣乙燒、1，1,1,2,3,3,3—b氣丙烷、反_1，3, 3, 3_四氣丙稀、1，1,1,3,3,3-六氣丙烷、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷和1，1，2，2，3-五氟丙烷中的一種、兩種或多種；
[0011]在所述含氨混合制冷劑中，所述組份I含量為3_90wt%，所述組份2含量為5-80wt%，所述組份3含量為l-75wt%。
[0012]在所述的含氨混合制冷劑中，所述組份I較佳含量為20_90wt%，所述組份2較佳含量為5-70wt%，所述組份3較佳含量為3-60wt% ;為
[0013]在所述的含氨混合制冷劑中，所述組份I更佳含量為30_70wt%，所述組份2更佳含量為20-60wt%，所述組份3更佳含量為5-50wt%。
[0014]本發(fā)明提供的含氨混合制冷劑可以替代大中型制冷系統(tǒng)中的純氨制冷劑，也可以應(yīng)用于中小型制冷系統(tǒng)，與純氨相比具有以下優(yōu)點(diǎn):毒性低；可燃性低，安全性高；混合制冷劑與潤(rùn)滑油具有良好的互溶性·，簡(jiǎn)化了油分系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性；混合制冷劑應(yīng)用范圍更加廣泛。
【具體實(shí)施方式】:
[0015]實(shí)施例1:
[0016]取氨、乙烷、丙烷、丙烯和1，1，1，2_四氟乙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為90wt%，乙烷濃度為1被％，丙烷濃度為2wt%，丙烯濃度為2wt%，1，1，1,2-四氟乙烷濃度為5wt%。
[0017]實(shí)施例2:
[0018]取氨、丙烷和1，1，2，2_四氟乙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為3wt%，丙烷濃度為80wt%，1，1，2，2-四氟乙烷濃度為17wt%。
[0019]實(shí)施例3:
[0020]取氨、丙烯和反-1，3，3，3-四氟丙烯在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為15wt%，丙烯濃度為10?〖％，反_1，3，
3,3-四氟丙烯濃度為75wt%。
[0021]實(shí)施例4:
[0022]取氨、異丁烷和三氟碘甲烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為70wt%，異丁烷濃度為29wt%，三氟碘甲烷濃度為 lwt%0
[0023]實(shí)施例5:[0024]取氨、丁烷和1，1，1,2-四氟乙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為60wt%，丁烷濃度為20wt%，1，1，1,2-四氟乙燒濃度為20wt%。
[0025]實(shí)施例6:
[0026]取氨、1-丁烯、二氟甲烷和反-1，3，3，3-四氟丙烯在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為50wt%，丁烯濃度為15wt%，二氟甲烷濃度為20wt%，反-1，3，3，3-四氟丙烯濃度為15wt%。
[0027]實(shí)施例7:
[0028]取氨、丙烷、1，1-二氟乙烷和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為30wt%，丙烷濃度為20wt%, I, I 二氟乙烷濃度為40wt%, 1，1，1,2,3,3,3-七氟丙烷濃度為10wt%。
[0029]實(shí)施例8:
[0030]取氨、丙烷和1，1，1，3，3，3-六氟丙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為40wt%，丙烷濃度為50wt%，1,1,1,3,
3,3-六氟丙烷濃度為10wt%。
[0031]實(shí)施例9:
[0032]取氨、異丁烯、丙烯和1，1，1，2，3，3_六氟丙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為60wt%，異丁烯濃度為10wt%,丙烯濃度為20wt%, 1 ，1，1，2，3，3-六氟丙烷濃度為10wt%。
[0033]實(shí)施例10:
[0034]取氨、丙烷和1，1，1,3,3-五氟丙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為45wt%，丙烷濃度為40wt%，1，1，1,3,
3-五氟丙烷濃度為15wt%。
[0035]實(shí)施例11:
[0036]取氨、丙烯、1，I 二氟乙烷、1，1，1，2-四氟乙烷和1，1，2，2，3_五氟丙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為40wt%，丙烯濃度為45wt%，1，I 二氟乙烷濃度為5wt%，1,1,1,2-四氟乙烷濃度為5wt%，1,1,
2,2,3-五氟丙烷濃度為5wt%。
[0037]實(shí)施例12:
[0038]取氨、丙烯、丙烷和1，1，1，2_四氟乙烷在常溫下進(jìn)行物理混合，獲得一種安全環(huán)保的含氨混合制冷劑，在該含氨混合制冷劑中，氨濃度為30wt%，丙烯濃度為15wt%，丙烷濃度為25wt%，1,1,1,2-四氟乙烷濃度為30wt%。
[0039]商用冷庫(kù)的設(shè)計(jì)工況取為蒸發(fā)溫度-15°C，冷凝溫度30°C，過(guò)冷度5°C，過(guò)熱度50C，壓縮機(jī)等熵效率0.75，根據(jù)循環(huán)性能計(jì)算，上述實(shí)施例與純氨(NH3)制冷劑的性能對(duì)比列于下表中，其中相對(duì)COP是NH3為基準(zhǔn)的對(duì)比值。
[0040]實(shí)施例性能計(jì)算及與現(xiàn)有制冷劑性能比較結(jié)果如下表:
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種含氨混合制冷劑，其由下述經(jīng)過(guò)物理混合的組份1、組份2和組分3組成:所述組份I為氨； 所述組份2為乙烷、丙烷，丙烯、異丁烷、丁烷、1-丁烯、異丁烯中的一種、兩種或多種； 所述組分3為三氟碘甲烷、二氟甲烷、1，1-二氟乙烷、1，1，1，2_四氟乙烷、1，1，2，2_四氣乙燒、1，1，1，2, 3, 3, 3—b氣丙烷、反-1，3,3,3_四氣丙稀、1，1，1，3,3,3_六氣丙烷、1，1，1,2,3,3-六氟丙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷和1，1，2，2，3-五氟丙烷中的一種、兩種或多種； 在所述含氨混合制冷劑中，所述組份I含量為3-90wt%，所述組份2含量為5-80wt%，所述組份3含量為l-75wt%。
2.按照權(quán)利要求1所述的含氨混合制冷劑，其特征在于:在所述的含氨混合制冷劑中，所述組份I含量為20-90wt%，所述組份2含量為5-70wt%，所述組份3含量為3_60wt%。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種含氨的混合制冷劑，其特征在于:在所述的含氨混合制冷劑中，所述組份I含量為30-70wt%，所述組份2含量為20-60wt%，所述組份3含量為5_50wt%o
【文檔編號(hào)】C09K5/04GK103571437SQ201310625161
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】吳劍峰, 董學(xué)強(qiáng), 公茂瓊, 劉加永 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所