氟利昂的功与过

氟利昂的替代 非主流
（１）某些国家选用ＨＣＳ（碳氢化合物）替代ＣＦＣ＿ １２，我国也在进行这方面的探讨。 （２）ＨＦ（＞３２（ＣＨ２Ｆ２）与ＨＦＣ＞１２５ （ＱＨＦ５）也将是重要替代物。ＨＦＢｌ５２ａ（ＧＨ ４Ｆ２）也可能是一种制冷剂的替代物，但其极可能是用 于混合型替代物中。 （３）混合型共沸化合物，目前，人们正试图在沿用至今 的氟利昂中加入无公害氟利昂及碳化氢等，以期在维持其 功能的前提下，降低标准氟利昂的用量。
——12级弘深电子班20125144李济洋
参考文献： 吴祺.《中学化学教学参考》2003 张亮生.《大学化学专题.》哈工业大学出版社,2004 吴祺.《化学教育》,1991, 比尔・布莱森著.《万物简史.》接力出版社,2005 杂志《有机氟工业》
氟利昂的替代
2. 以德国、英国、荷兰为代表的替代方案用ＨＣ＿６００ａ （异丁烷，ＣＨ（ＣＨ３）３）替代Ｃ附１２，环戊烷替 代ＣＦｅｌｌ，为“全绿”替代物，ＨＣ＿６００ａ和环 戊烷的０ＤＰ值和ＧＷＰ值均为零。环保性能好，取材容 易，价格低廉，制作原料来源于石油、天然气。ＨＣ－６ ００ａ运行压力低．噪声小，能耗降低可达５％～１０％； 润滑油可采用原Ｃ附１２的润滑油，对系统材料没有特殊 要求。ＨＣ－６００ａ及ＣＦ℃＿１２的不足是属易燃易 爆物质，生产和设备使用维修过程中都要有严格的防火、 防爆措施，贮运、生产、维修现场需通风良好且安装气体 浓度监测及报警装置。此方案主要缺点是前期设备投资大。 选择这条路线的国家有德国、奥地利、瑞典、丹麦、荷兰、 瑞士、比利时等。
氟利昂的危害
• 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。根据资料， 2003年臭氧空洞面积已达2500万平方公里。臭氧层 被大量损耗后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，导 致到达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生 态环境带来多方面的危害。据分析，平流层臭氧减少 万分之一，全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%，即 意味着因此引起失明的人数将增加1万到1.5万人。在 对流层的氟利昂分子很稳定，几乎不发生化学反应。 但是，当它们上升到平流层后，会在强烈紫外线的作 用下被分解，含氯的氟利昂分子会离解出氯原子（称 为“自由基”），然后同臭氧发生连锁反应（氯原子 与臭氧分子反应，生成氧气分子和一氧化氯基；一氧 化氯基不稳定，很快又变回氯原子，氯原子又与臭氧 反应生成氧气和一氧化氯基……），不断破坏臭氧分 子。
氟利昂的危害原理
• Cl+O3===O2+ClO；ClO+O3===O2+Cl • 如此周而复始，结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达 10万个臭氧分子。即一千克氟利昂可以捕捉消灭约七万千 克臭氧。总的结果，可以用化学方程式表示为： 2O3===3O2 （在反应中氟里昂分子起到催化剂的作 用）。 • 反应机理： 臭氧在紫外线作用下（反应条件不好打，自己加上） O3 === O2 + O 氯氟烃分解（以CF2Cl2为例） CF2Cl2 ===CF2Cl + Cl 自由基链反应 Cl? + O3 === ClO+ O2；ClO? + O ===Cl + O2 • 总反应：O3 + O === 2O2 • 二氯二氟甲烷氟利昂的介电常数为2，可以采用脉冲 时域反射物位计进行物位测量。此外，氟利昂也是重要的 温室气体。一个氟利昂分子增加温室效应的效果相当于一 万个二氧化碳分子。
氟利昂的替代
1. 以美国、日本为代表的替代方案以ＨＦＣ－１３４ａ（１，１， ｌ，２一四氟乙烷，Ｃ２Ｈ２Ｆ４）替代ＣＦＣ＿１２（二氯二氟 甲烷，ＣＦ２Ｃｌｚ）作为制冷剂，用ＨＣＦＣ－１４１ｂ（１一 氟一ｌ，１一二氯乙烷，Ｃ２Ｈ３Ｃ１２Ｆ）替代ＣＦＣ＿１１ （三氯氟甲烷，ＣＦＣｌ。）作为发泡剂。ＨＦＣ＿１３４ａ热物 理性能与ＣＦＣ＿１２十分相似，ＯＤＰ（ＯｚｏｎｅＤ印ｌｅｔ ｉｏｎＰｏｔｅｎｔｉａｌ）值为零，ＧｗＰ（Ｇｌｏｂａｌｗａ ｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ）值为ｏ．０２６，基本上无毒， 用户普遍关心的主要指标即安全性、来源可靠性和成本方面都具有 较强的竞争力。ＨＣＦＣ－１４１ｂ生产工艺相对简单且安全，保 温性能好，但ＯＤＰ值和ＧｗＰ值均不为零，属过渡性替代品。此 替代方案的优点是替代物制冷性能与氟利昂相近，现有制冷设备不 需作大的改进就能使用，替代品的投资相对较低；其缺点就是没有 达到“全绿”的要求、后期运行费用高、原材料成本高。美国、日 本、欧洲（德国、奥地利、部分北欧冒家除外）及我国都选用了这 条路线。
我国的氟利昂禁用
• 2010年后我国将全面禁止使用氟利昂。一项旨在 保护臭氧层的措施日前在我国出台。按照有关部 门制定的日程表：到2010年，我国将全面禁止生 产和使用消耗臭氧层的物质--氟里昂。按照这个 日程表，我国将从1999年7月1日开始把氟里昂的 生产和消费水平冻结在1995-1997 年的平均水平 上，以后逐年减少。2010年1月1日，氟利昂被我 国禁止使用。 • 据有关部门预测，在今后几年中，我国对使 用氟里昂等消耗臭氧层物质的需求仍将保持旺盛 的势头，保护臭氧层的形势依然十分严峻。
氟利昂的发现者ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 小托马斯・米奇利 (Midgley,Thomas,Jr.)1889年5月18日出生 在美国宾夕法尼亚州比弗福尔斯,他本来是 一名训练有素的工程师,后来对化学的工业 用途产生了浓厚的兴趣。他曾经为世界发 明了性能卓越的汽油抗爆振剂四乙铅以及 无毒性的制冷剂氟利昂(二氟二氯甲烷)。 这2种物质在各自的领域起到了划时代的 作用,但是随着社会的发展,人们越来越认 识到在这2种化合物辉煌的背后却隐藏着 罪恶,美国于1986年开始停止销售和使用 含铅(四乙铅)汽油,1974年开始禁止使用氟 利昂。随后其他国家也纷纷颁布法律和条 令限制或者禁止使用上述2种物质。四乙 铅和氟利昂曾经给社会带来的巨大经济效 益体现了米奇利的天才一面,但是这2种物 质给现代社会带来的无穷无尽的危害和麻 烦确实显示了他天才背后意料不到的对人 类造成的负面作用
什么是氟利昂？
几种常见的氟利昂
氟利昂的历程
• • • • • • 氟利昂的发现 氟利昂的特性 氟利昂的应用 氟利昂的危害 氟利昂的禁用 氟利昂的替代品
氟利昂的发现
• 20世纪20年代,当时的冰箱使用一些有毒且危险的 气体(其中包括氨、二氧化硫和丙烷)作为制冷剂, 因为时常泄漏,所以这些制冷剂非常危险。1929年, 发生在俄亥俄州克利夫兰某家医院的冰箱泄漏事 故使超过100人丧生。于是,米奇利开始对研制一 种稳定、不易燃、不腐蚀且无毒的新型制冷剂产 生了浓厚的兴趣。他还是借助于门捷列夫的化学 地图开始自己的工作,结果发现只有位于周期表右 边的非金属元素能生成在室温下呈气态的化合物, 同时他还注意到化合物的可燃性从左到右依次减 小。事实上,卤化物可以用来阻燃,可是他发现比较 重的元素化合物通常毒性很大。通过上述观察,他 认为氟和其他较轻的非金属元素形成的化合物可 以制成性能优良的制冷剂。经过2年的艰苦实验, 他合成出二氟二氯甲烷(也称氟利昂),这种化合物 具有理想的制冷效果,从而在20世纪30年代初开始 投入大批量生产,而且还用处多多,从家用冰箱、空 调到除臭喷雾剂都离不开它
氟利昂的禁用——蒙特利尔议定书
• 蒙特利尔议定书又称作蒙特利尔公约，全名 为“蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书 （Montreal Protocol on Substances that Depletethe Ozone Layer）”，是联合国为 了避免工业产品中的氟氯碳化物对地球臭氧 层继续造成恶化及损害，承续1985年保护臭 氧层维也纳公约的大原则，于1987年9月16 日邀请所属26个会员国在加拿大蒙特利尔所 签署的环境保护公约。该公约自1989年1月1 日起生效。 • 蒙特利尔公约中对CFC-11、CFC-12、CFC113、CFC-114、CFC-115等五项氟氯碳化 物及三项哈龙的生产做了严格的管制规定， 并规定各国有共同努力保护臭氧层的义务， 凡是对臭氧层有不良影响的活动，各国均应 采取适当防治措施，影响的层面涉及电子光 学清洗剂、冷气机、发泡剂、喷雾剂、灭火 器……等等。此外，公约中亦决定成立多边 信托基金，援助发展中国家进行技术转移。
氟利昂的应用
• 在氟利昂发现之前人们普遍应用用 一些有毒且危险的气体(其中包括 氨、二氧化硫和丙烷)作为制冷剂, 因为时常泄漏,所以这些制冷剂非 常危险，而氟利昂稳定、不易燃、 不腐蚀且无毒的的性质使得这一问 题得到解决，从而在20世纪30年 代初开始投入大批量生产,作为当 今广泛使用的制冷剂，不同种类的 氟利昂因其特性不同，广泛应用于 冷库、食品冷冻设备、船用制冷设 备、工业低温制冷、商业低温制冷、 交通运输制冷设备（冷藏车等）、 冷冻冷凝机组、超市陈列展示柜等 制冷设备。 而且氟利昂还用处多 多,从家用冰箱、空调到除臭喷雾 剂都离不开它。
氟利昂的特性
• 氟利昂是制冷剂 是一种透明、无味、低毒、不易燃烧、爆炸和 化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的 氟里昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、 中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。 • 氟利昂的冰堵 氟利昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分 后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰 堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟里昂与天 然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或 密封圈。
氟利昂的功与过
——李济洋
• 又名氟里昂，氟氯烃 英文： freon 几种氟氯代甲烷和氟氯 代乙烷的总称 。氟里昂在常温 下都是无色气体或易挥发液体， 略有香味，低毒，化学性质稳 定。其中最重要的是二氯二氟 甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二 氟甲烷在常温常压下为无色气 体；熔点－158℃ ，沸点－ 29.8℃，密度1.486克/厘米 （－30℃）；稍溶于水，易溶 于乙醇、乙醚；与酸、碱不反 应。二氯二氟甲烷可由四氯化 碳与无水氟化氢在催化剂存在 下反应制得，反应产物主要是 二氯二氟甲烷，还有CCl3F和 CClF3，可通过分馏将CCl2F2 分离出来。