氟利昂替代物简介

F
F
哈龙
F H H F H Br H Br
四氯化碳
Br H H
Cl
H
甲基氯仿
Br H H
Cl
H
含氢氯氟烃
含氢溴氟烃
溴氯甲烷
甲基溴
氟利昂替代物的选择
• CFCs的替代物必须考虑对环境的影响因素，此外， 还必须考虑其安全性和可接受性，要求替代物能 接近以前主要使用的CFCs产品性能。例如新的制 冷剂替代物必须具有良好的热力学性能、高效以 及使用安全等优点。 • 从长远考虑，CFCs替代物要具备以下两个特点： • （1）具有很低的ODP值：臭氧破坏潜能值 • （2）具有较低的GWP值：气候变暖潜能值
1926年 托马斯•米奇尼——首台CFC机器 1931年 商业生产并普及使用 20世纪30年代 美国杜邦公司——氟利昂 1963年 有机氟工业产量的98% 1974年 臭氧层破坏 1987年《蒙特利尔议定书》
氟利昂的生产
• 氟利昂由一个烷烃经卤化反应（自由基取代反应） 与氟、氯结合而成，而烷烃的氢原子会被氟或氯 原子所取代。 Cl
R134a
F H F F H F
• R134a(CF3CH2F)是一款使用最广泛的中低温环保 制冷剂，不含氯原子，对臭氧层不起破坏作用， 具有良好的安全性能（不易燃、不爆炸、无毒、 无刺激性、无腐蚀性）；其制冷量与效率与R12 非常接近，所以视为优秀的长期替代制冷剂。
• R134a可广泛用做汽车空调，冰箱、中央空调、商 业制冷等行业的制冷剂，并可用于医药、农药、 化妆品、清洗行业。
1.4 混合制冷剂
• 山东东岳化工有限公司于2007年开发出了具有自 主知识产权的东岳三号(DYR03) 、东岳五号 (DYR05)等可替代R22的环保制冷剂。 • DYR03 (R439a)是三元混合物，无毒不燃，制冷速 度快，节能效果好,可直接充灌于R410A系统中。
• DYR05是三元混合物，无毒不燃，热工参数与 R22非常接近，循环性能优于R22 可直接充灌于空 调系统中替代R22.
• 其中最重要的是二氯二氟甲烷（R12）。
F Cl F
• R12在常温常压下为无色气体。熔点-158℃ ，沸 点-29.8℃；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；与酸、 碱不反应。 CCl4 + HF → CCl2F2 + CCl3F + CClF3 （主） （副） （副）
氟利昂的用途
• 压缩喷雾喷射剂：
1.3 氟化醚类HFEs
F F F O H H H
F F F O F F F F F
HFE-143a (CF3OCH3)
HFE-218(CF3OCF2CF3)
• 此类化合物不含氯原子，不是臭氧消耗物质，其 平流层的ODP值为0。 • 与HFCs结构类似，多一个醚键，使得大气寿命缩 短，并且GWP值较HFCs更低。 • 结论：是相对优良的替代物。目前仍在研发、测 试阶段，未投入生产。
1.2 氢氟烃类HFCs
F H F F H F
H H F H F H
F F F
F H F
R134a(CF3CH2F)2)
• 优点：在大气中寿命短，无氯，对臭氧不产生破 坏作用。 • 缺点：GWP值不为0 • 结论：在目前以及将来的一定时期内，是CFCs较 好的替代品。
氟利昂替代物的种类
• 1.人工合成型替代制冷剂
• • • • 1.1 HCFCs类物质，即含有氯氟氢碳的化合物 1.2 HFCs类物质，即含有氟氢碳的化合物 1.3 HFEs，氟化醚类 1.4 混合制冷剂
• 2.天然制冷化合物
• 2.1 HFs 碳氢化合物 • 2.2 R700系列化合物
2.1 HFs 碳氢化合物
氟利昂替代物简介
徐雯丽 2012年6月15日
氟利昂Freon
• 氟利昂指氯氟碳化合物，可用“CFC”表示。
Cl F • 最常用的是氟利昂-12（R12）。 Cl F
• 因为无味、无易燃性、无毒性、无腐蚀性 及相当稳定，氟利昂被广泛使用于日常生 活中。一度被认为是最佳的“安全制冷 剂”。
氟利昂的发展历史
• HFs 碳氢化合物，如丙烷(R290)、丁烷(R600)、 异丁烷(R600a)等。
• 此类化合物OPD为0，GWP值较低，但由于具有 可燃性，在使用上受到一定限制，在技术开发和 安全设计上要求较高。
2.2 R700系列化合物
• R700系列化合物，如R717(NH3)、R744(CO2)、 R718(H2O)等。 • NH3是一种传统的制冷剂，使用历史悠久，优点 是ODP值和GWP值都为0、价格低廉、传热性能 好、能效高。缺点：毒性高、与某些材料不兼容。 使用受到限制。 • H2O作为制冷剂，对环境没有任何破坏。 • CO2作为制冷剂，ODP为0，GWP为1，无毒，不 燃烧，无腐蚀性、容积制冷量大。 • 在技术开发上要求较高。
HFE-143a & HFE-218
F F F O H H H
F F F O
F F
F F F
• 醚类混合物HFE-134a／HFE-218（32.9:61.7）制 冷性能与其他R22替代制冷剂热物性基本相似， 在环保方面具有优越的性能，同时符合“蒙特利 尔议定书”和“京都议定书”的要求。在热稳性 能方面也具有很大优势。 • 因此理论上完全可以作为新一代的制冷剂用作 R22的替代物。
中国对氟利昂的限制
• 中国环保部、国家发改委、工业和信息化部于2010年 9月27日发布《中国受控消耗臭氧层物质清单》。 • 清单中物质包括8类，96种物质，共575个化合物。
F F F F F Cl
Br F F
Br
Cl
Cl Cl Cl Cl
Cl
H H
F F
全氯氟烃
F F F F F Cl H Cl
总结
类型
HCFCs
优点
GWP值和ODP值低 在大气中寿命短； ODP=0 ODP=0； GWP值较HFCs更低 ODP=0 ODP值和GWP值很低
缺点
消耗大气臭氧
HFCs
人工 合成型 HFEs 混合制冷剂 天然化合物
GWP值较高
GWP不为0 GWP值较高 开发技术高
R22
H Cl F F
• R22(CHClF2)在常温下为无色，近似无味的气体， 不燃烧、不爆炸、无腐蚀，毒性比R12略大，但 仍然是安全的制冷剂，加压可液化为无色透明的 液体。 • R22的化学稳定性和热稳定性均很高，特别是在 没有水份存在的情况下，在200℃以下与一般金属 不起反应。在水存在时，仅与碱缓慢起作用。但 在高温下会发生裂解。 • R22 是一种低温制冷剂，可得到-80℃的制冷温度。
氟利昂替代物的种类
• 1.人工合成型替代制冷剂
• • • • 1.1 HCFCs类物质，即含氢氟氯烃类化合物 1.2 HFCs类物质，即氢氟烃类化合物 1.3 HFEs，氟化醚类 1.4 混合制冷剂
• 2.天然制冷化合物
• 2.1 HFs 碳氢化合物 • 2.2 R700系列化合物
1.1 含氢氟氯烃类HCFCs
1.4 混合制冷剂
H
F F H F F
F H
R32
F H
F
R125
F
R134a
F F H
F
• R410A是近共沸混合制冷剂：R32：R125=1:1 • ODP为0，GWP为2000，比R22高。毒性极低不可 燃，热稳定性高。 • R407C是由R32：R125：R134a按23：25：52组成 的三元非共沸混合物。 • ODP值为0，GWP值为1700与R22相同。具有清洁、 低毒、不燃、致冷效果好等特点，大量用于空调 行业。
H Cl F F
H H Cl H Cl F H H F H Cl F
R-22(CHClF2)
R-141(CH3CCl2F)
R-142b(CH3CClF2)
• • • •
优点：GWP值和ODP值低 缺点：消耗大气臭氧 结论：作为临时的过渡性替代物 中国根据《蒙特利尔议定书》规定，2013年生产 和使用分别冻结在2009和2010年两年平均水平， 2015年在这水平上削减10％，2020年削减35％， 2025年削减67.5％，2030年实现除维修和特殊用 途以外的完全淘汰。
液态氟利昂通常被加进喷漆及杀虫剂等压缩喷雾 的容器。当使用者使用压缩喷雾时，容器内的压 力会降低，导致液态氟利昂气化，令内里的液体 喷射出来。 • 清洁剂：
氟利昂能够溶解油脂，故被用作电子零件及金属 用品的清洁剂。
氟利昂的用途
• 冷冻剂： 氟利昂气化时吸收大量热能，令附近环境变冷， 所以成为冷藏器（例如冰箱及空调）的冷冻剂。 • 发泡剂： 在制造发泡胶的过程中，氟利昂被混合于塑胶中， 成为发泡胶的气泡。
• 抗凝剂： 氟利昂被加进汽油中，防止汽油因低温而凝结。
氟利昂对臭氧层的破坏
• 氟利昂在175～220nm的紫外光照射下产生Cl · ： CFCl3 + hv→CFCl2十Cl · CF2Cl2 + hv→CF2Cl十Cl · • 光解所产生的Cl · 可破坏O3，其机理为： Cl · 十O3→ClO · 十O2 ClO · 十O · →Cl · 十O2 • 总反应： O3十O · →2O2