專利名稱：一種環保制冷劑組合物的制作方法
技術領域：
本發明屬于制冷劑領域，涉及一種制冷劑組合物，尤其涉及一種應用于汽車空調系統中替代1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)的制冷劑組合物。
背景技術：
由于1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)具有無毒性、不可燃、無腐蝕、材料相容性較好等特點，廣泛用于汽車空調以及其他一些制冷系統等領域。但由于它的溫室效應潛能值(GWP值)過高(達1300)，根據歐盟已通過的含氟溫室氣體(F-gas)控制法規的要求自2011年1月1日起，歐盟將禁止新生產的汽車空調使用GWP值大于150的制冷劑；在2011年1月1日至2017年1月1日的六年間，在用汽車空調將按比例逐步淘汰GWP值大于150的制冷劑；自2017年1月1日起，將禁止所有汽車空調使用GWP值大于150的制冷劑。因此，汽車空調使用低GWP值的制冷劑成為趨勢和必然，汽車空調中使用的R134a將逐步淘汰，而目前國內外還沒有一種可以直接用于現有汽車空調而無需改造設備的制冷劑替代物。
在專利申請CN 200610049650.0中，公開了一種以氟乙烷(R161)和1，1-二氟乙烷(R152a)組成的混合物；在專利申請CN 200610052120.1中，公開了由氟乙烷(R161)、1，1-二氟乙烷(R152a)和異丁烷(R600a)或丁烷(R600)等組成的混合物；在專利申請CN 98101170.5中，公開了一種由1，1-二氟乙烷(R152a)、丁烷(R600)和異丁烷(R600a)組成的混合物；在專利申請CN 200510119566.7中公開了以三氟碘甲烷(R13I1)、丁烷(R600)和異丁烷(R600a)組成的混合物；在專利申請US 2003178597中，公開了一種由異丁烷(R600a)、1，1-二氟乙烷(R152a)和二氧化碳(CO2)組成的混合物制冷劑；在專利申請US 20060116310和US 20060025322中，公開了由1，1-二氟乙烷(R152a)和三氟碘甲烷(R1311)組成的混合物制冷劑；在專利申請US 20060043330和US 20060019857中，公開了由三氟碘甲烷(R13I1)和四氟丙烯(R1234yf)組成的混合物；在專利申請JP 11199863中，公開了三氟碘甲烷(R1311)、丁烷(R600)、異丁烷(R600a)和1，1-二氟乙烷(R152a)組成的混合物；在專利申請WO 9529210中，公開了一種由1，1-二氟乙烷(R152a)和異丁烷(R600a)組成的混合物制冷劑。這些混合制冷劑同R134a相比均具有較低的GWP值，但這些混合物或有較強的可燃性，或具有較大的滑移溫度，或與現有汽車空調系統兼容不好，或效率較低，價格昂貴等等。
上海交通大學機械與動力工程學院研究了二甲醚用作汽車空調制冷劑(劉敬輝；陳江平；魯雪生；陳芝久，汽車工程，2006年07期)，根據二甲醚的熱物理性質對二甲醚的制冷循環性能進行了分析，并在R134a汽車空調系統上對二甲醚的制冷性能進行了測試。結果表明由于二甲醚的氣相和液相黏度都比較小，使用二甲醚作為制冷劑可以減小系統的阻力，有利于系統制冷性能的提高。二甲醚可以直接灌注式替代R134a，但會造成蒸發器出口過熱度降低。在二甲醚熱物理性質分析的基礎上，對二甲醚的制冷性能進行了實驗研究，并與常用制冷劑R134a的制冷性能進行對比，結果表明在同一實驗裝置上，在相同冷凝溫度、不同蒸發溫度下的二甲醚的制冷量比R134a約低10％～15％，制冷系數(COP)比R134a低約3％～9％(劉敬輝；陳江平；魯雪生；陳芝久，制冷學報，2006年01期)。
發明內容
本發明旨在研究開發一種用于汽車空調系統中替代R134a的制冷劑，使新開發的制冷劑替代物既要符合環保的要求，又要安全、可靠、制冷效率高，而且還無需改動現有的設備和生產線，可直接進行充灌。
本發明提供一種制冷劑組合物，由二甲醚(DME或RE170)、1，1-二氟乙烷(R152a)和異丁烷(R600a)組成，其中各組分如下，均為質量百分比二甲醚 25～701，1-二氟乙烷25～70異丁烷 1～5優選的，本發明的制冷劑組合物，組分如下二甲醚35～60％，1，1-二氟乙烷35～60％，異丁烷1～5％，均為質量百分比。
上述組分中的二甲醚(DME或RE170)，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.07，正常沸點為-24.8℃，臨界溫度為127.2℃，臨界壓力為5.34MPa。
1，1-二氟乙烷，其分子式為CF2HCH3，摩爾質量為66.05，正常沸點為-24.0℃，臨界溫度為113.3℃，臨界壓力為4.52MPa。
異丁烷(R600a)，其分子式為CH(CH3)3，摩爾質量為58.12，正常沸點為-11.7℃，臨界溫度為134.7℃，臨界壓力為3.63MPa。
本發明提供的制冷劑的制備方法，是將上述各種組分按其相應的配比在液相狀態下進行物理混合即可。
本發明所述的制冷劑組合物的用途，用于汽車空調系統中替代R134a的制冷劑。新開發的制冷劑替代物既符合環保的要求，又安全、可靠、制冷效率高，而且還無需改動現有的設備和生產線，可直接進行充灌。
本發明具有以下優點和有益效果a.環境性能表1給出了本發明與R134a的環境性能比較，可以看出，本發明的臭氧破壞潛能(ODP)同R134a一樣，均為零，不會破壞大氣臭氧層；而R134a的溫室效應潛能(GWP)為1300，本發明的GWP值均小于150，僅為R134a的2.5～6.6％，完全符合歐盟對新型制冷劑的環保要求，可大大減少溫室氣體的排放。
表1環境性能比較
b.熱工參數表2給出了本發明與R134a的熱工參數比較，在前述工況下，蒸發器、冷凝器內制冷劑的壓力值及排氣溫度同R134a的非常接近，可實現直接充灌，且冷凝壓力較低對延長壓縮機壽命有益；本發明的滑移溫度很小，是近共沸混合物，泄漏對組元成分及性能的影響非常小。
表2熱工參數比較
c.熱工性能表3給出了本發明與R134a的熱工性能比較，本發明的COP比R134a大8～11％，較R134a更加高效節能；冷量也較R134a大，可相應減少系統的制冷劑充裝量；單位容積制冷量也比R134a大6～9％，出風溫度更低，降溫速度更快，。
表3熱工性能比較
綜上所述，本發明完全符合歐盟對汽車空調制冷劑的環保要求，ODP值為零，GWP值很低，熱工性能與R134a非常接近，無需改動現有系統設備及部件，可實現直接充灌，而且相比R134a更加高效節能，是汽車空調中R134a的一種理想替代品。
具體實施例方式
為了有助于對本發明所述的制冷劑及其優點的理解，下面舉出幾個具體實施例，其中各組分的比例均為質量百分比。實施例中的二甲醚(DME或RE170)，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.07，正常沸點為-24.8℃，臨界溫度為127.2℃，臨界壓力為5.34MPa。1，1-二氟乙烷，其分子式為CF2HCH3，摩爾質量為66.05，正常沸點為-24.0℃，臨界溫度為113.3℃，臨界壓力為4.52MPa。異丁烷(R600a)，其分子式為CH(CH3)3，摩爾質量為58.12，正常沸點為-11.7℃，臨界溫度為134.7℃，臨界壓力為3.63MPa。
實施例1將70％的二甲醚、25％的1，1-二氟乙烷和5％的異丁烷三種物質在液相下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例2將60％的二甲醚、36％的1，1-二氟乙烷和4％的異丁烷三種物質在液相下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例3將50％的二甲醚、47％的1，1-二氟乙烷和3％的異丁烷三種物質在液相下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例4將40％的二甲醚、58％的1，1-二氟乙烷和2％的異丁烷三種物質在液相下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例5將30％的二甲醚、69％的1，1-二氟乙烷和1％的異丁烷三種物質在液相下進行物理混合后作為制冷劑。
實施例6將25％的二甲醚、70％的1，1-二氟乙烷和5％的異丁烷三種物質在液相下進行物理混合后作為制冷劑。
在蒸發溫度為-1℃、冷凝溫度為62℃、過熱溫度為10℃、過冷溫度為5℃及壓縮機效率為80％的工況下，上述實施例制冷劑的環境參數、物性參數及熱工性能列于表4中。
表4實施例制冷劑的環境參數、物性參數及熱工性能
備注*表示與R134a的相應比值。其中COP為性能系數。
權利要求
1.一種環保制冷劑組合物，其特征在于，由二甲醚、1，1-二氟乙烷和異丁烷組成，其中各組分如下，均為質量百分比二甲醚25～701，1-二氟乙烷 25～70異丁烷1～5。
2.如權利要求1所述的環保制冷劑組合物，其特征在于，組分如下二甲醚35～60％，1，1-二氟乙烷35～60％，異丁烷1～5％；均為質量百分比。
3.如權利要求1所述的環保制冷劑組合物的制備方法，是將二甲醚、1，1-二氟乙烷和異丁烷按其相應的配比在液相狀態下進行物理混合。
全文摘要
一種應用于汽車空調中替代R134a的制冷劑組合物。該制冷劑由二甲醚(DME或RE170)、1，1－二氟乙烷(R152a)和異丁烷(R600a)組成；其制備方法是將上述各組分按其相應的配比在液相下進行物理混合。本發明完全符合環境保護要求，ODP值為零，GWP值小于150；其熱工性能與R134a十分接近，可直接充灌，且能效更高。該制冷劑可作為汽車空調中R134a的替代制冷劑。
文檔編號C09K5/04GK101020812SQ20071001338
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月14日 優先權日2007年3月14日
發明者王鑫, 于修源, 龐峰, 呂剛, 于洪祥 申請人:山東東岳化工有限公司