КОМПОЗИЦИЯ ХЛАДАГЕНТА Российский патент 1997 года по МПК C09K5/04 C09K5/00 

Изобретение относится к композиции хладагента, используемого в бытовом, торговом и промышленном холодильном оборудовании.

В настоящее время в холодильной технике широко используется дифтордихлорметан (хладон-12) и существующие холодильники изготовлены с учетом теплофизических свойств системы: хладон-12 минеральное масло, например, марки ХФ 12-16.

Однако в соответствии с Монреальским протоколом производство этого хладона должно быть прекращено в 1996 г. поэтому во вновь изготовленном оборудовании будут применяться озонобезопасные хладагенты, в частности, хладон 134а (1,1,1,2-тетрафторметан), который должен заменить хладон-12. Применение озонобезопасного хладона 134а требует замены и минерального масла на полиэфирное синтетическое вследствие несовместимости этого хладагента с минеральными маслами. По этой причине хладон-134а не может использоваться взамен хладона-12 в эксплуатируемом оборудовании без полной очистки его от минерального масла, что в большинстве случаев является сложной и трудоемкой операцией и без существенной модернизации этого оборудования не удается обеспечить его дальнейшую работу путем замены хладагента.

Большинство зарубежных фирм предлагают составы-заменители хладона-12, не требующие модернизации холодильного оборудования при частичной замене минерального масла на алкилбензольное.

Известны из патентной документации композиции хладагентов на основе дифторхлорметана (хладон-22), предназначенные для замены хладона-12.

Например, (WO 92-12216). 1. Предложен хладагент состава, мас.

хладон-22 (дифторхлорметан) 41-71,
изобутан- хладон 142в (1,1-дифтор-1-хлорэтан) 21-51.

Предложенный многокомпонентный хладагент обладает приемлемым уровнем охлаждения в холодильном оборудовании и кондиционерах воздуха, хорошей смешиваемостью с маслами. Если сравнить коэффициент разложения озона и хладона-12, который равен единице, у предложенного хладагента коэффициент разложения озона равен 0,05.

2. (WO 92-16596). Хладагент состава, мас.

хладон-22 (дифторхлорметан) 65-75,
хладон-125 (пентафторэтан) 15-25,
пропан 5-15.

Хладагент нетоксичный, невоспламеняемый, с низким коэффициентом сжатия, хорошей смешиваемостью с маслом.

3. (EP 492444) предложен хладагент состава, мас.

хладон-22 (дифторхлорметан) 69-90,
хладон-218 (октафторпропан) 6-30,
пропилен 5-15.

Введенный в композицию пропилен обладает более высоким коэффициентом сжатия, более низким молекулярным весом.

Патент RUN 2013431 (фирмы Санио электрик Ltd).

Фирма предлагает композицию хладагента, содержащую смесь галоидированных углеводородов, в состав которой входят:
фтордихлорметан (R 21) и одно фторалкильное соединение из группы:
трифторметан (R 23)
пентафторэтан (R 125)
хлордифторметан (R 22)
1,1 дифт-1хлорметано (R 142a).

При соотношении компонентов, мас.

фтордихлорэтан 0,1-50,0
фторалкильное соед. 50-99,9
Предложенные составы плохо совместимы с маслами различных классов (минеральными, полиэфирными). Этот патент наиболее близкий по существу решаемой задачи и рассматривается как прототип.

Все указанные хладагенты относятся к числу продуктов с пониженной озоноопасностью ( на порядок более низкий, чем хладон-12).

Например, потенциал разрушения озонового слоя (odp) первой композиции равен 0,05, взрывобезопасные эксплуатационные характеристики соответствуют аналогичным характеристикам хладона-12. Однако совместимость их с минеральными маслами и полиэфирными ограничена, а некоторые несовместимы.

Для сервисного обслуживания существующего холодильного оборудования совместимость хладагента с указанными маслами имеет большое значение, т.к. технология замены минерального масла трудоемка, неэкономична и длительна (от 7 до 500 ч.)
Цель изобретения состоит в создании хладагента нетоксичного, негорючего с низким озоноразрушающим потенциалом, совместимого с минеральными и полиэфирными маслами.

Для достижения цели предложена композиция хладагента, в состав которой входит, об.

дифторхлорметан в количестве от 45 до 80,
фтордихлорметан в количестве от 15 до 40,
пропан или бутан, или изобутан от 0,1 до 25,
или одно из фторалкильных соединений из группы: тетрафторэтан, трифторэтан, дифторэтан, дифторметан, гептафторпропан, октафторциклобутан или гексафторпропан в количестве от 0,1 до 25.

Количественный и качественный состав компонентов любой из предложенной композиции хладагента подобран таким образом, что любая композиция хладагента не обладает способностью к возгоранию, хотя некоторые компоненты относятся к типу горючих веществ. Это требование является особенно важным для применения в крупногабаритном холодильном оборудовании и его сервисном обслуживании.

При создании нового хладагента, особенно для сервисного обслуживания эксплуатируемой техники с поршневыми компрессорами важно обеспечить возможность его функционирования при давлении нагнетания близком к соответствующему давлению хладона-12.

Предлагаемые композиции хладагентов были всесторонне исследованы, например, определено давление паров смеси хладона-22, хладона-21, хладона-134а и хладона-22, хладона-21, хладона-152а при различных температурах. Данные представлены в табл. 1 "Зависимость от температуры давления паров смесевых хладагентов".

В результате установлено, что смеси хладона-22, хладона-21 и хладона-134а или -134 и хладона-22 и хладона-152а обладают зависимостью давления паров над жидкой фазой от температуры аналогично той, которая характерна для хладона-12.

Исследования растворимости минерального масла ХФ-12-16 и полиэфирного ХФС-134, предназначенного для работы с хладоном-134а, и хладагента C10 (смесь хладона-22, хладона-21 и хладона-134а) проводились визуальным методом.

Установлено, что в диапазоне температур -50.+50^oC смесевая композиция хладагента и масло полностью растворимы. Таким образом, при испытании разрабатываемых холодильных смесей обнаружено новое свойство, которое до настоящего времени в литературе не отмечалось. Предлагаемая смесь хладонов совместима не только с минеральным маслом, но и с полиэфирным маслом, предназначенным для работы с озонобезопасным хладоном-134а, принятым мировым сообществом холодильщиков в качестве основного альтернативного хладагента вместо хладона-12.

Испытания для оценки функциональных свойств предлагаемого смесевого хладагента и минерального масла ХФ-12-16 с разными соотношениями компонентов проводились на действующих холодильниках различных марок путем последовательного их значения различными хладагентами (хладон-12, хладагент, представляющий смесь хладонов-22, 21, 134а в различных соотношениях, хладона-134а) и различными маслами.

Проводимые экспериментальные и теоретические исследования показали, что композиция хладагента, включающая хладон-22, хладон-21, пропан или бутан или изобутан, или одно соединение из группы: хладон-152а, хладон-143а, хладон-32, хладон-134а, хладон-227, хладон-318, хладон-236 при соотношении компонентов, об.

хладон-22 от 45 до 80,
хладон-21 от 15 до 40,
а также от 0,1 до 25:
пропан или бутан, или изобутан,
или хладон-152,
или хладон-143,
или хладон-32,
или хладон-134,
или хладон-227,
или хладон-318,
или хладон-236
обеспечивает устойчивую длительную работу холодильника, рассчитанного на применение хладона-12. Технология перезаправки системы на смесевой хладагент проста и не требует смеси масла. Стендовые испытаний композиций хладагента, состоящих из хладона-22, хладона-21 и одного из соединений группы: хладона-134а, хладона-152а, хладона-143а, хладона-227, хладона-236, хладона-318, или R-290 или R-600a в различных соотношениях обеспечивают продолжительную устойчивую работу испытывавшихся холодильников в среднетемпературном режиме.

Результаты испытаний холодильников, заправленных некоторыми из рассматриваемых композиций, приведены в табл. 2. Одним из положительных качеств рассматриваемых композиций, выявленных в процессе испытаний холодильников, явилось то, что при остаточном содержании в смеси до 50% R-12 режим работы при дозаправке холодильника композицией не изменился. Это обстоятельство важно при использовании рассматриваемых композиций при применении их для ретрофита существующего холодильного оборудования.

Использование: в бытовом, торговом и промышленном холодильном оборудовании. Сущность: композиция хладагента содержит, об. %: дифторхлорметан от 45 до 80, фтордихлорметан от 15 до 40, пропан или бутан, или изобутан, или одно фторалкильное соединение из группы: тетрафторэтан, трифторэтан, дифторэтан, дифтрометан, гептафторпропан, гексафторпропан, октафторциклобутан от 0,1 до 25. 2 табл.

Композиция хладагента, содержащая дифторхлорметан, фтордихлорметан, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пропан, или бутан, или изобутан, или одно фторалкильное соединение из группы: тетрафторэтан (R 134а или 134), трифторэтан (R 143a), дифторэтан (R 152а), дифторметан (R 32), гептафторпропан (R 227), гексафторпропан (R 236), октафторциклобутан (R 318), при следующем соотношении компонентов, об.

Дифторхлорметан 45 80
Фтордихлорметан 15 40
Пропан, или бутан, или изобутан, или одно фторалкильное соединение из группы тетрафторэтан, трифторэтан, дифторэтан, дифторметан, гептафторпропан, гексафторпропан, октафторциклобутан 0,1 25,0а