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氟利昂制备方法及发展前景的产业规划

来源: 更新日期:2019-02-12 14:44:59

报告内容

第一节  氟利昂的简介

氟利昂,又名氟里昂,名称源于英文Freon,它是一个由美国杜邦公司注册的制冷剂商标。在中国,氟利昂定义存在分歧,一般将其定义为饱和烃(主要指甲烷、乙烷和丙烷)的卤代物的总称,按照此定义,氟利昂可分为CFC、HCFC、HFC等4类;有些学者将氟利昂定义为CFC制冷剂;在部分资料中氟利昂仅指二氯二氟甲烷(CCl₂F₂,即R12,CFC类的一种)。氟利昂在常温下都是无色气体或易挥发液体,无味或略有气味,无毒或低毒,化学性质稳定。由于二氯二氟甲烷等CFC类制冷剂破坏大气臭氧层,已限制使用。地球上已出现很多臭氧层空洞,有些漏洞已超过非洲面积,其中很大的原因是因为CFC类氟利昂的化学性质。氟利昂的另一个危害是温室效应。产业规划

第二节 氟利昂的制备方法

置换法

主要用于生产R-11、R-12、R-22、R-21、R-13、R-113和R-114等。此法有液相法和气相法两种:

①液相法技术较成熟,温度易控制,副产物少,是工业上采用的主要方法。所用的卤化锑催化剂(见固体酸催化剂)寿命也较长(约1~2年,每2~3个月需进行一次再生和补充)。根据原料和目的产品的不同而采取不同的反应温度(一般为45~200℃)和压力(最高可达3.5MPa),以促使反应在均相下进行。不同的氯代烃原料可以制得不同的氟化合物,如以四氯化碳为原料,可以生产R-11和R-12;以三氯甲烷为原料,可以生产R-22;以四氯乙烯为原料可以生产R-113和R-114。反应生成物一般要经水洗、碱洗、干燥、压缩和蒸馏等后处理,才制得纯品。

②气相法使用装有氟化铝、氟化铬和氟氧化铬催化剂的固定床反应器或流化床反应器,其后处理与液相法相似。

甲烷氟氯化法

以甲烷、氯气和氟化氢为原料,在催化剂存在下,一步合成氟氯甲烷。反应产物中主要含R-11.R-12,沸点较高的氟化物和氯化氢,经汽提塔使部分氟化合物再循环,剩余气体进入氯化氢蒸馏塔,脱除氯化氢后经水洗、中和、干燥和精馏,得到R-11和R-12成品。所用催化剂是金属氟化物或氯化物,载体为活性炭、硫酸铝或碳酸钡。反应温度为370~470℃,接触时间约4~10s。反应收率以甲烷计为96%~99%;以氯计为97%;以氟计为94%。该过程的优点是工艺过程较简单、产品纯度高。

第三节 氟利昂的应用范围

氟利昂被广泛用被当作制冷剂、发泡剂 、清洗剂,广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。

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。氟利昂制冷系统包括高压系统、低压系统、油路系统和融霜系统。氟利昂制冷系统设备选择计算与氨制冷系统在方法上基本一致。制冷压缩机的选择应以用冷单元的制冷机负荷为依据,根据所确定的氟利昂制冷剂种类、制冷工况及压缩机型式进行选择计算。

第四节  氟利昂行业的发展前景

发明

20世纪20年代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,小托马斯·米奇利(Midgley Thomas Jr.)开始着手研制一种稳定、不易燃、不腐蚀且无毒的新型制冷剂。 

他查看门捷列夫的化学元素周期表,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(即CFC-12,R12)。

前景

虽然有禁止使用氟利昂的政策出台,新生产的家电产品中全面禁止使用氟利昂,但是使用氟利昂的旧家电等产品,不会被立即叫停,而只能随着其更新换代逐步淘汰。市场上无氟的新冷媒空调市场占有率极低,新型制冷剂价格高昂,且需重新设计系统……等等因素使得氟利昂被新型制冷剂替代还需很长时间。 

据有关人员调查:至2013年8月1日,中国仍然大量使用氟利昂,未来数年甚至数十年内,中国氟利昂的使用量仍然会居高不下,保护臭氧层的形势依然十分严峻。

 

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