一种含R1216的三元混合工质

摘要

本发明属于制冷热泵及低沸点动力循环技术领域，公开了一种含R1216的三元混合工质，包括第一组分、第二组分和第三组分，其中：第一组分为六氟丙烯(R1216)，第二组分和第三组分选自三氟碘甲烷(R13I1)、1,1‑二氟乙烷(R152a)、3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)、2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)。本发明的含R1216的三元混合工质具有不大于100的GWP值，具有明显的环保优势；并且，其热力性能与R134a工质相当甚至更优，完全可以替代R134a在制冷热泵及低沸点动力系统领域中使用。

权利要求

1.一种含R1216的三元混合工质，其特征在于，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分为质量占比11% 86%的六氟丙烯(R1216)；所述第二组分为质量占比5 81%的三~ ~氟碘甲烷(R13I1) ；所述第三组分为质量占比8% 29%的1,1‑二氟乙烷(R152a)或3,3,3‑三~氟丙烯(R1243zf)。

2.根据权利要求1所述的一种含R1216的三元混合工质，其特征在于，所述第一组分的质量占比为19% 71%，所述第二组分的质量占比为13% 69%，所述第三组分的质量占比为12%~ ~

29%。

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3.根据权利要求1所述的一种含R1216的三元混合工质，其特征在于，其GWP值小于100，且不可燃。

4.一种含R1216的三元混合工质，其特征在于，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分为质量占比57% 85%的六氟丙烯(R1216)；所述第二组分和所述第三组分为2,3,~

3,3‑四氟丙烯(R1234yf)、3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)中的两种物质组合，且所述第二组分和所述第三组分的质量占比均为5% 38%。

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5.根据权利要求4所述的一种含R1216的三元混合工质，其特征在于，所述第一组分的质量占比为61% 80%，所述第二组分和所述第三组分的质量占比均为7% 32%。

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6.根据权利要求4所述的一种含R1216的三元混合工质，其特征在于，其GWP值小于100，且不可燃。

说明书

一种含R1216的三元混合工质

技术领域

[0001] 本发明属于制冷热泵及低沸点动力循环技术领域，具体的说，是涉及一种含R1216的三元混合工质，用于替代R134a工质。

背景技术

[0002] 近年来随着全球气候变暖，生态环境恶化，国际社会制定了一系列法律法规来限制高全球变暖潜能值(GWP)工质的使用，并对高GWP类工质的替代物提出了更高的要求，要求新工质具有零消耗臭氧潜能值(ODP)和尽可能低的GWP值。2021年9月15日，《基加利修正案》在中国正式生效，我国将在议定书框架下履行HFCs管控的新要求，并HFCs纳入《中国受控消耗臭氧层物质清单》，以此作为我国逐步实施HFCs削减的法律依据。工质R134a赫然在列，替代更换已成必然。因此，寻找环保性能优于R134a，且综合性能优良的替代工质迫在眉睫。

[0003] 由于受到工质的环保特性、燃爆特性和热力学性能间的矛盾限制，纯工质往往不能满足目前的需求，混合工质可以均衡工质物性的特点，得到较大关注。但目前尚未找到较为完美的工质替代方案。如何克服现有技术的不足，寻找具有低GWP值和良好热力学性能的工质成为亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种含R1216的三元混合工质，具有不大于100的GWP值，因此环保优势明显；并且其热力性能与R134a工质相当甚至更优，适于在制冷热泵及低沸点动力循环领域应用。

[0005] 本发明为实现上述目的，通过以下的技术方案予以实现：

[0006] 本发明提供了一种含R1216的三元混合工质，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分为质量占比11％～86％的六氟丙烯(R1216)；所述第二组分为质量占比5～81％的三氟碘甲烷(R13I1)；所述第三组分为质量占比8％～27％的1,1‑二氟乙烷(R152a)或3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)。

[0007] 进一步地，所述第一组分的质量占比为19％～71％，所述第二组分的质量占比为13％～69％，所述第三组分的质量占比为12％～29％。

[0008] 进一步地，其GWP值小于100，且不可燃。

[0009] 本发明提供了一种含R1216的三元混合工质，包括第一组分、第二组分和第三组分；所述第一组分为质量占比57％～85％的六氟丙烯(R1216)；所述第二组分和所述第三组分为2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)、3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)中的两种物质组合，且所述第二组分和所述第三组分的质量占比均为5％～38％。

[0010] 进一步地，所述第一组分的质量占比为61％～80％，所述第二组分和所述第三组分的质量占比均为7％～32％。

[0011] 进一步地，其GWP值小于100，且不可燃。

[0012] 本发明的含R1216的三元混合工质的制备方法是，将三种组分物质按其指定的质量配比在常温下进行物理混合即可。本发明中各组分可商购获得，或可由本领域已知方法制得。各组分的物质的基本参数见表1。

[0013] 表1：各组分基本物理参数

[0014]

[0015] 本发明的有益效果是：

[0016] (一)本发明提供的含R1216的三元混合工质，其全球变暖潜势值(GWP)明显低于R134a的GWP值，因此具有明显且突出的环保优势；

[0017] (二)本发明提供的含R1216的三元混合工质，其中含有大比例不可燃工质及高效阻燃剂，可以预估具有不可燃性；

[0018] (三)本发明提供的含R1216的三元混合工质，其性能系数和单位容积制冷量接近R134a，具有较高的系统性能。

[0019] (四)本发明提供的含R1216的三元混合工质，其能够应用于R134a的制冷热泵及低沸点动力循环系统，且不需做过多部件的更换，或只做部分部件的更改即可。

[0020] 可见，本发明的含R1216的三元混合工质能够实现为尽快替代具高GWP值的R134a工质提供有效方案，对于我国在中低温制冷热泵领域环保工质的发展和加速高GWP值工质的淘汰均具有非常重要的意义。

具体实施方式

[0021] 本发明所提供的一种含R1216的三元混合工质，将六氟丙烯(R1216)和三氟碘甲烷(R13I1)、1,1‑二氟乙烷(R152a)、3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)、2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)等多种组分，根据上述技术方案按不同的质量配比，在常温常压液相状态下进行物理混合，混合均匀后形成一种含R1216的三元混合工质。下面给出多个具体实施例和对比例，其中组分的比例均为质量比，每种混合工质的组分物质的质量比之和为100％。

[0022] 实施例1

[0023] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按86％/5％/9％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0024] 实施例2

[0025] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按30％/43％/27％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0026] 实施例3

[0027] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按11％/81％/8％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0028] 实施例4

[0029] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按19％/69％/12％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0030] 实施例5

[0031] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按71％/13％/16％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0032] 实施例6

[0033] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按48％/23％/29％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0034] 实施例7

[0035] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按86％/5％/9％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0036] 实施例8

[0037] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按11％/81％/8％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0038] 实施例9

[0039] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按55％/18％/27％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0040] 实施例10

[0041] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按19％/69％/12％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0042] 实施例11

[0043] 将六氟丙烯(R1216)，三氟碘甲烷(R13I1)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按58％/13％/29％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合工质。

[0044] 实施例12

[0045] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按57％/5％/38％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0046] 实施例13

[0047] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按85％/7％/8％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0048] 实施例14

[0049] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按63％/12％/25％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0050] 实施例15

[0051] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按61％/7％/32％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0052] 实施例16

[0053] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按80％/10％/10％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0054] 实施例17

[0055] 将六氟丙烯(R1216)，3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按57％/38％/5％的质量百分比，采用一般的物理方法混合，均匀得到一种含R1216的三元混合工质。

[0056] 实施例18

[0057] 将六氟丙烯(R1216)，3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按85％/5％/10％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0058] 实施例19

[0059] 将六氟丙烯(R1216)，3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按61％/32％/7％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0060] 实施例20

[0061] 将六氟丙烯(R1216)，3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)和1,1‑二氟乙烷(R152a)三种组分在常压下按80％/11％/9％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0062] 实施例21

[0063] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按85％/9％/6％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0064] 实施例22

[0065] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按57％/38％/5％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0066] 实施例23

[0067] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按61％/7％/32％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0068] 实施例24

[0069] 将六氟丙烯(R1216)，2,3,3,3‑四氟丙烯(R1234yf)和3,3,3‑三氟丙烯(R1243zf)三种组分在常压下按80％/7％/13％的质量百分比，采用一般的物理方法混合均匀，得到一种含R1216的三元混合制冷剂。

[0070] 将上述实施例与R134a工质的环境性能和温度滑移(标准大气压101.325kPa下)等基本参数，记录在表2中。

[0071] 其中，相对分子量(g/mol)、标准沸点(℃)、临界温度(℃)、临界压力(MPa)根据美国国家标准技术研究所(NIST)研制开发的工质物性查询REFPROP 10.0所得到。

[0072] 温度滑移(℃)由Matlab软件调用REFPROP 10.0软件计算后所得。

[0073] GWP值数据来自联合国环境规划署发布的《2018REPORT OF THE REFRIGERATION,AIR CONDITIONING AND HEAT PUMPS TECHNICAL OPTIONS COMMITTEE》。

[0074] 表2三元混合工质与R134a的基本物性参数

[0075]

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[0077] 由表2可知：1.本发明提供的一种含R1216的三元混合工质的实施例的GWP值均远远低于R134a的GWP值，作为R134a的替代工质在环保方面具有优势；2.各实施例的泡点温度和R134a的标准沸点接近；3.各实施例的温度滑移较小，可以减小系统运行时工质的温度滑移造成的不良影响。

[0078] 在蒸发温度为‑7℃，冷凝温度为43℃，过热度为25℃，过冷度为5℃，压缩机综合效率为0.8的制冷工况下，上述实施例与R134a的热力参数(排气压力和温度)及相对系统性能(各实施例相对R134a的相对容积制冷量和相对COP)的对比结果见表3。

[0079] 表3三元混合工质与R134a的性能对比结果

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[0082] 其中，排气压力(Bar)、排气温度(℃)、相对容积制冷量、相对COP数据，是按照单级压缩蒸汽制冷机循环计算得到。

[0083] 由表3可知，通过性能参数的比较发现，新工质单位容积制冷量与R134a的单位容积制冷量接近，且应用新工质的系统性能系数COP亦与R134a的COP十分接近，表明新工质在性能效果方面替代的可行性，且上述实施例均为弱可燃或不可燃，增加了系统运行及工作环境的安全性。

[0084] 可见，制冷系统在以上设计工况下，并且在以上理论计算的优选比例范围内，本发明的含R1216的三元混合工质的系统性能系数COP和单位容积制冷量与R134a接近，其突出优势是新工质的GWP值与R134a相比降低，可燃性方面可以达到不可燃的效果。

[0085] 尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。