当前R22制冷剂的生产现状和替代品的发展前景
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[摘 要]自2007年9月在加拿大蒙特利尔召开的《蒙特利尔议定书》第19次缔约方会议，通过了加速淘汰HCFCs的调整方案。其中规定发达国家2010年HCFCs的使用量减少75%，2015年减少90%，2020―2030年只保留0.5%用于维修；对于发展中国家，HCFCs的用量以2009年和2010的平均水平为基准，2015年减少15%，2020年减少35%，2025年减少67.5%，2030―2040年，只留2.5%用于平时的维修使用。其中R22被限定2020年淘汰。中国作为是世界上最大的R22的生产国，因此其的生产情况和替代品的选择变得尤为重要。
[关键词]R22制冷剂；生产现状；发展趋势
中图分类号：TB64 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0226-01
制冷行业制冷剂仍然是HCFC类制冷剂，其中R22作为替代R12的重要工质，上个世纪末以来获得了高速发展。因其对臭氧层的破坏很小ODP值（臭氧破坏系数）仅0.05，有一定的GWP值（温室效应潜能值）为1700，所以制冷空调产品的制冷剂选用上R22占据十分重要的地位，人们在R22制冷剂的设计、制造、运行、维修等方面已成功地积累了数十年的经验，正是由于R22的ODP值为0.05，对臭氧层有一定的破坏作用。因此，也被列为必须被取代的制冷剂。但这对已经成型的制冷方面的企业无疑是致命的打击，如上游的制冷剂行业、整机制造企业等在内的中国空调制冷行业整体。HCFC的提前淘汰首先将给中国的制冷剂生产企业带来革命性的影响。
2 当前R22制冷剂的生产现状
氟化工的原材料比较丰富，良好的投资环境、广阔的市场空间及相对低廉的制造成本，成为氟化工产业发展的重要动力。据统计，萤石、氟化氢、氟化铝、HCFC-22的产量均居全球第一，且氟化工市场总体上正以15%～20%的速度增长，与美国、日本、欧盟一道成为世界4大氟产品的生产和消费区。但是，氟化工产品大都是廉价的初级产品，高附加值品种、高尖端领域的市场仍然被国外产品所主导和占据。国内HCFCs的生产概况HCFCs主要包括HCFC-22，HCFC-142b，HCFC-141b和HCFC-123等，其中，以HCFC-22为主，占到了全部HCFCs量的约70%。HCFC-22可作为制冷剂、发泡剂等ODS消费用途，也可以作为原料生产PTFE高分子材料.据中国制冷空调工业协会统计[3]：在HCFCs行业消耗总额中R22占到99%，2008年国内家用空调使用的R22大约为5.71万吨，商用空调的使用的R22大约为4.13万吨，HCFCs的使用总量达到10.46万吨，目前每年仍以20%以上的速度增长，预计到2013冻结用量为13.81万吨。
3 制冷剂的发展趋势
3.1 制冷剂替代品选择原则
从制冷行业的健康、长久、可持续发展出发，制冷剂的选择不仅要遵守《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》，同时要保证环保、安全，拥有良好的热力性能等。因此，选择替代制冷剂应该遵守以下原则：
（1）臭氧损耗潜值ODP和变暖影响总当量TEWI尽可能的小；
（2）优良的热力性能；
（3）制冷剂的毒性可燃性低，有较高的安全性；
（4）系统的耐久性，包括热力学、化学稳定性和材料与油的相容性等；
（5）制冷剂的制造成本要低，生产工艺要简单，便于推广；
3.2 新一代制冷剂的趋势
在环保和可发展的大趋势下。急需解决的R22的替代品的发展方向会在哪呢？经历了前三代[7]的发展，在第四代的研究中把目标的着重点重新设在了第一代制冷剂的身上已经是大部分专家的共识。第一代制冷剂即可再生天然工质。主要包括氨、二氧化碳及丙烷等碳氢化合物，还包括水、空气以及用于低温制冷的甲烷、氦、氮等。CO2最具竞争力，在可燃性和毒性有严格限制的场合，CO2是最理想的。CO2制冷剂是一种安全无毒、不可燃的自然工质，不破坏臭氧层，温室效应系数GWP=1，价格低廉，不需回收，可降低设备报废处理成本。CO2的热力性质很好，单位容积制冷量为人工制冷剂的3～10倍。经过汽车空调的实验，CO2系统的效率虽比R12系统的效率低一些，但是CO2系统的效率提高具有很大的潜力。因此，CO2系统成为新一代制冷剂中关注的重点。但其的单一使用存在着诸多问题需要解决，所以天然剂的在复合使用系统应是未来的发展趋势。如其中CO2与氨复叠式系统就是一种可行性非常强的替代品。如上所述，CO2制冷剂是一种具有很大潜力的天然制冷剂。但是，CO2的临界温度仅31.1℃，即高于该温度就无法冷凝。利用复叠系统，解决了该问题。CO2/NH3复叠式制冷系统可扬长避短，发挥了二种制冷剂的优点，避开了它们的缺点，其特点是：
（1） 二种制冷剂均为天然物质，纯CO2液体比NH3液便宜，ODP和GWP可视为0。
（2） 二种制冷剂各自成为一个独立制冷系统，CO2在低压级运行，而NH3则在高压级运行。这样既避免了CO2制冷系统的冷凝压力超临界压力，采用复叠式系统不仅能够满足环保的要求，而且能够满足工业安全的要求。
（3） 系统更为紧凑，减少了系统灌氨量。CO2低压级吸入压力约1.3MPa。
（4） 排出压力3.5MPa，大大降低了系统承受的压力。
（5） CO2的运动粘度较低，在0℃时饱和液体运动粘度为氨的5.2%且饱和蒸汽的运动粘度只是氨的31%，这样可以提高CO2流速而压降不会太大。节流后各回路间制冷剂的分配比较均匀，使CO2系统有更少的回路、更高的系统负荷、更紧凑的蒸发器。
（6） CO2单位容积制冷量相当高，在0℃为NH3的5.18倍，这意味着相同的制冷负荷下，CO2制冷压缩机的部件尺寸、阀门、管道的截面积比NH3制冷系统小，CO2的系统灌注量也少，相应减少单位冷量的轴功率，故CO2/NH3制冷系统在满负荷和50%负荷时，它的单位冷量耗功均低于双级NH3系统，这些优点体现在节省系统的基建投资和日常的运行费用。
（7） 库房内的蒸发器中运行的是CO2，克服了氨的安全问题。文献[13]报道了一个实际装置的配置，该系统CO2的蒸发温度为-42℃，冷凝温度-11℃，CO2充
注量2500kg，氨的充注量240kg。CO2回路配备两往复式压缩机，制冷量分别为210kW和140kW，循环贮液器4.745m3。
4 结语
在当前环保与节能的的俩大前提下，制冷剂朝着天然可再生发展已避不可免，《蒙特利尔议定书》协议书已经明确规定各个国家要在未来几年内淘汰HCFCs，含氟制冷剂产品的最大生产和消费基地，而其中R22制冷剂的产品份额占到了90%。未来几年内R22制冷剂的替代品的发展将会对制冷空调行业的制冷发展以及新型天然制冷剂的应用产生非常大的影响。在目前的各种制冷剂替代品的探索中，想要找到一种更复杂的化合物制冷剂来完美替代目前已经非常成熟的HCFCs几乎是不可能的，而与之相对的第一代制冷剂的环保和节能性引起了广泛的注意，但是单一的使用某一种天然物质显然很难克服其本身性质上的缺陷，但混合和重叠几种不同的天然物质却能使其成为可能。
参考文献：
[1]毛海萍.R22氟利昂制冷剂的替代[J].压缩机技术，2011，No.22703：27-29.
[2]王鑫，李宗帅，徐强，孙森.当前制冷剂替代品发展态势及我国制冷剂生产现状[J].制冷与空调，2011，v.1101：110-115.
[3]杨昭，吴曦，尹海蛟，刘焕卫.低温室效应HCFCs替代物性能分析[J].制冷学报，2011，v.32；No.13701：1-6.
作者简介：
漆彬（1988.2）男；民族：汉族；籍贯：湖南省永州市祁阳县、2014年毕业于武汉理工大学机械工程专业。现供职广东美的暖通设备有限公司，结构设计开发工程师岗位，硕士学位、主要从事商用多联机空调研发，邮编：528311