制冷剂的现状与发展山东东岳化工股份有限公司王鑫
内容提要一、制冷剂的发展历程二、节能——制冷空调行业面临的严峻挑战三、环保——制冷剂发展的迫切要求四、制冷剂的应用和发展趋势五、山东东岳化工股份有限公司
制冷剂的发展历程早期制冷剂（1830－1930）
1805，Oliver Evans,挥发性流体（乙醚）
1828，Richard Trevithick,空气制冷循环
1834，Jacob Perkins,蒸气压缩式制冷系统，发明专利，乙基醚
早期制冷剂（1830－1930）(续)1830s，第一台蒸气压缩制冷机诞生(Perkins),橡胶馏化物；
1924,Willis H. Carrier,R.W.Waferfill,开创性的系统研究，分析了NH3，乙基乙醚，CO2，CCl4，SO2和H2O，二氯乙烷
异构体（R－1130）；
表1综述了早期制冷剂
表1 早期的制冷剂年制冷剂化学式1830scaoutchoucine橡胶馏化物
二乙醚（乙基醚）CH3-CH2-O-CH2-CH
3
1840s甲基乙醚(R-E170)CH3-O-CH
3
1850水/硫酸H2O/H2SO
4
1856酒精CH3-CH2-OH
1859氨/水NH3/H2O
1866粗汽油CO2CO2
1860s氨(R-717)NH
3
甲基胺(R-630)CH3(NH2)
乙基胺(R-631)CH3-CH2(NH2)
1870甲基酸盐(R-611)HCOOCH
3表1 早期的制冷剂(续)1875二氧化硫(R-764)SO
2
1878甲基氯化物，氯甲烷(R-40)CH3Cl
1870s氯乙烷(R-160)CH3-CH2Cl
1891硫酸与碳氢混合物
H2SO4,C4H10,C5H12,(CH3)2CH-CH
3
1900s溴乙烷(R-160B1)CH3-CH2Br
1912四氯化炭
CCl
4
水蒸气(R718)H2O
1920s异丁烷(R-600a)(CH3)2CH-CH
3
丙烷(R-290)CH3-CH2-CH
3
1922二氯乙烷异构体(R-1130)CHCl= CHCl
1923汽油HCs
1925三氯乙烷(R-1120)CHCl= CCl
2
1926二氯甲烷(R-30)CH2Cl
2
早期制冷剂的特点当时熟悉和易获得的流体；C、N、O、S、H、Cl和Br元素组成；混合工质；毒性、可燃、毒性/可燃、腐蚀、不稳定；目标：制冷与寿命Ä性能与安全。
制冷剂的演化•一战后,制冷业大力发展•1828年Thomas Midgley(有铅汽油的发明者)一个电话，“制冷业需要新制冷剂,安全和易获得”•1837年,与助手大量研究发现,四氟化碳,氟本身有毒,但含氟的化合物无毒•元素周期表,剔除不稳定,有毒,惰性,高沸点,剩下8种元素制冷剂的演化HC N OFS ClBr
可燃性下降
毒性下降
•氟化物,氟化工,用F,Cl替代H
CFCs和HCFCs制冷剂(1930-1990s)(续）3项观察：从左→右，可燃性↓从下→上，毒性↓F“中心点”，早期不含F1930 首篇氟制冷剂文献1931: R12，1932:R11，CFCs和HCFCs第二代制冷剂R11；R12；R113；R114；混合物：R400、R500~R506；R22；HCFCs……
第二代制冷剂的特点氟化物；C、H、F、Cl或Br元素组成混合工质；破坏大气臭氧层；目标：Ä保护环境、保护臭氧
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制冷空调面临的挑战——节能和环保1. 节能1998，全国大型宾馆、中央空调用电约500万kW；
2001，全国年用电量约1.46万亿千瓦时，能耗费用约1.25万亿，占GDP13.5%（美国同期：7％）；
2001，建筑能耗占全国能耗27.45%，而制冷空调供暖能耗又占建筑能耗的55%，约占全国总能耗的15％；
制冷空调面临的挑战——节能和环保1. 节能2002，全国年用电量约1.58万亿千瓦时，而空调高峰负荷时达到4500万千瓦时，相当于2.5个三峡电站的满负荷出力；2003，全国年用电量约1.89万亿千瓦时；2004，全国年用电量约2.16万亿千瓦时；2005，全社会用电量达到2.38－2.47万亿千瓦时；按照目前建筑能耗水平发展，到2020年，预计我国建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，是2000年的3倍，空调高峰负荷将相当于10个三峡电站的满负荷出力。若做好节能工作，则到2020年，我国建筑能耗可减少3.35亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少约8000万千瓦时，大约接近4.5个三峡电站的满负荷出力。制冷空调面临的挑战——节能和环保1. 节能若节电10％，每年耗电量将减少约150亿度电；国家节约1.3亿电力投资；企业宾馆酒店等节省7.5亿开支；减少130万吨CO2排放。能源资源有限煤：可开采54-81年；油：可开采15-20年；气：可开采28-58年；进口依存度36％（~40％）。能源形势严峻目标：2020年，GDP翻两番（比2000年），而能耗只能翻一番。
“能源开发”与节约并重，近期将节能放在“优先”的战略
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全球四大环境问题2.环保保护臭氧层，逐步淘汰消耗臭氧层物质
抑制全球气候变化，逐步控制“温室气体”排放
制冷空调行业面临的挑战
大气臭氧层破坏的元凶-氯氟烃(紫外线照射下，氯氟烃分子的分解)M. Molina, F. Rowland. Stratospheric sink for chlorofluoromethane: chlorine atom catalysteddestruction of ozone. Nature, 1974, 249:810-812(1995年获得诺贝尔化学奖)大气臭氧层破坏的元凶-氯氟烃一个Cl可以破坏10万个O3紫外线增多的影响（由于臭氧层耗损或其它原因）增加患皮肤癌的几率增加患白内障的几率能退化人类的免疫系统能减少作物产量影响浮游植物的生长
发达国家HCFCs禁用时间表美国2003.1.1: 作发泡剂用的HCFC-141b将被禁用2010.1.1: 停止HCFC-22和142b的生产2015.1.1: 停止HCFC-123和124的生产2020.1.1: HCFC-22和141b将被禁用2030.1.1: HCFC-123和124将被禁用瑞士，意大利2000.1.1: HCFCs将被禁用德国2000.1.1: HCFC-22将被禁用瑞典，加拿大2010.1.1: HCFCs将被禁用
发展中国家CFC&HCFC削减及禁用时间表1999.7.1 CFC-11，12，113，114，115控制在1995-1997年的平均水平2005.1.1 CFC-11，12，123，114，115减少1995-1997年的平均水平的50%2007.1.1 CFC-11，12，123，114，115减少1995-1997年的平均水平的85%2010.1.1 禁用CFCs2016.1.1 HCFCs控制在2015年的平均水平2040.1.1 禁用HCFCs
中国CFC禁用时间表为加速CFCs和哈龙的淘汰，中国政府毅然决定将禁用日期提前到2007年7月1日；深圳等11个省市倡议：为了保护臭氧层、实现中国政府对国际社会的庄严承诺，我们应积极行动起来，打一场CFC和哈龙的歼灭战，作为全国整体行动的先锋，我们几个省市决定于2006年7月1日前，率先在本省（市）淘汰CFC和哈龙。
环保保护臭氧层，逐步淘汰消耗臭氧层物质
抑制全球气候变化，逐步控制“温室气体”排放
全球气候变暖2001 IPCC评估报告1750-1890 140年0.7℃1890-1990 100年0.8℃20世纪90年代，有史以来最热的十年，1998年是20世纪最热的一年
今后100年，可能1.4℃∼5.8℃