Фреоны. История фреонов.

В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» («General Motors Research») Томасу Мидглей младшему (Thomas Midgley, Jr. 1889—1944 гг.) удалось выделить и синтезировать в своей лаборатории химическое соединение, получившее впоследствии название «Фреон». Через некоторое время «Химическая Кинетическая Компания» («Kinetic Chemical Company»), которая занималась промышленным производством нового газа — Фреон-12, ввела обозначение хладагента буквой R (Refrigerant — охладитель, хладагент). Такое наименование получило широкое распространение и со временем полное название хладагентов стало записываться в составном варианте — торговая марка производителя и общепринятое обозначение хладагента. Существует так же торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон). Это совпадение в названии до сих пор вызывает путаницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты.

Что такое фреон?

Фрео́ны — галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью.

Виды фреонов

Наиболее распространены следующие соединения:

трихлорфторметан (tкип 23,8 °C) — Фреон R11

дифтордихлорметан (tкип –29,8 °C) — Фреон R12

трифторхлорметан (tкип –81,5 °C) — Фреон R13

тетрафторметан (tкип –128 °C) — Фреон R14

тетрафторэтан (tкип –26,3 °C) — Фреон R134A

хлордифторметан (tкип –40,8 °C) — Фреон R22

изобутан (tкип –11,73 °C) — Фреон-R600A

хлорофторокарбонат (tкип –51,4 °C) — Фреон R407C, Фреон-R410A

Вред фреона и его влияние на озоновый слой

Хладагенты, которые используются в бытовой технике, являются негорючими и безвредными для людей.

Фреоны R-12, R-22 чаще всего используется в промышленности. Хладон-22 относится к веществам 4-го класса опасности, по шкале «вредности». Вызывает сонливость, спутанность сознания, слабость переходящую в возбуждение. Может вызвать обморожение при попадании на кожу.

В химическом отношении фреоны очень инертны. Фреон не только не способен воспламениться на воздухе, он даже при контакте с открытым пламенем не взрывается. Если нагреть фреон выше 250°С, образуются очень ядовитые продукты.

Новые фреоны (R407C и R410A) безопасны для человека и окружающей среды, поэтому все ведущие производители климатической техники используют именно эти марки фреона.

Причиной уменьшения озона в стратосфере и образование озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащих фреонов. Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в так называемом галогеновом цикле распада атмосферного озона.

Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола привело к уменьшению производства озоноразрушающих фреонов и способствует восстановлению озонового слоя Земли.

В связи с пагубным влиянием озоноразрушающего фреона R22, его использования год от года сокращается в США и Европе, где с 2010 года официально запрещено применять этот фреон. В России также запрещен импорт холодильного оборудования, в том числе кондиционеров промышленного и полу-промышленного класса. На замену фреону R22 должен прийти фреон R410A, а также R407C.

Лет пять назад практически все бытовые кондиционеры, поставлявшиеся в Харьков, работали на фреоне R-22, который отличался низкой ценой (5$ за 1 кг) и был прост в использовании. Однако в 2000 — 2003 годах в большинстве европейских стран вступило в силу законодательство, ограничивающее применение фреона R-22. Вызвано это было тем, что многие фреоны, в том числе и R-22 разрушают озоновый слой. Для измерения «вредности» фреонов была введена шкала, в которой за единицу был принят озоноразрушающий потенциал фреона R-13, на котором работает большинство старых холодильников. Потенциал фреона R-22 равен 0.05, а новых озонобезопасных фреонов R-407C и R-410A — нулю. Поэтому к настоящему времени большинство производителей, ориентированных на европейский рынок были вынуждены перейти на выпуск кондиционеров, использующих озонобезопасные фреоны 407C и R-410A.

Для потребителей такой переход означал повышение как стоимости оборудования, так и расценок на монтажные и сервисные работы. Вызвано это было тем, что новые фреоны по своим свойствам отличаются от привычного R-22:

Новые фреоны имеют более высокое давление конденсации — до 26 атмосфер против 16 атмосфер у фреона R-22, то есть все элементы холодильного контура кондиционера должны быть более прочными, а значит и более дорогими.

Озонобезопасные фреоны являются не однородными, то есть они состоят из смеси нескольких простых фреонов.

Например, R-407C состоит из трех компонентов — R-32, R-134a и R-125. Это приводит к тому, что даже при незначительной утечке из фреона сначала испаряются более легкие компоненты, изменяя его состав и физических свойства. После этого приходится сливать весь ставший некондиционным фреон и заново заправлять кондиционер. В этом отношении фреон R-410A является более предпочтительным, поскольку он является условно изотропным, то есть все его компоненты испаряются примерно с одинаковой скоростью и при незначительной утечке кондиционер можно просто дозаправить.

Применение фреона

В климатическом и холодильном оборудовании фреон используется в качестве хладагента, им производят заправку сплит-системы. По-просту говоря, это жидкость или газ, без цвета и запаха, с низкой температурой кипения.

Применяют фреон в качестве хладагента благодаря его физическим свойствам — при испарении он поглощает тепло, а затем выделяет его при конденсации. Принцип работы следующий: при включении кондиционера начинается испарение фреона, в комнате становится прохладней. После этого фреон в газообразном состоянии поступает в конденсатор, где снова превращается в жидкость. Выделившееся в ходе этого процесса тепло выводится на улицу через наружный блок.

Применяется фреон, как хладоноситель в любом холодильном оборудовании и кондиционерах с 1931 года (до этого использовался вредный для здоровья аммиак). Так же благодаря его термодинамическим свойствам, хладагент применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей. Широко используют фреон при тушении пожара на опасных объектах.

Характеристики фреонов

Свойства Фреона – Хладона R22

Формула Фреона R22 – (Хладона R22) CНClF2

Химическое название – дифторхлорметан

Символическое обозначение R22, HCFC 22

Торговое название хладон R22, фреон R22, хладон 22, фреон 22, или просто хладон и фреон

Фреон R22 – Хладон R22 инертный в химическом отношении, негорючий, не взрывоопасный сжиженный под давлением,газ. Фреон R22 – Хладон R22 по степени воздействия на организм относится к веществам 4-го класса опасности. При нормальных условиях Фреон R22 (Хладон R22) является стабильным веществом, которое под действием температур выше 400°С может разлагаться с образованием высокотоксичных продуктов: тетрафторэтилена (4-й класс опасности), хлористого водорода (2-й класс опасности), фтористого водорода (1-й класс опасности).
При нагревании фреонов свыше 250 град. цельсия образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.

Молекулярная масса: 86,5

Температура плавления 0С: -146

Температура кипения 0С: -40,8

Плотность насыщенной жидкости (250С) г/см3: 1.173

Давление паров 250С МПА: 1,04

Критическая температура 0С: 96

Критическое давление МПА: 4,98

Критическая плотность, г/см3: 1,221

Водная растворимость (250С)% 0,30

Фреон R22 – Хладон R22 (дифторхлорметан)

Применение

Фреон R22 – Хладон R22 Используется как хладагент в средне и низкотемпературных холодильных системах промышленного, торгового и бытового оборудования, а также в качестве пропеллента в аэрозольных упаковках. Является компонентом смесевых хладонов. Применяется для порообразования при производстве пенопластов. Сырье в производстве тетрафторэтилена, гексафторпропилена.

Тара/Упаковка – Поставлялся в баллонах различной емкости: 13,6 кг., 22,7 кг., 50 кг., 100 кг., 900 или 1000 кг. (спецконтейнер), 18000 – 22000 кг. (ИЗОтанк).

Фреон – Хладон R 12

Химическая формула Фреона R 12- CF2Cl2 (Дифтордихлорметан).

Торговое название хладон R12, фреон R12, хладон 12, фреон 12

Применение

Фреон R 12 используется как хладагент в холодильных установках, агрегатах промышленного и бытового назначения, кондиционерах, пропеллент в аэрозольных упаковках, порообразователь при получении пенопластов, растворитель.

Тара/Упаковка – Поставляются в баллонах различной емкости: 13,6 кг., 50 кг., 100 кг., 1000 кг. (спецконтейнер), 18000 – 22000 кг. (ИЗОтанк).

Примечание: Фреон 12 запрещен к ввозу в Российскую Федерацию.

Фреон – Хладон R 134 а

Химическая формула Фреона R 134 a – CF3CFH2 (Тетрафторэтан).

Применение

Используется в холодильных системах, охладитель до средних температур, кондиционирование воздуха. Имеет хороший холодильный коэффициент и более высокое давление конденсации, чем у Фреона R-12.
Хладагент, пропеллент и вспениватель для получения пенопластов.

Тара/Упаковка – Поставляется в баллонах емкости: 13,6 кг.
Применяется Фреон (Хладон) 134 a в холодильной бытовой технике, заправка автомобильных кондиционеров.

Общие сведения:

Перевозится всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов.
Хранить Фреон 134а следует при температуре не выше 50˚С, в сухом крытом помещении, избегать длительного воздействия прямых солнечных лучей и подальше от открытого огня.

Фреон – Хладон R 404 а

Фреон R 404 a – это бесцветный газ, квазиазеотропная смесь R125/R143a/R134а.

Свойства Фреона 404 a

Молекулярная масса 97,6 кг/кмоль

Температура кипения -45.8 0С

Температура конденсации (при 0,1013 МПа) -46,5 0 С

Критическая температура 72,4 0 С

Критическое давление 37,4 МПа

Применение

Фреон 404а в установках на торговых предприятиях (пищевые продукты), холодильный транспорт, охлаждение в промышленности (наливные системы). Низкотемпературные торговые холодильники.

Транспортировка!!!

Фреон 404а перевозится всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов. Класс опасности 2.

Хранение Фреона 404 а

Хранить в сухих складских помещениях, обеспечивающих защиту от солнечных лучей, при температуре не выше 52°С.

Меры безопасности

При соприкосновении Фреона 404а с пламенем и горячими поверхностями Фреон 404 а разлагается с образованием высокотоксичных продуктов.

Упаковка – Баллоны по 10,9 кг.

Фреон – Хладон R 600 а

Химическая формула Фреона R 600 a – С4Н10 (изобутан).

Фреон R600 a является природным газом, поэтому он не разрушает озоновый слой (ODP -Потенциал разрушения озона = 0) и не способствует появлению парникового эффекта (GWP – потенциал глобального потепления = 0,001). По этим характеристикам Фреон (Хладон) R600a имеет значительное преимущество перед Фреоном R12 и Фреоном R134a

Масса хладагента, находящегося в холодильном агрегате при использовании изобутана, значительно сокращается (примерно на 30%). Удельная масса изобутана в 2 раза больше удельной массы воздуха – в газообразном состоянии Фреон R600a стелется по земле. Изобутан хорошо растворяется в минеральных маслах и имеет более высокий холодильный коэффициент, чем Фреон R12, что уменьшает энергопотребление.

Физические свойства Фреона R600a

Молекулярная масса 58.12

Точка кипения при 1.013x105Pa, -11.80 0C

Давление испарения при 250C, 0.498 MPa

Плотность вещества при 250C, 0.551 g/cm3

Критическая температура, 134.98 0C

Критическое давление, 3.66 MPa

Критическая плотность, 0.221 g/cm3

Скрытая теплота парообразования 366.5 KJ/Kg

Взрывчатые пределы, vol% 1.85-8.5

Фреон R22 – Хладон R22 (дифторхлорметан)

Применение

Применяется Фреон (Хладон) R600a (Изобутан) в холодильной бытовой технике и передвижных кондиционерах комнатных.

Общие сведения:

Перевозится всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов.
Хранить Фреон R600a следует при температуре не выше 20˚С, в сухом крытом помещении, избегать длительного воздействия прямых солнечных лучей и подальше от открытого огня. Фреон R600a легко воспламеняется и взрывоопасен.

Фреон – Хладон R 410 а

R410a – это квазиазеотропная смесь R125 и R32, т.е. при утечке практически не меняет своего состава, а значит оборудование может быть просто дозаправлено. Является заменой R22.

Негорючий газ. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Контакт с некоторыми активными металлами при определенных условиях (например, при очень высоких температурах и/или давлении) может привести к взрыву или возгоранию.
Также см. таблицу «Совместимость хладагентов с пластмассами, эластомерами и металлами».

Использование R410a

Является заменой для R22, предназначен для заправки новых систем кондиционирования воздуха высокого давления.
Очень перспективным является использование R410a в тепловых насосах после временной работы на пропане, так как при этом по сравнению с R22 и пропаном возможно значительное уменьшение конструктивных размеров. R410a сохраняет свои эксплуатационные свойства гораздо дольше, чем R22. Удельная холодопроизводительность R410a примерно на 50% больше, чем у R22 (при температуре конденсации 54 оС), а рабочее давление в цикле на 35-45% выше, чем у R22, что приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в компрессор и теплообменники, а следовательно R410a не может использоваться в качестве ретрофитного (замещающего) хладагента для R22.
Поскольку плотность R410a выше, чем R22, компрессоры, трубопроводы и теплообменники могут иметь меньшие размеры.

Физические свойства

Признак Единица измерения R410A

Состав R125/ R32 (50/50%)

Температура кипения °С -51,53

Критическая температура °С 72,13

Критическое давление МПа 4,93

Озоноразрушающий потенциал, ODP 0

Потенциал глобального потепления, GWP 1890

Фреон – Хладон R 407 с

Хладагент | Хладон | Фреон | R-407C. В качестве альтернативы хладагенту R22 фирма "MackDown" для использования в системах кондиционирования воздуха разработала хладагент R-407C, у которого значения давлений кипения и конденсации близки соответствующим значениям для R22.

Хладагент R-407C – зеатропная смесь R32/R125/R134a (массовые доли компонентов соответственно 23/25/52%). Вначале был создан хладагент следующего состава: 30/10/60 %. Позднее с целью уменьшения пожароопасности массовые доли компонентов были изменены: 23/25/52% (R-407C); 20/40/40% (R-407A); 10/70/20% (R-407b).

Основное преимущество заключается в том, что при переходе с R22 на R-407C не требуется значительного изменения холодильной системы. В настоящее время R-407C рассматривают как оптимальную альтернативу R22 по холодопроизводительности и давлению насыщенных паров.

На рынке хладагентов R-407C широко представлен и покупают его в тех случаях, когда необходимо либо заменить R22 в действующем оборудовании (при незначительных изменениях), либо подобрать хладагент вместо R22 для нового оборудования.

Вместе с тем большинство компаний озабочены большим температурным глайдом Dtgl = 5…7 К, характерным для R-407C, поэтому массовые доли компонентов предлагаемых смесей варьируют в широких пределах. Данный недостаток значительно затрудняет обслуживание холодильных систем. Так, в системах с несколькими испарителями возможно нарушение исходной концентрации рабочего вещества, заправленного в систему. Аналогичные трудности возникают и в холодильных системах с затопленным испарителем.

При использовании R-407C не требуется вносить существенные изменения в конструкцию холодильной установки – приходится лишь заменить холодильное масло на полиэфирное, а также эластомеры, адсорбенты фильтров-осушителей и предохранительные клапаны. Совместимые с R-407C полиэфирные масла чрезвычайно гигроскопичны. Это предъявляет жесткие требования к технологии сборки холодильной машины. Кроме того, для R-407C характерны очень низкие (на 25…30 % ниже, чем для R22) значения коэффициента теплопередачи, поэтому теплообменные аппараты холодильных систем, работающих на R-407C, оказываются более металлоемкими.

Утечки из холодильной системы будут приводить к изменению состава хладагента и его растворимости в холодильном масле, что отразится на энергетической эффективности и условиях теплообмена в испарителе и конденсаторе. Изменение состава хладагента в процессе эксплуатации затруднит регулирование и усложнит процедуру дозаправки. Отсутствие контроля за концентрацией масла в испарителе может отразиться на эффективности протекающих в нем процессов теплообмена. Так, присутствие в рабочем веществе 0,2 % полиэфирного масла снижает коэффициент теплопередачи R-407C на 2 %. При содержании 2 % масла в хладагенте коэффициент теплопередачи уменьшается на 14 %.

Упаковка: Одноразовый стальной контейнер в картонной упаковке.

• Допустимый заменитель для Класса II (HCFCs) веществ в системах воздушного кондиционирования и охлаждения, согласно программе о политике существенных новых альтернативах (SNAP), которая была утверждена 18 декабря 2000 года. Используется как:

a) заменитель для HCFC в домашних и коммерческих легких АС (R, N)
b) заменитель для HCFС при комфортном воздушном коммерческом кондиционировании (R, N)
c) заменитель для HCFC в промышленных холодильных процессах (R, N)
d) заменитель для HCFC при промышленных процессах воздушного кондиционирования (R, N)
f) заменитель для HCFC в системах холодильных складов (R, N)
g) заменитель для HCFC на ледяных катках (R, N)
i) заменитель для HCFC при перевозке с охлаждением (R, N)
j) заменитель для HCFC в торговых пищевых холодильных автоматах (R, N)
k) заменитель для HCFC в холодильных автоматах (R, N)
l) заменитель для HCFC в домашних холодильниках и других холодильных приборах (R, N)

® = налаженное использование
(N) = новое использование

Аналоги : Klea 66, SUVA 9000, Genetron 407c, Forane 407c, Solkane 407c

Физические свойства:

Молекулярная масса, г/моль – 86,2

Температура кипения при 1,0325-105Па, 0С – -43,56

Температура замерзания, 0С – —

Критическая температура, 0С – 86,7

Критическое давление, 105Па – 46

Критическая плотность, кг/м3 – 506,8

Плотность жидкости при 25 0С, кг/м3 – 1136

Теплота парообразования при температуре кипения, кДж/кг – 246,1

Плотность насыщенного пара при -25 0С, кг/м3 – 11,14

Давление пара при 25 0С, 105 Па – 1,185

Предельная воспламеняемость в воздухе, % объема – Нет

Температура самовоспламенения, 0С – 733

Потенциал разрушения озона ODP – 0

Потенциал глобального потепления HGPW – 0,38

Потенциал глобального потепления за 100 лет GWP – 1600

Предельно допустимая концентрация на рабочем месте, ppm – 1000