氟利昂

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又名:氟里昂,氟氯烃

英文:freon

几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称 。包括 CCl3F(F-11)、CCl2F2(F-12)、 CClF3(F-

氟利昂

13)、 CHCl2F (F-21)、CHClF2(F-22)、FCl2C-CClF2(F-113)、F2ClC-CClF2(F-114) 、C2H4F2(F-152)、C2ClF5(F-115)、C2H3F3(F143)等等。以上氟里昂在常温下都是无色气体或易挥发液体,略有香味,低毒,化学性质稳定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2(F-12)。二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体;熔点-158℃ ,沸点-29.8℃,密度1.486克/厘米(-30℃);稍溶于水,易溶于乙醇乙醚;与酸、碱不反应。二氯二氟甲烷可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得,反应产物主要是二氯二氟甲烷,还有CCl3F和CClF3,可通过分馏将CCl2F2分离出来。  

目录

氟利昂的作用

氟利昂主要用作制冷剂。它们的商业代号F表示氟代烃,第一个数字等于碳原子数减1(如果是零就省略),第二个数字等于氢原子数加1,第三个数字等于氟原子数目,氯原子数目不列。由于氟利昂可能破坏大气臭氧层,已限制使用。目前地球上已出现很多臭氧层漏洞,有些漏洞已超过非洲面积,其中很大的原因是因为氟利昂的化学物质。  

氟利昂的危害

氟利昂是臭氧层破坏的元凶,它是20世纪20年代合成的,其化学性质稳定,不具有可燃性和毒性,被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂,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。20世纪80年代后期,氟利昂的生产达到了高峰,产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前,全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年,所以排放的大部分仍留在大气层中,其中大部分仍然停留在对流层,一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂,在上升进入平流层后,在一定的气象条件下,会在强烈紫外线的作用下被分解,分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应,不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

根据资料,2003年臭氧空洞面积已达2500万平方公里。臭氧层被大量损耗后,吸收紫外线辐射的能力大大减弱,导致到达地球表面的紫外线B明显增加,给人类健康和生态环境带来多方面的危害。据分析,平流层臭氧减少万分之一,全球白内障发病率将增加0.6-0.8%,即意味着因此引起失明的人数将增加1万到1.5万人。

由于氟利昂在大气中的平均寿命达数百年,所以排放的大部分仍滞留在大气层中,其中大部分停留在对流层,小部分升入平流层。

在对流层的氟利昂分子很稳定,几乎不发生化学反应。但是,当它们上升到平流层后,会在强烈紫外线的作用下被分解,含氯的氟里昂分子会离解出氯原子,然后同臭氧发生连锁反应(氯原子与臭氧分子反应,生成氧气分子和一氧化氯基;一氧化氯基不稳定,很快又变回氯原子,氯原子又与臭氧反应生成氧气和一氧化氯基……),不断破坏臭氧分子。

Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl

如此周而复始,结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达10万个臭氧分子。总的结果,可以用化学方程式表示为:

2O3-→3O2 (在反应中氟里昂分子起到催化剂的作用)。

反应机理:

臭氧在紫外线作用下(反应条件不好打,自己加上)

O3 —→ O2 + O

氯氟烃分解(以CF2Cl2为例)

CF2Cl2 → CF2Cl• + •Cl

自由基链反应

Cl• + O3 —→ ClO• + O2

ClO• + O —→ Cl• + O2

总反应:O3 + O = 2O2

二氯二氟甲烷 氟利昂的介电常数为2,可以采用脉冲时域反射物位计进行物位测量。  

氟利昂的特性

1 氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。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。

2 氟利昂对水的溶解度小,制冷装置中进入水分后会产生酸性物质,并容易造成低温系统的“冰堵”,堵塞节流阀或管道。另外避免氟里昂与天然橡胶起作用,其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。

3 常用的氟利昂制冷剂有R12、R22、R502及R134a,由于其他型号的制冷剂现在已经停用或禁用。在此不做说明。

4 氟利昂12(CF2CL2,R12):是氟利昂制冷剂中应用较多的一种,主要以中、小型食品库、家用电冰箱以及水、路冷藏运输等制冷装置中被广泛采用。R12具有较好的热力学性能,冷藏压力较低,采用风冷或自然冷凝压力约0.8-1.2KPa。R12的标准蒸发温度为-29℃,属中温制冷剂,用于中、小型活塞式压缩机可获得-70℃的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80℃的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134a。

5 氟利昂22(CHF2CL,R22):是氟里昂制冷剂中应用较多的一种,主要以家用空调和低温冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标准气化温度为-40.8℃,通常冷凝压力不超过1.6MPa。R22不燃、不爆,使用中比氨安全可靠。R22的单位容积比R12约高60%,其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用R134a来代替。

6 氟里昂502(R502):R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能,更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6℃,正常工作压力与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大,但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置,其蒸发温度可低达-55℃。R502在冷藏柜中使用较多。

7 氟利昂134a(C2H2F4,R134a):是一种较新型的制冷剂,其蒸发温度为-26.5℃。它的主要热力学性质与R12相似,不会破坏空气中的臭氧层,是近年来鼓吹的环保冷媒,但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。

8 氟利昂R410A:是一种新型环保制冷剂,由两种准共沸的混合物而成,工作压力为普通R22空调的1.6倍左右,制冷(热)效率更高,不破坏臭氧层。另外,采用新冷媒的空调在性能方面也会又一定的提高。R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒,并在欧美,日本等国家得到普及。

9 氟利昂与水的关系:氟利昂和水几乎完全相互不溶解,对水分的溶解度极小。从低温侧进入装置的水分呈水蒸气状态,它和氟利昂蒸气一起被压缩而进入冷凝器,再冷凝成液态水,水以液滴壮混于氟利昂液体中,在膨胀阀处因低温而冻结成冰,堵塞阀门,使制冷装置不能正常工作。水分还能使氟里昂发生水解而产生酸,使制冷系统内发生“镀铜”现象。

10氟利昂与润滑油的关系:一般是易溶于冷冻油的,但在高温时,氟利昂就会从冷冻油内分解出来。所以在大型冷水机组中的油箱里都有加热器,保持在一定的温度来防止氟里昂的溶解。  

氟利昂泄漏事件

非法启动消防系统氟利昂泄漏

俄罗斯核潜艇事故调查委员会2008年11月10日宣布,造成20人死亡的俄罗斯核潜艇事故的初步原因是有人非法启动消防系统。

俄罗斯滨海边疆区联邦总监察员新闻秘书克谢尼娅.古先措娃表示,俄罗斯核潜艇事故调查委员会在大卡缅市举行的事故调查会议上做出初步结论,造船厂员工8日在新型核潜艇试航时非法启动了自动消防系统,氟利昂泄漏,造成20人死亡。死亡人员中有3名军人和17名技术人员。此外,21人受伤,现正在医院接受治疗。

俄罗斯滨海边疆区宣布11月11日为核潜艇事故死难者哀悼日。俄罗斯滨海边疆区发言人解释说:“由于核潜艇发生悲惨事故,边疆区行政长官谢尔盖.达尔金做出了这一决定。根据命令,哀悼日时边疆区境内俄罗斯联邦国旗应下半旗致哀,建议文化机构和广播电视公司分别取消娱乐活动和娱乐节目。”

出事核潜艇是2008年9月份制造的8140吨级的“猎豹号”核潜艇。该潜艇使用1190MW级核反应堆驱动涡轮机,可以潜到水面以下450米。

此事件中消防系统使用的灭火剂应该是C2F4Br2,它是一种氟溴卤烃,不叫氟利昂(如果上述对其定义准确的话)。氟利昂产品主要用在制冷等行业,消防很少使用。

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