氟利昂:鹵代烴制冷劑-中文百科頻道

物理化學性質

氟利昂的物理化學性質主要有：（1）具有較強的化學穩定性，不分解；（2）具有良好的熱穩定性、不燃不爆；（3）汽液兩相變化容易；（4）表面張力小、具有浸透性；（5）無毒、無刺激性、無腐蝕性；（6）電絕緣性高；（7）具有适當的親油性；（8）價格低廉易于大量生産；（9）化學式中氟原子數越多，對人體越無害，對金屬的腐蝕性越小，化學穩定性越好；（10）燃燒性随着分子中氫原子數目的減少而顯著降低，蒸發溫度随着氯原子數目的增加而升高。

品種分類

氟利昂大緻分為三類，包括氯氟烴類、氫氯氟烴類、氫氟烴類。

氯氟烴類

氯氟烴類産品，簡稱CFC，主要包括R11、R12、R13、R14、R15、R500、R502等，該類産品對臭氧層有破壞作用，被《蒙特利爾議定書》列為一類受控物質。

氫氯氟烴類

氫氯氟烴類産品，簡稱HCFC，主要包括R22、R123、R141、R142等，臭氧層破壞系數僅僅是R11的百分之幾，因此，目前HCFC類物質被視為CFC類物質的最重要過渡性替代物質，在《蒙特利爾議定書》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年淘汰。

氫氟烴類

簡稱HFC，主要包括R134a（R12的替代制冷劑）、R125、R32、R407C、R410A（R22的替代制冷劑）、R152等，臭氧層破壞系數為0，但氣候變暖潛能值很高，在《蒙特利爾議定書》沒有規定使用期限，在《聯合國氣候變化框架公約》京都協議書中定性為溫室氣體。

命名規則

氟利昂屬于鹵代烴類，鹵代烴類制冷劑化學式的通式為CmHnFxClyBrz，鍊烷烴的鹵族元素衍生物制冷劑編号規則為R(m-1)(n+1)(x)B（z），若無Br，則編号中不出現B(z)項，對于同分異構體，在後邊加英文字母來區别。

根據對臭氧層的作用，美國杜邦公司首先提出了鹵代烴類物質新的命名方法，并已為全世界接受。CFC，表示全鹵化氯（溴）氟化烴類物質；HCFC，表示含氫的氯氟化烴類物質；HFC，表示含氫無氯的氟化烴類物質。

主要用途

20世紀二、三十年代以後，人類合成的一種叫"氯氟烴"（CFC）的物質被廣泛使用起來。它們成為了冷凍設備、家用冰箱和空調的制冷劑，成為了塑料工業中各類硬軟泡沫塑料的發泡劑，成為了醫用、美發、空氣清新的氣霧劑，還成為了煙草工業的煙絲膨脹劑，電子元件的清洗劑等。

目前，氟利昂在各行業的中的運用比例為，制冷劑31.1%，發泡劑20%，噴霧劑19.7%，清洗劑14.6%，滅火劑2%，其他12.6%。

環境危害

在臭氧層破壞、氣候變化異常、酸雨三大地球環境危機中，臭氧層破壞、氣候變化異常這兩大危機直接與氟利昂的排放有關，尤其是CFC類型。

降低臭氧含量

氟利昂排放到大氣中會導緻臭氧含量下降。臭氧是一種淡藍色的氣體，具有強氧化性。臭氧對太陽紫外輻射有強烈的吸收作用，能吸收掉到達地球的太陽輻射中99%的紫外線，使地球上生物免遭強烈的紫外線輻射傷害，強紫外輻射有足夠的能量使包括DNA在内的重要生物分子分解，增加患皮膚癌、白内障和免疫缺損症的發生率，并能危害農作物和水生生态系統，因此臭氧層是地球芸芸衆生的保護傘。

擴大溫室效應

氟利昂也是非常重要的溫室氣體，雖然氟利昂在大氣中的濃度顯著低于其他溫室氣體，但其溫室效應是二氧化碳的3400~15000倍，大量排放對大氣的垂直溫度結構和大氣的輻射平衡産生重要影響，從而導緻氣候變化異常，并嚴重威脅地球的生态安全。

解決環境問題

解決氟利昂産生的環境污染問題有三條途徑：（1）限制與禁用；（2）替代品開發；（3）氟利昂的無害化。

限制與禁用

國際社會以締結國際公約的形式來限制、禁止氟利昂的生産與使用是目前為之最有效也最成功的方法。聯合國環境規劃署（UNEP）自1976年陸續召開了各種國際會議，通過了一系列保護臭氧層的協議，1985年在奧地利召開會議，通過《維也納保護臭氧層協定》，1987年，46個國家在加拿大蒙特利爾簽署了《協定書》，開始采取保護臭氧層的具體行動。1990年、1992年和1995年，在倫敦、哥本哈根、維也納召開的議定書締約國會議上，對《議定書》又做了3次修改，形成了三個修正案，擴大了受控物質範圍。我國在2007年7月1日實施了最後一個CFC淘汰計劃，較之前的承諾提前了兩年半，為保護臭氧層做出了極大貢獻。

替代品開發

氟利昂的替代品應滿足以下要求：（1）符合環境保護要求，即替代物的ODP和GWP值都要小，一般應低于0.1；（2）符合使用性能要求，即替代物的熱力學性質和應用物性等，能符合制冷、發泡、清洗等各行業對它們性能的要求；（3）滿足實際可行性要求，包括替代物生産工藝、設備的匹配以及安全性、經濟性等。

目前研究的對CFC的替代工質主要集中在氟利昂家族中含氟不含氯的物質（HFC）、非完全鹵化物質（HCFC）以及碳氫類物質（HC）上。EuiJinKim等人研究的植物油基生物表面活性劑，有望代替CFC成為比較理想的工業清洗劑。

無害化

盡管氟利昂的生産與應用已經受到嚴格限制，替代品的開發也加快了步伐，但是世界上還有200多萬噸氟利昂存在廢舊設備中，這些氟利昂不加以回收任之排放到大氣中，那之前的努力将毀于一旦。處理這部分氟利昂，将之分解為無害物質或轉化為有用的物質技術是環境工程技術開發的迫切任務。日本從1990年投入開發CFC處理技術，成功利用高頻等離子降解CFC并使之無害化，歐美國家利用Cr-Al等金屬或金屬氧化物催化劑催化降解CFC，我國通過利用微波等離子技術成功降解了CFC，複旦大學高滋研究組對催化降解CFC做了大量基礎性研究工作。

生産方法

氟利昂的生産方法有甲烷氟氯化法，氯代甲烷氟化取代法及歧化反應法等幾種。以反應狀态分，可分為液-液反應，氣-氣反應、氣-固反應等，采用何種工藝主要取決于催化劑和原料的存在形式。

目前，我國主要采用液相催化反應和歧化反應法，CFC-12和CFC-22的生産方法基本與國外大多數企業的工藝路線一緻，即采用五氯化銻作為催化劑，以氯化甲烷和無水氟化氫為原料，在加壓反應器中進行液相催化反應。其中生産氟化氫的原料是螢石和硫酸。五氯化銻是氟化反應較為理想的催化劑，反應後的物料，經幹法分離處理、水洗、堿洗後除去酸性物質，再經壓縮、分餾、幹燥獲得合格産品。生産中一般将反應釜的溫度控制在55~100℃之間。生産CFC-12的反應壓力一般在1.2~1.6MPa之間，生産CFC-22的反應壓力一般在0.7~1.5MPa。