1、Tianjin University of Commerce2022-11-251第第1 1章章 环境保护和替代工质环境保护和替代工质的研究动向的研究动向 v 环境问题与制冷工质环境问题与制冷工质 v 制冷工质的发展历程及替代路线制冷工质的发展历程及替代路线 v 替代工质研究现状及发展趋势替代工质研究现状及发展趋势v 绿色环保制冷剂的展望绿色环保制冷剂的展望 BACKTianjin University of Commerce15:311 制冷工质制冷工质1.1 分类分类按化学成分按化学成分按组成按组成无机物无机物氟里昂氟里昂烷烃类烷烃类He、NH3、H2O、CO2R22、R134a、R407
2、C、R410aR290、R600a单一组分单一组分CO2、R22、R600a混合工质混合工质共沸工质共沸工质非共沸工质非共沸工质R502、R507R407C、R410ABACKTianjin University of Commerce15:311.2 制冷工质命名制冷工质命名v无机化合物：无机化合物：R7(XX)XX分子量的整数部分。分子量的整数部分。例如：例如：4He：R704 H2：R702 NH3：R717 H2O：R718 CO2：R744 BACKTianjin University of Commerce15:311.2 制冷工质命名制冷工质命名v 氟利昂和烷烃类氟利昂和烷烃类
3、烷烃类分子通式：烷烃类分子通式：CmH2m+2 氟利昂分子通式：氟利昂分子通式：CmHnFxClyBrz 简写符号：简写符号：R(m-1)(n+1)(x)B(z)n+x+y+z=2m+2 数值为零时省去不写数值为零时省去不写 同分异构体在其最后加小写英文字母同分异构体在其最后加小写英文字母BACKTianjin University of Commerce15:311.2 制冷工质命名氟利昂和烷烃类制冷工质命名氟利昂和烷烃类例：例：CmHnFxClyBrz R(m-1)(n+1)(x)B(z)二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷:CF2Cl2 m=1，n=0，x=2 R12 三氟一溴甲烷三氟一溴甲烷:CF
4、3Br m=1，n=0，x=3 R13B1 二氟一氯甲烷二氟一氯甲烷:CHF2Cl m=1，n=1，x=2 R22 四氟乙烷：四氟乙烷：C2H2F4 m=2，n=2，x=4,R134a两个例外：两个例外：正丁烷：正丁烷：R600 异丁烷：异丁烷：R600aBACKTianjin University of Commerce15:311.2 制冷工质命名氟利昂和烷烃类制冷工质命名氟利昂和烷烃类v 以上命名方式的问题：以上命名方式的问题：未表示出化合物元素未表示出化合物元素不能直观的看出制冷剂对环境的影响不能直观的看出制冷剂对环境的影响v 把把 R可表示出化合物元素的符号可表示出化合物元素的符号B
5、ACKTianjin University of Commerce15:311.2 制冷工质命名氟利昂和烷烃类制冷工质命名氟利昂和烷烃类R CFC、HCFC、HFC、HC:氯氟烃类物质氯氟烃类物质:R CFC：R12 CFCl2氢氯氟烃类物质氢氯氟烃类物质:R HCFC：R22 HCFC22氢氟烃类物质氢氟烃类物质:R HFC：R134a HFCl34a碳氢化合物碳氢化合物:R HC：R600a HC600aHCFC氢氟 碳氯BACKTianjin University of Commerce15:311.2 制冷工质命名制冷工质命名v非共沸混合制冷工质：非共沸混合制冷工质：R4(XX)XX命
6、名的先后顺序号，从命名的先后顺序号，从00开始。开始。例如：例如：R407B、R407C 等。等。v共沸混合制冷工质：共沸混合制冷工质：R5(XX)XX命名的先后顺序号，从命名的先后顺序号，从00开始开始例如：例如：R502、R507 等。等。BACKTianjin University of Commerce15:312 制冷工质对环境的影响制冷工质对环境的影响2.1 对臭氧层的破坏和耗损对臭氧层的破坏和耗损v1974：M.J.Molina F.S.Rowland 发现，发现，CFCs类物质会产生改变自然界臭氧生长和类物质会产生改变自然界臭氧生长和消亡平衡的氯，从而造成对臭氧层的破坏。消亡平
7、衡的氯，从而造成对臭氧层的破坏。2.2 温室效应温室效应v全球气侯变化全球气侯变化BACKTianjin University of Commerce15:312.1 对臭氧层的破坏和耗损对臭氧层的破坏和耗损v大气层大气层015KM：对流层：对流层 1550KM：平流层：平流层5085KM：散逸层：散逸层85KM：电离层：电离层BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层臭氧层v臭氧：臭氧：O3O2UVOOO2O O3含量：含量：11061050km：902030km：1105臭氧层臭氧层吸收有害紫外线（吸收有害紫外线（UV-B）BACKTianjin
8、University of Commerce15:31臭氧层空洞臭氧层空洞v1985年英国科学家年英国科学家JFuman 发现：发现：19801984年，南极年，南极上空春季臭氧含量上空春季臭氧含量大幅度下降臭氧大幅度下降臭氧空洞空洞每年每年8月开始逐渐形月开始逐渐形成，成，10达到最大，达到最大，并于并于1112月初消月初消失失BACKTianjin University of Commerce15:31 BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层空洞臭氧层空洞v臭氧层空洞逐年臭氧层空洞逐年扩大扩大1989：2000万平万平方公里。方公里。1999：
9、2500万平万平方公里。方公里。2000年：年：2800万万平方公里平方公里4个澳个澳大利亚。大利亚。BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层空洞臭氧层空洞BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层破坏的危害臭氧层破坏的危害 v臭氧层臭氧层破坏破坏威胁人类生存威胁人类生存：臭氧总量臭氧总量 1 UV-B2皮肤癌发病率皮肤癌发病率 24；白内障患者；白内障患者 0.30.6 损坏人的免疫系统损坏人的免疫系统破坏生态系统，农作物歉收、植物和动物的生破坏生态系统，农作物歉收、植物和动物的生态链失衡、某些物种灭绝态链
10、失衡、某些物种灭绝引起新的环境问题引起新的环境问题 BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层破坏的危害臭氧层破坏的危害BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层破坏的危害臭氧层破坏的危害v2000年年9月臭氧空洞直接笼罩在智利南端的彭塔阿月臭氧空洞直接笼罩在智利南端的彭塔阿雷纳斯上空时，雷纳斯上空时，125000居民出门时即使天气暖和，居民出门时即使天气暖和，也要穿外套或者长袖衬衣，阴天也戴遮阳眼镜。也要穿外套或者长袖衬衣，阴天也戴遮阳眼镜。电视台每日以太阳信号灯的形式播出紫外线强度电视台每日以太阳信号灯的形
11、式播出紫外线强度预告，如果信号灯是红色，家长们就不让孩子们预告，如果信号灯是红色，家长们就不让孩子们外出。有的学校升起标识紫外线强度的旗帜，向外出。有的学校升起标识紫外线强度的旗帜，向家长发出警告。有关部门还在贫民区免费分发防家长发出警告。有关部门还在贫民区免费分发防晒油。人们的生活方式完全改变了。晒油。人们的生活方式完全改变了。BACKTianjin University of Commerce15:31臭氧层的破坏和耗损的原因臭氧层的破坏和耗损的原因v宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层地球每隔地球每隔27天就有天就有2.5天要受到宇宙高能粒子簇天要受到宇宙高能粒子簇射
12、射 v大量废气的排放使臭氧层出现空洞大量废气的排放使臭氧层出现空洞喷气式飞机、火箭、导弹喷气式飞机、火箭、导弹 v氟氯化物引起的化学反应造成臭氧层空洞氟氯化物引起的化学反应造成臭氧层空洞 氟利昂、喷雾剂、发泡剂氟利昂、喷雾剂、发泡剂 BACKTianjin University of Commerce15:31CFCs是元凶是元凶v1986、1987 年年NASA组织了数十个科学家两次赴组织了数十个科学家两次赴南极进行臭氧探险活动，寻求揭示臭氧空洞形成南极进行臭氧探险活动，寻求揭示臭氧空洞形成的机理的机理v到目前为止，基于大量研究结果，科学家们已基到目前为止，基于大量研究结果，科学家们已基本上
13、取得了共识，南极臭氧洞是人类向大气中排本上取得了共识，南极臭氧洞是人类向大气中排放的氟氯烃化合物（放的氟氯烃化合物（CFCs）等导致了大气臭氧层）等导致了大气臭氧层的破坏。的破坏。BACKTianjin University of Commerce15:31CFCs如何破坏臭氧层？如何破坏臭氧层？1974：M.J.MolinaF.S.Rowland发现：发现：vCFCs分解产生氯原子分解产生氯原子v氯原子分解臭氧分子氯原子分解臭氧分子v氯原子重生，继续分氯原子重生，继续分解臭氧解臭氧 BACKTianjin University of Commerce15:312.2 温室效应温室效应v什么是
14、温室效应？什么是温室效应？允许太阳短波辐射允许太阳短波辐射进进阻止其反射阻止其反射 室内温度室内温度 BACKTianjin University of Commerce15:312.2 温室效应温室效应温室气体温室气体v大气层中有些气大气层中有些气体（体（H2O、CO2、CH4、O3、氟利、氟利昂等）具有和玻昂等）具有和玻璃相似的性质：璃相似的性质：短波辐射几乎无短波辐射几乎无衰减地通过衰减地通过吸收地球的长波吸收地球的长波辐射。辐射。BACKTianjin University of Commerce15:312.2 温室效应温室效应v温室气体温室气体吸收地球辐射吸收地球辐射地球辐射净量地
15、球辐射净量全球变暖全球变暖BACKTianjin University of Commerce15:312.2 温室效应温室效应v温室气体温室气体 暖房玻璃暖房玻璃BACKTianjin University of Commerce15:312.2 温室效应温室效应v全球变暖的危害全球变暖的危害两极冰雪融化，海平面上升，给沿海国家带来两极冰雪融化，海平面上升，给沿海国家带来灾难灾难自然灾害加剧，出现频率也将提高：飓风、洪自然灾害加剧，出现频率也将提高：飓风、洪灾、灾、干旱干旱全球全球某些地区雨量增加，某些地区出现干旱某些地区雨量增加，某些地区出现干旱生态系统破坏，某些物种灭绝生态系统破坏，某些
16、物种灭绝BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害v2005年年11月月21日，北京的气日，北京的气温创历史同期温创历史同期最高点最高点 BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害v全球继续全球继续升温升温，100年内北年内北极夏天冰极夏天冰雪将消失雪将消失 BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害v最后一只北极熊最后一只北极熊绝望地坐在最后绝望地坐在最后一块冰面上一块冰面上BACKTianjin Un
17、iversity of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害v非洲第非洲第一高一高峰峰乞乞力马扎力马扎罗山罗山（60年年代）代）BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害v全球变全球变暖导致暖导致非洲
18、最非洲最高山峰高山峰冰雪融冰雪融化化 BACKTianjin University of Commerce15:31全球变暖的危害全球变暖的危害v南极南极第二第二大冰大冰山发山发生崩生崩裂裂 BACKTianjin University of Commerce15:312.3 部分制冷工质的部分制冷工质的ODP GWP 为了评价制冷剂对环境的影响，引入两个参数：为了评价制冷剂对环境的影响，引入两个参数：vODP：臭氧层消耗指数：臭氧层消耗指数(Ozone Depletion Potential)相对于相对于R11vGWP：全球变暖潜能值：全球变暖潜能值(Global Warming Poten
19、tial)相对于相对于CO2有些资料使用相对于有些资料使用相对于R11的值的值HGWPGWPHGWP3500BACKTianjin University of Commerce15:312.3 部分制冷工质的部分制冷工质的ODP GWPBACKTianjin University of Commerce15:312.3 部分制冷工质的部分制冷工质的ODP GWPvCFCs：CFC-11、12、113、114、115，ODP，GWP。CFCs需要被控制和淘汰需要被控制和淘汰 vHFCs：HFC-32、125、134a、143a ODP0，GWP。不破坏臭氧层，但对全球变暖有较大影响，不破坏臭氧层
20、，但对全球变暖有较大影响，对其排放量需加控制对其排放量需加控制 BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v1985.3：保护臭氧层维也纳公约保护臭氧层维也纳公约,176国签署国签署（2001.4)要求缔约国采取适当措施减少对臭氧层的破坏要求缔约国采取适当措施减少对臭氧层的破坏 v1987.9：关于臭氧层物质的蒙特利尔议定书关于臭氧层物质的蒙特利尔议定书,175国签署（国签署（2001.4)CFCs、哈龙受控物质，、哈龙受控物质，HCFC过渡物质过渡物质发达国家在发达国家在1996.1.1前停止受控物质的使用，并逐步前停止受控
21、物质的使用，并逐步削减过渡物质的使用量削减过渡物质的使用量发展中国家在发展中国家在2010年淘汰受控物质的使用。年淘汰受控物质的使用。BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v1990：伦敦修正案伦敦修正案，147国签署（国签署（2001.4)规定了逐年削减与禁用规定了逐年削减与禁用CFCs类和哈龙类物质的要求和类和哈龙类物质的要求和时间表时间表v 1993：哥本哈根修正案哥本哈根修正案，120国签署（国签署（2001.4)HCFCs受控物质，并规定了相应的逐步削减与禁用受控物质，并规定了相应的逐步削减与禁用时间表时间表 B
22、ACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展所有国家的所有国家的HCFC类物质生产量类物质生产量于于1996年年1月月1日起冻结日起冻结至至2004年年1月月1日削减日削减35%2010年年1月月1日削减日削减65%2020年年1月月1日削减日削减99.5%（0.5%仅用于现有设备的仅用于现有设备的维修）维修）到到2030年年1月月1日，削减日，削减100%。BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v1997：蒙特利尔修正案蒙特利尔修正案，56国签署（国签署（2
23、001.4)发达国家：进一步将原定的发达国家：进一步将原定的HCFCs最后禁用时间从最后禁用时间从2030年提前到年提前到2020年，并把年，并把“基准基准”从原来从原来1989年年CFCs消费量的消费量的3.1%改为改为2.8%。发展中国家：规定发展中国家：规定2016.1.1冻结在冻结在2015年的消费水平上，年的消费水平上，并于并于2030年年1月月1日起禁止生产与使用。日起禁止生产与使用。BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v1999：北京修正案北京修正案，5国签署（国签署（2001.4)发达国家：于发达国家：于
24、2004年将其年将其HCFCs生产冻结在其生产冻结在其1989年年生产和消费的水平上，并在其后可以生产不超过其冻生产和消费的水平上，并在其后可以生产不超过其冻结水平的结水平的15%来满足其国内基本需求来满足其国内基本需求发展中国家：于发展中国家：于2016年将其年将其HCFCs生产冻结在其生产冻结在其2015年生产和消费水平上，并在其后可以生产不超过其冻年生产和消费水平上，并在其后可以生产不超过其冻结水平的结水平的15%来满足国内基本需求。来满足国内基本需求。BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v美国环境保护署（美国环境
25、保护署（US EPA）：）：2003.1.1起禁用起禁用HCFC-141b发泡剂发泡剂2010.1.1起冻结起冻结HCFC-22和和HCFC-142b的生产，不再的生产，不再制造使用制造使用HCFC-22的新制冷空调设备的新制冷空调设备2015.1.1起冻结起冻结HCFC-123和和HCFC-124的生产的生产2020.1.1起禁用起禁用HCFC-22和和HCFC-141b，不再制造使，不再制造使用用HCFC-123和和HCFC-124的新设备的新设备2030.1.1起禁用起禁用HCFC-123和和HCFC-124 BACKTianjin University of Commerce15:31
26、3 环境保护的发展环境保护的发展v欧盟国家限制使用欧盟国家限制使用HCFCs的政策的政策2001.1.1起严禁在新生产的制冷和空调产品中使用起严禁在新生产的制冷和空调产品中使用HCFCs2000.1.1起严禁在维修过程中使用新生产的起严禁在维修过程中使用新生产的HCFCs，允，允许使用回收的许使用回收的HCFCs 2015.1.1起严禁使用所有的起严禁使用所有的HCFC类物质类物质 BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v1992.6：气候变化框架公约气候变化框架公约（里约热内卢）（里约热内卢）到到2000年年GHG（Gr
27、een House Gas）的排放量应控制在）的排放量应控制在1990年的水平上年的水平上v1995：公约公约第一次缔约国大会（柏林）第一次缔约国大会（柏林）工业发达国家在工业发达国家在2000年以后采取更严格的措施减少二年以后采取更严格的措施减少二氧化碳的排放量氧化碳的排放量BACKTianjin University of Commerce15:313 环境保护的发展环境保护的发展v1996.7：公约公约第二次缔约国大会（日内瓦）第二次缔约国大会（日内瓦）敦促各缔约国政府采取具体行动敦促各缔约国政府采取具体行动 v1997.12：公约公约第三次缔约国大会（东京）第三次缔约国大会（东京）京都协议书京都协议书对发达国家进一步减少温室气体排放做出了第一步的对发达国家进一步减少温室气体排放做出了第一步的规范规范
