氟利昂
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又名：氟里昂，氟氯烴
英文：freon
幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱 。包括 CCl3F（F-11）、CCl2F2（F-12）、 CClF3（F-
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。以上氟里昂在常溫下都是無色氣體或易揮發(fā)液體，略有香味，低毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二氟甲烷在常溫常壓下為無色氣體；熔點(diǎn)－158℃ ，沸點(diǎn)－29.8℃，密度1.486克／厘米（－30℃）；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；與酸、堿不反應(yīng)。二氯二氟甲烷可由四氯化碳與無水氟化氫在催化劑存在下反應(yīng)制得，反應(yīng)產(chǎn)物主要是二氯二氟甲烷，還有CCl3F和CClF3，可通過分餾將CCl2F2分離出來。
目錄 |
氟利昂的作用
氟利昂主要用作制冷劑。它們的商業(yè)代號(hào)F表示氟代烴，第一個(gè)數(shù)字等于碳原子數(shù)減1（如果是零就省略），第二個(gè)數(shù)字等于氫原子數(shù)加1，第三個(gè)數(shù)字等于氟原子數(shù)目，氯原子數(shù)目不列。由于氟利昂可能破壞大氣臭氧層，已限制使用。目前地球上已出現(xiàn)很多臭氧層漏洞，有些漏洞已超過非洲面積，其中很大的原因是因?yàn)榉旱幕瘜W(xué)物質(zhì)。
氟利昂的危害
氟利昂是臭氧層破壞的元兇，它是20世紀(jì)20年代合成的，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具有可燃性和毒性，被當(dāng)作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達(dá)到了高峰，產(chǎn)量達(dá)到了144萬噸。在對(duì)氟利昂實(shí)行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達(dá)到了2000萬噸。由于它們?cè)诖髿庵械钠骄鶋勖_(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對(duì)流層，一小部分升入平流層。在對(duì)流層相當(dāng)穩(wěn)定的氟利昂，在上升進(jìn)入平流層后，在一定的氣象條件下，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)，不斷破壞臭氧分子。科學(xué)家估計(jì)一個(gè)氯原子可以破壞數(shù)萬個(gè)臭氧分子。
根據(jù)資料，2003年臭氧空洞面積已達(dá)2500萬平方公里。臭氧層被大量損耗后，吸收紫外線輻射的能力大大減弱，導(dǎo)致到達(dá)地球表面的紫外線B明顯增加，給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的危害。據(jù)分析，平流層臭氧減少萬分之一，全球白內(nèi)障的發(fā)病率將增加0.6-0.8%，即意味著因此引起失明的人數(shù)將增加1萬到1.5萬人。
由于氟利昂在大氣中的平均壽命達(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍滯留在大氣層中，其中大部分停留在對(duì)流層，小部分升入平流層。
在對(duì)流層的氟利昂分子很穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是，當(dāng)它們上升到平流層后，會(huì)在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，含氯的氟里昂分子會(huì)離解出氯原子，然后同臭氧發(fā)生連鎖反應(yīng)（氯原子與臭氧分子反應(yīng)，生成氧氣分子和一氧化氯基；一氧化氯基不穩(wěn)定，很快又變回氯原子，氯原子又與臭氧反應(yīng)生成氧氣和一氧化氯基……），不斷破壞臭氧分子。
Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl
如此周而復(fù)始，結(jié)果一個(gè)氯氟利昂分子就能破壞多達(dá)10萬個(gè)臭氧分子。總的結(jié)果，可以用化學(xué)方程式表示為：
2O3-→3O2 （在反應(yīng)中氟里昂分子起到催化劑的作用）。
反應(yīng)機(jī)理：
臭氧在紫外線作用下（反應(yīng)條件不好打，自己加上）
O3 —→ O2 + O
氯氟烴分解（以CF2Cl2為例）
CF2Cl2 → CF2Cl? + ?Cl
自由基鏈反應(yīng)
Cl? + O3 —→ ClO? + O2
ClO? + O —→ Cl? + O2
總反應(yīng)：O3 + O = 2O2
二氯二氟甲烷 氟利昂的介電常數(shù)為2，可以采用脈沖時(shí)域反射物位計(jì)進(jìn)行物位測量。
氟利昂的特性
1 氟利昂是一種透明、無味、無毒、不易燃燒、爆炸和化學(xué)性穩(wěn)定的制冷劑。不同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機(jī)，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求。
2 氟利昂對(duì)水的溶解度小，制冷裝置中進(jìn)入水分后會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥或管道。另外避免氟里昂與天然橡膠起作用，其裝置應(yīng)采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。
3 常用的氟利昂制冷劑有R12、R22、R502及R134a，由于其他型號(hào)的制冷劑現(xiàn)在已經(jīng)停用或禁用。在此不做說明。
4 氟利昂12（CF2CL2，R12）：是氟利昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要以中、小型食品庫、家用電冰箱以及水、路冷藏運(yùn)輸等制冷裝置中被廣泛采用。R12具有較好的熱力學(xué)性能，冷藏壓力較低，采用風(fēng)冷或自然冷凝壓力約0.8-1.2KPa。R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-29℃，屬中溫制冷劑，用于中、小型活塞式壓縮機(jī)可獲得-70℃的低溫。而對(duì)大型離心式壓縮機(jī)可獲得-80℃的低溫。近年來電冰箱的代替冷媒為R134a。
5 氟利昂22（CHF2CL，R22）：是氟里昂制冷劑中應(yīng)用較多的一種，主要以家用空調(diào)和低溫冰箱中采用。R22的熱力學(xué)性能與氨相近。標(biāo)準(zhǔn)氣化溫度為-40.8℃，通常冷凝壓力不超過1.6MPa。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的單位容積比R12約高60%，其低溫時(shí)單位容積制冷量和飽和壓力均高于R12和氨。近年來對(duì)大型空調(diào)冷水機(jī)組的冷媒大都采用R134a來代替。
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與R115、R22相比具有更好的熱力學(xué)性能，更適用于低溫。R502的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-45.6℃，正常工作壓力與R22相近。在相同的工況下的單位容積制冷量比R22大，但排氣溫度卻比R22低。R502用于全封閉、半封閉或某些中、小制冷裝置，其蒸發(fā)溫度可低達(dá)-55℃。R502在冷藏柜中使用較多。
7 氟利昂134a（C2H2F4，R134a）：是一種較新型的制冷劑，其蒸發(fā)溫度為-26.5℃。它的主要熱力學(xué)性質(zhì)與R12相似，不會(huì)破壞空氣中的臭氧層，是近年來鼓吹的環(huán)保冷媒，但會(huì)造成溫室效應(yīng)。是比較理想的R12替代制冷劑。
8 氟利昂R410A：是一種新型環(huán)保制冷劑，由兩種準(zhǔn)共沸的混合物而成，工作壓力為普通R22空調(diào)的1.6倍左右，制冷（熱）效率更高，不破壞臭氧層。另外，采用新冷媒的空調(diào)在性能方面也會(huì)又一定的提高。R410A是目前為止國際公認(rèn)的用來替代R22最合適的的冷媒，并在歐美，日本等國家得到普及。
9 氟利昂與水的關(guān)系：氟利昂和水幾乎完全相互不溶解，對(duì)水分的溶解度極小。從低溫側(cè)進(jìn)入裝置的水分呈水蒸氣狀態(tài)，它和氟利昂蒸氣一起被壓縮而進(jìn)入冷凝器，再冷凝成液態(tài)水，水以液滴壯混于氟利昂液體中，在膨脹閥處因低溫而凍結(jié)成冰，堵塞閥門，使制冷裝置不能正常工作。水分還能使氟里昂發(fā)生水解而產(chǎn)生酸，使制冷系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生“鍍銅”現(xiàn)象。
10氟利昂與潤滑油的關(guān)系：一般是易溶于冷凍油的，但在高溫時(shí)，氟利昂就會(huì)從冷凍油內(nèi)分解出來。所以在大型冷水機(jī)組中的油箱里都有加熱器，保持在一定的溫度來防止氟里昂的溶解。
氟利昂泄漏事件
非法啟動(dòng)消防系統(tǒng)氟利昂泄漏
俄羅斯核潛艇事故調(diào)查委員會(huì)2008年11月10日宣布，造成20人死亡的俄羅斯核潛艇事故的初步原因是有人非法啟動(dòng)消防系統(tǒng)。
俄羅斯濱海邊疆區(qū)聯(lián)邦總監(jiān)察員新聞秘書克謝尼婭.古先措娃表示，俄羅斯核潛艇事故調(diào)查委員會(huì)在大卡緬市舉行的事故調(diào)查會(huì)議上做出初步結(jié)論，造船廠員工8日在新型核潛艇試航時(shí)非法啟動(dòng)了自動(dòng)消防系統(tǒng)，氟利昂泄漏，造成20人死亡。死亡人員中有3名軍人和17名技術(shù)人員。此外，21人受傷，現(xiàn)正在醫(yī)院接受治療。
俄羅斯濱海邊疆區(qū)宣布11月11日為核潛艇事故死難者哀悼日。俄羅斯濱海邊疆區(qū)發(fā)言人解釋說：“由于核潛艇發(fā)生悲慘事故，邊疆區(qū)行政長官謝爾蓋.達(dá)爾金做出了這一決定。根據(jù)命令，哀悼日時(shí)邊疆區(qū)境內(nèi)俄羅斯聯(lián)邦國旗應(yīng)下半旗致哀，建議文化機(jī)構(gòu)和廣播電視公司分別取消娛樂活動(dòng)和娛樂節(jié)目。”
出事核潛艇是2008年9月份制造的8140噸級(jí)的“獵豹號(hào)”核潛艇。該潛艇使用1190MW級(jí)核反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，可以潛到水面以下450米。
此事件中消防系統(tǒng)使用的滅火劑應(yīng)該是C2F4Br2，它是一種氟溴鹵烴，不叫氟利昂（如果上述對(duì)其定義準(zhǔn)確的話）。氟利昂產(chǎn)品主要用在制冷等行業(yè)，消防很少使用。
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