Испытательные климатические камеры





+7 (499) 390-93-54
klimatkam@mail.ru

Фреоны

Среди наиболее популярных и часто используемых хладагентов выделяют фреоны (на отечественном пространстве получившие также наименование «хладоны»). Это целая группа насыщенных углеводородов, содержащих фтор, алифатического типа, иногда – с добавлением атомов брома либо хлора. Помимо использования в охлаждении, фреоны также могут быть задействованы как пропелленты, вспениватели или растворители.

Ввели в общее употребление термин «фреон» для обозначения хладогентов сотрудники американской компании DuPont. Вообще, существует более сорока видов разнообразных фреонов, насыщаемых метаном или этаном, и чаще всего выпускаемых в промышленных целях. Стоит отметить, что известная американская компания «Фреон», занимающаяся производством хладагентов, часто используют название «фреон» для обозначения хладагентов любого типа, что является неправильным с позиции учета особых физико-химических свойств этого вещества.

Специфика

По своим физическим параметрам фреоны являют собой жидкость (либо газ), которой не свойственен запах и окрас, растворимая в органических неполярных экстрагентах (нерастворимая – в воде).

Метановый ряд составлен из шестнадцати видов и имеет собственный набор специфических особенностей, зависящих от особенностей химического состава. Разница в составе определяет различие в относительных молекулярных массах, температурах кипения и плавления, в технической маркировке. Маркировка включает ряд из цифры и порядкового номера, например, R-41 и R-12B2.

Самую низкую температуру плавления имеет дифторхлорбромметан (маркировка R-12B1) с температурным показателем в – 159,5 градусов, самую высокую – фтордихлорметан (маркировка R-21) с температурным показателем в -127 градусов. Самая низкая температура кипения у тетрафторметана (маркировка R-14) с температурным показателем в -128 градусов, самая высокая – у фтордихлорбромметана (маркировка R-11B1) с температурным показателем в 51,9 градусов.

По химическим спецификациям фреоны можно назвать инертнопассивными, то есть они не воспламенимы, не взрывоопасны (даже в условиях прямого взаимодействия с огнем). При этом, нагрев фреона выше 249 градусов позволит получить травящие вещества. Такие, например, как фосген, используемый во времена Первой мировой как химический боевой газ. Фреоны устойчиво реагируют на воздействие щелочей и кислоты.

Типизация

Классификация фреонных охладителей строится по интенсивности воздействия на озоносферу и представлена тремя группами:

1. Группа А, характеризуется стимулированием утончения озонового слоя (активное негативное воздействие). В нее входят два класса соединений - бромфторуглероды и хлорфторуглеводы, с маркировками: R-11, R-111, R-12 (В1, В2), R-112, R-13 (В1, В2), R-113 (а, В2), R-114 (В2) и 115, R-21B1, R-22B1.

2. Группа В, характеризуется слабым негативным воздействием на озоносферу. В нее входят хлорфторуглеводороды с маркировкой: R – 21, 121, 221, R – 22, 122, 222, R – 123, 223, R - 124, 224, R - 225, R - 31, 131, 231, R – 132, 232, R – 133, 233, R - 141, R – 142в, R – 151.

3. Группа С, безопасные для озоносферы фреоны. В нее входят два класса соединений – фторуглеводороды и фторуглероды с маркировкой: R – 14, 23, 32, 41, R – 116, 125, 134, 143, 152, 161, R – 218, 227, 236, 245, 254, R-C318.

Самыми используемыми считаются следующие виды:

- R – 11 (группа А), трихлорфторметан, с температурой кипения в 23,7 градусов;

- R – 12 (группа А) дифтордихлорметан, с температурой кипения в – 81,4 градусов;

- R – 13 (группа А) трифторхлорментан, с температурой кипения в - 29,7 градусов;

- R – 14 (группа С) тетрафторметан, с температурой кипения в - 128 градусов;

- R – 22 (группа В) хлордифторметан, с температурой кипения в – 40,7 градусов;

- R – 134А (группа С) тетрафторэтан, с температурой кипения в – 26,4 градусов.

История наименования

Фреон, как новое синтезированное химическое соединение (тогда еще без общеизвестного наименования) появился в конце 1920х годов в лаборатории Томаса Мидгли, служащего химической лаборатории концерна «General Motors». Некоторое время спустя «Kinetic Chemical Company», занявшись промышленным производством этого газа (имевшего маркировку фреон-12), стала использовать букву R для его обозначения, ссылаясь на основное предназначение газа – как хладагента (от англ. Refrigerant — охладитель). Такое обозначение приобрело широкое применение, и стало причиной появления современного, составного обозначения, состоящего из названия бренда производителя и маркировки самого охладителя. Например, в GENETRON®AZ-20 – GENETRON обозначает бренд-марку, и указывает на охладитель R- 410А (состоящий из равного соотношения агентов R - 32 и 125). На мировом рынке также есть компания «Фреон», чьим владельцем выступает концерн «ДюПон» (США).

Принципы маркировки

Существует общепринятый стандарт ISO № 817-74, в котором предписана техническая маркировка фреонного охладителя, включающего букву R (Refrigerant) и набор цифр.

Порядок нумерации (справа налево) указывает на число атмов:

Первая – фтора;

Вторая – водорода + единица;

Третья – углерода – единица (при этом соединения в метановом ряду допускают опущение нуля).

Количество хлорных атомов в комбинации вычисляется посредством отнимания сумы атомов фтора и водорода из совокупного количества атомов, соединяемых с углеродом. Если соединение предусматривает циклические производные – перед устанавливающим номером проставляется буква С. Буква В с соответствующей цифрой (число атомов брома) указывает на наличие брома на месте хлора. Эту буку ставят после устанавливающим номера, как и в случае с I, которая указывает на замену хлора йодом.

Взаимодействие с окружающей средой

Долгое время общественность считала, что производство и активное пользование фреонов (хлоро и бромосодержащих) является едва ли не важнейшей причиной падения уровня стратосферного озона (иными словами – появления озоновых дыр). Такие фреоны, попадая в атмосферный слой, расщепляются под солнечным ультрафиолетом, а высвободившиеся компоненты стимулируют неравномерность галогенового цикла распада атмосферного озона. Несколько позже исследования показали, что озон сам по себе обладает свойством произвольного уменьшения и самовосстановления, и на этот процесс фреоны особого влияния не оказывают. При этом выделяют три группы фреонов, каждая из которых может быть охарактеризована степенью влияния на озон или процесс регуляции галогенового цикла распада – группа А считается наиболее активно воздействующей, группа С – наиболее безопасной для озоносферы.

Тем не менее, негативное влияние на атмосферу фреонов группы А привело к ратификации странами ООН так называемого «Монреальского протокола», ставшего причиной падения уровня производства фреонов любого типа и группы. Это стимулировало возрастание производственных мощностей для более дорогих охладителей.

Отдельно нельзя не отметить, что довольно агрессивный к озону фреон R – 22 официально запрещен к применению в Европе (с 2009 года), в Соединенных Штатах Америки его производство ощутимо сокращается каждый год. На отечественном пространстве с 2012 года импорт оборудования, функционирующего на R–22, запрещен, однако уже используемое оборудование на нем все еще в ходу.

Заменить R – 22 планируется более безопасным фреоном R – 410А и ретрофитами R – 407С и 422D.

Парниковый эффект

В отношении газов используют определение «парниковой активности», связанной с соответствующим понятием «парникового эффекта» и позволяющим определить меру воздействия газов на его создание. Фреоны имеют разные показатели парниковой активности, зависящей от марки. В сравнении с углекислым газом в том же объеме эти показатели на 1200-8600 раз выше. Однако, тут стоит заметить, что и количество фреоновых газов в миллионы раз меньше, чем количество углекислого газа.

Доминирующий источник фреона – холодильные установки, аэрозоли, кондиционеры. Именно для этой категории объектов учеными разрабатываются сейчас наиболее безопасные альтернативные марки фреона (или его полноценного заменителя).

Использование

Широкое распространение фреон приобрел после 50х годов прошлого столетия.

- Наиболее распространенная сфера использования – охладитель (холодильные установки, кондиционеры, прочее).

- Достаточно популярная сфера – аэрозоли и газовые баллончики, в которых фреон может играть роль подушки (в том числе с парфюмерными, косметическими, медицинскими целями, прочее);

- Для ликвидации пожара на опасных объектах, тушение которых обычными средствами или водой невозможно или неэффективно (таких, например, как электростанция);
- Находит применение как вспенивающий реагент (например, при производстве продуктов из полиуретана);
- Становятся сырьем для промышленного производства фторолефинов (таких, как тетрафторэтилен, трифторхлорэтилен, винилденфторид).
tml>