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环戊烷应用于冰箱,冷库制冷及管线保暖行业中
来源: | 作者:sirloong | 发布时间: 2022-10-12 | 676 次浏览 | 分享到:

      CFCs氟氯烃中的氯对大气中的臭氧层有着严重的破坏作用,科学家在南极上空发现了臭氧空洞,保护臭氧层的问题引起来了全世界的高度重视和关注,1987年签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议书》,决定开始在发达国家2000年取消受控CFCs的生产和使用,发展中国家可延迟10年。因此,世界各国都加速了CFCs替代技术的研究及工业化进程发展。

      我国采取一系列的措施和步骤,对CFCs的生产和使用开始逐渐削减。以CFC-11为发泡剂的聚氨酯硬泡材料具有绝热性能好,发泡流动性强,容易成型等诸多优势,是很好的冰箱用保温材料,由于冰箱用聚氨酯硬泡发泡剂不仅要求具有沸点低、发泡性能优良的特点,而且还要求较低的气体导热系数。最初替代CFC-11发泡剂的开发花费了较长的时间,遇到了很大的困难,提出的较为成熟的替代CFC-11的零ODP (潜在臭氧层物质消耗值)发泡剂有以下几类:水、二氧化碳发泡体系; HFCs (氢氟烷烃)发泡体系;戊烷类化合物发泡体系和PFAs发泡体系(全氟烷)。

      其中环戊烷是最具潜力的替代CFC-11冰箱用聚氨酯发泡剂:使用全水发泡剂(即水+二氧化碳发泡)的聚氨酯泡沫易老化,绝热性能差,泡孔壁强度低,泡沫制品的尺寸稳定性差。HFCs 类化合物的GWP (综合温室效应值)不为零,毒性较大,且成本较高,在较长一段时间内,难以形成生产规模。PFAs 类发泡剂的价格更高,虽然在使用时增加发泡剂中的水量可以降低PFAs用量,但是会引起泡沫脆性增高和粘结性变差,使其在冰箱行业中的应用受到较大的限制。戊烷类发泡剂的ODP和GWP均为零,在大气中的降解半衰期仅10~15小时,停留时间只有几天,沸点及蒸气导热系数较低等,适于作为冰箱用聚氨酯硬泡发泡剂,而且价格比HPCs和PFCs便宜得多。

      在戊烷类化合物中,环戊烷的蒸气导热系数最小比其它的戊烷化合物更具有优越性。虽然戊烷类化合物存在可燃性、发泡设备的防爆性和运输等问题,但经过一些努力,这些问题已经完全得到解决。

      1992年,德国Liebherr公司开始使用环戊烷取代CFC-11作为冰箱用聚氨酯硬泡发泡剂,到1994年4月,德国的Lienz及Ochsenhausen工厂完成了冰箱用聚氨酯硬泡发泡剂由CFC-11 到环戊烷的工业规模转换。随后所有德国的冰箱厂完成了这一转换,在此之后,欧洲的丹麦、瑞典、西班牙、意大利、奧地利、斯洛文尼亚,亚洲的日本和韩国也相继完成了该转换。此外,德国的Henneche公司开发的环戊烷加工技术不仅用于冰箱门柜夹心板的制造,而且用于生产聚氨酯半硬泡、自结皮泡沫制品。

      我国是世界上最大的电冰箱生产国家之一,拥有极大的生产能力,为世界总产量的一半。国内的巨大市场需求,出口力度的增强,家用制冷行业的产品都将会保持强劲增长的趋势。随着家电行业的环境意识增强以及国家环保部门的努力,我国家用制冷行业ODS削减行动也取得了一定的显著成绩,我国冰箱用聚氨酯硬泡替代发泡剂的应用大致分为三个步骤:过渡期间使用部分降低CFC-11的CFC-11/水发泡体系;短期使用R -22、R-141b等HCFCs类过渡性替代品;最终使用戊烷类和全氟烷类发泡剂。

      由最初的国内没有生产环戊烷的厂家,需要进口产品,价格高,货源也不充足,严重制约了环戊烷替代氟利昂工作的进程,到目前国内已有多家环戊烷的生产厂家,已经明显看到了我国的发展实力,开发环戊烷的生产工艺,为市场提供环戊烷产品,关系到我国乃至世界的环境保护和可持续发展,意义重大。

      就目前来看,环戊烷的市场十分客观。国内冰箱厂采用环戊烷,保温板也是聚氨酯泡沫,发泡剂也由环戊烷来替代。由此可见,国内环戊烷的市场总需求量将会一直持续稳定增长。

环戊烷发泡剂

环戊烷的制备方法生产工艺

      环戊烷存在于某些石油馏分中,常温下为无色液体,熔点为-93.9℃,沸点为49.2℃,相对密度为0.7457(20/4℃),化学性质与烷烃相似,闪点为-37℃,为一级可燃性气体。能够用于工业生产的有以下几种方式。

(1)用石油醚或者某些石油直馏汽油中的30-60°C馏分精馏生产环戊烷;

(2)环己烷在高温高压下在Al2o3上裂解生成环戊烷;

(3) 1,5-二溴戊烷与锌作用;

(4)环戊酮Clemmensen还原;

(5)环戊二烯加氢。

其中由双环戊二烯(DCPD)解聚成环戊二烯(CPD),后将环戊二烯加氢工艺来合成环戊烷(CPA)工艺具有以下三个明显的优点:

(1) 原料双环戊二烯的市场供应充足。

(2) 副产物较少,可以作到无三废。

(3)生产设备投资较低,生产成本可以控制在较低的范围。

      利用石脑油或轻柴油裂解制乙烯的副产物双环戊二烯解聚加氢制环戊烷的工艺,为大量的乙烯装置C5副产品提供了一条较好的增值增效的途径。该工艺的反应的转化率高,副产品少,无“三废”污染,是环境友好的合成工艺。在当今社会的可持续发展战略中,我们需要为此持之努力的是不断改进更好科学环保的技术,并且能够更好的应用在试剂的生产过程中,帮助其更好替代氟氯烃在工业中的使用。

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