氟利昂

一種性能優良的冷凍劑

氟利昂是一種常見的製冷劑，其種類很多，常見的有R22、R32、R134a等。氟利昂一般在常溫常壓下均為氣體，略有芳香味。在低溫加壓情況下呈透明狀的液體。能與鹵代烴、一元醇或其他有機溶劑以任何比例混溶，氟製冷劑之間也能互溶。由於氟利昂具有較強的化學穩定性、熱穩定性、表面張力小、汽液兩相變化容易、無毒、親油、價廉等，被廣泛應用於製冷、發泡、溶劑、噴霧劑、電子元件的清洗等行業中。

然而，氟利昂排放到大氣中會導致臭氧含量下降，導致地球上的生物受到嚴重紫外線的傷害，平流層下部和對流層溫度上升。因此，人們正致力於解決氟利昂污染問題的方法與技術，解決環境污染問題的途徑主要包括限制與禁用、替代品開發和氟利昂的無害化。

1物理化學性質 2品種分類 3命名規則

4主要用途 5環境危害 6解決方法

7生產方法 8安防措施

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）具有適當的親油性；（8）價格低廉易於大量生產；（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）燃燒性隨著分子中氫原子數目的減少而顯著降低，蒸發溫度隨著氯原子數目的增加而升高。

品種分類

氟利昂大致分為三類，包括氯氟烴類、氫氯氟烴類、氫氟烴類。

氯氟烴類

氯氟烴類產品，簡稱CFC，主要包括R11、R12、R13、R14、R15、R500、R502等，該類產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

氫氯氟烴類產品，簡稱HCFC，主要包括R22、R123、R141、R142等，臭氧層破壞係數僅僅是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的替代製冷劑）、R125、R32、R407C、R410A（R22的替代製冷劑）、R152等，臭氧層破壞係數為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

氟利昂屬於鹵代烴類，鹵代烴類製冷劑化學式的通式為CmHnFxClyBrz，鏈烷烴的鹵族元素衍生物製冷劑編號規則為R(m-1)(n+1)(x)B（z），若無Br，則編號中不出現B(z)項，對於同分異構體，在後邊加英文字母來區別。

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，並已為全世界接受。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、家用冰箱和空調的製冷劑，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、美髮、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，製冷劑31.1%，發泡劑20%，噴霧劑19.7%，清洗劑14.6%，滅火劑2%，其他12.6%。

氟利昂在各行業的運用比例

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致臭氧含量下降。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在內的重要生物分子分解，增加患皮膚癌、白內障和免疫缺損症的發生率，並能危害農作物和水生生態系統，因此臭氧層是地球芸芸眾生的保護傘。百科x混知：圖解臭氧層耗竭

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於其他溫室氣體，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產生重要影響，從而導致氣候變化異常，並嚴重威脅地球的生態安全。

解決方法

解決氟利昂產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、禁止氟利昂的生產與使用是目前為止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》，開始採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。

氟利昂處理裝置

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，一般應低於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，能符合製冷、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，包括替代物生產工藝、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。 Eui Jin Kim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

儘管氟利昂的生產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，那之前的努力將毀於一旦。處理這部分氟利昂，將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並使之無害化，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，復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。

生產方法

氟利昂的生產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。以反應狀態分，可分為液-液反應，氣-氣反應、氣-固反應等，採用何種工藝主要取決於催化劑和原料的存在形式。

目前，我國主要採用液相催化反應和歧化反應法，CFC-12和CFC-22的生產方法基本與國外大多數企業的工藝路線一致，即採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。其中生產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，反應后的物料，經干法分離處理、水洗、鹼洗后除去酸性物質，再經壓縮、分餾、乾燥獲得合格產品。生產中一般將反應釜的溫度控制在55~100℃之間。生產CFC-12的反應壓力一般在1.2~1.6MPa之間，生產CFC-22的反應壓力一般在0.7~1.5MPa。

安防措施

對於常見的氟利昂，如R22、R134a、R32等，使用比較安全，但具有可燃性，遇到明火時會燃燒產生有毒氣體，因此有這些氟利昂時應嚴禁明火。R22與R134a對金屬無腐蝕作用，但對有機材料的膨潤作用極強，因此密封材料應採用氯乙醇橡膠、聚四氟乙烯等，絕緣漆應採用QF改性縮醛漆，QZY聚酯亞胺漆等。

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