氟利昂在常温下为无色气体或易挥发液体,无味或略有气味,无毒或低毒,化学性质稳定。与水几乎完全不溶,一般易溶于冷冻油,但在高温时,氟利昂就会从冷冻油内释放出来,所以在大型冷水机组中的油箱里都有加热器,保持一定的温度以阻止氟利昂的溶解。
饱和烃(主要指甲烷、乙烷和丙烷)的氟卤代物总称。名称源于美国杜邦公司注册的制冷剂商标“Freon”,后常被用作制冷剂用氟氯烷的通称。
氟利昂在常温下为无色气体或易挥发液体,无味或略有气味,无毒或低毒,化学性质稳定。与水几乎完全不溶,一般易溶于冷冻油,但在高温时,氟利昂就会从冷冻油内释放出来,所以在大型冷水机组中的油箱里都有加热器,保持一定的温度以阻止氟利昂的溶解。
氟利昂制冷剂可大致分为四类:①氟氯烃类(CFCs)。组成元素为氟、氯和碳。由于对臭氧层的破坏作用最大,被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。②氢氯氟烃类(HCFCs)。组成元素为氢、氯、氟和碳,由于其臭氧层破坏系数远小于R11,因而被视为氟氯烃类物质最重要的过渡性替代物质。③氢氟烃类(HFCs)。组成元素为氢、氟和碳,臭氧层破坏系数为0,但气候变暖潜能值很高。在《蒙特利尔议定书》中没有规定其使用期限,在《联合国气候变化框架公约的京都议定书》中定性为温室气体。④混合制冷剂。如R401A为R22、R152a、R124以53∶13∶34质量比的混合物。共沸混合是众多混合物中的特例,绝大部分的混合物都是非共沸混合物。
每一种氟利昂制冷剂都有唯一编号名称,形式为“前缀+编号”。常用写法以大写字母R(代表制冷剂的英文refrigerant)作前缀,如R11、R12等,用于技术性出版物、技术规范和设备铭牌。也可以ASHRAE标准,按照组成元素,采用CFC、HCFC、HFC等标识前缀区分,如CFC-11、HCFC-22、HFC-152a等分别代表R11、R22、R152a,说明分别属于氟氯烃、氢氟氯烃、氢氟烃类物质,此缩写词简称主要用于非技术性、公共的和有关限制消耗臭氧层物质的交流和出版物等。另外,也有使用F(代表freon)作为前缀的,如R11、R12也可写作F11、F12。以上名称中的数字编号规则如下:右起第一位(个位)数为氟原子的数目,第二位(十位)数减一为氢原子的数目,第三位(百位)数加一为碳原子的数目,若化合物只含一个碳原子,则只有两位数字。如CCl3F含有1个C原子、1个F原子,可写作R11、CFC-11;CHF2CHF2含有2个C原子、2个H原子、4个F原子,可写作R134、HFC-134。
主要有置换法和甲烷氟氯化法。
①置换法。用于制备R11、R12、R22、R21、R13、R113和R114等产品,包括液相法和气相法两种。液相法技术较成熟,温度易控制,副产物少,是工业上采用的主要方法。以无水氟化氢为氟源,氯化锑的部分氟化物为催化剂,根据原料和目的产品的不同而采用不同的反应温度(一般为45~200℃)和压强(最高可达3.5兆帕),以促使反应在均相条件下进行。不同的氯代烃原料可以制得不同的氟化物产品,如以四氯化碳为原料,可以生产R11和R12;以三氯甲烷为原料,可以生产R22;以四氯乙烯为原料可以生产R113和R114。反应产物一般要进行水洗、碱洗、干燥、压缩和蒸馏等纯化处理,才能得到纯品。气相法使用装有氟化铝、氟化铬和氟氧化铬催化剂的固定床反应器或流化床反应器,后处理过程与液相法类似。
②甲烷氟氯化法。以甲烷、氯气和氟化氢为原料,在催化剂存在下,一步合成氟氯甲烷。反应产物中主要含R11、R12、沸点较高的氟化物和氯化氢,经汽提塔使部分氟化物再循环,剩余气体进入氯化氢蒸馏塔,脱除氯化氢再进行水洗、中和、干燥和精馏,得到R11和R12成品。所用催化剂为金属氟化物或氯化物,载体为活性炭、硫酸铝或碳酸钡,反应温度为370~470℃,接触时间约4~10秒。该方法的优点是工艺过程较简单、产品纯度高。
氟利昂的主要用途是作为制冷剂、发泡剂和清洗剂,广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。不同化学组成和结构的氟利昂制冷剂热力性质相差很大,可分别用于高温、中温和低温制冷机,以满足不同制冷温度的要求。氟利昂制冷系统包括高压系统、低压系统、油路系统和融霜系统。此外,氟利昂还是许多含氟化工产品的关键制备原料。