1、 全球氟制冷剂升级换代
制冷剂(亦称作冷媒、雪种等)是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质, 以含氟制冷剂为主。可分为氨、氮、含氟、水和碳氢化合物等多种类型,其中以热 力学性能优异的氟制冷剂类最为常见,其占全球制冷剂总体量的半壁江山。氟制冷 剂由氢氟酸及氯代烃等为原料制备而成,是重要的有机氟化工产品,其化学稳定性 强、热力学性能优异,主要应用在冰箱、家用空调、汽车空调等制冷领域,还可在 聚氨酯行业中用作塑料发泡剂、半导体行业中用作电子清洗剂及精细化工中用作气 雾剂等。
CFCs 氟制冷剂具有较高的臭氧消耗潜能(ODP)和全球变暖潜能(GWP),会 直接造成臭氧层破坏、大气污染等问题,严重影响生态环境。我国氟化工产业和制 冷空调等下游行业在全球具有重要地位。19 世纪 30 年代,含氟制冷剂开始得到应用, 标志着有机氟化工的开端。1977年英国科考队发现了南极上空的臭氧层空洞,进而 发现 CFCs 制冷剂是破坏臭氧层的主要原因之一,引发国际社会广泛关注:研究表明, 氟代烷烃具备极强的化学稳定性,其本身难以在较低的大气层中被分解或降解,会 停留在大气层长达数十年以上。
氟化温室气体(F-GHGs)的五种主要类型是氢氟碳 化合物(HFC),全氟化碳(PFC),六氟化硫(SF6),三氟化氮(NF3)和其他全氟 化温室气体。从引入氟氯化碳到认识到氟氯化碳的释放对环境的危害之间相隔了近 半个世纪,特别是平流层臭氧的消耗和温室气体的全球升温。1987 年,28 个国家代表共同决议并制定了国际公约《蒙特利尔议定书》,该协议书规定各代氟代烃类物质 的生产及销售均需被逐步限制、削减、停产,从而推动全球氟致冷剂的升级换代。 通过对 CFCs 等物质的管控,地球臭氧空洞已明显修复。
全球氟制冷剂升级换代,零 ODP 和低 GWP 是发展趋势。根据 ODP(大气臭 氧消耗潜能值:以 R11 的臭氧破坏影响作为计算标准制定 R11 的比较值)和 GWP (全球变暖潜能值:以 CO2 为参照气体,设定其气候变暖潜能值为 1,其他物质的 GWP 值均以 CO2 进行比较得出),制冷剂行业将氟制冷剂的产品系列分为四代:
(1)第一代氯氟烃类(CFCs)制冷剂包括 CFC-11(R11)、CFC-12(R12)等, 这是最早出现的制冷剂,被认为是导致臭氧层破坏的主要原因之一,早在 2010 年全 球范围内已经淘汰使用;
(2)第二代氢氯氟烃(HCFCs)制冷剂是取代 CFC 的第二代制冷剂,最具代 表性的是 HFCF-22(R22),它几乎与第一代制冷剂同时问世,被广泛应用于空调、 冷冻、发泡等行业,其他代表产品包括 HCFC-142b(R142b)和 HCFC-141b(R141b)。 此类制冷剂对臭氧层破坏较小,在欧美发达国家已基本淘汰,在我国应用广泛,目 前正处于加速淘汰的后半程;
(3)第三代氢氟烃(HFCs)制冷剂以 HFC-32(R32)、HFC-134a(R134A)、 HFC-125(R125)及 HFC-410a(R410a)等为代表,其 ODP 为零对臭氧层无破坏, 但是 GWP 值较高,温室效应较为显著。第三代制冷剂在国外应用广泛,目前在部分 发达国家处于淘汰初期,包括我国在内的一些发展中国家已进入配额基准期(2020 年-2022 年),其间三代制冷剂产销量将成为未来各生产企业获得配额的主要参考指 标。制冷剂的替代过程是缓慢的,制冷设备从开始使用一种制冷剂到淘汰一般需要 8-10 年的时间,第三代制冷剂依然有很大的需求空间;
(4)第四代氢氟烯烃(HFOs)制冷剂代表产品包括 R1234ze 和 R1234yf,它 们都拥有零 ODP 和极低的 GWP,兼备卓越的性能与环保性。但其成本、效率、安 全等方面开发还非常不成熟,所以目前 HFOs 目前很难实现在家用空调等领域的大 范围应用,还处于探索阶段。
不同应用领域的制冷剂升级替代品有所差异。含氟制冷剂主要消费行业包括:房间空调、冰箱冷柜、工商制冷、汽车 空调、消防器材生产、发泡剂生产、气雾剂生产等领域。从目前的产品应用来看: