Хладагенты, хладоносители и холодильные масла ностальгия о будущем
жүктеу/скачать 0.76 Mb.
|
Хладагенты, хладоносители и холодильные масла – ностальгия о будущем. (О.Б. Цветков, СПбГУНиПТ, Санкт-Петербург) Синтетические холодильные агенты – незначительная часть производимых в мире химических соединений. На пике своего расцвета в 1986 году в мире производили 1 млн. 300 тыс. тонн хладагентов – галогенопроизводных предельных углеводородов. Эти вещества часто называют фреоны по фирменному названию первого синтезированного в 1928 году хладагента – фреона 12 – дихлордифторметана. В последние годы хладагенты обозначают как F-газы, либо как CFC-, HCFC- и HFC- хладагенты. Здесь: С – атом углерода, F – атом фтора, H – атом водорода, С – атом хлора в аббревиатуре CFC. Согласно классификации ИСО, хладагенты идентифицируют первой буквой английского слова Refrigerant и соответствующим числом. К примеру, фреон 12 – хладагент R12, вода – хладагент R718, аммиак – хладагент R717, пропан – хладагент R290. Аммиака производят примерно 140 млн. тонн в год, хотя в холодильной технике используют порядка 500 тыс. тонн аммиака за год. Углеводородного сырья в мире производят еще больше. Почему же холодильные агенты привлекли за последние четверть века столь пристальное и, временами, скандальное внимание общества, в принципе, скорее пользующегося холодом, чем озадаченного заботами о проблемах холодильной техники? 1970 г. – первый Всемирный геофизический год планеты. Проводились комплексные измерения температур, давления, влажности, облачности, магнитных полей, других параметров на континентах планеты, включая Арктику и Антарктику, запускали зонды, изучали параметры и состав верхних слоев атмосферы. К всеобщему удивлению, в стратосфере обнаружили молекулы трихлормонофторметана – фреона 11. Молекула фреона 11 – тяжелее воздуха (ее масса 137,37 кг/кмоль) и, естественно, загадкой стало, как она могла «залететь» в столь высокие дали. Информация заинтересовала не только ученых. В штате Орегон (США) буквально на следующий год после опубликования состава проб атмосферы запретили использование фреонов 11 и 12 в качестве пропеллентов. В свою очередь химики из Беркли (США) в 1974 г. высказали предположение, что молекулы R11 и R12 опасны для озона, образующего своеобразный пояс, защищающий Землю от жесткого ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 300 нм. По гипотезе М. Молина и Ф. Роуленда, под действием жесткого ультрафиолета атом хлора отделяется от молекулы фреона и, оказавшись на свободе, соединяется с молекулой озона. В результате молекула озона разрушается, образуя окись хлора и чистый кислород. О гипотезе М. Молина и Ф. Роуленда вспомнили еще раз в 1985 году после публикации в журнале «Nature» статьи Дж. Формана о наблюдениях за атмосферой Земли с 1970 по 1984 год в районе английской антарктической станции «Халли-Бей». Метеозонды подтвердили присутствие окиси хлора и отметили снижение концентрации озона над Антарктикой почти на 30 %. Подобный феномен пресса окрестила «озоновой дырой», а международные организации 22 марта 1985 года в Вене приняли Конвенцию по охране озонового слоя. В сентябре 1987 года в Монреале под эгидой ООН прошла конференция полномочных представителей стран, подписавших Конвенцию, которая приняла «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой». В «Приложении А» к Протоколу в группу I озоноопасных веществ отнесены фреоны 11, 12, 113, 114 и 115, а в группу II – более опасные вещества, так называемые бромированные фреоны (галоны) 1211, 1301, 2402, молекулы которых включают еще более агрессивный для озона атом брома. Монреальский протокол приняли 16 сентября 1987 года. ООН провозгласила этот день «Днем защиты озонового слоя». Из Монреальского протокола многие впервые осознали значимость потенциала ODP. Потенциал ODP характеризует степень разрушения озонового слоя и берется относительно потенциала ODP фреона 11, принятого за единицу. Термодинамические характеристики, химические формулы и потенциалы ODP озоноразрушающих фреонов, отнесенных Монреальским протоколом к разряду «регулируемых веществ», приведены в табл. 1 [1, 2].
Озоноразрушающие CFC- и HCFC-хладагенты
Примечание к табл.1.: t0 – нормальная температура кипения, C, tкр – критическая температура, C, Ркр – критическое давление, бары Мониторинг концентрации молекул фреонов в атмосфере Земли ведется с 1975 года непрерывно. Рис. 1, 2 иллюстрируют изменение концентрации озоноразрушающих фреонов CFC-12 (фреон 12), HCFC-22 (фреон 22), HCFC-142в (фреон 142в), HCFC-141в (фреон 141в) и озонобезопасных фреонов HFC-23 (фреон 23), HFC-152а (фреон 152а) и HFC-134а (фреон 134а). 
Рис.1. Изменение концентрации фреона-12 (CFC-12) в атмосфере Земли по годам (верхняя кривая – Южный полюс, нижняя кривая – средние широты). 
Рис.2. Концентрация синтетических HCFC и HFC хладагентов в атмосфере Земли (по годам). Концентрации фреонов 11 и 12 к настоящему времени стабилизируются, особенно после 1.01.1996 г., когда производство и потребление R12 в развитых странах было запрещено. Этого нельзя сказать о фреонах 22, 23 и особенно о хладагентах R141в, R142в, R152а и R134а, концентрации которых в атмосфере заметно выросли [1–9]. В табл. 2 приведены характеристики новых – альтернативных синтетических хладагентов, молекулы которых не разрушают озоновый слой. Эти вещества обозначают как HFC-фреоны, в молекулах которых присутствуют только атомы водорода, фтора и углерода. В табл. 2 приведены достаточно перспективные хладагенты, включая хладагент R13I1, в молекуле которого содержится атом йода. Таблица 2 жүктеу/скачать 0.76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|