关于CFCs类制冷剂回收处理方法的探讨
来源：本站时间：2018/11/28 10:54:40
1 前言
CFCs(英文全称Chloro-fluoro-carbon）为氯氟烃的英文缩写，是20世纪30年代初发明并且开始使用的一种人造的含有氯、氟元素的碳氢化学物质。主要产品有R12（CFC-12）、R11（CFC-11）、R113（CFC-113）等。主要氯氟烃制冷剂的主要性质见下表：
表1 主要氯氟烃制冷剂性质一览表
代号 化学式 化学名称 相对分子量 沸点
(℃) ODP
(R11=1) GWP
(CO2=1)
R11 CCl3F 三氯一氟甲烷 137 24 1.0 4600
R12 CCl2F2 二氯二氟甲烷 120.9 -30 0.82 10604
R113 CCl2FCF2Cl 1,1,2-三氯-1,2,2-三氟乙烷 187.4 48 0.90 6000
在一般条件下，氯氟烃的化学性质很稳定，在很低的温度下会蒸发，因此是中央空调、汽车空调、冰箱冷冻机的理想制冷剂，但在距地球表面15～50千米的高空，受到紫外线的照射，就会生成新的物质和氯离子，氯离子可产生一系列破坏多达上千到十万个臭氧分子的反应，而本身不受损害。这样，臭氧层中的臭氧被消耗得越来越多，臭氧层变得越来越薄，局部区域例如南极上空甚至出现臭氧层空洞。
由于ODS（破坏大气臭氧层物质）对大气臭氧层有破坏作用，给人类和其他生物的生存环境带来了严重危害，为此，国际上制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，我国公布了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》。在2004年11月，《中国加速淘汰CFCs生产和消费计划》在第44次多边基金执委会会议上获得批准。我国已在2007年7月1日前停止除必要用途之外的CFCs的生产和消费，比议定书规定的时间提前两年半实现淘汰目标。目前我国CFCs工作的制冷设备的社会保有量仍占有很大比例，而且未来的十几年内还将继续使用CFCs类制冷剂和维修制冷设备。因此如何采用合理技术，对这些CFCs类制冷剂进行回收、净化再生以及对完成最终使命的CFCs制冷剂可以集中销毁处理，不再向大气环境排放，降低对地球臭氧层的破坏作用，已成为目前一个重要的探讨方向。
2 CFCs类制冷剂回收再生处理的方法
2.1 制冷剂回收再生处理流程
制冷剂回收再生处理的主要工艺流程为：回收、储存、检验、再生（净化再生和分馏再生）、销毁，主要工艺流程框图如下所示：
图1 制冷剂回收再生处理工艺流程框图
2.2 复合回收
常用的制冷剂回收方法有液体加压回收法、气体压缩回收法和复合回收法三种。国内外先进的制冷剂回收机，大多具有液体回收和气体回收两种功能，即通过复合回收法以提高了制冷剂的回收效率，北京的邹慧明等人在文献【1】中论述了复合回收法的原理，复合回收法过程如下：
（1）液体加压回收过程
通过回收机组压缩机加压后，进入制冷装置；在压力差的作用下，制冷装置内的液体通过管道流入回收容器中；制冷装置和回收容器之间的液体管路上装有视液镜，用来监视液体的回收情况。
（2）气体压缩回收过程
液体回收完毕后，把回收机上的四通换向阀切换到气体回收状态，制冷装置中剩余的制冷剂蒸气被抽进压缩机，压缩成高温高压气体并进入冷凝器，凝结成液体后流入回收容器中，直到制冷装置制冷剂管路接近真空时，回收完毕。
图2 复合回收法原理图
2.3 净化再生
制冷剂再生可分为净化再生和分馏再生两种。
（1）净化再生
当回收后的制冷剂经检测后，如除一些油、水、不凝气体等杂质外没有混入其他种类制冷剂时，通常利用小型成套净化设备，采用吸附、过滤和干燥的方法，去除报废制冷剂中的水分、微量酸、矿物油等杂质，通过一次或多次循环达到一定的质量指标，以实现制冷剂的净化再生。
（2）分馏再生
当回收后的制冷剂经检测后还混有其他制冷剂，称为多组分制冷剂，需通过分馏再生进行净化再生处理。分馏再生方法是根据制冷剂与杂质成分的沸点情况确定分馏设计方案，确定蒸发分馏温度。
但通过对国内制冷剂回收处理行业的考察和反馈，暂时没有合适的小型制冷剂分馏再生成套设备，无法小规模的实现几种制冷剂的有效分离，其最终的处理方法只能是销毁。
2.4 销毁
等离子销毁法就是把需销毁的制冷剂和水蒸气的混合物注入反应炉内，用高温等离子体火焰加热分解，产生氯化氢、氟化氢，用石灰乳中和成为无害的氟化钙废渣和氯化钙溶液，等离子销毁法的化学反应方程为：
CCl2F2 + H2O CO2 + 2HCl + 2HF
2Ca(OH)2 + 2HCl + 2HF CaF2 + CaCl2 + 4H2O
等离子销毁方法的缺点是高温分解需要损耗大量电，成本非常高昂。台湾的Ya-Fen Wang等在文献【2】中对采用等离子销毁法的能耗高进行阐述。
3 结语
通过对CFCs类制冷剂回收处理技术的不断研究，以及借鉴国外先进的技术，缓解制冷剂直接排放对地球臭氧层的破坏作用，获取良好的社会效益。
参考文献
【1】 邹慧明,司春强,吴成云,田长青.CFCs制冷剂回收处理技术【A】.流体机械, 2009, 37:67~68.
【2】 Ya-Fen Wang, Wen- Jhy Lee,Chun-yung Chen,et al CFC-12 Decomposition in a RF
plasma system [J]. Journal of Aerosol Science, 1997,28:279-280.
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