n-บิวเทนเป็นทางเลือกสำหรับสารเป่าและสารทำความเย็น

N-บิวเทน (ODP=0, GWPγ3) เป็นสารเป่าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ต้องการเพื่อใช้ทดแทน HCFC-141b มีค่าการนำความร้อนต่ำมาก (ประมาณ 13.5 mW/m·K) และข้อได้เปรียบด้านต้นทุน แต่มีข้อเสียเปรียบโดยธรรมชาติคือติดไฟและระเบิดได้ (ขีดจำกัดการระเบิด 1.9%-8.5%) ซึ่งจำเป็นต้องมีการติดตั้งเพิ่มเติมโดยป้องกันการระเบิดตาม GB 50058 จุดเดือด (-0.5 องศา ) ทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็นซึ่งจะจำกัดการใช้งานกับสารผสมเสริมสำหรับสารทำความเย็น เช่น ฿290. กุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จในการทดแทนอยู่ที่ความสามารถในการทำให้บริสุทธิ์อย่างล้ำลึกของผู้ผลิต เช่น Nanjing ZL Energy เพื่อควบคุมซัลเฟอร์และโอเลฟินเจือปน ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงพิษจากตัวเร่งปฏิกิริยา

ข้อดี ข้อเสีย และคู่มือการเลือกใช้ n-บิวเทนในฐานะสารเป่าและสารทำความเย็น

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมโพลียูรีเทนและผู้ผลิตเครื่องใช้ในครัวเรือนต้องเผชิญกับคำถามเดิมซ้ำแล้วซ้ำเล่า: เมื่อ-กำหนดเวลาเลิกใช้ HCFC-141b ใกล้เข้ามาแล้ว สิ่งใดควรใช้แทน ในบรรดาทางเลือกต่างๆ ที่มีให้เลือก n-บิวเทนประสบความสำเร็จในการกำหนดเส้นทางของตัวเองโดยอาศัยข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมที่ใกล้เคียง-สมบูรณ์แบบและความคุ้มค่า-ด้านต้นทุนสูง อย่างไรก็ตาม ในฐานะก๊าซไวไฟ n-บิวเทนไม่เคยเป็นโซลูชันสากลแบบ "เสียบปลั๊ก-และ-เล่นเลย" วันนี้ นอกเหนือจากทฤษฎีแล้ว เรามาดูการ์ดที่เอ็น-บิวเทนถือเป็นสารเป่าและสารทำความเย็นจากมุมมองของการปฏิบัติงานจริงในโรงงานกันดีกว่า

ข้อดีและข้อเสียหลักของ-บิวเทนเพื่อใช้แทนสารเป่าแบบดั้งเดิม

n-บิวเทนเป็นสารเป่าที่ให้การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมขั้นสูงสุดและมีต้นทุนต่ำ แต่ในราคาที่ต้องมีการอัพเกรด-การป้องกันการระเบิดอย่างเข้มงวดสำหรับสายการผลิตโฟมทั้งหมด

ผู้กำหนดสูตรรู้ดีว่าความรู้สึกโดยตรงที่สุดเมื่อนำนาโน-บิวเทนเข้าสู่ระบบโพลียูรีเทนคือการปรับปรุงประสิทธิภาพการเป็นฉนวนความร้อนของโฟม เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลทำให้มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าไซโคลเพนเทนด้วยซ้ำ ซึ่งหมายความว่าชั้นฉนวนของตู้เย็นสามารถทำให้บางลงได้ ช่วยเพิ่มพื้นที่ว่างภายในได้มากขึ้น ในเวลาเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับ- HFC ที่มีต้นทุนสูงอย่างต่อเนื่อง (เช่น 245fa) หรือ LBA n-บิวเทนเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมเคมี โดยให้ความได้เปรียบด้านต้นทุนอย่างท่วมท้น

อย่างไรก็ตาม สมการไม่ได้มีด้านเดียว- ด้วยจุดเดือดที่ -0.5 องศา n-บิวเทนจะระเหยได้ง่ายในห้องปฏิบัติการที่มีอุณหภูมิสูงในช่วงฤดูร้อน ส่งผลให้การละลายของสารเป่าในโพลีออลผสมลดลง และทำให้โครงสร้างเซลล์หยาบลงได้ง่าย ที่น่ากังวลกว่านั้นคือปัญหาด้านความปลอดภัย เป็นสารเคมีอันตรายประเภท A; การรั่วไหลเมื่อเจอกับไฟฟ้าสถิตถือเป็นหายนะ

เพื่อให้เห็นจุดยืนของ n-บิวเทนอย่างชัดเจน เรามาเปรียบเทียบกันอย่างจริงจังกับทางเลือกกระแสหลักในตลาดในปัจจุบันกันดีกว่า:

ข้อจำกัดในการใช้งานและความก้าวหน้าของ n-บิวเทนในด้านสารทำความเย็น

n-บิวเทนไม่ค่อยถูกใช้โดยลำพังเป็นสารทำความเย็นเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่- ปัจจุบัน บทบาทหลักของมันคือสารผสมเพื่อ-ปรับแต่งประสิทธิภาพของระบบโดยใช้ R290 (โพรเพน) หรือไอโซบิวเทน

หากคุณถามวิศวกรฝ่าย R&D ที่ทำงานเกี่ยวกับเครื่องปรับอากาศหรือตู้แช่แข็ง พวกเขามักจะไม่แนะนำให้ใช้-บิวเทนบริสุทธิ์เป็นสารทำความเย็น เหตุผลง่ายๆ คือ จุดเดือดของ n-บิวเทน (-0.5 องศา ) ค่อนข้างสูงในกลุ่มสารทำความเย็นไฮโดรคาร์บอน เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเกิน 35 องศาในฤดูร้อน ความดันการกระจายความร้อนบนคอนเดนเซอร์จะสูงขึ้น โหลดของคอมเพรสเซอร์จะสูงมาก และยังมีความเสี่ยงที่จะมีการปิดเครื่องและเหนื่อยหน่ายอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม มูลค่าของ n-บิวเทนจะปรากฏชัดเจนในอุปกรณ์ทำความเย็นเชิงพาณิชย์ขนาดเบาบางประเภทหรือโซ่เย็นแบบลึก การผสมในสัดส่วนที่กำหนด (เช่น 10%-20%) ด้วย R290 สามารถลดอุณหภูมิการระเหยที่ต่ำเกินไปของ R290 บริสุทธิ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงลักษณะการคืนน้ำมันของคอมเพรสเซอร์ และรักษาค่า GWP ของส่วนผสมโดยรวมให้อยู่ในระดับที่ต่ำมาก โซลูชันการทดแทน "บทบาทสนับสนุน" นี้ในปัจจุบันเป็นการใช้เอ็น-บิวเทนในทางปฏิบัติมากที่สุดในภาคส่วนการทำความเย็น

เส้นสีแดงด้านความปลอดภัยและข้อกำหนดมาตรฐานแห่งชาติสำหรับ-การเกิดฟองและการทำความเย็นด้วยบิวเทน

ข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญสำหรับการใช้ n-บิวเทนต้องเป็นไปตามกฎข้อบังคับด้านการป้องกันการระเบิด-ระดับประเทศ เช่น GB 50058 ระดับการป้องกันการระเบิด-ของอุปกรณ์ไฟฟ้าในศูนย์บริการและระบบระบายอากาศจะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน โดยไม่มีช่องว่างสำหรับการเจรจา

โรงงานขนาดเล็กหลายแห่งต้องการใช้-บิวเทนเพื่อลดต้นทุน แต่แผนของพวกเขาถูกปฏิเสธโดยหน่วยงานกำกับดูแลด้านความปลอดภัย เนื่องจากไม่สามารถจัดการกับอุปสรรคด้านความปลอดภัยนี้ได้ n-บิวเทนมีช่วงขีดจำกัดการระเบิดที่ 1.9%–8.5% ซึ่งไม่เพียงแต่กว้างเท่านั้น แต่ยังมีพลังงานการติดไฟขั้นต่ำที่ต่ำมากอีกด้วย (เพียง 0.25 mJ ซึ่งสามารถจุดติดไฟได้ด้วยไฟฟ้าสถิตของมนุษย์)

ตาม "รหัสสำหรับการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยของอาคาร" (GB 50016) และ "รหัสสำหรับการออกแบบการติดตั้งระบบไฟฟ้าในบรรยากาศที่ระเบิดได้" (GB 50058) n-พื้นที่ฉีดบิวเทนและพื้นที่เกิดฟองจะต้องได้รับการจำแนกประเภทอย่างเคร่งครัดเป็นบรรยากาศก๊าซระเบิดโซน 1 หรือโซน 2 ซึ่งหมายความว่า:

มอเตอร์ ไฟส่องสว่าง และปลั๊กไฟทั้งหมดต้องมีระดับการป้องกันการระเบิด-ที่ Ex d IIB T4 หรือสูงกว่า

พื้นจะต้องได้รับการดูแลด้วยมาตรการป้องกัน-ไฟฟ้าสถิต

สัญญาณเตือนก๊าซไวไฟที่มีความไวสูงจะต้องติดตั้งที่เพดานของศูนย์บริการ โดยเชื่อมต่อกับพัดลมดูดอากาศฉุกเฉินที่ป้องกันการระเบิด- (โดยปกติแล้วการเปลี่ยนแปลงอากาศจะต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 20 ครั้งต่อชั่วโมง)

การลงทุนในการปรับปรุง-การติดตั้งเพิ่มเติมที่ป้องกันการระเบิดนี้มักคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 70% ของต้นทุนรวมของโซลูชันทดแทนทั้งหมด

เหตุใดผู้ผลิตบิวเทนที่มาจากแหล่ง-จึงตัดสินความสำเร็จหรือความล้มเหลวของโซลูชันการทดแทน

กุญแจสำคัญในการใช้โซลูชันทดแทนให้ประสบความสำเร็จนั้นโดยพื้นฐานแล้วอยู่ที่กระบวนการทำให้บริสุทธิ์อย่างล้ำลึกและความเสถียรของแบทช์ของผู้ผลิต-บิวเทน ความล้มเหลวในการควบคุมสิ่งเจือปนจะส่งผลให้อัตราเศษโฟมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

บริษัทหลายแห่งประสบปัญหาเมื่อนำสารทดแทน n- บิวเทนมาใช้ โดยในตอนแรกสงสัยว่ามีปัญหาในการกำหนดสูตร แต่กลับพบว่าก๊าซวัตถุดิบไม่บริสุทธิ์ หาก n-บิวเทนมาจากหน่วยแคร็กตัวเร่งปฏิกิริยาของโรงกลั่นโดยตรง ก็มักจะประกอบด้วยบิวทาไดอีน ซัลไฟด์ และแม้แต่ความชื้นในปริมาณเล็กน้อย

ในการทำโฟมโพลียูรีเทน แม้แต่ระดับกำมะถันเพียงไม่กี่ ppm ใน-บิวเทนก็สามารถ "เป็นพิษ" ตัวเร่งปฏิกิริยาเอมีนได้ ทำให้ระยะเวลาการใช้ครีมนานขึ้นอย่างมาก และโฟมอาจไม่เพิ่มขึ้นด้วยซ้ำ ในขณะเดียวกัน สารเจือปนโอเลฟินส์ในระบบทำความเย็นแรงดันสูง-มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์ไรเซชันอย่างมากที่ปลายทางออกที่อุณหภูมิสูง-ของคอมเพรสเซอร์ ทำให้เกิดการสะสมตัวของคาร์บอนที่ทำให้วาล์วติดขัด

ดังนั้น ผู้ผลิต n-บิวเทนที่มีความสามารถอย่างแท้จริงไม่เพียงแต่ขายก๊าซเท่านั้น แต่ยังขาย "ความสม่ำเสมอ" ผู้ผลิตแหล่งที่มีความสามารถในการกลั่นคอลัมน์ที่แม่นยำและการวิเคราะห์-ส่วนประกอบแก๊สโครมาโตกราฟี (GC) เต็มรูปแบบ เช่น Nanjing ZL Energy สามารถให้คำมั่นที่จะรักษาเสถียรภาพของความบริสุทธิ์ของ n-บิวเทนให้สูงกว่า 99.5% และควบคุมกำมะถันทั้งหมดต่ำกว่า 1 ppm ในงานวิศวกรรมระบบที่มีความทนทานต่อข้อผิดพลาดต่ำเช่นเฟส 141b- การเลือก-ผู้ผลิตบิวเทนที่สามารถจัดหาแหล่งจ่ายที่มีความบริสุทธิ์-ที่เสถียรและสูงเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง