Фреоны, хладагенты - виды, свойства, отрасли применения

В настоящее время химическая продукция широко используется в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве, так что все материальное производство и сфера научно-технических разработок так или иначе зависит от достижений в области химии. 

Фреон представляет собой фторсодержащее производное от насыщенных углеводородов, которые сегодня так часто используются в качестве хладагентов в холодильном оборудовании. 
На сегодняшний день существует более сорока видов разных фреонов. 
Сами по себе фреоны – это бесцветные жидкости или газы, не имеющие запаха. 

Физические и химические свойства фреона 
- бесцветен; 
- растворим в неполярных органических растворителях; 
- плохо растворим в полярных растворителях и воде; 
- фреон не горит на воздухе; 
- абсолютно взрывобезопасен; 
- устойчив к действию щелочей и кислот; 
- при нагревании до температуры больше 250 градусов - образуется ядовитый продукт; 
- устойчивы к действию кислот и щелочей; 

Применение хладагентов, фреонов. Отрасли применения фреона. 
- используется в качестве рабочего вещества - хладагента в холодильной технике; 
- применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей; 
- применяется в пожаротушении на опасных объектах (например, электростанции, корабли и т. д.); 

Современный хладон или фреон, так же как и многие эпоксидные смолы абсолютно безопасны с точки зрения экологии, поэтому их можно использовать в самых разных сферах и областях промышленности. 
В настоящее время хладон и фреон применяют в качестве газового диэлектрика, порообразователя при изготовлении пенопласта, пропеллента и индикатора при тестировании герметичности систем и т.п. 
Кроме того фреон применяется в системах газового пожаротушения. Для газового пожаротушения фреон хорош тем, что его свойства позволяют легко вытеснять необходимый для горения кислород из зданий. 
Новейшие установки газового пожаротушения имеют ряд преимуществ перед применением их водяными, пенными, аэрозольными или порошковыми аналогами. 
Ранее в производстве холодильных установок применялся аммиак, однако небезопасность его использования заставила искать альтернативные хладагенты. Хладоны или фреоны относятся к хладагентам нового поколения, которые в настоящее время широко применяются в производстве различного холодильного оборудования бытового и промышленного назначения, такого как холодильники и кондиционеры. 
Кроме того, современные марки хладагентов абсолютно безопасны для экологии, поэтому сфера их применения стала значительно шире. Сегодня их используют в качестве газового диэлектрика, порообразователя при производстве пенопласта, пропеллента и индикатора при тестировании герметичности систем. 
Также хладоны (фреоны) используются в системах газового пожаротушения. Эта область применения обусловлена свойством фреона - вытеснять необходимый для горения кислород из помещения. Необходимо отметить, что современные установки газового пожаротушения имеют ряд преимуществ перед использованием водяных, пенных, аэрозольных и порошковых аналогов. 
Одним из самых главных достоинств систем газового пожаротушения является их способность потушить огонь в любом месте помещения. А последствия их использования легко устраняются проветриванием, не принося еще большего материального ущерба. Кроме того, в отличие от других систем, установки газового пожаротушения устойчивы к воздействию температур, что также обуславливается физико-химическими свойствами фреона. 

Назначение фреона: 
- используется как хладагент в холодильной технике; 
- применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей; 
- на его основе созданы современные газовые пожаротушители; 

Виды фреонов: 
- трихлорфторметан (tкип 23,8 °C) — Фреон R 11, Фреон-11, Хладон-11 
- дифтордихлорметан (tкип — 29,8 °C) — Фреон R 12, Фреон-12, Хладон-12 
- трифторхлорметан (tкип — 81,5 °C) — Фреон R 13, Фреон-13, Хладон-13 
- тетрафторметан (tкип — 128 °C) — Фреон R 14, Фреон-14, Хладон-14 
- тетрафторэтан (tкип — 26,3 °C) — Фреон R 134а, Фреон-134а, Хладон-134а 
- хлордифторметан (tкип — 40,8 °C) — Фреон R 22, Фреон-22, Хладон-22 
-хлорофторокарбонат (tкип — 51,4 °C) — Фреон R407С, Фреон-R410A, Хладон-R410A 

Какая разница фреонов, в чем отличия хладагентов?

Первый, признанный историками техники комнатный кондиционер, выпущенный в 1929 году компанией General Electric, работал на аммиаке. Это вещество небезопасно для человека, что в значительной мере сдерживало развитие холодильной техники.

Проблема была разрешена в 1930 году, когда был синтезирован безвредный для человеческого организма хладагент - фреон. Впоследствии было синтезировано более четырех десятков различных фреонов, отличающихся друг от друга по свойствам и химическому составу. Наиболее дешевыми и эффективными оказались R-11, R-12, которые долгое время всех устраивали. Правда, в последние 15 лет они попали в немилость из-за своих озоноразрушающих свойств. Вообще, бурная эволюция хладагентов в последние 15 лет связана в основном с проблемами экологии. Используемые в кондиционерах и холодильниках фреоны были названы главными виновниками печально известных озоновых дыр (что весьма сомнительно). Так это на самом деле или нет, но 1987 году был принят Монреальский протокол, ограничивающий использование озоноразрушающих веществ. В частности, согласно этому документу, производители будут вынуждены отказаться от использования фреона R-22, на котором сегодня работает 90% всех кондиционеров. В большинстве европейских стран продажа кондиционеров на этом фреоне должна была прекратиться уже в 2002-2004 годах. И многие новые модели уже поставляются в Европу только на озонобезопасных хладагентах - R-407C и R-410A, которые являются альтернативой фреона R-22.

В отличие от традиционных хладагентов, R-407C и R-410A являются смесями различных фреонов, а потому менее удобны в эксплуатации.

Так в состав R-407C входят три фреона: R-32 (23%), R-125 (25%) и R-134a (52%). Каждый из них отвечает за обеспечение определенных свойств: первый способствует увеличению производительности, второй исключает возгорание, третий определяет рабочее давление в контуре хладагента. При любых утечках этого хладагента его фракции улетучиваются неравномерно, и оптимальный состав меняется. Таким образом, при разгерметизации холодильного контура кондиционер нельзя просто дозаправить. Остатки хладагента необходимо слить и заменить новым. Именно это и стало основным препятствием для распространения R-407C. Проблема в том, что сбор старого фреона - весьма трудоемкая операция, которая требует наличия дорогостоящего и громоздкого оборудования, а также высокой квалификации персонала.

Хладагент марки R-410A, состоящий из R-32 (50%) и R-125 (50%) является условно изотропным. То есть при утечке смесь практически не меняет своего состава, а потому кондиционер может быть просто до заправлен. Однако и R-410A не лишен некоторых недостатков. Дело в том, что детали компрессора кондиционера смазываются специальным маслом, растворенным во фреоне. Для каждого фреона необходимо применять строго ту марку масла, которая совместима с данным хладагентом. В случае неправильной заправки маслом вероятность погубить компрессор (сердце кондиционера) возрастает почти до 100%. В отличие от R-22, который хорошо растворим в обыкновенном минеральном масле, новые хладагенты предполагают использование синтетического полиэфирного масла. Что это означает на практике?

Полиэфирное масло обладает одним очень существенным недостатком - оно быстро поглощает влагу, теряя при этом свои свойства. Причем при хранении, транспортировке и заправке необходимо исключить не только попадание капельной влаги, но и контакт с влажным воздухом, из которого масло активно впитывает воду.

Кроме того, само климатическое оборудование на R-410A при той же производительности получается существенно дороже. Причина в более высоком рабочем давлении. Так при температуре конденсации +43'С, у R-22 оно составляет около 16 атм., а у R-410A - порядка 26 атм. По этой причине все узлы и детали холодильного контура кондиционера на R-410A, включая компрессор, должны быть более прочными. Это существенно увеличивает расход меди и делает всю систему более дорогой.


История названия 
В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» («General Motors Research») Томасу Мидглей младшему (Thomas Midgley, Jr. 1889—1944 гг.) удалось выделить и синтезировать в своей лаборатории химическое соединение, получившее впоследствии название «Фреон». Через некоторое время «Химическая Кинетическая Компания» («Kinetic Chemical Company»), которая занималась промышленным производством нового газа — Фреон-12, ввела обозначение хладагента буквой R (Refrigerant — охладитель, хладагент). 
Такое наименование получило широкое распространение и со временем полное название хладагентов стало записываться в составном варианте — торговая марка производителя и общепринятое обозначение хладагента. Например: торговая марка GENETRON®AZ-20 соответствует хладагенту R-410a, который состоит из хладагентов R-32 (50 %) и R-125 (50 %). 
Существует так же торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой является американская компания «ДюПон» («DuPont»). Это совпадение в названии до сих пор вызывает путаницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты. 

Влияние на Озоновый слой Земли: 
По одной из версий, причиной уменьшения озона в атмосфере и образования озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащие фреонов. Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в т. н. галогеновом цикле распада атмосферного озона. 
Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола должно уменьшить производство фреонов и способствовать восстановлению озонового слоя Земли. 
Итак, фреоны - галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью.