В 1928 году американскому химику корпорации. Фреоны и их воздействие на человека. Комментарии для не верящих в теорию заговоров

И наверняка даже не зная устройства холодильных систем слышали такое понятие как хладагент. Хладагент – вещество, циркулирующее в холодильной машине, которое при кипении, а затем и при испарении забирают тепло у охлаждаемого предмета, а после процесса конденсации передает окружающей среде.
В разные периоды времени использовались разнообразные виды хладагентов, но все они были либо опасны для человека, либо не обеспечивали бесперебойную работу холодильных систем. В конечном итоге была найдена золотая середина, был создан фреон.
Фреон - группа фтор- и хлоросодержащих углеводородов на основе этана СH3-CH3 и метана СН4 , которые используются как хладагенты в холодильном оборудовании.

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.
Фреоны: виды, свойства
Физические свойства фреона:бесцветные газы или жидкости, без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо — в воде и полярных растворителях.
Химические свойства фреона:
— Фреоны инертны благодаря чему они не горят на воздухе и при контакте с открытым огнем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.
— Устойчивы к действию кислот и щелочей.

Виды фреонов:

— трихлорфторметан (t кип — 23,8 °C) — Фреон R11, Фреон-11, Хладон-11

Хладагент R11 -фтортрихлорметан, тяжелый газ, относится к группе хлорфторуглеродов.
Для организма человека хладагент R11 безвреден, он невзрывоопасен, неограниченно растворяется в минеральном масле. В воде нерастворим. Обезвоженный хладагент нейтрален ко всем металлам, за исключением сплавов, содержащих более 20% магния.
Первый широко используемый хладон. В виду относительно высокой температуры кипения может использоваться в холодильных агрегатах с меньшим давлением, что упрощает их конструкцию.
— дифтордихлорметан (t кип — 29,8 °C) — Фреон R12, Фреон-12, Хладон-12
Бесцветный газ со специфическим запахом. Один из наиболее распространенных и безопасных в эксплуатации хладагентов. Невзрывоопасен, при t > 330 °С разлагается с образованием хлорида водорода, фтористого водорода и следов отравляющего газа - фосгена. Характеризуется текучестью, что способствует проникновению его через мельчайшие неплотности. В то же время благодаря повышенной текучести R12 холодильные масла проникают во все трущиеся детали, снижая их износ. При объемной доле в воздухе более 30 % наступает удушье из-за недостатка кислорода. Растворяется в масле, слабо растворяется в воде. Применяют в одноступенчатых холодильных машинах с температурой конденсации не более 75 °С и температурой кипения не ниже -30 °С, в бытовых холодильниках, кондиционерах.
— трифторхлорметан (t кип — 81,5 °C) — Фреон R13, Фреон-13, Хладон-13
Фреон R-13 — бесцветный газ со слабым запахом тетрахлорметана. Применяется как хладагент в технике средних и низких температур. При соприкосновении с открытым огнём хладагент разлагается с образованием высокотоксичных химических соединений.
В последние годы R13 начинает вытесняться R23, у которого по сравнению с R13 при температурах от -50 до -100 °С меньше вязкость и значительно выше коэффициенты теплоотдачи, что позволяет уменьшить размеры теплообменных аппаратов.

— тетрафторметан (t кип — 128 °C) — Фреон R14, Фреон-14, Хладон-14
Хладагент R14 — бесцветный газ со слабым запахом тетрахлорметана. Тетрафторметан является самым простым из фторуглеродов. Oбладает высокой химической стойкостью. При соприкосновении с пламенем разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Негорючий газ. При комнатной температуре представляет собой химически инертный, бесцветный газ без запаха.
Хладагент R14 используют для получения температур от -120 до -150 оС.

— тетрафторэтан (t кип — 26,3 °C) — Фреон R134а, Фреон-134а, Хладон-134а
Хладагент R134A имеет химическое название – «тетрафторэтан». Его химическая формула выглядит следующим образом: CF3CFH2. Хладагент R134A представляет собой газ без цвета и характерного запаха. Первый из хладагентов при производстве которого не используется хлор.
Хладагент R134A нетоксичен и не подвергается воспламенению в полном температурном диапазоне при эксплуатации, однако если попадает воздух в систему охлаждения, вследствие его сжатия образовываются горючие смеси.
Хладагент R134A служит основной заменой хладагента R12 в холодильных установках, которые работают при среднем температурном диапазоне. Данный хладагент используют в бытовых и промышленных холодильных системах, а также заправляют автомобильные кондиционеры.
Хладагент R134A также применяют и для ретрофита оборудования, которое работает при более низких температур. Однако если при этом не будет произведена замена компрессора, холопроизводительность системы будет несколько пониженной.

Хладагент R134 является долгосрочной перспективой применения, так как безопасен в использовании, безвреден для окружающей среды. Его можно использовать в системах кондиционирования автомобилей, коммерческом бытовом охлаждении средне- и высокотемпературных категорий. Новейшие хладагенты типа R134A обладают превосходными термодинамическими показателями. Также стоит отметить, что наряду с удобством работы с данным хладагентом его можно без каких-либо проблем производить дозаправку при утечке.

— хлордифторметан (t кип — 40,8 °C) — Фреон R22, Фреон-22, Хладон-22
Хладагент R22 имеет химическую формулу CF2ClH и представляет собой по сути бесцветный газ с незначительным запахом хлороформа, он не имеет цвета и может при высоком давлении переходить в жидкое состояние.
На данный момент хладагент R22 является самым востребованным и популярным хладагентом. В сравнении с хладагентами R12 и R502 является более безопасным по показателям негативного воздействия на окружающую среду.
Популярность хладагента R22 обусловлена рядом его преимуществ:
— не обладает токсическими свойствами, не взрывоопасен;
— при работе холодильной установки имеет пониженную температуру нагнетаемого газа;
— обладает хорошими термодинамическими и теплофизическими характеристиками;
— химически нейтрален к различным материалам.
Данный тип хладагента, как правило, используют при работе на винтовых и поршневых компрессорах с пониженными температурами, а также в контурах различного климатического оборудования и в бытовых холодильных установках.
Хладагент R22 взаимозаменяем с хладагентами R407c, R507, R410a и R404a, однако при этом необходимо полностью менять масло и фильтры, а также осуществлять промывку системы специальным промывочным хладагентом, поскольку масла этих хладагентов не совместимы, что при смешивании может спровоцировать сворачивание эфирной субстанции. При техническом обслуживании и практической эксплуатации оборудования, в котором применяется хладон R22, рекомендуется использовать минеральные или алкилбензольные масла.
Показатель давления конденсации у хладагента R22 более высокий, чем у R12, поэтому последний не может быть заменен R22 .
-хлорофторокарбонат (t кип — 51,4 °C) — Фреон R407С, Фреон-R410A, Хладон-R410A

Хладагент R410А представляет собой близкой к азеотропной смесью хладонов R125 и R32, благодаря чему, в случае утечки, им можно без проблем дозаправлять систему. Ни один из его компонентов не содержит хлора, поэтому он безопасен для озонового слоя. Этот хладагент приходит на смену R-22, который разрушает озоновый слой, и производство которого ограничено Монреальским протоколом.
Основное достоинство фреона R410A — это высокая удельная хладопроизводительность. Показатели его хладопроизводительности выше, чем у R407С и R22, на 50%, и выше, чем у R134А, на 100% (для температуры конденсации 54 °С). Высокая хладопроизводительность дает возможность устанавливать меньшее количество компрессоров в чиллере для выхода на заданную мощность.

Дополнительным положительным фактором при выборе R410A служит его способность к высокоэффективной теплопередаче. Теплопроводность R410A (и в состоянии насыщенного пара, и в состоянии жидкости) выше, чем у большинства хладагентов, а это, в свою очередь, положительно сказывается на эффективности работы всего холодильного контура.

Показатель холодопроизводительности у хладагента R410A при температурных значениях конденсации в 54°C практически на 50% выше чем у хладагента R22. При этом рабочее давление у него выше примерно на 35%-45% . В этой связи при расчете конструкции компрессоров и теплообменников необходимо производить корректировку. Поэтому хладагент R410A нельзя использовать как замену R22 в данном типе агрегатов. Однако не смотря на это замечание, в повседневной практике подобную замену производят довольно часто в климатическом бытовом оборудовании, которое при этом все же работает. Правда специалисты затрудняются ответить на вопрос, как долго может прослужить оборудование на данном хладагенте и насколько при использовании R410A в холодильном контуре системы повышается вероятность возникновения утечки.
При произведении расчетов, в связи с большей плотностью хладагента R410A, по сравнению с хладагентом R22, для трубопроводов, компрессоров и теплообменников закладываются более компактные размеры конструкции.
Хладагент R410A не совместим с минеральными маслами, а растворяется только в специальном полиэфирном масле, которое стоит на порядок дороже. Однако R410A обладает высокой удельной хладопроизодительностью (в полтора раза выше чем R407C и R22, в два раза выше чем R134A, что позволяет использовать компрессор с меньшей объёмной производительностью.

Во время ходовых испытаний на атомной субмарине "Нерпа" произошло несанкционированное срабатывание автоматизированной системы пожаротушения и выброс фреона, используемого в системе. Жертвами аварии стали 20 человек - трое военнослужащих и 17 гражданских специалистов.

В 1928 году американский химик корпорации "Дженерал Моторс" ("General Motors Research") Томас Мидглей младший (Thomas Midgley, Jr.) впервые выделил и синтезировал в своей лаборатории химическое соединение, названное впоследствии "фреон" (от латинского frigor - холод). Позже была синтезирована целая группа подобных соединений; для их обозначения использовалась латинская буква R и цифровой код.

Фреоны (другое их название ‑ хлорфторуглероды) представляет собой бесцветные газы или жидкости, без запаха, как правило, хорошо растворимые в органических растворителях, а также во многих смазочных маслах и практически нерастворимые в воде. Фреоны - это смесь метана и этана, в которых атомы водорода замещаются атомами фтора и хлора.

Известно более 40 различных фреонов, большинство из которых выпускается промышленностью. Среди них существует несколько типов фреона, отличающихся химическими формулами и физическими свойствами.

Наиболее распространены следующие соединения:

трихлорфторметан (t кипения ‑ 23,8°C) — Фреон R-11, Фреон‑11, Хладон‑11
дифтордихлорметан (t кип. — 29,8°C) — Фреон R-12, Фреон‑12, Хладон‑12
трифторхлорметан (t кип. — 81,5°C) — Фреон R-13, Фреон‑13, Хладон‑13
тетрафторметан (t кип. — 128°C) — Фреон R-14, Фреон‑14, Хладон‑14
дифторхлорметан (t кип — 40,8°C) — Фреон R-22, Фреон‑22, Хладон‑22
хлорофторокарбонат (t кип — 51,4°C) — Фреон R-410A, Фреон‑R410A, Хладон‑R410A.

Благодаря своим термодинамическим свойствам, фреоны нашли широкое практическое применение как хладоносители в холодильных машинах, в кондиционерах, в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей. Все хладагенты, используемые в бытовых приборах, являются негорючими и безвредными для людей веществами. Помимо использования в качестве хладоносителей, фреоны применяют в качестве пропелантов, для тушения пожаров (например, фреон 13В1). В промышленности чаще всего используются фреоны R-12, R-22, R-134a, R‑407C, R‑410A.

В 1987 году в соответствии с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) вступил в действие "Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой", предусматривающий постепенное сокращение производства и потребления ряда хлорфторуглеродов. В частности в соответствии с этим протоколом фреон R-12 (как наиболее способствующий разрушению озонового слоя) и R-22, а также другие фреоны, разрушающие озоновый слой, перестали применяться в бытовой технике. Однако они продолжают применяться при тушении пожаров.

По шкале "вредности" фреонов Хладон 22 (Фреон 22) относится к веществам 4‑го класса опасности. Эти вещества обладают наркотическим действием, вызывает слабость, переходящую в возбуждение, спутанность сознания, сонливость, при больших концентрациях ‑ удушье. При попадании на кожу жидкий фреон может вызвать "обморожение" (пузыри, некроз).

Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, взрывобезопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген СОСl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.

Под действием температур свыше 400 °C фреон может разлагаться с образованием высокотоксичных продуктов: тетрафторэтилена (4‑й класс опасности), хлористого водорода (2‑й класс опасности), фтористого водорода (1‑й класс опасности).

При определении токсической опасности хладонов учитываются два основных аспекта: токсичность самого хладона и токсичность продуктов его разложения. Степень разложения хладонов при тушении пожара в значительной мере зависит от фазы развития пожара и времени подачи хладона. Использование хладонов при тушении пожаров практически безопасно, так как огнетушащие концентрации по хладонам 23, 318 и 218 на порядок меньше смертельных концентраций при длительности воздействия до 4 часов.

Термическому разложению подвергаются примерно 5% массы хладона, поданного на тушение пожара. Поэтому токсичность среды, образующейся при тушении пожара хладонами, будет намного ниже токсичности продуктов пиролиза и разложения.

Токсичность существенно зависит также от степени очистки фреонов от примесей химических веществ, загрязняющих основное вещество при производственных процессах, которые представляют наибольшую опасность. При температурах 180‑380°С и выше за счет термоокислительной деструкции фреонов в окружающую среду выделяются сопутствующие примеси: фтороводород, тетрафторэтилен, 2‑трифторметил, пентафторпропен и пр., которые определяют картину интоксикации.

По токсикокинетике хладоны аналогичны инертным газам. Лишь при длительном вдыхании хладоны низких концентраций могут оказывать неблагоприятное влияние на сердечно‑сосудистую, центральную нервную системы, легкие. При ингаляционном воздействии высоких концентраций хладонов токсический эффект ‑ кислородное голодание ‑ развивается в результате вытеснения кислорода. Время безопасного воздействия хладонов R-125, R-227еа и др. при концентрациях в атмосфере закрытых помещений 9‑10,5% составляет 5 минут.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников