كلورو ثنائي فلورو الميثان
كلورو ثنائي فلورو ميثان أو ثنائي فلورو أحادي كلورو ميثان هو مركب هيدروكلوروفلوروكربوني (HCFC). يُعرف هذا الغاز عديم اللون باسم HCFC-22 أو R-22 أو CHClF٢. كان يُستخدم بشكل شائعكوقوددافعومبرد. تم التخلص التدريجي من هذه التطبيقات بموجببروتوكول مونتريالفيالدول المتقدمةعام ٢٠٢٠ نظرًا لقدرة المركبعلى استنفاد طبقة الأوزون(ODP) وارتفاعقدرته على إحداث الاحتباس الحراري(GWP)، وفيالدول الناميةستُستكمل هذه العملية بحلول عام ٢٠٣٠. يُعد R-22 وسيطًا متعدد الاستخدامات فيكيمياء الفلور العضوية، على سبيل المثال كمادة أولية لرباعيفلورو الإيثيلين.
الإنتاج والتطبيقات الحالية
بلغ الإنتاج العالمي من غاز التبريد R-22 في عام 2008 حوالي 800 جيجاغرام سنويًا، مرتفعًا من حوالي 450 جيجاغرام سنويًا في عام 1998، ويتركز معظم الإنتاج في الدول النامية. [ 2 ] ويجري التخلص التدريجي من استخدام غاز التبريد R-22 في الدول النامية، حيث يُستخدم بشكل أساسي في تطبيقات تكييف الهواء .
يتم تحضير R-22 من الكلوروفورم :
- HCCl 3 + 2 HF → HCF 2 Cl + 2 HCl
يُعدّ R-22 أحد التطبيقات المهمة كمادة أولية لإنتاج رباعي فلورو الإيثيلين . يتضمن هذا التحويل التحلل الحراري لإنتاج ثنائي فلورو كاربين ، الذي يتحد لتكوين ثنائي: [ 3 ]
- 2 CHClF 2 → C 2 F 4 + 2 HCl
ينتج المركب أيضًا ثنائي فلورو كاربين عند معالجته بقاعدة قوية ويستخدم في المختبر كمصدر لهذا الوسيط التفاعلي.
يؤدي التحلل الحراري لـ R-22 في وجود الكلوروفلوروميثان إلى إنتاج سداسي فلوروبنزين .
التأثيرات البيئية
يُستخدم R-22 غالبًا كبديل لمركبات CFC-11 و CFC-12 شديدة الاستنزاف لطبقة الأوزون ، نظرًا لانخفاض قدرته على استنزاف الأوزون نسبيًا (0.055)، [ 4 ] وهو من أدنى المعدلات بين مركبات الهالو ألكان المحتوية على الكلور . مع ذلك، حتى هذا الانخفاض في قدرة استنزاف الأوزون لم يعد مقبولًا.
بالإضافة إلى المخاوف البيئية، يُعدّ غاز التبريد R-22 من غازات الدفيئة القوية ، حيث تبلغ قدرته على إحداث الاحتباس الحراري 1810 (أي ما يعادل 1810 أضعاف قدرة ثاني أكسيد الكربون ). غالبًا ما تُستخدم مركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs) كبديل لغاز R-22 نظرًا لانخفاض قدرتها على استنفاد طبقة الأوزون، إلا أن هذه المبردات تتميز بقدرة أعلى على إحداث الاحتباس الحراري. على سبيل المثال، يُستخدم غاز R-410A كبديل شائع، لكن قدرته على إحداث الاحتباس الحراري تبلغ 2088. ومن البدائل الأخرى غاز R-404A بقدرة 3900. كما تتوفر بدائل أخرى ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحتباس الحراري. ولا يزال الأمونيا (R-717)، بقدرة أقل من 1 على إحداث الاحتباس الحراري، بديلاً شائعًا في سفن الصيد والتطبيقات الصناعية الكبيرة. إلا أن سمية الأمونيا بتركيزات عالية تحدّ من استخدامها في تطبيقات التبريد الصغيرة.
يُعد البروبان (R-290) مثالًا آخر، ويبلغ معامل الاحترار العالمي له 3. كان البروبان هو المُبرّد المُستخدم فعليًا في الأنظمة الأصغر من الحجم الصناعي قبل ظهور مركبات الكلوروفلوروكربون. وقد ساهمت سمعة ثلاجات البروبان كمصدر خطر للحريق في إبقاء الثلج المُوصّل وصندوق الثلج الخيار المُفضّل لدى المُستهلكين على الرغم من عدم ملاءمتهما وارتفاع تكلفتهما، إلى أن تغلبت أنظمة مركبات الكلوروفلوروكربون الآمنة على النظرة السلبية للثلاجات. وبعد أن كان استخدامه كمُبرّد غير قانوني في الولايات المتحدة لعقود، يُسمح الآن باستخدام البروبان بكميات محدودة تُناسب الثلاجات الصغيرة. ولا يُسمح باستخدامه في مُكيّفات الهواء أو الثلاجات الكبيرة نظرًا لقابليته للاشتعال واحتمالية انفجاره.
تم قياس تركيز مركب HCFC-22 بواسطة تجربة الغازات الجوية العالمية المتقدمة ( AGAGE ) في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ( التروبوسفير ) في محطات حول العالم. وتُعطى وفرة هذا المركب كمتوسط شهري خالٍ من التلوث، بوحدة جزء في التريليون .
نمو وفرة R-22 (CFC-22) في الغلاف الجوي للأرض منذ عام 1992. [ 5 ]
التخلص التدريجي في الاتحاد الأوروبي
منذ 1 يناير 2010، أصبح استخدام مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون (HCFCs) المصنعة حديثًا في صيانة معدات التبريد والتكييف غير قانوني؛ ولا يُسمح إلا باستخدام مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون المُستصلحة والمُعاد تدويرها. عمليًا، يعني هذا أنه يجب إزالة الغاز من المعدات قبل الصيانة واستبداله بعدها، بدلًا من إعادة تعبئتها بغاز جديد.
منذ 1 يناير 2015، أصبح استخدام أي من مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون (HCFCs) في صيانة معدات التبريد وتكييف الهواء غير قانوني؛ ويجب استبدال المعدات المعطلة التي كانت تستخدم مواد تبريد من نوع HCFC بمعدات لا تستخدمها. [ 6 ]
التخلص التدريجي في الولايات المتحدة
تم التخلص التدريجي من غاز التبريد R-22 في معظم المعدات الجديدة في الولايات المتحدة بموجب إجراءات تنظيمية اتخذتها وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ضمن برنامج البدائل الجديدة الهامة (SNAP)، وذلك وفقًا للمادتين 20 و21 من البرنامج [ 7 ] ، نظرًا لقدرته العالية على إحداث الاحتباس الحراري. يتوافق برنامج وكالة حماية البيئة مع اتفاقيات مونتريال، إلا أن الاتفاقيات الدولية تتطلب تصديق مجلس الشيوخ الأمريكي لتكون نافذة قانونًا. وفي عام 2017، قضت محكمة الاستئناف الأمريكية لدائرة مقاطعة كولومبيا [ 8 ] بأن وكالة حماية البيئة الأمريكية لا تملك صلاحية تنظيم استخدام غاز التبريد R-22 بموجب برنامج البدائل الجديدة الهامة. وباختصار، رأت المحكمة أن السلطة القانونية لوكالة حماية البيئة [ 9 ] تقتصر على الحد من طبقة الأوزون، وليس على مكافحة الاحتباس الحراري. وعلى إثر ذلك، أصدرت وكالة حماية البيئة توجيهات تفيد بأنها لن تنظم استخدام غاز التبريد R-22 بعد الآن. أصدرت المحكمة نفسها حكمًا في عام 2018 [ 10 ] يقضي بأن وكالة حماية البيئة لم تلتزم بالإجراءات المطلوبة عند إصدارها توجيهاتها بناءً على حكم عام 2017، مما أدى إلى إبطال التوجيهات، ولكن ليس الحكم السابق الذي فرضها. وكان قطاع التبريد وتكييف الهواء قد توقف بالفعل عن إنتاج معدات جديدة تعمل بغاز التبريد R-22. ويتمثل الأثر العملي لهذه الأحكام في خفض تكلفة استيراد غاز التبريد R-22 لصيانة المعدات القديمة، مما يطيل عمرها الافتراضي، مع منع استخدامه في المعدات الجديدة.
R-22، التحديث باستخدام مواد تبريد بديلة
تتميز الأنظمة المصممة لاستخدام غاز التبريد R-22 بكفاءة طاقة وقدرة نظام أعلى قليلاً عند استخدام هذا الغاز مقارنةً بالبدائل المتاحة. [ 11 ]
يُستخدم غاز التبريد R-407A في أنظمة التبريد ذات درجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة. ويستخدم زيت البوليولستر (POE).
يُستخدم غاز التبريد R-407C في أجهزة تكييف الهواء. ويستخدم ما لا يقل عن 20% من زيت POE.
يُستخدم غازا التبريد R-407F وR-407H في تطبيقات التبريد ذات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة (مثل محلات السوبر ماركت، ومخازن التبريد، وتبريد العمليات الصناعية)؛ وذلك في تصميم أنظمة التمدد المباشر فقط. ويستخدمان زيت POE.
يُستخدم غاز التبريد R-421A في أنظمة تكييف الهواء المنفصلة، ومضخات الحرارة، وأنظمة التعبئة والتغليف في محلات السوبر ماركت، ومبردات منتجات الألبان، ووحدات التخزين، وتطبيقات المخابز، والنقل المبرد، وخزائن العرض المستقلة، وغرف التبريد. ويستخدم هذا الغاز الزيوت المعدنية ، والألكيل بنزين، وPOE.
يُستخدم غاز التبريد R-422B في التطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة والعالية. ولا يُنصح باستخدامه في التطبيقات التي تتطلب غمراً كاملاً.
يُستخدم غاز التبريد R-422C في التطبيقات ذات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة. يجب استبدال عنصر الطاقة في صمام التمدد الحراري (TXV) بعنصر من نوع 404A/507A، وقد يلزم استبدال موانع التسرب (المطاطات) الأساسية.
R-422D مخصص للاستخدام في التطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة، وهو متوافق مع الزيوت المعدنية.
يُستخدم غاز التبريد R-424A في أجهزة تكييف الهواء وكذلك في نطاقات درجات حرارة التبريد المتوسطة من 20 إلى 50 درجة فهرنهايت. وهو يعمل مع زيوت MO وزيوت الألكيل بنزين (AB) وزيوت POE.
يُستخدم غاز التبريد R-427A في تطبيقات تكييف الهواء والتبريد. ولا يتطلب إزالة جميع الزيوت المعدنية. وهو متوافق مع زيوت MO وAB وPOE.
يُستخدم غاز التبريد R-434A في المبردات المائية ومبردات العمليات لتكييف الهواء وتطبيقات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة. وهو متوافق مع زيوت MO وAB وPOE.
يُستخدم غاز التبريد R-438A (MO-99) في التطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة والعالية. وهو متوافق مع جميع أنواع مواد التشحيم. [ 12 ]
يُستخدم غاز التبريد R-458A في تطبيقات تكييف الهواء والتبريد، دون أي فقدان في السعة أو الكفاءة. وهو متوافق مع زيوت MO وAB وPOE. [ 13 ]
يُستخدم غاز التبريد R-32 أو HFC-32 ( ثنائي فلورو الميثان ) في تطبيقات تكييف الهواء والتبريد. يتميز هذا الغاز بانعدام قدرته على استنفاد طبقة الأوزون [2]، ومؤشر قدرته على إحداث الاحتباس الحراري أعلى بـ 675 مرة من مؤشر ثاني أكسيد الكربون.
الخصائص الفيزيائية
| ملكية | قيمة |
|---|---|
| الكثافة (ρ) عند درجة حرارة -69 درجة مئوية (سائل) | 1.49 جم/ سم³ |
| الكثافة (ρ) عند درجة حرارة -41 درجة مئوية (سائل) | 1.413 جم/ سم³ |
| الكثافة (ρ) عند -41 درجة مئوية (غاز) | 4.706 كجم/ م³ |
| الكثافة (ρ) عند 15 درجة مئوية (غاز) | 3.66 كجم/ م³ |
| الكثافة النوعية عند 21 درجة مئوية (غاز) | 3.08 ( الهواء يساوي 1) |
| الحجم النوعي (ν) عند 21 درجة مئوية (غاز) | 0.275 م 3 ⋅كغ −1 |
| الكثافة (ρ) عند 15 درجة مئوية (غاز) | 3.66 كجم/ م³ |
| درجة حرارة النقطة الثلاثية (T t ) | -157.39 درجة مئوية (115.76 كلفن) |
| درجة الحرارة الحرجة (T c ) | 96.2 درجة مئوية (369.3 كلفن) |
| الضغط الحرج (p c ) | 4.936 ميجا باسكال (49.36 بار) |
| ضغط البخار عند 21.1 درجة مئوية (p c ) | 0.9384 ميجا باسكال (9.384 بار) [ 14 ] |
| الكثافة الحرجة (ρ c ) | 6.1 مول/ لتر |
| الحرارة الكامنة للتبخر (l v ) عند نقطة الغليان (−40.7 °C) | 233.95 كيلوجول/ كيلوجرام |
| السعة الحرارية عند ضغط ثابت (C p ) عند 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت) | 0.057 كيلوجول/ مول / كلفن |
| السعة الحرارية عند حجم ثابت (C v ) عند 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت) | 0.048 كيلوجول/ مول / كلفن |
| نسبة السعة الحرارية (γ) عند 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت) | 1.178253 |
| معامل الانضغاط (Z) عند 15 درجة مئوية | 0.9831 |
| عامل اللامركزية (ω) | 0.22082 |
| عزم ثنائي القطب الجزيئي | 1.458 دي |
| اللزوجة (η) عند درجة حرارة 0 درجة مئوية | 12.56 ميكروباسكال.ثانية (0.1256 سنتي بواز) |
| إمكانية استنفاد الأوزون (ODP) | 0.055 ( CCl 3 F is 1) |
| إمكانية الاحترار العالمي (GWP) | 1810 ( CO 2 is 1) |
له شكلان متآصلان : الشكل البلوري الثاني تحت 59 كلفن والشكل البلوري الأول فوق 59 كلفن وتحت 115.73 كلفن.
| درجة الحرارة (كلفن) | الكثافة (كجم/م³) | الحرارة النوعية (كيلوجول/كيلوجرام كلفن) | اللزوجة الديناميكية (كجم/م.ث) | اللزوجة الحركية (م²/ث) | الموصلية (واط/متر كلفن) | الانتشار الحراري (م²/ث) | رقم براندتل | معامل الحجم (K^-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 230 | 1416 | 1.087 | 3.56E-04 | 2.51E-07 | 0.1145 | 7.44E-08 | 3.4 | 0.00205 |
| 240 | 1386.6 | 1.1 | 3.15E-04 | 2.27E-07 | 0.1098 | 7.20E-08 | 3.2 | 0.00216 |
| 250 | 1356.3 | 1.117 | 2.80E-04 | 2.06E-07 | 0.1052 | 6.95E-08 | 3 | 0.00229 |
| 260 | 1324.9 | 1.137 | 2.50E-04 | 1.88E-07 | 0.1007 | 6.68E-08 | 2.8 | 0.00245 |
| 270 | 1292.1 | 1.161 | 2.24E-04 | 1.73E-07 | 0.0962 | 6.41E-08 | 2.7 | 0.00263 |
| 280 | 1257.9 | 1.189 | 2.01E-04 | 1.59E-07 | 0.0917 | 6.13E-08 | 2.6 | 0.00286 |
| 290 | 1221.7 | 1.223 | 1.80E-04 | 1.47E-07 | 0.0872 | 5.83E-08 | 2.5 | 0.00315 |
| 300 | 1183.4 | 1.265 | 1.61E-04 | 1.36E-07 | 0.0826 | 5.52E-08 | 2.5 | 0.00351 |
| 310 | 1142.2 | 1.319 | 1.44E-04 | 1.26E-07 | 0.0781 | 5.18E-08 | 2.4 | 0.004 |
| 320 | 1097.4 | 1.391 | 1.28E-04 | 1.17E-07 | 0.0734 | 4.81E-08 | 2.4 | 0.00469 |
| 330 | 1047.5 | 1.495 | 1.13E-04 | 1.08E-07 | 0.0686 | 4.38E-08 | 2.5 | 0.00575 |
| 340 | 990.1 | 1.665 | 9.80E-05 | 9.89E-08 | 0.0636 | 3.86E-08 | 2.6 | 0.00756 |
| 350 | 920.1 | 1.997 | 8.31E-05 | 9.04E-08 | 0.0583 | 3.17E-08 | 2.8 | 0.01135 |
| 360 | 823.4 | 3.001 | 6.68E-05 | 8.11E-08 | 0.0531 | 2.15E-08 | 3.8 | 0.02388 |
تاريخ الأسعار والتوافر
أشارت تحليلات وكالة حماية البيئة إلى أن كمية المخزون الحالي تتراوح بين 22700 طن و 45400 طن. [ 17 ] [ 18 ]
| سنة | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015–2019 | 2020 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R-22 فيرجن (t) | 49,900 | 45,400 | 25100 | 25600 | 20200 | سيتم تحديده لاحقاً | 0 |
| استرداد R-22 (t) | -- | -- | -- | 2950 | 2950 | -- | -- |
| إجمالي R-22 (طن) | 49,900 | 45,400 | 25100 | 28,600 | 23100 | -- | -- |
في عام 2012، خفضت وكالة حماية البيئة الأمريكية كمية غاز التبريد R-22 بنسبة 45%، مما أدى إلى ارتفاع سعره بأكثر من 300%. وفي عام 2013، خفضت الوكالة كمية هذا الغاز بنسبة 29%. [ 19 ]
مراجع
- 1 2 3 4 5 دليل الجيب الخاص بالمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حول المخاطر الكيميائية. "#0124" . المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH).
- ↑ روزنتال، إليزابيث؛ ليرن، أندرو دبليو. (20 يونيو 2012). "راحة في كل نافذة، ولكن قلق عالمي أيضًا" . صحيفة نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 21 يونيو 2012. تم الاسترجاع في 21 يونيو 2012 .
- ^ سيجموند، غونتر. شويرتفيغر، فيرنر؛ فيرينج، أندرو؛ سارت، بروس. بير، فريد؛ فوغل، هيروارد؛ ماكوسيك، بلين (2002). “مركبات الفلور العضوية”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a11_349 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون. برنامج الأمم المتحدة للبيئة، 2000. ISBN 92-807-1888-6
- ↑ "HCFC-22 (كلوروديفلوروميثان)" . مختبرات أبحاث نظام الأرض التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي/قسم الرصد العالمي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2021 .
- ↑ "إرشادات التبريد والتكييف الثابت" (ملف PDF) . وزارة البيئة والغذاء والشؤون الريفية . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 10 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2015 .
- ↑ "لوائح برنامج المساعدة الغذائية التكميلية" . 4 نوفمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 2015.
- ↑ "شركة مكسيكيم فلور ضد وكالة حماية البيئة" . مؤرشف من الأصل في 17 أغسطس 2017.
- ↑ "حماية الأوزون بموجب الباب السادس من قانون الهواء النظيف" . 14 يوليو 2015. مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2016.
- ↑ "مجلس الدفاع عن الموارد الطبيعية ضد وكالة حماية البيئة" . مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2020.
- ↑ "التقييم النظري لبدائل R22 وR502" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 5 أبريل 2015.
- ↑ مواد التبريد المُعدّلة ( رابط قديم، مؤرشف بتاريخ ٢٤ يونيو ٢٠١٣ على archive.today)
- ↑ "حماية طبقة الأوزون في الستراتوسفير: القرار 33 لبرنامج السياسة البديلة الجديدة الهامة" . 21 يوليو 2017.
- ↑ "فروجين آر-22 - فروجين المملكة المتحدة: متخصصون في المبردات وأنظمة التبريد" . frogen.co.uk . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أبريل 2018 .
- ↑ هولمان، جاك ب. (2002). انتقال الحرارة ( الطبعة التاسعة). نيويورك، نيويورك: شركة ماكجرو هيل. الصفحات 600-606 . ISBN 978-0-07-240655-9.
- ↑ إنكروبيرا 1 ديويت 2 بيرغمان 3 لافين 4، فرانك ب. 1 ديفيد ب. 2 ثيودور ل. 3 أدريان س. 4 (2007). أساسيات انتقال الحرارة والكتلة (الطبعة السادسة ). هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي وأولاده، ص 941-950 . ISBN 978-0-471-45728-2.
{{cite book}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط ) - ↑ "حماية طبقة الأوزون في الستراتوسفير: تعديلات على نظام السماح للتحكم في إنتاج واستيراد وتصدير مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون" . federalregister.gov . 3 أبريل 2013. مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 23 أبريل 2018 .
- ↑ "حماية طبقة الأوزون في الستراتوسفير: تعديلات على نظام السماح للتحكم في إنتاج واستيراد وتصدير مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون" . federalregister.gov . 3 أبريل 2013. مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 23 أبريل 2018 .
- ↑ التبريد والتدفئة المتخصصة (مدونة) ٢٢ يناير ٢٠١٣، مؤرشف في ٦ أكتوبر ٢٠١٣ على موقع Wayback Machine
روابط خارجية
- بيانات سلامة المواد من شركة دوبونت
- بطاقة السلامة الكيميائية الدولية رقم 0049
- البيانات في نظام معلومات المخاطر المتكامل: IRIS 0657
- دليل مركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها - المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) المختصر للمخاطر الكيميائية - كلوروديفلوروميثان
- بيانات تغير الطور متوفرة على الموقع الإلكتروني webbook.nist.gov
- أطياف امتصاص الأشعة تحت الحمراء ( مؤرشفة بتاريخ 28 نوفمبر 2007 في أرشيف الإنترنت)
- ملخصات وتقييمات الوكالة الدولية لأبحاث السرطان: المجلد 41 (1986) ، الملحق 7 (1987) ، المجلد 71 (1999)
- الهالوميثانات
- مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون
- غازات الاحتباس الحراري
- المبردات
- المواد الدافعة
- إيرسوفت
- المواد المسرطنة من المجموعة 3 التابعة للوكالة الدولية لأبحاث السرطان
- المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون
- كلوروفلورو ألكانات