Page 23 - 《精细化工》2023年第5期

第 5 期 张呈平，等: 氯氟烃替代物的过去、现在和未来 ·943·

需要进行合成路线的科学设计；其次，过程催化剂 CFCs 替代物的产业化面临强放热、高腐蚀、中
的活性物种对高温、强腐蚀应用环境的耐受性，在 间产物多等问题，通过耐腐蚀材料选型、气相连续
苛刻的反应条件下发挥其稳定的高活性，是氟化工 独立循环技术、干法分离等涉及材料科学、工程科学、
过程催化剂的一大挑战。 分离科学等领域的技术实现绿色生产工艺（见图 1）。

图 1 CFCs 替代物的分子设计、合成和产业化
Fig. 1 Molecular design, synthesis and andindustrialization of CFCs alternatives

2.1 CFCs
2 CFCs 替代物的发展历程 CFCs 的代表性产品主要包括 CFC-11、CFC-12、
CFC-113 和 CFC-114 等（见表 1）。其中，CFC-12
在 CFCs 替代物的开发过程中，必须充分考虑
无毒、不燃，具有良好的热稳定性和化学稳定性，
替代物的 ODP、GWP、易燃性、毒性、稳定性、腐
主要用作制冷剂和灭火剂，曾广泛用于冰箱、冰柜、
蚀性等性能。在已开发的 CFCs 替代物中，往往会 中央空调冷水机组等制冷领域。由表 1 可知，CFCs
含有氢、氯或氟原子。氯原子会增加替代物的脂溶 的辐射能效较高，大气寿命较长，因此，100 年时
性，但同时可能会增加 ODP 和 GWP，分子也会表 间尺度的全球暖化潜能值（GWP 100 ，其意义是：在
现出一定的毒性；氟原子有利于增强物质的流动性、 100 年时间框架内，向大气排放单位质量的温室气
传热性能和稳定性，同时也会增加 GWP；氢原子会 体所引起的温室效应，相当于向大气排放相同温室
增加替代物的蒸发潜热，同时也会使结构不稳定， 效应的二氧化碳的质量的倍数）较高，一般大于
成为易燃工质。基于此，先后开发出的 CFCs 替代 5000，其温室效应特别显著；而且 CFCs 对臭氧层
物包括 HCFCs、HFCs 和 HFOs。 的破坏最大，全球已经淘汰使用。

表 1 部分 CFCs 和 HCFCs 的环境性能参数 [15]
Table 1 Environmental performance parameters of some CFCs and HCFCs [15]
2
名称 化学式 大气寿命/年 ODP 辐射能效/[W/(m ·ppb)] GWP 100
CFC-11 CFCl 3 52 1 0.26 5160
CFC-12 CF 2Cl 2 102 0.73~0.81 0.32 10300
CFC-113 CFCl 2CF 2Cl 93 0.81~0.82 0.30 6080
CFC-114 CF 2ClCF 2Cl 189 0.50 0.31 8580
HCFC-22 CHF 2Cl 11.9 0.024~0.034 0.21 1780
HCFC-123 CF 3CHCl 2 1.3 0.01 0.15 80
HCFC-124 CF 3CHFCl 5.9 0.022 0.20 530
HCFC-141b CFCl 2CH 3 9.4 0.069~0.102 0.16 800
HCFC-142b CF 2ClCH 3 18 0.023~0.057 0.19 2070
2
注：辐射能效（Radiative Efficiency，RE）〔W/(m ·ppb)〕定义为大气中单位混合比的某种物质所造成的全球单位面积的能量收
支变化。在政府间气候变化专门委员会（IPCC）和世界气象组织（WMO）的报告中，通常采用 RE 作为反映某物质影响大气能量收
支变化能力的指标。

2.2 HCFCs 大气平流层才会发生紫外光照分解生成活性 Cl 原
[4]
根据 MOLINA 等 的研究，CFCs 物质只有在 子，进而破坏臭氧层。因此，通过在 CFCs 分子中