二氟甲烷(
化学式:CH₂F₂),也被称为二氟甲烷、HFC-32、Methylene
氟化物或R-32,是一种无色气体,具有高热稳定性。它是
甲烷的两个氢原子被氟原子代替形成的
卤代烃。二氟甲烷在常温下为气体,在自身压力下为无色透明液体,易溶于油,难溶于水。它常用作制冷剂、干刻剂和低温制冷剂R-502的替代品,或者与HFC-134a、HFC-152a形成混合制冷剂替代HCFC-22。在美国,二氟甲烷被列为
挥发性有机物(VOC)的例外,因为它对对流层臭氧的损害很小。二氟甲烷在制冷和空调等吸热过程中广泛使用。
性质
二氟甲烷,
化学式为CH₂F₂简称R32或HFC-32。压缩性因子(Z):0.9863,蒸气压(25℃):1702Kpa,
沸点下蒸发潜能:390.5KJ/Kg,比热(液体,25℃,KJ/Kg,℃):2.35,ODP值(破坏
臭氧潜能值):0,GWP值(
温室效应系数值):0.11。二氟甲烷在常温下为气体,在自身压力下为无色透明液体,易溶于油,难溶于水,主要是替代HCFC-22,作复配中低温混合制冷剂。HFC-32与
碱金属、
碱土金属、Al、Zn、Be等活泼金属粉末不相容,与新鲜、无氧化层的金属Al发生强效热反应,与Ca、粉末Mg、K、Na等发生强效热反应。
制备方法
二氟甲烷主要通过
二氯甲烷和
氟化氢在
三氟化铬催化作用下
加热反应,生成二氟甲烷和
氯化氢,经过水碱吸收HCL后制取纯R32。此外,还有一种新的工艺,通过连续流工艺实现二氟甲烷的生产,以减少
氢氟酸的使用和提高生产效率。
主要用途
二氟甲烷是一种拥有零臭氧损耗潜势的冷却剂。二氟甲烷与
R125可生成一种恒沸
混合物(称为R-410A),用作新冷却剂系统中
氯氟碳化合物(亦称为
氟利昂)的代替物。虽然它是零臭氧损耗潜势,但它有高全球变暖潜能,以每100年时间为基础,其潜能是
二氧化碳的550倍。二氟甲烷的全球变暖潜能值(GWP)为677,远低于其替代品R-410A的GWP,后者为1725,与R-22相近。R32的GWP值较R410a减少了75%。二氟甲烷在制冷和空调等吸热过程中广泛使用。
安全性
危险性
HFC-32是一种可燃性气体,在空气中燃烧极限为14%~31%(体积比),常温下HFC-32结构稳定,不易分解,但遇明火、高温时分解为HF、
碳酰氟等。
急救措施
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
防护措施
呼吸系统防护:空气中浓度较高时,应该佩戴防毒面具。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴自给式呼吸器。
身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴防护手套。
其它:工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。
物性数据
1.性状:无色透明液化气体。
2.密度(g/mL,25℃):1.1
3.相对蒸汽密度(g/mL,):1.8
8.Lennard-Jones参数(A):7.060
9.Lennard-Jones参数(K):158.3
10.van der Waals面积:
11.
Van der Waals体积:21.670
12.临界压缩因子:0.243
13.偏心因子:0.276
14.临界温度(ºC):78.4
15.临界压力(kPa):5.83
16.油水(
正辛醇/水)分配系数的
对数值:2.02
17.临界密度:0.427
18.临界体积:122
21.气相标准熵:246.7
22.气相标准生成自由能:-424.7
毒理学数据
1、急性毒性:大鼠吸入LC:\u003e52pph/4H
2、生殖毒性:大鼠吸入TCLo:50000ppm/6H。
分子结构数据
2、摩尔体积:67.8
3、等张比容(90.2K):148.8
5、极化率:6.49
计算化学数据
1、疏水参数计算参考值(XlogP):1
3、氢键受体数量:2
5、互变异构体数量:
6、拓扑分子极性表面积(TPSA):0
7、重原子数量:3
8、表面电荷:0
9、复杂度:2.8
11、确定原子立构中心数量:0
12、不确定原子立构中心数量:0
13、确定化学键立构中心数量:0
14、不确定化学键立构中心数量:0
贮存方法
通风干燥处,存放于密闭容器中。
安全信息
危险运输编码:UN 3252 2.1
安全标识:S9S16S33
危险标识:R11
安全术语
S9:Keep
集装箱 in a well-ventilated place。保持容器置于良好通风处。
S16:Keep away from sources of ignition。远离火源。
S33:Take precautionary measures against static discharges。采取措施,预防
静电发生。
风险术语
R11:Highly flammable。高度易燃。
合成工艺
二氟甲烷(R32)的合成工艺主要有:
(3)甲醛氟化法
(4)三恶烷法。
(1)二氯甲烷氟化法:
利用二氯甲烷与HF或者KF反应制备二氟甲烷,选择以KF为原料时,需要以ω一氟或氯或氢-3-氧杂-多氟
烷基磺酰氟或
磺酰氯作为催化剂,通用性较差,故工业生产中多用二氯甲烷与HF为原料。
利用氢氯氟烃的
催化加氢脱氯来制备二氟甲烷,多碳的氢氯氟烃极易产生较多的副产物,难以分离;对于单碳的氢氯氟烃,如R12,由于已经停止了新的生产和消费,市场前景不广阔,并且氢解法所有催化剂为贵金属Pd,反应转化率低,催化剂容易结碳失活,并有贵金属的流失。
利用甲醛和HF为原料,以铬或其氟
氧化物为催化剂在200~280℃下制备二氟甲烷,此工艺反应温度较高,而且在反应过程中生产水,腐蚀现象严重。
(4)三恶烷法:
利用三恶烷,在BF3催化剂存在下反应生产R32,由于转化率和选择性均不理想,而且原料不容易得到,故很少工业化。
应急处理处置方法
泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
防护措施
呼吸系统防护:空气中浓度较高时,应该佩戴防毒面具。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴自给式呼吸器。
身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴防护手套。
其它:工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。
急救措施
皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水及清水彻底冲洗。
眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水冲洗15分钟。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。呼吸困难给输氧。呼吸停止时,立即进行人工呼吸。就医。
食入:误服者用水漱口,饮足量温水,催吐,立即就医。
环境影响
二氟甲烷每年的生产量约为15千吨。在大气中,二氟甲烷主要通过与光化学产生的
羟基自由基反应而分解,形成
羰基二
氟化物。这一过程的半衰期估计为4年。二氟甲烷主要通过
气相进入环境,而不是土壤或
沉积物。在河流中的挥发半衰期约为45分钟,在湖泊中的挥发半衰期约为69小时。二氟甲烷在水生环境中不易生物积累。HFC-32释放到环境中后,会分解成CF作为中间产物,然后通过大气中的
水解作用形成HF和CO2。二氟甲烷的全球变暖潜能(GWP)为677,远低于其替代品R-410A的GWP,后者为1725,与R-22相近。R32的GWP值较R410a减少了75%。由于二氟甲烷的
臭氧消耗潜能值(ODP)为零,因此在美国的《
清洁空气法》中,它被列为
挥发性有机物(VOC)的例外,因为它不会产生对流层臭氧,而对流层臭氧可能会导致呼吸、心脏或神经系统损伤,以及对植物和植被的不利影响。
毒理学数据
二氟甲烷在浓度约为50,000 ppm时,对大鼠表现出轻微的母体和发育毒性,但对兔子没有影响。对于人类使用,二氟甲烷的暴露限制为1,000 ppm,这使得暴露于危险水平的可能性较小。