Clorodifluorometano
Clorodifluorometano o difluoromonoclorometano es un hidroclorofluorocarbono (HCFC). Este gas incoloro se conoce mejor como HCFC-22, o R-22, o CHClF
2< /span>. Se usaba comúnmente como propulsor y refrigerante. Estas aplicaciones se eliminaron gradualmente en virtud del Protocolo de Montreal en los países desarrollados en 2020 debido al potencial de agotamiento de la capa de ozono (PAO) y al alto potencial de calentamiento global (PCA) del compuesto, y en los países en desarrollo este proceso se completará en 2030. R -22 es un intermedio versátil en la química organofluorada industrial, p. como precursor del tetrafluoroetileno.
Producción y aplicaciones actuales
La producción mundial de R-22 en 2008 fue de aproximadamente 800 Gg por año, frente a aproximadamente 450 Gg por año en 1998, con la mayor producción en los países en desarrollo. El uso del R-22 se está eliminando gradualmente en los países en desarrollo, donde se utiliza principalmente para aplicaciones de aire acondicionado. Las ventas de aire acondicionado están creciendo un 20% anual en India y China.
El R-22 se prepara a partir de cloroformo:
- HCCl3 + 2 HF → HCF2Cl + 2 HCl
Una aplicación importante del R-22 es como precursor del tetrafluoroetileno. Esta conversión implica pirólisis para dar difluorocarbeno, que dimeriza:
- 2 CHClF2 → C2F4 + 2 HCl
El compuesto también produce difluorocarbeno tras el tratamiento con una base fuerte y se utiliza en el laboratorio como fuente de este intermedio reactivo.
La pirólisis de R-22 en presencia de clorofluorometano da hexafluorobenceno.
Efectos ambientales
El R-22 se utiliza a menudo como alternativa a los CFC-11 y CFC-12, que agotan la capa de ozono, debido a su potencial relativamente bajo de agotamiento del ozono de 0,055, uno de los más bajos para los haloalcanos que contienen cloro. Sin embargo, incluso este menor potencial de agotamiento del ozono ya no se considera aceptable.
Como preocupación medioambiental adicional, el R-22 es un potente gas de efecto invernadero con un PCA igual a 1810 (lo que indica 1810 veces más potente que el dióxido de carbono). Los hidrofluorocarbonos (HFC) suelen sustituir al R-22 debido a su menor potencial de agotamiento de la capa de ozono, pero estos refrigerantes suelen tener un mayor PCA. El R-410A, por ejemplo, suele sustituirse, pero tiene un GWP de 2088. Otro sustituto es el R-404A con un GWP de 3900. Hay otros refrigerantes sustitutos disponibles con bajo GWP. El amoníaco (R-717), con un PCA <1, sigue siendo un sustituto popular en los buques pesqueros y en grandes aplicaciones industriales. La toxicidad del amoníaco en altas concentraciones limita su aplicación en aplicaciones de refrigeración a pequeña escala.
El propano (R-290) es otro ejemplo y tiene un GWP de 3. El propano era el refrigerante de facto en sistemas de escala más pequeña que la industrial antes de la introducción de los CFC. La reputación de los refrigeradores de propano como un riesgo de incendio mantuvo al hielo entregado y a la nevera como la opción abrumadora de los consumidores a pesar de sus inconvenientes y su mayor costo hasta que los sistemas seguros de CFC superaron las percepciones negativas de los refrigeradores. Su uso como refrigerante fue ilegal en los EE. UU. durante décadas, pero ahora se permite el uso del propano en una masa limitada adecuada para refrigeradores pequeños. No es legal su uso en acondicionadores de aire o refrigeradores más grandes debido a su inflamabilidad y potencial de explosión.
HCFC-22 medido por el Experimento Avanzado de Gases Atmosféricos Globales (AGAGE) en la atmósfera inferior (troposfera) en estaciones alrededor del mundo. Las abundancias se dan como fracciones de lunares mensuales libres de contaminación en partes por millón.![Growth of R-22 (CFC-22) abundance in Earth's atmosphere since year 1992.[5]](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cf/HCFC22_concentration.jpg/591px-HCFC22_concentration.jpg)
Crecimiento de la abundancia R-22 (CFC-22) en la atmósfera terrestre desde el año 1992.
![Growth of R-22 (CFC-22) abundance in Earth's atmosphere since year 1992.[5]](https://en.wikipedia.org/wiki/File:HCFC22_concentration.jpg)
Eliminación gradual en la Unión Europea
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Desde el 1 de enero de 2010, es ilegal utilizar HCFC recién fabricados para dar servicio a equipos de refrigeración y aire acondicionado; Sólo se pueden utilizar HCFC recuperados y reciclados. En la práctica, esto significa que es necesario retirar el gas del equipo antes de realizarle mantenimiento y reemplazarlo después, en lugar de rellenarlo con gas nuevo.
Desde el 1 de enero de 2015, es ilegal utilizar HCFC para dar servicio a equipos de refrigeración y aire acondicionado; Los equipos averiados que utilizaban refrigerantes HCFC deben ser reemplazados por equipos que no los utilicen.
Eliminación gradual en los Estados Unidos
R-22 fue eliminada principalmente en nuevos equipos en los Estados Unidos por la acción regulatoria de la EPA bajo el Programa de nuevas alternativas significativas (SNAP) por las reglas 20 y 21 del programa, debido a su alto potencial de calentamiento global. El programa EPA era compatible con los Acuerdos de Montreal, pero los acuerdos internacionales deben ser ratificados por el Senado de los Estados Unidos para tener efecto legal. Una decisión de 2017 del Tribunal de Apelaciones de Estados Unidos para el Circuito de Distrito de Columbia sostuvo que la EPA de los Estados Unidos carecía de autoridad para regular el uso de R-22 bajo SNAP. En esencia, el tribunal dictaminó que la autoridad estatutaria de la EPA era para la reducción del ozono, no el calentamiento global. The EPA subsequently issued guidance to the effect that the EPA would no longer regulate R-22. Un fallo de 2018 del mismo tribunal sostuvo que la EPA no se ajustaba al procedimiento requerido cuando emitió su orientación de acuerdo con el fallo de 2017, anulando la orientación, pero no el fallo anterior que lo requirió. La industria de refrigeración y aire acondicionado ya había dejado de producir nuevos equipos R-22. El efecto práctico de estas decisiones es reducir el costo de la R-22 importada para mantener el equipo de envejecimiento, prolongando su vida útil, evitando al mismo tiempo el uso de R-22 en nuevos equipos.
R-22, modernización utilizando refrigerantes sustitutos
La eficiencia energética y la capacidad del sistema de los sistemas diseñados para R-22 es ligeramente mayor usando R-22 que con los sustitutos disponibles.
El R-407A se utiliza en refrigeración de temperatura baja y media. Utiliza un aceite de polioléster (POE).
R-407C es para su uso en aire acondicionado. Utiliza un mínimo de 20 por ciento de aceite POE.
R-407F y R-407H se utilizan en aplicaciones de refrigeración de temperatura media y baja (supermercados, almacenamiento en frío y refrigeración de procesos); diseño del sistema de expansión directa solamente. Usan un aceite de POE.
R-421A es para su uso en "sistemas de aire acondicionado, bombas de calor, sistemas de pak de supermercado, refrigeradores lácteos, almacenamiento de alcance, aplicaciones de panadería, transporte refrigerado, gabinetes de pantalla autocontenidos y enfriadores de entrada". Utiliza aceite mineral (MO), Alkylbenzene (AB), y POE.
R-422B es para uso en aplicaciones de baja, media y alta temperatura. No se recomienda utilizar en aplicaciones inundadas.
El R-422C se utiliza en aplicaciones de temperatura media y baja. Será necesario cambiar el elemento de potencia TXV por un elemento 404A/507A y es posible que sea necesario reemplazar sellos críticos (elastómeros).
El R-422D se utiliza en aplicaciones de baja temperatura y es compatible con aceites minerales.
El R-424A se usa en aire acondicionado, así como en rangos de temperatura de refrigeración de temperatura media de 20 a 50 °F. Funciona con aceites MO, alquilbencenos (AB) y POE.
El R-427A se utiliza en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración. No requiere eliminar todo el aceite mineral. Funciona con aceites MO, AB y POE.
El R-434A se utiliza en enfriadores de procesos y enfriados por agua para aire acondicionado y aplicaciones de temperatura media y baja. Funciona con aceites MO, AB y POE.
El R-438A (MO-99) se utiliza en aplicaciones de baja, media y alta temperatura. Es compatible con todos los lubricantes.
El R-458A es para uso en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración, sin pérdida de capacidad o eficiencia. Funciona con aceites MO, AB y POE.
R-32 o HFC-32 (difluorometano) se utiliza en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración. Tiene un potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP) nulo [2] y un índice de potencial de calentamiento global (GWP) 675 veces mayor que el del dióxido de carbono.
Propiedades físicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad (ρ) a −69 °C (liquid) | 1.49 g⋅cm−3 |
| Densidad (ρ) a −41 °C (liquid) | 1.413 g⋅cm−3 |
| Densidad (ρ) a −41 °C (gas) | 4.706 kg⋅m−3 |
| Densidad a 15 °C (gas) | 3.66 kg⋅m−3 |
| Gravedad específica a 21 °C (gas) | 3.08 (aire es 1) |
| Volumen específico (ν) a 21 °C (gas) | 0,275 m3⋅kg−1 |
| Densidad a 15 °C (gas) | 3.66 kg⋅m−3 |
| Temperatura de punto triple (Tt) | −157.39 °C (115.76 K) |
| Temperatura crítica (T)c) | 96.2 °C (369.3 K) |
| Presión crítica (pc) | 4.936 MPa (49.36 bar) |
| Presión de vapor a 21.1 °C (pc) | 0,9384 MPa (9.384 bar) |
| Densidad crítica (piec) | 6.1 mol⋅l−1 |
| Calor latente de vaporización (lv) en punto de ebullición (40.7 °C) | 233.95 kJ⋅kg−1 |
| Capacidad de calor a presión constante (Cp) a 30 °C (86 °F) | 0,057 kJ.mol−1⋅K−1 |
| Capacidad de calor en volumen constante (Cv) a 30 °C (86 °F) | 0,048 kJ⋅mol−1⋅K−1 |
| ratio de capacidad de calor (γ) a 30 °C (86 °F) | 1.178253 |
| Factor de compresión (Z) a 15 °C | 0,9831 |
| Factor acéntrico (ω) | 0,22082 |
| Molecular dipole moment | 1.458 D |
| Viscosidad a 0 °C | 12.56 μPa⋅s (0.1256 cP) |
| Ozono potencial de agotamiento | 0,055 (CCl3F es 1) |
| Global warming potential (GWP) | 1810 (CO2 es 1) |
Tiene dos alótropos: cristalino II por debajo de 59 K y cristalino I por encima de 59 K y por debajo de 115,73 K.
| Temperatura (K) | Densidad (kg/m^3) | Calor específico (kJ/kg K) | Viscosidad dinámica (kg/m s) | Viscosidad cinemática (m^2/s) | Conductividad (W/m K) | Difusividad térmica (m^2/s) | Número de Prandtl | Módulo a granel (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 |
Historial de precios y disponibilidad
El análisis de la EPA indicó que la cantidad de inventario existente estaba entre 22.700 y 45.400 toneladas.
| Año | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015–2019 | 2020 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R-22 Virgin (t) | 49,900 | 45,400 | 25,100 | 25.600 | 20,200 | TBD | 0 |
| R-22 Recoupment (t) | -- | -- | -- | 2.950 | 2.950 | -- | -- |
| Total t) | 49,900 | 45,400 | 25,100 | 28.600 | 23,100 | -- | -- |
En 2012, la EPA redujo la cantidad de R-22 en un 45%, lo que provocó que el precio aumentara más de un 300%. Para 2013, la EPA ha reducido la cantidad de R-22 en un 29%.