郭 荔 沈煜钢 赵 翀 王进纯

（1.中化蓝天研发中心ODS替代品研究所，浙江 杭州 310023；2.中化蓝天ODS替代品事业部，浙江 杭州 310023）

0 前言

我国是氟资源大国，随着含氟物种性能特点为人们认识，含氟物种运用领域快速拓展，这将推动氟化工行业的飞速发展。与此同时人们环保意识的加强，氟化工行业走循环经济发展模式是必由之路。

1 循环经济

科技进步提升了人们的生活质量，而发展与环境、资源的矛盾却日益突显：资源过度消耗、环境污染和生态破坏，成为人类生存和发展的威胁。循环经济作为一种与环境和谐发展的经济发展模式，成为当前研究的热点，而技术创新是实现循环经济的技术基础，为其提供技术支撑。

循环经济倡导的是一种与环境和谐的经济发展模式。它要求把经济活动组织成一个"资源-产品-再生资源"的反馈式流程，其特征是低开采、高利用、低排放。循环经济带来了新的系统观、新的经济观、新的价值观、新的生产观和新的消费观。

2008年8月29日全国人大常委会通过了《中华人民共和国循环经济促进法》，该法自2009年1月1日起正式施行。该法的通过和实施体现了我国政府对循环经济的重视及大国的责任。该法的主要内容就是"减量化、再利用、资源化"，这也是循环经济的本质特征。

基于循环经济的新生产观，就是要从循环意义上发展经济，用清洁生产、环保要求从事生产。它的生产观念是要充分考虑自然生态系统的承载能力，尽可能地节约自然资源，不断提高自然资源的利用效率。并且是从生产的源头和全过程充分利用资源，使每个企业在生产过程中少投入、少排放、高利用，达到废物最小化、资源化、无害化。

2 ODS替代品的发展

大气臭氧层的保护是当今世界环境保护的重大课题之一，我国于1989年和1991年分别签署了《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（伦敦修正案），并于1991年成立国家保护臭氧层领导小组，编制了《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》，并得到国务院批准。

ODS替代品就是消耗臭氧层物质（ODS）的替代物质，其出现的本身就是为了保护臭氧层，保护人类共有的地球，是出于生态经济的需求而发展起来的。它的生产过程与其它化工生产一样，要从循环意义上发展，用清洁、环保要求生产。

ODS替代品的开发最初是以氢氟氯烃（HCFCs）系列为主，这些物质相对于CFCs的消耗臭氧潜能（ODP）值有较大降低；而氢氟烃（HFCs）系列的单一工质或HFCs为基础的混合工质，其消耗臭氧潜能值（ODP）为0，全球变暖潜能值（GWP）低，成为目前主流替代物。七氟丙烷（HFC-227ea）和五氟乙烷（HFC-125）是符合ODS替代品要求的物质，两者物性如表1。

表1 七氟丙烷和五氟乙烷的物性

HFC-227ea已作为洁净的气体灭火剂成为哈龙1301的替代产品。它具有无色、无味，灭火后无固、液相残留物，不导电、不击穿电子电器设备等良好的性质，液相储存具有良好的稳定性，应用于全淹没系统，灭火以冷却、降低氧浓度和化学抑制作用为原理，灭火效果好；被美国环境保护署推荐，得到美国NFPA 2001及ISO的认可。

HFC-125是环保型混合制冷剂的重要组分，广泛应用于R402A、R404A、R410A、R407C和R507，它们主要是替代R502和HCFC-22，其市场前景广阔。

3 HFC-227ea和HFC-125的制备

HFC-227ea和HFC-125主要的制备方法如表2所列。

表2 制备方法

工业上制备HFC-227ea的主要路线是全氟丙稀与氢氟酸的加成，而制备HFC-125则以四氯乙烯与氢氟酸的加成取代为主。两者都需要固体氟化催化剂，HFC-227ea氟化反应所需的活化能较HFC-125氟化反应低，让我们想到是否能利用HFC-125氟化反应后失活的催化剂作为HFC-227ea氟化反应用催化剂。

固体氟化催化剂是一种固体强酸，活性物质在合适的酸载体上就会显现优越的氟化活性。通过EDS、TPD检测，失活的HFC-125氟化催化剂流失的活性物质不到20％，而催化剂酸度有较大减弱。大略知道失活原因后，我们进行了失活催化剂的酸度再造，部分恢复酸度后在催化剂评价装置上与工业催化剂进行了实验比较，结果见表3。

表3

比较表3中的数据得出：再造的废催化剂性能除了转化率有所降低，其它数据与工业催化剂相当，而再造费用比工业催化剂制造费用底1万元/t左右，并且该催化剂可再生。

我们进行了再造催化剂的中试实验，总氟化时间2060h以上，生产出合格HFC-227ea 300t左右。其中大约在氟化反应800h时进行了催化剂再生，再生后催化性能完全恢复。中试结果见图1。

图1

中试结果表明，再造催化剂制备HFC-227ea技术可行。按现有HFC-227ea工业生产数据计算，生产每千吨HFC-227ea可节约成本10万元左右，同时千吨HFC-227ea可减少固废排放3t左右，经济和环境效益凸现。

4 结论

发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会是我国一项基本国策。技术创新是实现循环经济的基础，技术创新可以实现企业经济效益与人类生态环境双赢的良好局面。

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