把握低碳未來,HFO發泡劑加速替代
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?本文來源: 《電器》雜志 作者: 鄧雅靜,由 電小二 整理編輯!轉載請注明來源!
自2020年9月22日中國承諾“2030年實現碳達峰,2060年實現碳中和”以來,各個行業紛紛啟動了達成“雙碳”目標的有效措施。在冰箱生產過程中,發泡不僅是完成保溫層制造的關鍵步驟,還是關乎冰箱低碳生產的重要一環。在決定冰箱保溫效果的箱體發泡層中,發泡劑雖然只是聚氨酯發泡材料中的一個組分,但扮演的角色十分關鍵,30多年來經歷了數次技術轉換。從CFC-11、HCFC-141b,到環戊烷,再到環戊烷+HFC-245fa混合發泡體系,發泡劑為冰箱的節能環保立下了“汗馬功勞”。
如今,不管是將HFC物質納入削減名單的基加利修正案,還是全世界為了人類未來承諾的“雙碳”目標,都促使中國冰箱行業不得不通過技術創新來實現聚氨酯發泡劑的升級換代,達到低碳、節能、環保、節約資源的目標。
整機廠推崇兩種路線,HFO不可或缺
目前,國內冰箱廠普遍采用HFC-245fa+環戊烷共混發泡系統。該系統中的HFC-245fa屬于HFC物質,是基加利修正案削減名單中的物質?!半p碳”目標下,想要減少氫氟碳化合物(HFCs)等非二氧化碳溫室氣體排放,擴大環保發泡劑技術應用是重要舉措之一。這兩個因素疊加影響,冰箱廠必將逐步減少HFC-245fa的應用。
雖然HFC-245fa+環戊烷是現在中國冰箱行業的主流發泡技術,但是立足全球化的國內冰箱企業一直將HFC-245fa作為中間過渡替代品,并努力進行環保替代方案的技術儲備。目前,業內比較推崇的技術主要有兩個:一是環戊烷+HFO混合發泡技術,二是環戊烷+HFO/HFC-245fa+低沸點發泡劑(HFC-152a、正丁烷等)發泡技術。
為什么是環戊烷+HFO混合發泡技術?海信(山東)冰箱有限公司胡鋒解釋說:“環戊烷+HFOs復合發泡體系整機較環戊烷+HFC-245fa發泡體系整機節能2%,但是HFO物質的成本較高,使得國內的應用只能走混合發泡技術路線?!?/p>
對于低沸點發泡技術被冰箱行業關注的原因,胡鋒告訴《電器》記者,低沸點發泡劑由于具有低沸點、高蒸汽壓的特性,冰箱常用溫度環境時呈氣態,不易液化,對聚氨酯泡沫有較好的支撐作用,可保證低密度泡沫的強度及尺寸穩定性。目前,冰箱行業內低沸點發泡技術的泡沫密度可低至28.0kg/m3,比環戊烷+HFC-245fa/HFO發泡體系密度降低8%以上,可以節省原材料5%~10%。
對比二者的優缺點,環戊烷+HFO混合發泡技術在環保及泡沫性能方面和環戊烷+低沸點發泡技術差距不大,但是環戊烷+低沸點發泡技術對企業的工藝水平要求較高,環戊烷+HFO混合發泡技術成本則更高。
由于各有優缺點,這兩種技術路線都有主流企業“站臺”。據陶氏有關負責人透露,業內僅有美的和海信在低沸點發泡技術上布局。美的冰箱研發了環戊烷+異戊烷+HFC-152a+HFO/HFC-245fa低沸點發泡體系,內銷機型采用HFC-245fa,出口機型采用HFO發泡劑。海信冰箱研發的低沸點發泡技術是環戊烷+HFO/HFC-245fa+正丁烷,也是內銷機型采用HFC-245fa,出口機型采用HFO發泡劑。其余主流冰箱企業則更多地傾向于環戊烷+HFO混合發泡技術。
提到選擇低沸點發泡體系的原因,胡鋒解釋說:“海信基于環戊烷+HFO-1233zd開展的低沸點發泡技術,可以使HFO發泡體系成本明顯下降,在淘汰HFC-245fa的同時,可有效緩解HFO物質的高成本難題,為整個中國冰箱、冷柜行業HFC-245fa的替代開拓了一條可行之路?!?/p>
HFO市場競爭加劇,爭奪低碳市場
可以看出,目前不管是哪種技術路線,HFO發泡劑都是主角。事實上,HFO發泡劑已經得到了官方的“蓋章”認可。2021年11月底,生態環境保護部發布的《中國含氫氯氟烴替代品推薦名錄》(征求意見稿)給出了明確答案。推薦名錄指出,聚氨酯泡沫行業,GWP值為9的HFO-1336mzz和GWP值為5的HFO-1233zd替代HCFC-141b。
該推薦名錄中提到的HFO-1336mzz的供應商是科慕,商業名稱是Opteon 1150,HFO-1233zd的供應商是霍尼韋爾,商業名稱為Solstice LBA。從實測的數據來看,HFO-1233zd和HFO-1336mzz物理性質相近。但是從市場應用來看,霍尼韋爾的Solstice LBA得到了更多的推廣和應用,科慕的Opteon 1150更多地處于試驗階段。
霍尼韋爾特性材料和技術集團高性能材料部氟產品業務亞太區總經理楊文起介紹說:“霍尼韋爾自2014年Solstice LBA發泡劑正式商業化生產至今,通過與中國大型家電企業的合作,該產品在環保表現、能效改善和綜合經濟性方面的優勢已在家電領域得到驗證。目前,海爾、美的、海信、TCL等中國家電領軍企業都已在旗下冰箱、冷柜和熱水器等家電生產線中大量使用Solstice LBA。在全球,已有包含美國惠而浦在內的超過18家家電企業在商業化使用Solstice LBA發泡劑。此外,很多其他家電企業以及相關行業客戶也在積極測試Solstice LBA發泡劑的性能,探索應用Solstice LBA發泡劑的可能性。”
如此“一家獨大”的供應格局,不免令業內擔憂HFO的高成本問題。不過,近日,這一局面似乎出現了一絲轉機。
2021年12月2日,國家知識產權局公告顯示,霍尼韋爾公司的ZL201510784320.5發明專利,名稱為“包含1,1,1,4,4,4-六氟丁烯和1-氯-3,3,3-三氟丙烯的混合物”被宣告全部無效,無效請求人是科慕弗西有限公司。某業內人士評價稱:“這件被無效的中國專利是霍尼韋爾于2011年申請的系列專利中的一件。從霍尼韋爾公開的發泡劑美國專利清單中,這件中國專利的美國同族是US9,145,480,US9,708,454,US10,344,136,屬于‘優化發泡劑配方使用價值的研究’,采取的是與其他HFO結合的技術。此次霍尼韋爾關鍵專利被宣告無效,在一定程度上緩解了國內企業進入HFO發泡劑市場的專利門檻?!?/p>
同時,科慕公司表示,將于2022年1月1日在埃爾多拉多工廠開設一個新工廠,主要生產Opteon 1150。
楊文起表示,霍尼韋爾將積極展開本土化合作,以滿足當地合作伙伴日益增長的可持續發展的需求,有效降低成本。在中國,霍尼韋爾及中化藍天霍尼韋爾新材料有限公司已經完成了Solstice LBA的相關登記注冊工作,并已于2019年在江蘇省太倉的工廠投產,實現本土化生產,滿足中國和亞太地區客戶增長的需求。
據《電器》記者了解,中國是全球冰箱制造大國,2019年冰箱總產量約為1億臺,2020年冰箱總產量約為1.2億臺,全年消耗聚氨酯原材料70萬~90萬噸。從冰箱、冷柜行業的體量來看,HFO發泡劑的發展前景十分誘人。換句話說,霍尼韋爾、科慕全球兩大化工巨頭在HFO領域展開較量,這也可以被看做是對未來低碳市場的一次爭奪。
本文來源: 《電器》雜志 作者: 鄧雅靜,由 電小二 整理編輯!轉載請注明來源!