Сразу же после принятия Монреальского протокола, в развитых странах взялись за разработки заменителей озоноопасных хладонов. В результате десятилетней отсрочки эти разработки в нашей стране начались значительно позже. В этой связи, отечественная наука не может предложить столь же продвинутых заменителей, как на Западе.

Российские озонобезопасные заменители хладона 113

Озоноопасные хладоны заменялись как озонобезопасными хладонами, так и совершенно другими классами веществ, см. таблицу. (Например, в производстве аэрозольных баллонов в качестве пропеллента все шире используют смеси углеводородных газов – пропана, бутана и изобутана.) Ведущие российские предприятия, занимающиеся данной проблемой – РНЦ «Прикладная химия» (г. Санкт-Петербург), ОАО «Энергомаш» (г. Химки), ФГУП НИИ «Гермес» (г. Златоуст) др.

Заменители озоноопасных хладонов для использования в качестве растворителей в России

Наиболее распространенным хладоном в секторе растворителей, являлся озоноопасный хладон 113, а также метилхлороформ и четыреххлористый углерод. Эти растворители использовались в производстве печатных плат и точном машиностроении, а также в промывке емкостей и узлов, эксплуатируемых в контакте с сильными окислителями или горючими смесями. Главное преимущество хладона 113 – это универсальность. При этом для его замены в стратегически значимых областях приходится подбирать отдельный продукт под каждую конкретную операцию. В этом заключается сложность замещения R113, в частности, для нужд РКП.

В качестве наиболее эффективного заменителя R113 сегодня рассматривают R141b (Гидрохлорфторуглерод 141b, ГФХУ 141b, фреон 141; формула: C2F3Cl3). По пути его использования вместо хладона 113 пошли многие страны (на его основе разработаны продукты-заменитили ведущих мировых компаний). Предполагалось, что в России также будет налажен выпуск R141b, обеспечивая там, где это возможно, замену хладону 113. Для этого на площадке предприятия «Алтайхимпром» была создана производственная установка проектной мощностью 2000 т/год. Но после выпуска в 1996 г. опытной партии объемом 14 т, установка не работала. Сегодня «Алтайхимпром» находится в состоянии банкротства, и, по мнению отраслевых экспертов, вряд ли возобновит производство.

Тем не менее, российские потребности в R141b довольно велики: ежегодно его импортируется более 2,5 тыс. т - по официальной таможенной статистике), а по мнению экспертов, объем поставок доходит до 5 тыс. т/год (Китай). Из-за более низкой цены (по сравнению с R113), на него переходит все больше потребителей. Продукт широко представлен на рынке фирмами-импортерами. Но, по мнению экспертов, данная замена временна, так как в соответствии с МП, производство ГФХУ 141b должно быть прекращено в 2020 г., а его использование – в 2030 г (определенную опасность для климата он все-таки представляет).

Существует и идея замены хладона-113 на альтернативные моющие средства, не относящиеся к хладонам, созданные на основе ПАВ – так называемые водно-моющие составы(ВМС-С, Деталан и др.).

ВМС-С - моющее средство на водной основе, содержащее комплекс ионогенных и неионогенных поверхностно-активных веществ и ингибитор коррозии, разработанное с целью замены озоноопасного трифтортрихлорэтана (хладона 113). Применяется для очистки деталей и сборочных единиц в аэрокосмической технике. Разработанный состав применяется для очистки металлов от различных загрязнений и обеспечивает снижение зажиренности поверхности с 500–1000 мг/м2 до 10–20 мг/м2 при температуре обработки 25–40°С. Полученные результаты позволяют рекомендовать состав при изготовлении и эксплуатации химического оборудования, выполненного из углеродистых и нержавеющих сталей, алюминия, титана и других металлов при незначительной модернизации технологии очистки, применяемой при использовании хладона 113.

Подобные средства сегодня внедрены на многих стратегических предприятиях (авиастроение, машиностроение и др.), а также в отдельных операциях на предприятиях РКП (частично). Этому способствует их безопасность, малая токсичность и низкая себестоимость.

Таким образом, российская промышленность с успехом замещает хладон 113 безопасными продуктами. Часть из них поставляется российской промышленностью. Так, освоены технологии регенерации R113; выпускаются некоторые хладоны-заменители  (КХЧК располагает технологией производства хладона 122a); а также водно-моющие средства, не относящиеся к ХФУ (ВОАО «Химпром» предлагает ВМС-С). Но потенциал зарубежных разработок в плане заменителей R141b существенно выше. Многие продукты сегодня импортируются.

Зарубежные продукты-заменители R113

В развитых странах, присоединившихся к МП, исследования и разработки в области заменителей озоноопасных хладонов начались на десятилетие раньше, нежели в России. Поэтому сегодня их промышленность может предложить более широкий и эффективный ассортимент данной продукции и обладает гораздо большим опытом ее применения в различных областях, в том числе и в ракетно-космическом комплексе (где сегодня Россия по прежнему использует озоноопасный R113). В частности, больших успехов достигли такие компании, как DuPont (продукты Vertrel), 3M (Novec), Solvay(Solkane) и др.

Рассмотрим опыт США.

Агентство США по защите окружающей среды инициировало программу по поиску альтернатив веществам, разрушающим озоновый слой. На сайте агентства можно ознакомиться с предлагаемыми альтернативами.

В программе по поиску альтернатив озоноразрушающим веществам заменители классифицируются по областям применения на три группы:

- растворители для чистки электроники;
- растворители для очистки металлов;
- растворители для высокоточной очистки.

В свою очередь в каждой группе выделяются различные типы веществ, предлагаемых в качестве альтернативы.

Заменители хладонов в США

Источник: данные U.S. Environmental Protection Agency

В статьях НАСА (США) ещё в 1999 году упоминаются не содержащие хлорфторуглеродов вещества, предназначенные для чистки компонентов аэрокосмической техники. К их числу относятся гидрофторуглероды Vertrel® от американской компании DuPont.

В результате переговоров компанией DuPont было предложено три наиболее вероятных заменителя хладона-113 для чистки оборудования в аэрокосмической промышленности, к их числу относятся:

Vertrel SDG;
Vertrel C-HD;
Vertrel MCA;

Vertrel SDG представляет собой смесь не воспламеняющихся гидрофторуглеродов и транс-1,2-дихлороэтилена. Vertrel SDG разработан, чтобы заместить трихлорэтилен и н-пропил бромид. Также данная марка может быть использована в качестве заменителя для других чистящих веществ таких как: гидрохлорфторуглерод-225 и его смесей, гидрохлорфторуглерод-141b, хлорфторуглероды, перфторированный углерод и водные очистители. Основные области применения – чистка оптики и обезжиривание.

Все области применения включают в себя:

- удаление масел, воска, жира;
-удаление силиконовых смазок;
- очистка оптики;
-жидкость-носитель;

Состав Vertrel SDG

Источник: данные DuPont

Vertrel C-HD представляет собой смесь Vertrel XF (2,3-дигидродекафторпентан) с транс-1,2-дихлорэтиленом и этанолом. Данная марка может заменить хладон-113, 1,1,1-трихлорэтан, гидрохлорофторуглероды, перфторуглероды во многих областях применения, подразумевающих использование аэрозоля. Основная область применения Vertrel C-HD – аэрозольное растворение масел, жира, гудрона.

Состав Vertrel C-HD

Источник: данные DuPont

Vertrel MCA представляет собой смесь Vertrel XF (2,3-дигидродекафторпентан) с транс-1,2-дихлорэтиленом. Данная марка может заменить хладон-113, метил хлороформ, гидрофторуглероды и перфторуглероды во многих областях применения. Основная сфера применения Vertrel MCA – чистка оптики.

Состав Vertrel MCA

Источник: данные DuPont

Марки Vertrel MCA и Vertrel C-HD включают в рецептуру Vertrel XF, который является запатентованной разработкой фирмы DuPont и представляет собой гидрофторуглерод (2,3-дигидродекафторопентан).

Физические характеристики растворителей

 Источник: данные DuPont

Характеристикой, отражающей агрессивность растворителя, является индекс Каури Бутанол (KB index). Наибольшую эффективность демонстрируют растворители трихлорэтилен, Н-пропил бромид, а также Novec HFE-72 DE.

Novec HFE-72 DE является смесью метил нонафторобутил эфира, этил нонафторбутил эфира и транс-1,2-дихлорэтилена. Производитель растворителя – компания 3M. Основное применение – удаление масел, жиров, воска.

Состав Novec HFE-72 DE

Источник: данные 3M

Помимо описанных выше растворителей в таблице также представлен растворитель Solkane 365mfc, предложенный в качестве заменителя компанией Solvay. Растворитель представляет собой гидроуглерод формулы CF3-CH2-CF2-CH3. Остальные растворители представленные в таблице являются озоноразрушающими веществами, которые необходимо заменить. К ним относятся н-пропил бромид, трихлорэтилен, хладон-113…

 Об авторе:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.

• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

 Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 672-70-46
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru