Chlorodifluorométhane

Le chlorodifluorométhane ou difluoromonochlorométhane est un Hydrochlorofluorocarbure (HCFC). Ce gaz incolore est mieux connu sous le nom de HCFC-22 , ou R-22 , ou CHClF₂. Il était couramment utilisé comme propulseur et réfrigérant . Ces applications ont été supprimées en vertu du Protocole de Montréal dans les pays développés en 2020 en raison du potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone (ODP) et du potentiel de réchauffement global (GWP) élevé du composé, et dans les pays en développement, ce processus sera achevé d’ici 2030. Le R-22 est un intermédiaire polyvalent dans la chimie industrielle des organofluorés , par exemple comme précurseur du tétrafluoroéthylène .

Chlorodifluorométhane

Des noms
Nom IUPAC préféré Chloro(difluoro)méthane
Autres noms Chlorodifluorométhane Difluoromonochlorométhane Monochlorodifluorométhane HCFC-22 R-22 Genetron 22 Fréon 22 Arcton 4 Arcton 22 UN 1018 Difluorochlorométhane Fluorocarbone-22 Réfrigérant 22
Identifiants
Numero CAS	75-45-6 Oui
Modèle 3D ( JSmol )	Image interactive
ChEMBL	ChEMBL116155 Oui
ChemSpider	6132 Oui
InfoCard ECHA	100.000.793
Numéro CE	200-871-9
KEGG	C19361 N
CID PubChem	6372
Numéro RTECS	PA6390000
UNII	ZFO627O6CN Oui
Tableau de bord CompTox ( EPA )	DTXSID6020301
InChI InChI=1S/CHClF2/c2-1(3)4/h1H Oui Clé : VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N Oui InChI=1/CHClF2/c2-1(3)4/h1H Clé : VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYAQ
SOURIRES ClC(F)F
Propriétés
Formule chimique	CHClF 2
Masse molaire	86,47 g/mol
Apparence	Gaz incolore
Odeur	Sucré [1]
Densité	3,66 kg/m 3 à 15 °C, gaz
Point de fusion	−175,42 ° C (−283,76 ° F; 97,73 K)
Point d’ébullition	-40,7 ° C (-41,3 ° F; 232,5 K)
solubilité dans l’eau	0,7799 vol/vol à 25 °C ; 3,628 g/L
journal P	1.08
La pression de vapeur	908 kPa à 20 °C
Constante de la loi de Henry ( k H )	0,033 mol⋅kg −1 ⋅bar −1
Susceptibilité magnétique (χ)	−38,6·10 −6 cm 3 /mol
Structure
Forme moléculaire	Tétraédrique
Dangers
Sécurité et santé au travail (SST/SST) :
Principaux dangers	Dangereux pour l’environnement ( N ), Dépresseur du système nerveux central, Carc. Chat. 3
Étiquetage SGH :
Pictogrammes
Mention d’avertissement	Avertissement
Mentions de danger	H280 , H420
Conseils de prudence	P202 , P262 , P271 , P403
NFPA 704 (diamant de feu)	1 0 1
point de rupture	ininflammable [1]
Température d’auto-inflammation	632 ° C (1170 ° F; 905 K)
NIOSH (limites d’exposition pour la santé aux États-Unis) :
PEL (Autorisé)	Aucun [1]
REL (recommandé)	TWA 1000 ppm (3500 mg/m 3 ) ST 1250 ppm (4375 mg/m 3 ) [1]
DIVS (Danger immédiat)	ND [1]
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). N vérifier ( qu’est-ce que c’est ?) OuiN Références de la boîte d’information

Production et applications actuelles

La production mondiale de R-22 en 2008 était d’environ 800 Gg par an, contre environ 450 Gg par an en 1998, la majeure partie de la production étant réalisée dans les pays en développement. ^[2] L’utilisation du R-22 est progressivement supprimée dans les pays en développement, où il est largement utilisé pour les applications de climatisation. Les ventes de climatisation augmentent de 20 % par an en Inde et en Chine.

Le R-22 est préparé à partir de chloroforme :

HCCl ₃ + 2 HF → HCF ₂ Cl + 2 HCl

Une application importante du R-22 est en tant que précurseur du tétrafluoroéthylène . Cette conversion implique une pyrolyse pour donner du difluorocarbène , qui dimérise : ^[3]

2 CHClF ₂ → C ₂ F ₄ + 2 HCl

Le composé donne également du difluorocarbène lors d’un traitement avec une base forte et est utilisé en laboratoire comme source de cet intermédiaire réactif.

La pyrolyse du R-22 en présence de chlorofluorométhane donne de l’hexafluorobenzène .

Effets environnementaux

HCFC-22 mesuré par l’Advanced Global Atmospheric Gases Experiment ( AGAGE ) dans la basse atmosphère ( troposphère ) dans des stations du monde entier. Les abondances sont exprimées en fractions molaires moyennes mensuelles sans pollution en parties par billion . Croissance de l’abondance de R-22 (CFC-22) dans l’atmosphère terrestre depuis 1992. ^[4]

Le R-22 est souvent utilisé comme alternative aux CFC-11 et CFC-12 , qui appauvrissent fortement la couche d’ozone , en raison de son potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone relativement faible de 0,055, ^[5] parmi les plus faibles pour les haloalcanes contenant du chlore . Cependant, même ce faible potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone n’est plus considéré comme acceptable.

Préoccupation environnementale supplémentaire, le R-22 est un gaz à effet de serre puissant avec un GWP égal à 1810 (ce qui indique 1810 fois plus puissant que le dioxyde de carbone ). Les Hydrofluorocarbures (HFC) remplacent souvent le R-22 en raison de leur faible potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone, mais ces réfrigérants ont souvent un GWP plus élevé. Le R-410A , par exemple, est souvent remplacé, mais a un GWP de 1725. Un autre substitut est le R-404A avec un GWP de 3900. D’autres réfrigérants de substitution sont disponibles avec un faible GWP. L’ammoniac (R-717), populaire dans les premières années de la réfrigération, a un GWP <1 et reste un substitut populaire sur les navires de pêche. La toxicité et l’inflammabilité de l’ammoniac limitent son application sécuritaire.

Le propane (R-290), est un autre exemple, et a un GWP de 3. Le propane était le réfrigérant de facto dans les systèmes plus petits qu’à l’échelle industrielle avant l’introduction des CFC. La réputation des réfrigérateurs au propane en tant que risque d’incendie a fait de la glace livrée et de la glacière le choix écrasant des consommateurs malgré ses inconvénients et son coût plus élevé jusqu’à ce que les systèmes CFC sûrs surmontent les perceptions négatives des réfrigérateurs. Illégal à utiliser comme réfrigérant aux États-Unis pendant des décennies, le propane est maintenant autorisé pour une utilisation en masse limitée adaptée aux petits réfrigérateurs. Il n’est pas légal de l’utiliser dans les climatiseurs ou les grands réfrigérateurs en raison de son inflammabilité et de son potentiel d’explosion.

Élimination progressive dans l’Union européenne

Conteneur d’expédition pour le gaz, illustré au Japon.

Depuis le 1er janvier 2010, il est illégal d’utiliser des HCFC nouvellement fabriqués pour entretenir les équipements de réfrigération et de climatisation – seuls les HCFC récupérés et recyclés peuvent être utilisés. En pratique, cela signifie que le gaz doit être retiré de l’équipement avant l’entretien et remplacé par la suite, plutôt que de le remplir avec du nouveau gaz.

Depuis le 1er janvier 2015, il est illégal d’utiliser des HCFC pour entretenir les équipements de réfrigération et de climatisation ; les équipements cassés qui utilisaient des réfrigérants HCFC doivent être remplacés par des équipements qui n’en utilisent pas. ^[6]

Élimination progressive aux États-Unis

Le R-22 a été principalement éliminé des nouveaux équipements aux États-Unis par une mesure réglementaire de l’US EPA dans le cadre du SNAP, Important New Alternatives Program par les règles 20 et 21 du programme, ^[7] en raison de son potentiel de réchauffement global élevé. Le programme EPA était conforme aux Accords de Montréal, mais les accords internationaux doivent être ratifiés par le Sénat américain pour avoir un effet juridique. Une décision de 2017 de la Cour d’appel des États-Unis pour le circuit du district de Columbia ^[8] a conclu que l’US EPA n’avait pas le pouvoir de réglementer l’utilisation du R-22 dans le cadre du programme SNAP. Essentiellement, le tribunal a statué que l’autorité statutaire de l’EPA ^[9] visait la réduction de l’ozone et non le réchauffement climatique. L’EPA a par la suite publié des directives à l’effet que l’EPA ne réglementerait plus le R-22. Une décision de 2018^[10] par le même tribunal a jugé que l’EPA ne s’était pas conformée à la procédure requise lorsqu’elle avait publié ses directives conformément à la décision de 2017, annulant les directives, mais pas la décision précédente qui l’exigeait. L’industrie de la réfrigération et de la climatisation avait déjà arrêté la production de nouveaux équipements R-22. L’effet pratique de ces décisions est de réduire le coût du R-22 importé pour entretenir les équipements vieillissants prolongeant leur durée de vie tout en maintenant l’utilisation du R-22 dans les nouveaux équipements trop risquée à poursuivre.

R-22, retrofit utilisant des fluides frigorigènes de substitution

L’efficacité énergétique et la capacité du système des systèmes conçus pour le R-22 sont légèrement supérieures en utilisant le R-22 que les substituts disponibles. ^[11]

Le R-407A est destiné à être utilisé dans la réfrigération à basse et moyenne température. Utilise une huile polyolester (POE).

Le R-407C est destiné à être utilisé dans la climatisation. Utilise un minimum de 20 % d’huile POE.

Le R-407F est destiné aux applications de réfrigération à moyenne et basse température (supermarchés, entrepôts frigorifiques et réfrigération industrielle) ; conception de système à détente directe uniquement. Utilise une huile POE.

Le R-407H est destiné aux applications de réfrigération à moyenne et basse température (supermarchés, entrepôts frigorifiques et réfrigération industrielle) ; conception de système à détente directe uniquement. Utilise une huile POE.

Le R-421A est destiné à être utilisé dans « les systèmes split de climatisation, les pompes à chaleur, les systèmes de supermarchés, les refroidisseurs de produits laitiers, le stockage accessible, les applications de boulangerie, le transport réfrigéré, les vitrines autonomes et les chambres froides ». Utilise de l’huile minérale (MO), de l’Alkylbenzène (AB) et du POE.

Le R-422B est destiné à être utilisé dans des applications à basse, moyenne et haute température. Il n’est pas recommandé pour une utilisation dans des applications inondées.

Le R-422C est destiné aux applications à moyenne et basse température. L’élément d’alimentation TXV devra être remplacé par un élément 404A/507A et les joints critiques (élastomères) devront peut-être être remplacés.

Le R-422D est destiné aux applications à basse température et est compatible avec les huiles minérales.

Le R-424A est destiné à être utilisé dans la climatisation ainsi que dans les plages de températures de réfrigération à moyenne température de 20 à 50 °F. Il fonctionne avec les huiles MO, alkylbenzènes (AB) et POE.

Le R-427A est destiné aux applications de climatisation et de réfrigération. Il ne nécessite pas l’élimination de toute l’huile minérale. Il fonctionne avec les huiles MO, AB et POE.

Le R-434A est destiné à être utilisé dans les refroidisseurs de processus et refroidis à l’eau pour la climatisation et les applications à moyenne et basse température. Il fonctionne avec les huiles MO, AB et POE.

Le R-438A (MO-99) est destiné aux applications à basse, moyenne et haute température. Il est compatible avec tous les lubrifiants. ^[12]

Le R-458A est destiné à être utilisé dans les applications de climatisation et de réfrigération, sans perte de capacité ou d’efficacité. Fonctionne avec les huiles MO, AB et POE. ^[13]

Le R-32 ou HFC-32 ( difluorométhane ) est destiné à être utilisé dans les applications de climatisation et de réfrigération. il a un potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone (ODP) nul [2] et un indice de potentiel de réchauffement global (GWP) 675 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone.

Propriétés physiques

Biens	Valeur
Densité (ρ) à −69 °C (liquide)	1,49 g⋅cm −3
Densité (ρ) à −41 °C (liquide)	1,413 g⋅cm −3
Densité (ρ) à −41 °C (gaz)	4,706 kg⋅m −3
Densité (ρ) à 15 °C (gaz)	3,66 kg⋅m −3
Gravité spécifique à 21 °C (gaz)	3.08 ( l’Air est 1)
Volume spécifique (ν) à 21 °C (gaz)	0,275 m 3 ⋅kg −1
Densité (ρ) à 15 °C (gaz)	3,66 kg⋅m −3
Température du point triple (T t )	−157,39 °C (115,76 K)
Température critique (T c )	96,2 °C (369,3 K)
Pression critique (p c )	4,936 MPa (49,36 bars)
Pression de vapeur à 21,1 °C (p c )	0,9384 MPa (9,384 bars) [14]
Densité critique (ρ c )	6,1 mol⋅l −1
Chaleur latente de vaporisation (l v ) au point d’ébullition (−40,7 °C)	233,95 kJ⋅kg −1
Capacité calorifique à pression constante (C p ) à 30 °C (86 °F)	0,057 kJ.mol −1 ⋅K −1
Capacité calorifique à volume constant (C v ) à 30 °C (86 °F)	0,048 kJ⋅mol −1 ⋅K −1
Rapport de capacité calorifique (γ) à 30 °C (86 °F)	1.178253
Facteur de compressibilité (Z) à 15 °C	0,9831
Facteur acentrique (ω)	0,22082
Moment dipolaire moléculaire	1.458 D
Viscosité (η) à 0 °C	12,56 μPa⋅s (0,1256 cP)
Potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone (ODP)	0,055 ( CCl 3 F vaut 1)
Potentiel de réchauffement global (PRG)	1810 ( CO2 vaut 1 )

Il possède deux allotropes : le cristallin II en dessous de 59 K et le cristallin I au dessus de 59 K et en dessous de 115,73 K.

Le diagramme suivant représente les propriétés pression-enthalpie R22, en utilisant la base de données Refprop 9.0, en utilisant la référence de l’Institut international du froid.

Historique des prix et disponibilité

L’analyse de l’EPA a indiqué que la quantité de stocks existants se situait entre 22 700 t et 45 400 t. ^{[15] [16] [ quand ? ]}

An	2010	2011	2012	2013	2014	2015–2019	2020
R-22 Vierge (t)	49 900	45 400	25 100	25 600	20 200	À déterminer	0
R-22 Récupération (t)	—	—	—	2 950	2 950	—	—
Total R-22 (t)	49 900	45 400	25 100	28 600	23 100	—	—

À déterminer : à déterminer ^[17]

En 2012, l’EPA a réduit la quantité de R-22 de 45 %, entraînant une augmentation du prix de plus de 300 %. Pour 2013, l’EPA a réduit la quantité de R-22 de 29 %. ^[18]

Historique des prix des réfrigérants

Références

1. ^ ^{un bcd e Guide de poche} NIOSH sur les risques chimiques. “#0124” . Institut national pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH).
2. ^ Rosenthal, Élisabeth; Lehren, Andrew W. (20 juin 2012). “Soulagement dans chaque fenêtre, mais inquiétude globale aussi” . Le New York Times . Archivé de l’original le 21 juin 2012 . Consulté le 21 juin 2012 .
3. ^ Günter Siegemund, Werner Schwertfeger, Andrew Feiring, Bruce Sart, Fred Behr, Herward Vogel, Blaine McKusick (2002). “Composés fluorés, organiques”. Encyclopédie de chimie industrielle d’Ullmann . Weinheim : Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a11_349 . {{cite encyclopedia}}: Maint CS1 : noms multiples : liste des auteurs ( lien )
4. ^ “HCFC-22 (chlorodifluorométhane)” . Laboratoires de recherche sur le système terrestre de la NOAA/Division de surveillance mondiale . Récupéré le 12/02/2021 .
5. ^ Le Protocole de Montréal sur les substances qui appauvrissent la couche d’ozone. PNUE, 2000. ISBN 92-807-1888-6
6. ^ “Copie archivée” (PDF) . Archivé (PDF) de l’original le 2016-03-10 . Récupéré le 08/09/2015 . {{cite web}}: Maint CS1 : copie archivée comme titre ( lien )
7. ^ “Règlements SNAP” . 4 novembre 2014. Archivé de l’original le 10/10/2015.
8. ^ “Mexichem Fluor, Inc. contre EPA” . Archivé de l’original le 17/08/2017.
9. ^ “La protection de l’ozone sous le titre VI de la loi sur la qualité de l’Air” . 14 juillet 2015. Archivé de l’original le 2016-01-25.
10. ^ “Conseil de défense des ressources naturelles contre EPA” . Archivé de l’original le 2020-12-10.
11. ^ “ÉVALUATION THÉORIQUE DES ALTERNATIVES R22 ET R502” (PDF) . Archivé (PDF) de l’original le 2015-04-05.
12. ^ Retrofit Refrigerants Archivé le 24/06/2013 sur archive.today
13. ^ “Protection de l’Ozone Stratosphérique : Détermination 33 pour le Nouveau Programme de Politique d’Alternatives Significatif” . 21 juillet 2017.
14. ^ “Frogen® R-22 – Frogen UK : Spécialistes du réfrigérant et du refroidissement” . frogen.co.uk . Archivé de l’original le 25 janvier 2017 . Récupéré le 23 avril 2018 .
15. ^ “Protection de l’ozone stratosphérique : ajustements au système d’allocation pour contrôler la production, l’importation et l’exportation de HCFC” . Federalregister.gov . 3 avril 2013. Archivé de l’original le 4 mars 2016 . Récupéré le 23 avril 2018 .
16. ^ “Protection de l’ozone stratosphérique : ajustements au système d’allocation pour contrôler la production, l’importation et l’exportation de HCFC” . Federalregister.gov . 3 avril 2013. Archivé de l’original le 4 mars 2016 . Récupéré le 23 avril 2018 .
17. ^ Règle finale des allocations Virgin R-22 (3 avril 2013) ^{[ lien mort permanent ]}
18. ^ Refroidissement et chauffage spécialisés (Blog) 22 janvier 2013 Archivé le 6 octobre 2013 à la Wayback Machine

Liens externes

• Fiche signalétique de DuPont
• Carte internationale de sécurité chimique 0049
• Données du système intégré d’information sur les risques : IRIS 0657
• CDC – Guide de poche NIOSH sur les risques chimiques – Chlorodifluorométhane
• Données de changement de phase sur webbook.nist.gov
• Spectres d’absorption IR
• Résumés et évaluations du CIRC : Vol. 41 (1986) , suppl. 7 (1987) , vol. 71 (1999)