用于制冷的組合物和方法
【專利說(shuō)明】用于制冷的組合物和方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明至少部分涉及傳熱組合物，特別涉及可適合作為對(duì)現(xiàn)有制冷劑HFC-134a 的替代的傳熱和/或制冷劑組合物。
[0002] 發(fā)明背景 一部分全球變暖效應(yīng)與已經(jīng)用于機(jī)械制冷系統(tǒng)中的工作流體（working fluid)的使用 相關(guān)聯(lián)。響應(yīng)國(guó)際上對(duì)使用低全球變暖潛勢(shì)和高效率工作流體的訴求，許多政府已簽署了 京都議定書（Kyoto Protocol)以逐步淘汰高全球變暖潛勢(shì)的工作流體和降低CO2排放。
[0003] HFC-134a是如今廣泛用于許多制冷應(yīng)用，包括螺桿式冷水機(jī)、離心式冷水機(jī)、熱栗 熱水器、除濕器等的重要工作流體。但是，其全球變暖潛勢(shì)（GWP)估算為1430,這被認(rèn)為對(duì) 于繼續(xù)使用而言是太高的。根據(jù)京都議定書和其它類似的國(guó)際倡議，越來(lái)越需要具有更低 GWP的新型氫氟烴化合物和組合物以在這些應(yīng)用中以及在使用或可能使用HFC-134a的其 它類似應(yīng)用中替代HFC-134a。
[0004] 可燃性是螺桿式冷水機(jī)、離心式冷水機(jī)、熱栗熱水器和除濕器等應(yīng)用中的重要性 質(zhì)。首先，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)使得難以采用可燃的氫氟烴制冷劑。其次，這樣的制冷裝置的部件/組 件不足以與可燃制冷劑一起使用并且在替代上是昂貴的。第三，必須加入通風(fēng)系統(tǒng)和制冷 劑檢漏器以防止制冷劑在制冷劑泄漏的情況下著火和爆炸。因此，希望提供具有低可燃性 或無(wú)可燃性的替代制冷劑。
[0005] 容積制冷量（volumetric refrigeration capacity)也是對(duì) HFC_134a 的替代中 的重要性質(zhì)，特別是在上述應(yīng)用中，因?yàn)槠鋵?duì)壓縮機(jī)尺寸具有重大影響。具有小容積制冷量 的制冷劑將需要較大尺寸的壓縮機(jī)，這會(huì)提高制冷裝置尺寸和成本。因此，希望提供具有與 HFC-134a相同或類似的容積制冷量的替代制冷劑。
[0006] 本發(fā)明致力于解決至少這些上述需要。
[0007] 概述 申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的組合物、方法和系統(tǒng)可滿足上述需要和其它需要。在某些 方面中，本發(fā)明涉及傳熱組合物，其包含：（a) HF0-1234ze (在某些優(yōu)選實(shí)施方案中為反 式-HF0-l234ze);(b) HFC_227ea;和（c)任選 HFC-l：Ma，其中 HFO-I2^ze 和 HFC_227ea 以 形成共沸或類共沸組合物的有效量提供。在某些實(shí)施方案中，該傳熱組合物包含（a)約80 重量％至約95重量％的HF0-1234ze ;和（b)約5重量％至約20重量％的HFC-227ea，該重 量百分比基于所述組合物中組分（a) - (c)的總量。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，該傳熱組合 物包含（a)約83重量％至約92重量％的HF0-1234ze ;和（b)約8重量％至約17重量％ 的HFC_227ea，該重量百分比基于所述組合物中組分（a) - (c)的總量。在還進(jìn)一步的實(shí) 施方案中，該傳熱組合物包含（a)約85重量％至約90重量％的HF0-1234ze ;和（b)約10 重量％至約15重量％的冊(cè)0227冊(cè)，該重量百分比基于所述組合物中組分（a) - (c)的總 量。在還進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，該傳熱組合物包含（a)約88重量％至約92重量％的 HF0-1234ze ;和（b)約8重量％至約12重量％的HFC-227ea，該重量百分比基于所述組合 物中組分（a) - (c)的總量。
[0008] 在上述的某些實(shí)施方案中，在該組合物中包含HFC_134a。在某些這樣的實(shí)施方案 中，該傳熱組合物包含（a)約60重量％至約95重量％的HF0-1234ze ; (b)約5重量％至約 20重量％的HFC-227ea，（c)大于約0重量％至約20重量％的HFC-134a，該重量百分比基 于所述組合物中組分（a) - (c)的總量。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，該傳熱組合物包含（a) 約68重量％至約92重量％的HF0-1234ze ; (b)約8重量％至約17重量％的HFC-227ea， (c)大于0重量％至約15重量％的冊(cè)0134&，該重量百分比基于所述組合物中組分（a) - (c)的總量。在還進(jìn)一步的實(shí)施方案中，該傳熱組合物包含（a)約75重量％至約90重量％ 的HF0-1234ze ; (b)約10重量％至約15重量％的HFC-227ea，（c)大于約0重量％至約 10重量％的冊(cè)0134&，該重量百分比基于所述組合物中組分（a) - (c)的總量。在還進(jìn) 一步的實(shí)施方案中，該傳熱組合物包含（a)約80重量％至約90重量％的HF0-1234ze ; (b) 約10重量％至約15重量％的HFC-227ea，（c)大于約0重量％至約5重量％的HFC-134a， 該重量百分比基于所述組合物中組分（a) - (c)的總量。
[0009] 申請(qǐng)人已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，本組合物中的組分的組合(尤其是在本文中指定的優(yōu)選 范圍內(nèi)）能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)由單獨(dú)的任一組分無(wú)法實(shí)現(xiàn)的重要和難以實(shí)現(xiàn)的制冷劑性能屬性的 組合。例如，本發(fā)明的優(yōu)選組合物在可燃性方面為第1類并同時(shí)具有合意地低的GWP。它們 也表現(xiàn)出與HFC-134a (在本文中也稱作"R-134a"）相同、類似或在其商業(yè)上可容許的偏差 內(nèi)的容積制冷量。
[0010] 也可以為本發(fā)明的任何一個(gè)或多個(gè)組合物、系統(tǒng)或方法提供一種或多種助制冷 劑。這樣的助制冷劑的非限制性實(shí)例可包括HFC-152a、HF0-1234yf、HFC-236ea、HFC-245fa 和C02之一或組合。在某些方面中，這樣的助制冷劑可以以該組合物總重量的小于5重量％ 的量提供。
[0011] 本發(fā)明還涉及利用本發(fā)明的組合物的方法和系統(tǒng)，包括用于傳熱和用于改造現(xiàn)有 傳熱系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的某些優(yōu)選方法方面涉及在現(xiàn)有制冷系統(tǒng)中提供冷卻的方 法。本發(fā)明的其它方法方面提供改造設(shè)計(jì)成含有R-134a制冷劑的現(xiàn)有系統(tǒng)的方法，包括將 本發(fā)明的組合物引入該系統(tǒng)而不作出對(duì)所述現(xiàn)有制冷系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)工程修改。在某些非限制 性方面中，該制冷系統(tǒng)可包括選自小型制冷系統(tǒng)、低溫和中溫制冷系統(tǒng)、固定空調(diào)機(jī)、汽車 空調(diào)機(jī)、家用冰箱/冰柜、冷卻器（chiller)、熱栗、自動(dòng)售貨機(jī)、螺桿式冷水機(jī)、離心式冷水 機(jī)、中壓離心式冷水機(jī)、熱栗熱水器和除濕器的單元。
[0012] 術(shù)語(yǔ)"HF0-1234"在本文中用于表示所有的四氟丙烯。在四氟丙烯中包括 1，1，1，2_四氟丙烯（HF0-1234yf)和順式-和反式-1，1，1,3-四氟丙烯（HF0-1234ze)。術(shù) 語(yǔ)HF0-1234ze在本文中類屬地用于指代1，1，1，3_四氟丙烯，無(wú)論其是順式-還是反式-形 式。術(shù)語(yǔ)"順式HF0-1234ze"和"反式HF0-1234ze"在本文中分別用于描述1，1，1，3-四氟 丙烯的順式-和反式-形式。術(shù)語(yǔ)"HF0-1234ze"因此在其范圍內(nèi)包括順式HF0-1234ze、反 式HF0-1234ze和這些的所有組合和混合物。
[0013] 術(shù)語(yǔ)"HFC_134a"在本文中用于指代1，1，1，2-四氟乙烷。
[0014] 技術(shù)人員基于本文提供的公開內(nèi)容容易明確另外的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案。
[0015] 附圖簡(jiǎn)述 圖1闡明了包括HFC-227ea和HF0-1234ze的組合物的可燃性界限。
[0016] 優(yōu)選實(shí)施方案詳述 許多加熱和冷卻系統(tǒng)，包括小型制冷系統(tǒng)(包括小型商業(yè)制冷系統(tǒng))、低溫和中溫制冷 系統(tǒng)、固定空調(diào)機(jī)、汽車空調(diào)機(jī)、家用冰箱/冰柜、冷卻器、熱栗、自動(dòng)售貨機(jī)、螺桿式冷水 機(jī)、離心式冷水機(jī)、熱栗熱水器、除濕器等中常用的一種制冷劑是具有1430的估算的高全 球變暖潛勢(shì)（GWP)的HFC-134a。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的組合物以出色和出乎意料的方 式滿足對(duì)此類應(yīng)用中的制冷劑(特別和優(yōu)選為HFC-134a)的代用品和/或替代品的需要。優(yōu) 選的組合物具有較低GWP值并同時(shí)提供在此類系統(tǒng)中的容積制冷量接近HFC-134a的不可 燃的無(wú)毒流體。
[0017] 在某些優(yōu)選形式中，本發(fā)明的組合物具有不大于約1，000,更優(yōu)選不大于約700， 再還更優(yōu)選約600或更小的全球變暖潛勢(shì)（GWP)。本文所用的"GWP"如經(jīng)此引用并入本文的 "The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002--the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project 的報(bào)告"中所定義的相 對(duì)于二氧化碳的GWP并經(jīng)100年的時(shí)間范圍測(cè)量。
[0018] 在某些優(yōu)選形式中，本組合物還優(yōu)選具有不大于0. 05,更優(yōu)選不大于0. 02， 還更優(yōu)選約〇的臭氧消耗潛勢(shì)（0DP)。本文所用的"0DP"如經(jīng)此引用并入本文的"The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002--the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring P