包含2,3,3,3-四氟丙烯和烴的組合物及其用圖
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2009年11月18日、申請?zhí)枮?00980146232.5(國際申請?zhí)枮?卩(：17^52009/064933)、發(fā)明名稱為"包含2,3,3,3-四氟丙烯和烴的組合物及其用途"的發(fā) 明專利申請的分案申請。
[0002] 相關申請的奪叉引用
[0003] 本專利申請要求2008年11月19日提交的美國臨時專利申請61/116, 041的優(yōu)先 權利益。
技術領域
[0004] 本公開涉及用于制冷、空調和熱泵系統(tǒng)的組合物，其中所述組合物包含四氟丙烯 和至少一種烴。本發(fā)明的組合物可用于制冷或制熱的過程，如熱傳遞流體、泡沫發(fā)泡劑、氣 溶膠推進劑、以及阻燃劑和滅火劑。
【背景技術】
[0005] 由于蒙特利爾議定書規(guī)定逐步停止使用損耗臭氧層的氯氟烴（CFC)和氫氯氟烴 (HCFC)，因此在過去幾十年來，制冷產業(yè)一直致力于尋找替代制冷劑。對大多數(shù)制冷劑產商 而言，解決方案一直是氫氟烴（HFC)制冷劑的商品化。目前應用最廣泛的新型HFC制冷劑 HFC-134a具有零臭氧損耗潛勢，因此不受當前《（蒙特利爾議定書）》逐步淘汰規(guī)定的影響。
[0006] 另外的環(huán)保法規(guī)可能會最終導致全球性地逐步淘汰某些HFC制冷劑。目前，汽車 業(yè)正面臨與用于移動空調的制冷劑的全球變暖潛勢有關的法規(guī)約束。因此，移動空調市場 目前迫切需要找到全球變暖潛勢較低的新型制冷劑。如果對例如固定式空調和制冷系統(tǒng)的 法規(guī)約束在將來更加廣泛實施，則對能夠用于制冷和空調產業(yè)所有領域的制冷劑的需求將 感到甚至更加迫切。
[0007] 目前提出的HFC-134a替代性制冷劑包括HFC-152a、純烴如丁烷或丙烷、或"天然" 制冷劑如CO 2。這些建議的替代物中許多是有毒、易燃和/或能效低的。還提出了 HCFC-22、 R404A、R407C、R410A等等的新型替代物。因此，正在尋求新型替代性制冷劑。

【發(fā)明內容】

[0008] 本公開的主旨是提供新型制冷劑組合物和熱傳遞流體組合物，與當前制冷劑相 比，所述組合物提供獨特的特征以符合低或零臭氧損耗潛勢和低全球變暖潛勢的要求。
[0009] 本文所公開的是組合物，所述組合物包含：
[0010] HF0-1234yf 和環(huán)丙烷；
[0011] HF0_1234yf 和丙烯；
[0012] HF0-1234yf、HFC_152a 和環(huán)丙烷；
[0013] HF0-1234yf、HFC_152a 和丙烷；以及
[0014] HF0_1234yf、HFC_134a 和環(huán)丙烷。
[0015] 本文還公開了制冷和制熱的方法以及替代其它制冷劑的方法。
[0016] 發(fā)明詳沐
[0017] 在提出下述實施方案詳情之前，先定義或闡明一些術語。
[0018] 定義
[0019] 如本文所用，術語熱傳遞組合物是指用于將熱量從熱源傳遞到散熱器的組合物。
[0020] 熱源被定義為希望從此處添加、轉移、迀移或轉運熱量的任何空間、場所、實物或 物體。熱源的實例是需要冷凍或冷卻的空間（開放或密閉的），如超級市場內的冷藏機或冷 凍柜、需要空調的建筑空間、工業(yè)水冷卻器或需要空調的汽車乘客室。在一些實施方案中， 熱傳遞組合物可在整個轉移過程中保持恒定狀態(tài)（即不氣化或冷凝）。在其它實施方案中， 蒸發(fā)冷卻工藝也可使用熱傳遞組合物。
[0021] 散熱器被定義為能夠吸熱的任何空間、場所、實物或物體。蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)是此 類散熱器的一個實例。
[0022] 熱傳遞系統(tǒng)是用于在特定空間內產生加熱或冷卻效應的系統(tǒng)（或設備）。熱傳遞 系統(tǒng)可以是移動系統(tǒng)或固定系統(tǒng)。
[0023] 熱傳遞系統(tǒng)的實例包括但不限于空調、冷凍機、冷藏機、熱泵、水冷卻器、滿液式蒸 發(fā)冷卻器、直接膨脹式冷卻器、步入式冷藏柜、熱泵、移動式冷藏機、移動式空調裝置、以及 它們的組合。
[0024] 如本文所用，移動式熱傳遞系統(tǒng)是指整合到公路、鐵路、海洋或空中運輸裝置中的 任何制冷、空調或加熱設備。此外，移動式制冷或空調裝置包括獨立于任何移動載體并被稱 為"聯(lián)合運輸"系統(tǒng)的那些設備。此類聯(lián)合運輸系統(tǒng)包括"集裝箱"（海路/陸路聯(lián)合運輸） 以及"可折卸貨廂"（公路/鐵路聯(lián)合運輸）。
[0025] 如本文所用，固定式熱傳遞系統(tǒng)是在運轉期間固定在一個地方的系統(tǒng)。固定式熱 傳遞系統(tǒng)可結合到任何類型建筑之中或連結到其上，或者可以是位于戶外的獨立式裝置， 諸如軟飲料自動販賣機。這些固定式應用可以是固定式空調和熱泵（包括但不限于冷卻 器，高溫熱泵，住宅、商業(yè)或工業(yè)空調系統(tǒng)，并且包括窗式冷卻器、無管式冷卻器、導管式冷 卻器、整體式末端冷卻器，以及在建筑外部但與建筑連接的那些諸如屋頂系統(tǒng)）。在固定式 制冷應用中，所公開的組合物可用于設備中，所述設備包括商業(yè)、工業(yè)或住宅冷藏機和冷凍 機、制冰機、整體式冷卻機和冷凍機、滿液式蒸發(fā)冷卻器、直接膨脹式冷卻器、步入式和手取 式冷卻機和冷凍機，以及系統(tǒng)的組合。在一些實施方案中，所公開的組合物可用于超市制冷 系統(tǒng)中。此外，固定式系統(tǒng)包括采用初級制冷劑和次級熱傳遞流體的二次回路系統(tǒng)。
[0026] 制冷量（還被稱為冷卻容量）是定義蒸發(fā)器中制冷劑焓變/鎊循環(huán)制冷劑的術 語，或是定義被蒸發(fā)器中制冷劑移除的熱量/單位體積離開蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽的術語 (體積容量）。制冷量是制冷劑或熱傳遞組合物制冷能力的量度。因此，制冷量越高，產生 冷卻效果越大。冷卻速率是指每單位時間內被蒸發(fā)器內制冷劑移除的熱量。
[0027] 性能系數(shù)（COP)是移除的熱量與運轉循環(huán)所需的能量輸入的比值。COP越高，能量 效率越高。COP與能量效率比率（EER)直接相關，所述能量效率比率為制冷設備或空調設備 在一組具體內溫和外溫下的效率等級。
[0028] 術語"過冷"是指液體溫度降至給定壓力下的液體飽和點以下。飽和點是蒸汽組 合物被完全冷凝成液體時的溫度（還被稱為泡點）。但是在給定壓力下，過冷持續(xù)將液體冷 卻成更低溫度的液體。通過將液體冷卻至飽和溫度以下，能夠提高凈制冷量。因而，過冷改 善了系統(tǒng)的制冷量和能量效率。過冷量是冷卻到飽和溫度以下的量值（以度為單位）或液 體組合物被冷卻至其飽和溫度以下的程度
[0029] 過熱是定義蒸汽組合物被加熱至其飽和蒸汽溫度（如果組合物被冷卻，形成第一 滴液體時的溫度，還被稱為"露點"）以上的程度的術語。
[0030] 溫度滑移（有時被簡稱為"滑移"）是除任何過冷或過熱外，因制冷系統(tǒng)組件內的 制冷劑而致的相變過程中起始溫度與最終溫度間的絕對差值。該術語可用于描述近共沸或 非共沸組合物的冷凝或蒸發(fā)。
[0031] 共沸組合物是指行為如同單一物質的兩種或更多種物質的恒沸混合物。一種表征 共沸組合物的方法是：由液體部分蒸發(fā)或蒸餾產生的蒸汽與從其中蒸發(fā)或蒸餾的液體具有 相同的組成，即混合物蒸餾/回流，而不發(fā)生組分變化。恒沸組合物具有共沸特征，因為與 相同化合物的非共沸混合物的沸點相比，它們表現(xiàn)出最高或最低沸點。操作期間，共沸組合 物不會在制冷或空調系統(tǒng)中發(fā)生可能降低系統(tǒng)熱傳遞和效率的分餾。此外，共沸組合物在 從制冷和或空調系統(tǒng)中漏出時不會發(fā)生分餾。
[0032] 近共沸組合物（還通常被稱為"類共沸組合物"）是行為基本上如同單一物質的兩 種或更多種物質的基本上恒沸的液體混合物。一種表征近共沸組合物的方法是：由液體部 分蒸發(fā)或蒸餾產生的蒸汽與從其中蒸發(fā)或蒸餾的液體具有基本上相同的組成，即所述混合 物蒸餾/回流，而組成沒有顯著變化。表征近共沸組合物的另一種方法是，具體溫度下組合 物的泡點蒸汽壓和露點蒸汽壓基本上相同。本文中，如果在通過諸如蒸發(fā)或煮沸移除50重 量％的組合物后，原組合物與50重量％原組合物被移除后的剩余組合物之間的蒸汽壓差 小于約10%，則組合物是近共沸的。
[0033] 非共沸組合物是行為如同簡單混合物而不是單一物質的兩種或更多種物質的混 合物。表征非共沸組合物的一種方法是，由液體部分蒸發(fā)或蒸餾產生的蒸汽與從其中蒸發(fā) 或蒸餾的液體具有顯著不同的組成，即所述混合物蒸餾/回流，同時基本組成改變。表征非 共沸組合物的另一種方法是，具體溫度下組合物的泡點蒸汽壓和露點蒸汽壓顯著不同。本 文中，如果在通過如蒸發(fā)或煮練移除50重量％的組合物后，原組合物與50重量％原組合物 被移除后的剩余組合物之間的蒸汽壓差大于約10 %，則組合物是非共沸的。
[0034] 如本文所用，術語"潤滑劑"是指加入到組合物或壓縮機中（并且與任何熱傳遞系 統(tǒng)中所用的任何熱傳遞組合物接觸）以向所述壓縮機提供潤滑作用，有助于防止部件卡住 的任何材料。
[0035] 如本文所用，增容劑是改善所公開組合物中氫氟烴在熱傳遞系統(tǒng)潤滑劑中溶解度 的化合物。在一些實施方案中，所述增容劑改善了壓縮機回油性。在一些實施方案中，所述 組合物與系統(tǒng)潤滑劑一起使用，以降低富油相粘度。
[0036] 如本文所用，回油性是指熱傳遞組合物攜帶潤滑劑通過熱傳遞系統(tǒng)并且使其返回 到壓縮機中的能力。也就是說，在使用中，屢見不鮮的是一部分壓縮機潤滑劑被熱傳遞組合 物從壓縮機帶離進到系統(tǒng)其它部分中。在此類系統(tǒng)中，如果潤滑劑未有效地返回到壓縮機， 則壓縮機將因缺乏潤滑而最終出故障。
[0037] 如本文所用，"紫外"染料定義為吸收電磁波頻譜在紫外或"近"紫外區(qū)域內的光的 紫外熒光或磷光組合物。在發(fā)射至少一部分波長在10納米至約775納米范圍內的輻射的 紫外光照射下，可檢測到由紫外熒光染料產生的熒光。
[0038] 全球變暖潛勢（GWP)是由空氣排放一千克具體溫室氣體與排放一千克二氧化碳 相比而得的評估相對全球變暖影響的指數(shù)。計算不同時間范圍的GWP，顯示指定氣體的大氣 壽命效應。100年時間范圍的GWP是通常所參考的值。就混合物而言，可根據(jù)每種組分的單 獨GWP來計算加權平均數(shù)。
[0039] 臭氧損耗潛勢（ODP)是涉及由物質造成的臭氧損耗量的數(shù)值。ODP是化學物質對 臭氧的影響與相似量的CFC-Il (三氯氟甲烷）