包含2,3,3,3-四氟丙烯和烃的组合物及其用图
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2009年11月18日、申请号为200980146232.5(国际申请号为 卩(：17^52009/064933)、发明名称为"包含2,3,3,3-四氟丙烯和烃的组合物及其用途"的发 明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的夺叉引用
[0003] 本专利申请要求2008年11月19日提交的美国临时专利申请61/116, 041的优先 权利益。
技术领域
[0004] 本公开涉及用于制冷、空调和热泵系统的组合物，其中所述组合物包含四氟丙烯 和至少一种烃。本发明的组合物可用于制冷或制热的过程，如热传递流体、泡沫发泡剂、气 溶胶推进剂、以及阻燃剂和灭火剂。
【背景技术】
[0005] 由于蒙特利尔议定书规定逐步停止使用损耗臭氧层的氯氟烃（CFC)和氢氯氟烃 (HCFC)，因此在过去几十年来，制冷产业一直致力于寻找替代制冷剂。对大多数制冷剂产商 而言，解决方案一直是氢氟烃（HFC)制冷剂的商品化。目前应用最广泛的新型HFC制冷剂 HFC-134a具有零臭氧损耗潜势，因此不受当前《（蒙特利尔议定书）》逐步淘汰规定的影响。
[0006] 另外的环保法规可能会最终导致全球性地逐步淘汰某些HFC制冷剂。目前，汽车 业正面临与用于移动空调的制冷剂的全球变暖潜势有关的法规约束。因此，移动空调市场 目前迫切需要找到全球变暖潜势较低的新型制冷剂。如果对例如固定式空调和制冷系统的 法规约束在将来更加广泛实施，则对能够用于制冷和空调产业所有领域的制冷剂的需求将 感到甚至更加迫切。
[0007] 目前提出的HFC-134a替代性制冷剂包括HFC-152a、纯烃如丁烷或丙烷、或"天然" 制冷剂如CO 2。这些建议的替代物中许多是有毒、易燃和/或能效低的。还提出了 HCFC-22、 R404A、R407C、R410A等等的新型替代物。因此，正在寻求新型替代性制冷剂。
【发明内容】
[0008] 本公开的主旨是提供新型制冷剂组合物和热传递流体组合物，与当前制冷剂相 比，所述组合物提供独特的特征以符合低或零臭氧损耗潜势和低全球变暖潜势的要求。
[0009] 本文所公开的是组合物，所述组合物包含：
[0010] HF0-1234yf 和环丙烷；
[0011] HF0_1234yf 和丙烯；
[0012] HF0-1234yf、HFC_152a 和环丙烷；
[0013] HF0-1234yf、HFC_152a 和丙烷；以及
[0014] HF0_1234yf、HFC_134a 和环丙烷。
[0015] 本文还公开了制冷和制热的方法以及替代其它制冷剂的方法。
[0016] 发明详沐
[0017] 在提出下述实施方案详情之前，先定义或阐明一些术语。
[0018] 定义
[0019] 如本文所用，术语热传递组合物是指用于将热量从热源传递到散热器的组合物。
[0020] 热源被定义为希望从此处添加、转移、迀移或转运热量的任何空间、场所、实物或 物体。热源的实例是需要冷冻或冷却的空间（开放或密闭的），如超级市场内的冷藏机或冷 冻柜、需要空调的建筑空间、工业水冷却器或需要空调的汽车乘客室。在一些实施方案中， 热传递组合物可在整个转移过程中保持恒定状态（即不气化或冷凝）。在其它实施方案中， 蒸发冷却工艺也可使用热传递组合物。
[0021] 散热器被定义为能够吸热的任何空间、场所、实物或物体。蒸汽压缩制冷系统是此 类散热器的一个实例。
[0022] 热传递系统是用于在特定空间内产生加热或冷却效应的系统（或设备）。热传递 系统可以是移动系统或固定系统。
[0023] 热传递系统的实例包括但不限于空调、冷冻机、冷藏机、热泵、水冷却器、满液式蒸 发冷却器、直接膨胀式冷却器、步入式冷藏柜、热泵、移动式冷藏机、移动式空调装置、以及 它们的组合。
[0024] 如本文所用，移动式热传递系统是指整合到公路、铁路、海洋或空中运输装置中的 任何制冷、空调或加热设备。此外，移动式制冷或空调装置包括独立于任何移动载体并被称 为"联合运输"系统的那些设备。此类联合运输系统包括"集装箱"（海路/陆路联合运输） 以及"可折卸货厢"（公路/铁路联合运输）。
[0025] 如本文所用，固定式热传递系统是在运转期间固定在一个地方的系统。固定式热 传递系统可结合到任何类型建筑之中或连结到其上，或者可以是位于户外的独立式装置， 诸如软饮料自动贩卖机。这些固定式应用可以是固定式空调和热泵（包括但不限于冷却 器，高温热泵，住宅、商业或工业空调系统，并且包括窗式冷却器、无管式冷却器、导管式冷 却器、整体式末端冷却器，以及在建筑外部但与建筑连接的那些诸如屋顶系统）。在固定式 制冷应用中，所公开的组合物可用于设备中，所述设备包括商业、工业或住宅冷藏机和冷冻 机、制冰机、整体式冷却机和冷冻机、满液式蒸发冷却器、直接膨胀式冷却器、步入式和手取 式冷却机和冷冻机，以及系统的组合。在一些实施方案中，所公开的组合物可用于超市制冷 系统中。此外，固定式系统包括采用初级制冷剂和次级热传递流体的二次回路系统。
[0026] 制冷量（还被称为冷却容量）是定义蒸发器中制冷剂焓变/镑循环制冷剂的术 语，或是定义被蒸发器中制冷剂移除的热量/单位体积离开蒸发器的制冷剂蒸汽的术语 (体积容量）。制冷量是制冷剂或热传递组合物制冷能力的量度。因此，制冷量越高，产生 冷却效果越大。冷却速率是指每单位时间内被蒸发器内制冷剂移除的热量。
[0027] 性能系数（COP)是移除的热量与运转循环所需的能量输入的比值。COP越高，能量 效率越高。COP与能量效率比率（EER)直接相关，所述能量效率比率为制冷设备或空调设备 在一组具体内温和外温下的效率等级。
[0028] 术语"过冷"是指液体温度降至给定压力下的液体饱和点以下。饱和点是蒸汽组 合物被完全冷凝成液体时的温度（还被称为泡点）。但是在给定压力下，过冷持续将液体冷 却成更低温度的液体。通过将液体冷却至饱和温度以下，能够提高净制冷量。因而，过冷改 善了系统的制冷量和能量效率。过冷量是冷却到饱和温度以下的量值（以度为单位）或液 体组合物被冷却至其饱和温度以下的程度
[0029] 过热是定义蒸汽组合物被加热至其饱和蒸汽温度（如果组合物被冷却，形成第一 滴液体时的温度，还被称为"露点"）以上的程度的术语。
[0030] 温度滑移（有时被简称为"滑移"）是除任何过冷或过热外，因制冷系统组件内的 制冷剂而致的相变过程中起始温度与最终温度间的绝对差值。该术语可用于描述近共沸或 非共沸组合物的冷凝或蒸发。
[0031] 共沸组合物是指行为如同单一物质的两种或更多种物质的恒沸混合物。一种表征 共沸组合物的方法是：由液体部分蒸发或蒸馏产生的蒸汽与从其中蒸发或蒸馏的液体具有 相同的组成，即混合物蒸馏/回流，而不发生组分变化。恒沸组合物具有共沸特征，因为与 相同化合物的非共沸混合物的沸点相比，它们表现出最高或最低沸点。操作期间，共沸组合 物不会在制冷或空调系统中发生可能降低系统热传递和效率的分馏。此外，共沸组合物在 从制冷和或空调系统中漏出时不会发生分馏。
[0032] 近共沸组合物（还通常被称为"类共沸组合物"）是行为基本上如同单一物质的两 种或更多种物质的基本上恒沸的液体混合物。一种表征近共沸组合物的方法是：由液体部 分蒸发或蒸馏产生的蒸汽与从其中蒸发或蒸馏的液体具有基本上相同的组成，即所述混合 物蒸馏/回流，而组成没有显著变化。表征近共沸组合物的另一种方法是，具体温度下组合 物的泡点蒸汽压和露点蒸汽压基本上相同。本文中，如果在通过诸如蒸发或煮沸移除50重 量％的组合物后，原组合物与50重量％原组合物被移除后的剩余组合物之间的蒸汽压差 小于约10%，则组合物是近共沸的。
[0033] 非共沸组合物是行为如同简单混合物而不是单一物质的两种或更多种物质的混 合物。表征非共沸组合物的一种方法是，由液体部分蒸发或蒸馏产生的蒸汽与从其中蒸发 或蒸馏的液体具有显著不同的组成，即所述混合物蒸馏/回流，同时基本组成改变。表征非 共沸组合物的另一种方法是，具体温度下组合物的泡点蒸汽压和露点蒸汽压显著不同。本 文中，如果在通过如蒸发或煮练移除50重量％的组合物后，原组合物与50重量％原组合物 被移除后的剩余组合物之间的蒸汽压差大于约10 %，则组合物是非共沸的。
[0034] 如本文所用，术语"润滑剂"是指加入到组合物或压缩机中（并且与任何热传递系 统中所用的任何热传递组合物接触）以向所述压缩机提供润滑作用，有助于防止部件卡住 的任何材料。
[0035] 如本文所用，增容剂是改善所公开组合物中氢氟烃在热传递系统润滑剂中溶解度 的化合物。在一些实施方案中，所述增容剂改善了压缩机回油性。在一些实施方案中，所述 组合物与系统润滑剂一起使用，以降低富油相粘度。
[0036] 如本文所用，回油性是指热传递组合物携带润滑剂通过热传递系统并且使其返回 到压缩机中的能力。也就是说，在使用中，屡见不鲜的是一部分压缩机润滑剂被热传递组合 物从压缩机带离进到系统其它部分中。在此类系统中，如果润滑剂未有效地返回到压缩机， 则压缩机将因缺乏润滑而最终出故障。
[0037] 如本文所用，"紫外"染料定义为吸收电磁波频谱在紫外或"近"紫外区域内的光的 紫外荧光或磷光组合物。在发射至少一部分波长在10纳米至约775纳米范围内的辐射的 紫外光照射下，可检测到由紫外荧光染料产生的荧光。
[0038] 全球变暖潜势（GWP)是由空气排放一千克具体温室气体与排放一千克二氧化碳 相比而得的评估相对全球变暖影响的指数。计算不同时间范围的GWP，显示指定气体的大气 寿命效应。100年时间范围的GWP是通常所参考的值。就混合物而言，可根据每种组分的单 独GWP来计算加权平均数。
[0039] 臭氧损耗潜势（ODP)是涉及由物质造成的臭氧损耗量的数值。ODP是化学物质对 臭氧的影响与相似量的CFC-Il (三氯氟甲烷）