低gwp传热组合物的制作方法
【专利说明】低GWP传热组合物 发明领域
[0001] 本发明涉及具有特别是在制冷应用中的用途的组合物、方法和系统，并且在具体 方面涉及在通常使用用于加热和冷却应用的制冷剂R-410A和/或R-32的系统中使用的制 冷剂组合物。
[0002] 背景 已经发现氟烃基流体广泛用于很多商业和工业应用，包括作为系统例如空调、热泵和 制冷系统中的工作流体，其他用途包括例如气溶胶喷射剂、起泡剂和气体电介质。
[0003] 具有商业利益的传热流体必须满足某些非常特定和在某些情况下非常严格的物 理、化学和经济性质的组合。此外，存在很多不同类型的传热系统和传热设备，并且在很多 情况下在此类系统中使用的传热流体具有匹配单个系统需要的特定性质组合是重要的。例 如，基于蒸汽压缩循环的系统通常涉及以相对低压通过热吸收制冷剂从液相至气相的相变 和压缩蒸汽成相对升高的压力，以该相对升高的压力和温度通过除热气相冷凝成液相，然 后降低压力以再次开始循环。
[0004] 某些氟烃例如在很多应用中在很多热交换流体，例如制冷剂中为优选组分很多年 了。氟烷，例如氯氟甲烷和氯氟乙烷，由于在操作条件下它们的化学和物理性质，例如热容 量、可燃性、稳定性的独特组合和与系统中使用的润滑剂（如果存在任何的话）的混溶性而 在应用包括空调和热泵应用中作为制冷剂已经获得广泛应用。此外，在蒸汽压缩系统中通 常使用的很多制冷剂为单一组分流体、或非共沸、共沸混合物。
[0005] 在近些年越来越关心关于对地球大气和气候的潜在损害，并且某些氯基化合物已 经在这方面被认为是特别有问题的。在空调和制冷系统中使用含氯组合物(例如氯氟烃 (CFC)、氢氯氟烃（HCFC)等)作为制冷剂已经由于与很多此类化合物相关的消耗臭氧的性质 而成为不利的。因此，对于提供用于制冷和热泵应用的替代方案的新型氟烃和氢氟烃化合 物越来越需要。以举例方式，在某些方面，通过用不会消耗臭氧层的不含氯的制冷剂化合物 例如氢氟烃（HFC)代替含氯制冷剂来改进含氯制冷系统成为需要。
[0006] 围绕很多现存制冷剂的另一关注为很多此类产品导致全球变暖的趋势。该特征通 常作为全球变暖潜能（GWP)测量。化合物的GWP为贡献于化学品相对于已知参考分子即CO2 (其具有GWP = 1)的温室效应的潜能的量度。例如，以下已知的制冷剂具有以下的全球变 暖潜能：
[0007] 尽管已经证明上述各制冷剂在很多方面有效，但这些材料变得越来越不优选，因 为经常不期望使用具有大于约1000的GWP的材料。因此，需要这些和具有不期望的GWP的 其他现存制冷剂的替代品。
[0008] 因此，越来越需要作为至此为止在这些和其他应用中使用的组合物的吸引人的替 代品的新氟烃和氢氟烃化合物和组合物。例如，变得期望通过采用不会消耗臭氧层、不会导 致不期望水平的全球变暖并同时会满足用作传热材料的材料的此类系统的全部其他严格 要求的制冷剂组合物替代现存制冷剂改进某些系统包括含氯和某些含HFC制冷剂系统。
[0009] 关于性能性质，本申请人理解为任何潜在替代制冷剂还必须具有在很多最广泛使 用的流体中存在的那些性质，例如包括优异的传热性、化学稳定性、低-或无-毒性、低或非 可燃性和润滑剂相容性。
[0010] 关于使用效率，重要的是注意到制冷剂热力学性能或能量效率中的损失可能通过 源自电能增加的需要的增加的矿物燃料使用具有次级环境影响。
[0011] 此外，通常认为需要有效的制冷剂替代品，而对于目前与现存制冷剂例如含CFC 制冷剂一起使用的常规蒸汽压缩技术没有主要的设计变更（engineer change)。
[0012] 可燃性是很多应用的另一重要性质。即，认为在很多应用中包括特别是在传热应 用中使用为非可燃性或具有相对低可燃性的组合物是重要或必要的。本文中使用的术语 "非可燃性"是指如根据日期为2002年的ASTM标准E-681 (其并入本文中作为参考）测 定为非可燃性的化合物或组合物。不幸的是，可能期望以其他方式用于制冷剂组合物的很 多HFC和HFO是可燃性的。例如，氟烷、二氯乙烷（HFC-152a)和氟烯1，1，1 -三氟丙烯 (HF0-1243zf)分别是可燃的，因此不能在很多应用中单独使用。
[0013] 因此，申请人理解为需要在很多应用包括蒸汽压缩加热和冷却系统和方法中可潜 在使用的组合物，特别是传热组合物，同时避免上述一个或多个缺点。
[0014] 概述 在某些方面，本发明涉及包含或使用包含如下的多组分混合物的组合物、方法、用途和 系统：（a)约60重量％至约70重量％的HFC-32 ; (b)约20重量％至少于约40重量％的 选自如下的化合物：不饱和-CF3封端丙烯、不饱和-CF3封端丁烯、和这些物质的组合；和 (c)大于约0重量％至约10重量％的正丁烷、异丁烷和其组合，条件是相比于不含组分（c) 的组合物，所述量的组分（c)有效改善组合物滑移；加热容量、冷却容量、加热效率、冷却效 率；和/或排出温度的一个或多个。
[0015] 在其他方面，所述组合物包含（a)约63重量％至约69重量％的HFC-32 ; (b)约 25重量％至少于约37重量％的选自如下的化合物：不饱和-CF3封端丙烯、不饱和-CF3封 端丁烯、和这些物质的组合；和（c)大于约0重量％至约6重量％的正丁烷、异丁烷和其组 合，条件仍然是相比于不含组分（c)的组合物，所述量的组分（c)有效改善组合物滑移；加 热容量、冷却容量、加热效率、冷却效率；和/或排出温度的一个或多个。
[0016] 在某些优选实施方案中，本发明的组分（b)包含、基本上由、或由HF0-1234ze构 成。本文中使用的术语HF0-1234ze通常是指1，1，1，3-四氟丙烯，独立于是否其为顺式 或反式形式。本文中使用的术语"顺式HFO-1234ze "和"反式HFO-1234ze "分别描述了 1，1，1，3-四氟丙烯的顺式和反式形式。因此，术语"HF0-1234ze"包括在其范围内的顺式 HF0-1234ze、反式HF0-1234ze、和这些物质的全部组合和混合物。在某些优选方面，所述 HF0-1234ze包含、基本上由、或由反式HF0-1234ze构成。
[0017] 在其中组分（b)包含HF0-1234ze的上述其他方面，和特别是本发明的实施方案 中，可以提供形成共沸或类共沸组合物的有效量的组分（a)、（b)、和/或（c)。即在某些方 面，提供形成共沸或类共沸组合物有效量的丁烷或异丁烷和HF0-1234ze。在其他方面，提供 形成共沸或类共沸组合物的有效量的丁烷或异丁烷和HFC-32,在甚至其他方面，提供形成 共沸或类共沸组合物有效量的丁烷或异丁烷、HFC-32和HF0-1234ze。
[0018] 本发明还提供使用本发明组合物的方法和系统，包括用于传热的方法和系统，和 用于替代现存传热系统中的现存传热流体的方法和系统，和选择根据本发明的传热流体代 替一种或多种现存传热流体的方法。在某些实施方案中，可以使用本发明的组合物、方法和 系统代替任何已知的传热流体，此外在一些情况的优选实施方案中，本应用的组合物可以 用作R-410A和/或R-32的替代品。
[0019] 根据本发明考虑的制冷系统包括但不限于汽车空调系统、住宅空调系统、商业空 调系统、住宅制冷器（refrigerator)系统、住宅冷冻器（freezer)系统、商业制冷器系统、 商业冷冻器系统、深冷器（chiller)空调系统、深冷器制冷系统、热泵系统、和它们的两种 或更多种的组合。在某些优选实施方案中，所述制冷系统包括固定式制冷系统和热泵系统 或其中使用R-410A和/或R-32用作制冷剂的任何系统。
[0020] 附图的简要描述 图1示例随着制冷剂气相漏失进行R32/R1234ze/ 丁烷组成的变化。
[0021] 图2示例随着制冷剂气相漏失进行R32/R1234ze/异丁烷组成的变化。
[0022] 图 3 示例 R32/R1234ze/ 丁烷（67/28/5)的燃烧速度。
[0023] 优选实施方案的详述 R-410A通常用于空调系统，特别是固定式空调装置和热泵系统。其具有2088的预计 的全球变暖潜值（GWP)，其比期望的或需要的高得多。申请人已经发现本发明的组合物以例 外的并出乎预料的方式满足用于此类应用（具体但不只限于空调和热泵系统）的新组合物 的需要，其对于环境影响具有改进的性能，同时