用于冷却器应用的反式-氯-3,3,3-三氟丙烯的制作方法
【专利说明】用于冷却器应用的反式-氯-3, 3, 3-三氟丙稀
[0001] 本案是分案申请，其母案是申请日为2009年12月16日、申请号为 200980102660. 8、发明名称为"用于冷却器应用的反式-氯-3, 3, 3-三氟丙烯"的申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本发明要求2008年12月17日提交的美国临时专利申请序号61/138, 245,和2009 年1月9日提交的美国申请序号12/351，807的优先权，后者要求了 2008年1月10日提交 的美国临时专利申请序号61/020, 390的优先权。
技术领域
[0004] 本发明涉及在多种应用中具有用途的组合物，所述应用包括冷却器（chiller)应 用，和利用这些组合物的方法和系统。具体地，本发明涉及在冷却器应用中使用包含反式 1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（1233zd (E))的制冷剂组合物的方法。
【背景技术】
[0005] 以碳氟化合物为基础的流体广泛应用于制冷、热泵、空调和冷却器应用中。碳氟化 合物被用来将热量从不需要的位置传输到需要热量的位置。制冷或空调系统的目的是从冷 区域移走能量。热泵的目的是向热的区域增加能量。
[0006] 制冷剂的物理性质，如密度、蒸汽压和汽化热，帮助确定哪种应用对于制冷剂是最 好的。制冷剂的安全性和对环境的影响也应予以考虑。例如，可燃性、臭氧消耗潜势（ODP) 和全球变暖潜势（GWP)都应予以考虑。
[0007] 制冷剂的混合物通常用于与制冷系统或热泵系统期望的物理性质相匹配。然而， 离心式冷却器只能适应纯制冷剂或者共沸制冷剂，因为非共沸混合物在池沸腾蒸发器内会 分离而降低系统的性能。
[0008] 对于用于冷却器的新的制冷剂，需要考虑的重要因素是COP (以KW记的冷却量与 以KW记的整个冷却器消耗的能量之间的比率）。COP允许对冷却器系统中不同的制冷剂进 行有效地比较。COP越高，系统将能量转换成所需要冷却的效率越高。
[0009] 发明概述
[0010] 本发明的各方面涉及在冷却器系统中具有用途的组合物，和利用这种组合物的方 法和系统。
[0011] 本发明提供包含至少反式1-氯-3,3,3-三氟丙烯（12332(1出)）的组合物。在诸 如冷却器的制冷应用中，从环境角度讲，包含化合物1233zd(E)的组合物是合适的氯氟烃 的替代物。
[0012] 发明详述
[0013] 已经发现，1233zd (E)(反式1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯）作为冷却器应用中的制冷剂 特别有用。由于1233zd(E)在大气中的寿命极短，这些分子的臭氧消耗潜势和全球变暖潜 势显著小于目前使用的制冷剂R-123。另外发现，目前已有的低ODP分子中，在蒙特利尔协 定中没有被规划为逐渐淘汰的所有化合物中，1233zd(E)的COP最高。
[0014] 已经发现，在冷却器应用中，制冷剂1233zd(E)的表现优于顺式异构体 1233zd(Z)。1233zd(E)具有高得多的容量，因此传递相同的容量可以使用比1233zd(Z)或 R123系统更小的系统。1233zd(E)的COP略低于1233zd(Z)的，并且与R123的相当。
[0015] 可用于本发明的组合物包括反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯0〇^-12332(1?))。 虽然预期本发明的组合物可以包括宽范围用量的1233zd(E)，但通常本发明的制冷剂组合 物所包含的1233zd(E)的量为总组合物的至少约50重量％，并且更特别地为至少约70重 量％。在多个实施方案中，本发明的传热组合物包含100%的1233zd(E)。
[0016] 用于本发明的1233zd(E)应该以足够高的纯度使用，以避免给所述系统的冷却或 加热性能带来不利影响。
[0017] 本发明的组合物可包括其它组分，目的是加强或提供组合物的某种功能，或在某 些情况下，降低组合物的成本。例如，根据本发明的制冷剂组合物，特别是用于蒸汽压缩系 统中的那些，包括润滑剂，通常占组合物的约30至约50重量％。另外，本发明组合物还可 包括兼容剂，如丙烷和戊烷，目的是辅助润滑剂的相容性和/或溶解度。这种兼容剂，包括 丙烷、丁烷和戊烷，优选占组合物的约0. 5至约5重量％。表面活性剂和增溶剂的组合也 可以添加到本发明的组合物中，以辅助油溶性，如美国专利号6, 516, 837所披露的，该披露 内容被引入作为参考。与氢氟烃（HFC)制冷剂共同用于制冷机械中的常用的制冷润滑剂， 如多元醇酯（POEs)和聚亚烷基二醇（PAGs)、硅油、矿物油、烷基苯（ABs)和聚（α-烯烃） (PAO)，可与本发明的制冷剂组合物共同使用。还可以加入作为稳定剂的硝基甲烷。
[0018] 许多现有制冷系统目前已适应与现有制冷剂共同使用，据信本发明的组合物可以 适用于许多这类系统，系统可以进行改造也可以不进行改造。在许多应用中，本发明的组 合物可以作为目前基于具有相对高容量的制冷剂的系统的替代物提供其优势。另外，在例 如因为成本的原因，希望使用本发明的较低容量的制冷剂组合物代替较高容量的制冷剂的 实施方案中，本发明组合物的这些实施方案提供一个潜在的优势。因此，在某些实施方案中 优选使用本发明的组合物，特别是包含显著比例的1233zd (E)，并且在一些实施方案中基本 上由1233zd(E)组成的组合物作为现有制冷剂如R-Il和R-123的替代物。在某些应用中， 本发明的制冷剂潜在地允许较大排量压缩机的使用优势，从而导致较其它制冷剂如R_134a 具有更好的节能效率。因此，包括1233zd(E)的制冷剂组合物，提供了实现制冷剂替代应用 中以能量为基础的竞争优势的可能性。
[0019] 预期包括1233zd(E)的组合物在通常连同工业空调系统使用的冷却器中也有优 势（在原系统中或者当作为制冷剂如R-12和R-500的替代物使用时）。
[0020] 不需要易燃性抑制剂，因为1233zd(E)是不可燃的。此外，1233zd(E)可以作为易 燃性抑制剂添加到使用可燃制冷剂的冷却器中。
[0021] 本发明的方法、系统和组合物因此适用于连同汽车空调系统和设备、工业制冷系 统和设备、冷却器、家用冰箱和冷冻机、一般空调系统、热泵等一起使用。
[0022] 因此，所述组合物被用在多种方法和系统中，包括在用于传递热量的方法和系统 中的传热流体中，如在制冷、空调和热泵系统中使用的制冷剂。
[0023] 例如，传热方法一般包括提供本发明的组合物，并造成热量被传输到组合物或从 组合物传出而使组合物发生相变。例如，本发明方法提供了通过从流体或者制品吸热以进 行冷却，优选地通过蒸发位于待冷却物体或流体附近的本发明制冷剂组合物以得到包含本 发明组合物的蒸汽。优选的方法包括压缩制冷剂蒸汽的另外步骤，通常使用压缩机或者类 似设备以得到相对压力升高的本发明组合物的蒸