替代r-410a的传热流体的制作方法
【专利说明】替代R-410A的传热流体
[0001] 本申请是申请号为201080040360. 4、申请日为2010年08月17日、发明名称为"替 代R-410A的传热流体"的专利申请的分案申请。
[0002] 本发明涉及2, 3, 3, 3-四氟丙烯的三元组合物作为替代R-410A的传热流体的用 途。
[0003] 在蒙特利尔讨论了具有臭氧损耗潜势（ODP)的物质引起的问题，在这里签署了要 求减少氯氟烃（CFC)的生产和使用的协议。已对该协议进行修改，要求放弃CFC且将该规 定延伸到覆盖包括氢氯氟烃（HCFC)的其它产品。
[0004] 制冷装置和空调工业在替代这些制冷剂方面已经进行了相当大的投资，且因此氢 氟烃（HFC)投放市场。
[0005] 用作膨胀剂或溶剂的（氢）氯氟烃也已经用HFC替代。
[0006] 在汽车工业中，许多国家出售的车辆的空调用系统已从氯氟烃制冷剂（CFC-12) 改变为氢氟烃制冷剂（1，1，1，2-四氟乙烷：HFC-134a)，所述氢氟烃制冷剂对于臭氧层是较 少损害的。然而，对于京都议定书设定的目标，HFC-134a(GWP = 1300)被认为具有高的升 温能力。流体对于温室效应的贡献通过标准即GWP(全球变暖潜势）量化，其通过以二氧化 碳作为参考值1概括升温能力。
[0007] 由于二氧化碳是无毒、不可燃的，且具有非常低的GWP，因此已经提出将其作为用 于空调系统的制冷剂替代HFC-134a。但是，二氧化碳的使用具有若干缺点，特别是与其作为 在现有装置和技术中的制冷剂使用的非常高的压力相关的缺点。
[0008] 此外，由50重量％的五氟乙烷和50重量％的HFC-134a组成的混合物R-410A被 广泛地用作在固定空调机中的制冷剂。然而，该混合物具有2100的GWP。
[0009] 文献JP 4110388描述了式C3HniFn的氢氟丙烯（特别是四氟丙烯和三氟丙烯）作 为传热流体的用途，其中m、η表示1-5的整数且m+n = 6。
[0010] 文献W02004/037913公开了包括至少一种具有三个或四个碳原子的氟烯烃（特别 是五氟丙烯和四氟丙烯）的组合物作为传热流体的用途，所述组合物优选具有最高150的 GffP0
[0011] 文献WO 2005/105947教导了向四氟丙烯、优选1，3, 3, 3-四氟丙烯加入共膨胀剂 如二氟甲烷、五氟乙烷、四氟乙烷、二氟乙烷、七氟丙烷、六氟丙烷、五氟丙烷、五氟丁烷、水 和二氧化碳。
[0012] 文献 WO 2006/094303 公开 了含有 7. 4 重量 ％ 的 2, 3, 3, 3-四氟丙烯（1234yf) 和92. 6重量％的二氟甲烷（HFC-32)的共沸组合物。该文献还公开了含有91重量％的 2, 3, 3, 3-四氟丙烯和9重量％的二氟乙烷（HFC-152a)的共沸组合物。
[0013] 热交换器是用于将热能从一种流体传递到另一流体而不混合它们的装置。热通量 经过分开所述流体的交换表面。主要地，该方法用于冷却或加热不能直接冷却或加热的液 体或气体。
[0014] 在压缩系统中，在制冷剂和热源之间的热交换经由传热流体发生。这些传热流体 是气态（在空调和直接膨胀制冷中的空气）、液体（在家用热栗中的水，二醇（乙二醇）溶 液）或两相。
[0015] 存在多种传递模式：
[0016] -两种流体平行布置且以相同的方向行进：并流模式（反秩序的 (antimethodical))；
[0017] -两种流体平行布置但以相反方向行进：逆流模式（有秩序的（methodical));
[0018] -两种流体垂直地安置：错流模式。所述错流可具有并流或逆流趋势；
[0019] -两种流体中的一种在较宽的管道中进行U型转弯，第二种流体穿过所述管道。 该构造在其一半的长度可与并流交换器比较，且对于另一半可与逆流交换器比较：钉-头 (pin-head)模式。
[0020] 申请人现在已发现2, 3, 3, 3-四氟丙烯、1，1-二氟乙烷和二氟甲烷的三元组合物 作为传热流体是特别有利的。
[0021] 这些组合物具有零ODP和低于现有传热流体如R410A的GWP两者。
[0022] 此外，它们的性能（C0P :性能系数，定义为系统提供的有用功率对向系统提供的 功率或由系统消耗的功率）超过现有的传热流体如R410A。
[0023] 在本发明中用作传热流体的所述组合物具有大于87°C的临界温度（R410A的临界 温度为70. 5°C )。这些组合物可用在热栗中，用于在最高达65°C的温度提供热，而且在最高 达87°C的更高温度（其中不能使用R410A的温度范围）下提供热。
[0024] 在本发明中用作传热流体的所述组合物具有与由R410A给出的值相当的在压缩 机出口处的温度。在冷凝器的压力比R410A的压力低，且压缩比也较低。这些组合物可使 用与以R410A使用的相同的压缩机技术。
[0025] 在本发明中用作传热流体的所述组合物具有低于R410A的饱和蒸汽密度的饱和 蒸汽密度。由这些组合物给出的体积容量与R410A的体积容量相当（91-95%)。由于这些 性质，这些组合物以较小的管道直径且因此在蒸汽管道中较小的压头损失运行，这提高装 置的性能。
[0026] 这些组合物优选在具有交换器的压缩型制冷系统中是合适的，所述交换器以逆流 模式或具有逆流趋势的错流模式运行。
[0027] 因此，这些组合物可用作在如下中的传热流体：热栗（任选地可逆的）、空调、以 及低温和中温制冷，其使用具有以逆流模式或具有逆流趋势的错流模式的交换器的压缩系 统。因此，本发明涉及2, 3, 3, 3-四氟丙烯、1，1-二氟乙烷和二氟甲烷的三元组合物作为在 制冷系统中替代混合物R410A的传热流体的用途。
[0028] 优选地，这些组合物用在具有以逆流模式或具有逆流趋势的错流模式运行的交换 器的压缩型制冷系统中。
[0029] 优选地，在本发明中使用的组合物基本上（主要，本质上，essentially)含有5-83 重量％的2, 3, 3, 3-四氟丙烯及2-50重量％的1，1-二氟乙烷和15-75重量％的二氟甲烷。
[0030] 有利地，使用的所述组合物基本上含有5-63重量％的2, 3, 3, 3-四氟丙烯及2-25 重量％的二氟乙烷和35-70重量％的二氟甲烷。
[0031] 特别优选的所述组合物基本上含有40-58重量％的2, 3, 3, 3-四氟丙烯及40-50 重量％的二氣甲烧和2_10重量％的1，1-二氣乙烧。
[0032] 在本发明中使用的组合物可为稳定化的。稳定剂优选占相对于总的组合物的最多 5重量％。
[0033] 作为稳定剂，我们可特别提及硝基甲烷；抗坏血酸；对苯二甲酸；唑如甲基苯并三 唑或苯并三唑；酚类化合物如生育酚、对苯二酚、叔丁基对苯二酚或2, 6-二叔丁基-4-甲基 苯酚；环氧化物（任选氟化或全氟化的烷基、或烯基或芳族的）如正丁基缩水甘油醚、己二 醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、丁苯基缩水甘油醚；亚磷酸酯；磷酸酯