E-1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯和任选的1，1，1，2，3-五氟丙烷在冷却器中的用途

E-1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯和任选的1，1，1，2，3-五氟丙烷在冷却器中的用途
【专利摘要】本发明涉及在具有蒸发器的冷却器中产生冷却的方法，其中蒸发制冷剂组合物以冷却热传递介质，并且将经冷却的热传递介质传送出蒸发器至待冷却的主体，其中所述冷却器为离心式冷却器。所述方法包括在蒸发器中蒸发作为制冷剂组合物的包含E-HFO-1438mzz和任选的HFC-245eb的组合物。本发明还涉及组合物，所述组合物包含：(1)基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz组成的制冷剂组分；和(2)适于在冷却器中使用的润滑剂；其中制冷剂中的E-HFO-1438mzz为至少1重量％。本发明还涉及包含制冷剂组合物的离心式冷却器设备，所述制冷剂组合物的特征在于，所述制冷剂包含E-HFO-1438mzz和任选的HFC-245eb。
【专利说明】E-1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯和任选的 1，1，1，2，3-五氟丙院在冷却器中的用途
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2011年12月21日提交的美国临时专利申请号61/578，366的优先权利益。
【技术领域】
[0003]本发明涉及在多种用途，并且具体地讲在冷却器中产生冷却的方法和系统。
【背景技术】
[0004]本发明的组合物是持续寻找下一代的低全球变暖潜能值材料的一部分。此类材料必须具有通过超低全球变暖潜能值和零臭氧损耗潜势衡量的低环境影响。在所述领域需要新型材料。

【发明内容】

[0005]本发明涉及包含E-l，l，l，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯(即E-HF0_1438mzz)和任选的1，1，1，2，3-五氟丙烷(即HFC-245eb)的组合物，以及在冷却器中使用E-HFO-1438mzz和任选的HFC-245eb的方法和系统。
[0006]本发明的实施例涉及化合物E-HF0_1438mzz自身或其与一种或多种下文详述其它化合物的组合。
[0007]根据本发明，提供在具有蒸发器的冷却器中产生冷却的方法，其中蒸发制冷剂组合物以冷却热传递介质，并且将冷却的热传递介质传送出蒸发器至待冷却的主体。所述方法包括在蒸发器中蒸发包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb的制冷剂组合物；其中所述冷却器为离心式冷却器。
[0008]根据本发明，提供了组合物。所述组合物包含:(I)基本上由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz组成的制冷剂组分；和⑵适于在冷却器中使用的润滑剂；其中制冷剂组分中的E-HF0-1438mzz为至少I重量％。
[0009]根据本发明，提供了包含制冷剂组合物的离心式冷却器设备。所述设备的特征在于，所述制冷剂组合物包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb。
[0010]根据本发明，提供了在经设计用于使用HCFC-123作为制冷剂组合物的离心式冷却器中替换HCFC-123的方法。所述方法包括向所述离心式冷却器中装入包含制冷剂组分的组合物，所述制冷剂组分基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb组成。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1为具有溢流式蒸发器的离心式冷却器实施例的示意图，所述冷却器可使用包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb的制冷剂组合物。
[0012]图2为具有 直接膨胀式蒸发器的离心式冷却器实施例的示意图，所述冷却器可使用包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb的制冷剂组合物。
【具体实施方式】
[0013]在提出下述实施例详情之前，先定义或阐明一些术语。
[0014]全球变暖潜能值(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。
[0015]“The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the WorldMeteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project”第 1.4.4部分，第1.28-1.31页(参见该部分的第一段)中定义了臭氧损耗潜势(ODP)。ODP代表一种化合物相对于同质量的三氯氟甲烷(CFC-1l)在平流层中导致的臭氧损耗程度。
[0016]如本文所用，热传递介质(或液体冷却介质)包含用于从待冷却的主体携带热至冷却器蒸发器或从冷却器冷凝器至冷却塔或其中热能够被排放到环境中的其它构造的组合物。
[0017]如本文所用，制冷剂组合物是可为单个化合物或包含化合物的混合物的组合物，其功能在于在循环中传热，其中组合物发生相变，在重复循环中由液体变为气体并再变为液体。
[0018]制冷量(有时称为冷却容量)是定义蒸发器中每单位质量循环的制冷剂组合物的制冷剂组合物焓变的术语 。体积冷却容量是指在蒸发器中每单位体积的制冷剂组合物蒸气离开蒸发器，由制冷剂组合物移除的热量。制冷量是制冷剂组合物或热传递组合物产生冷却能力的量度。冷却速率是指每单位时间内被蒸发器中制冷剂移除的热量。
[0019]性能系数(COP)是在蒸发器中移除的热量除以操作压缩机所需的能量。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。
[0020]过冷为液体温度降至低于给定压力下液体的饱和点。饱和点是蒸气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。过冷量是冷却到低于饱和温度的量(以度为单位)或液体组合物被冷却至低于其饱和温度的程度
[0021]过热是定义蒸气组合物被加热至其饱和度(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。
[0022]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组合物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。平均滑移是指蒸发器中的滑移和在一组给定条件下操作的特定冷却器系统的冷凝器中滑移的平均值。
[0023]共沸组合物是两种或更多种不同组分的混合物，当在给定压力下为液体形式时，所述混合物将在基本上恒定的温度下沸腾，所述温度可以高于或低于单独组分的沸腾温度，并且将提供基本上与经历沸腾的整个液体组成相同的蒸气组成。(参见例如 M.F.Doherty 和 M.F.Malone 的 “Conceptual Design of Distillation Systems，，，McGraw-Hill (New York) ,2001,185-186，351-359)。[0024]因此，共沸组合物的基本特征在于:在给定压力下，液体组合物的沸点是固定的，并且沸腾组合物上方的蒸气组成基本上就是整个沸腾液体组合物的组成(即，未发生液体组合物组分的分馏)。本领域还认识到，当共沸组合物在不同压力下经历沸腾时，共沸组合物中每种组分的沸点和重量百分比均可变化。因此，特征在于在特定压力下具有固定的沸点的共沸组合物可从以下几方面进行定义:存在于组分之间的独特关系、或所述组分的组成范围、或所述组合物中每种组分的精确重量百分比。
[0025]对于本发明的目的而言，类共沸组合物是指行为基本上类似共沸组合物的组合物(即沸腾或蒸发时具有恒沸特性或无分馏趋势)。因此，在沸腾或蒸发期间，如果蒸气和液体组成发生一些变化，则也仅发生最小程度或可忽略程度的变化。这与非类共沸组合物形成对比，在所述非类共沸组合物中，蒸气和液体组成在沸腾或蒸发期间发生显著程度的变化。
[0026]如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变型均旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含一系列元素的组合物、工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些元素，而可包括其它未明确列出的元素，或此类组合物、工艺、方法、制品或设备固有的元素。此外，除非有相反的明确说明，“或”是指包含性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下中任一者均满足条件A或B:A是真的(或存在的)且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)且B是真的(或存在的)、以及A和B都是真的(或存在的)。
[0027]连接短语“由...组 成”不包括任何没有指定的元素、步骤或成分。如果是在权利要求中，则此类词限制权利要求，以不包含除了通常与之伴随的杂质以外不是所述那些的物质。当短语“由...组成”出现在权利要求正文的条款中，而不是紧接在前序之后时，该短语只限定在该条款中所示的要素；其它元素没有被排除在作为整体的权利要求之外。
[0028]连接短语“基本上由...组成”用于限定组合物、方法或设备除了照字面所公开的那些以外，还包括物质、步骤、部件、组分或元素，前提条件是这些另外包括的物质、步骤、部件、组分或元素确实在很大程度上影响了受权利要求书保护的本发明的一个或多个基本特征和新颖特征。术语“基本上由...组成”居于“包含”和“由...组成”之间。
[0029]当 申请人:已经用开放式术语如“包含”定义了本发明或其一部分，则应易于理解(除非另外指明)，说明书应被解释为，还使用术语“基本上由...组成”或“由...组成”描述本发明。
[0030]同样，使用“一个”或“一种”来描述本文所描述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且对本发明的范围给出一般含义。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且除非明显地另有所指，单数还包括复数。
[0031]除非另外定义，本文所用的所有技术和科学术语具有如本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与本文所述的那些方法和材料的类似者或等同者均可用于本发明实施例的实践或检验，但合适的方法和材料是如下文所述的那些。除非引用具体段落，本文提及的所有出版物、专利申请、专利以及其它参考文献全文均以引用方式并入本文。如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。此外，材料、方法和例子仅是例证性的，并不旨在进行限制。
[0032]E-l，l，l，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯还称为 E-HF0_1438mzz，可由本领域已知的方法制得，如PCT专利公布W02009/079525中所述，在脱卤催化剂存在下使CF3CF2CCi2CF2CF3 (CFC-41-10mca)与氢气反应生成 CF3CF2CCl = CFCF3 (CFC-1419myx);在脱卤催化剂存在下使CF3CF2CCl = CFCF3 (CFC-1419myx)与氢气反应生成CF3CF2C = CCF3 (八氟-2-戊炔);并且在压力容器中使CF3CF2C = CCF3与氢化催化剂反应生成CF3CF2CH =CHCF3(1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯)。
[0033]HFC-245eb 或 1，1，1，2，3_ 五氟丙烷(CF3CHFCH2F)可通过 1，1，1，2，3_ 五氟 _2，3，
3-三氯丙烷(CF3CClFCCl2F*CFC-215bb)在碳载钯催化剂之上的氢化来制备，如美国专利公布2009-0264690A1中所公开的，其全文并入本文中，或通过1，2，3，3，3-五氟丙烯(CF3CF=CFH或HF0-1225ye)的氢化来制备，如美国专利5，396，000中所公开的，其以引用方式并入本文。
[0034]冷却器方法
[0035]提供了在具有蒸发器的冷却器中产生冷却的方法，其中蒸发制冷剂组合物以冷却热传递介质并将经冷却的热传递介质传送出蒸发器至待冷却的主体。所述方法包括在蒸发器中蒸发包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb的制冷剂组合物。在一个实施例中，所述方法包括(a)在热传递介质由此通过的蒸发器中蒸发包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC-245eb的液体制冷剂组合物，从而产生蒸气制冷剂组合物；以及(b)在压缩机中压缩蒸气制冷剂组合物。压缩机可为正位移压缩机或离心式压缩机。容积式压缩机包括往复式、螺杆式或涡旋式压缩机。值得注意的是使用离心式压缩机产生冷却的方法。用于产生冷却的方法通常向外部区域提供冷却，其中热传递介质离开蒸发器至待冷却的主体。
[0036]在产生冷却的方法中特别有用的是其中制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC-245eb组成的那些实施例。另外特别有用的是其中制冷剂组合物是共沸或类共沸的那些实施例。
[0037]在一个实施例中，可采用产生冷却的方法，其中冷却器蒸发器适于与HCFC-123 (2，2-二氯_1，1，1-二氟乙烧)一起使用。
[0038]在一个实施例中，提供了产生冷却的方法，其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb 和 E-HF0_1438mzz 组成，其中 E-HF0_1438mzz 的重量百分比基于 HFC_245eb 和E-HF0-1438mzz的总量计为75重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成的方法，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为76重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成的方法，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基于HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为77重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成的方法，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基于HFC_245eb和E-HF0_1438mzz的总量计为78重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成的方法，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基于HFC_245eb和E-HF0_1438mzz的总量计为79重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb以及由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成的方法，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC-245eb和E-HF0_1438mzz的总量计为80重量％或更低。
[0039]值得注意的是其中COP和体积冷却容量方面的冷却性能相对于最大可达性能在可接受界限内的方法。对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成，并且E-HF0_1438mzz的量小于50重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HFO_1438mzz组成，并且E-HFO-1438mzz的量小于55重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz组成，并且E-HFO-1438mzz的量小于60重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HFO_1438mzz组成，并且E-HFO-1438mzz的量小于65重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz组成，并且E-HFO_1438mzz的量为20重量％至65重量％。
[0040]在产生冷却的方法的另一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为至少35重量％的E-HFO-1438mzz。
[0041]在产生冷却的方法的另一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为至少40重量％的E-HFO-1438mzz。
[0042]在产生冷却的方法的一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz 组成。
[0043]在产生冷却的方法的另一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz和HFC_245eb组成，其中制冷剂中的E-HF0_1438mzz为至少I重量％。在产生冷却的方法的另一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz和HFC-245eb组成，其中制冷剂中的E-HF0_1438mzz为约I重量％至65重量％。
[0044]在产生冷却的方法的另一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和约35重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz组成。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由64重量％至45重量％的HFC-245eb和36重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成的方法。还值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由63重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz组成的方法。还值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由62重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成的方法。还值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由61重量％至45重量％的HFC-245eb和约39重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成的方法。
[0045]在产生冷却的方法的另一个实施例中，经蒸发的制冷剂组合物基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz组成。
[0046]在一个实施例中，待冷却的主体可为可被冷却的任何空间、物体或流体在一个实施例中，待冷却的主体可为房间、建筑物、汽车乘客室、冷藏机、冷冻机、或超市或便利店陈列柜。作为另外一种选择，在另一个实施例中，待冷却的主体可为热传递介质或热传递流体。
[0047]在一个实施例中，产生冷却的方法包括在如上所述的与图1相关的溢流式蒸发冷却器中制冷。在该方法中，本文所公开的组合物中包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC-245eb的制冷剂组分在第一热传递介质附近蒸发形成制冷剂蒸气。所述热传递介质为温热液体诸如水，其经由导管从 冷却系统传送到蒸发器中。将温热液体冷却，并且传送至待冷却的主体诸如建筑物。然后将制冷剂组合物蒸气在第二冷却介质附近冷凝，该第二热传递介质为从例如冷却塔中引入的冷却的液体。该第二热传递介质冷却制冷剂组合物蒸气，使得制冷剂蒸气冷凝形成液体制冷剂。在此方法中，溢流式蒸发冷却器还可用于宾馆、办公楼、医院、大学的制冷。
[0048]在另一个实施例中，产生冷却的方法包括在如上所述的与图2相关的直接膨胀式冷却器中产生冷却。在该方法中，本文所公开的组合物中包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC-245eb的制冷剂组分通过蒸发器并蒸发产生制冷剂蒸气。第一液体热传递介质通过蒸发制冷剂组合物而冷却。第一液体热传递介质从蒸发器通向待冷却的主体。在此方法中，直接膨胀式冷却器还可用于宾馆、办公楼、医院、大学以及海军潜艇或海军水面潜艇的制冷。
[0049]在用于在溢流式蒸发冷却器中或在直接膨胀式冷却器中产生冷却的任一方法中，所述冷却器包括离心式压缩机。
[0050]根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)公布的GWP值，需要替代的制冷剂和热传递流体包括但不限于HCFC-123。因此，根据本发明提供了替代冷却器中的HCFC-123的方法。在经设计用于使用HCFC-123作为制冷剂组合物的冷却器中替代制冷剂组合物的方法包括向所述冷却器中装入包含制冷剂组分的组合物，所述制冷剂组分基本上由E-HF0-1438mzz 和任选的 HFC_245eb 组成。
[0051]在替代HCFC-123的该方法中，本文所公开的包含基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC-245eb组成的制冷剂组分的组合物可用于离心式冷却器中，所述离心式冷却器原先设计并且制造以采用HCFC-123操作。
[0052]在现有设备中用本文所公开的包含基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb组成的制冷剂组分的组合物替换HCFC-123，可通过调节设备或操作条件或二者实现附加的优点。例如，可调节其中使用组合物作为工作流体替代物的离心式冷却器中的叶轮直径和叶轮端速。
[0053]作为另外一种选择，在替代HCFC-123的方法中，本文所公开的包含基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb组成的制冷剂组分的组合物可用于新型设备中，如包括溢流式蒸发器的新型冷却器或包括直接膨胀式蒸发器的新型压缩机。
[0054]冷却器设备
[0055]根据本发明，提供了冷却器设备。冷却器设备的特征在于，包含含有E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb的制冷剂组合物。冷却器设备通常包括蒸发器、压缩机、冷凝器和减压装置，如阀门。冷却器设备可具有多种类型，根据系统中包含的压缩机类型，包括动力(例如离心式)设备和正位移(例如螺杆式)设备。
[0056]在冷却器设备中特别有用的是其中制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC-245eb组成的那些实施例。还特别有用的是其中制冷剂是共沸或类共沸的那些实施例。
[0057]在一个实施例中，冷却器设备可采用适于与HCFC-123(2，2_ 二氯-1，1，1-三氟乙烷)的蒸发器一起使用。
[0058]在冷却器设备的一个实施例中，所述制冷剂组合物基本上由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz 组成，其中 E-HF0_1438mzz 的重量百分比基于 HFC_245eb 和 E-HF0_1438mzz的总量计为75重量％或更低。值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成的冷却器设备，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为76重量％或更低。值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成的冷却器设备，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为77重量％或更低。值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成的冷却器设备，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为78重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成的冷却器设备，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基于HFC_245eb和E-HF0_1438mzz的总量计为79重量％或更低。值得注意的是其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb以及由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz组成的冷却器设备，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为80重量％或更低。
[0059]还值得注意的是其中COP和体积冷却容量方面的冷却性能相对于最大可达性能在可接受界限内的冷却器设备。对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成，并且E-HF0_1438mzz的量小于50重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成，并且E-HF0-1438mzz的量小于55重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成，并且E-HF0_1438mzz的量小于60重量％。而且对于可接受的冷却性能，制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz组成，并且E-HF0_1438mzz的量小于65重量％。
[0060]在冷却器设备的另一个实施例中，制冷剂组合物基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为至少35重量％的E-HFO-1438mzz。
[0061]在冷却器设备的另一个实施例中，制冷剂组合物基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为至少40重量％的E-HFO-1438mzz。
[0062]在冷却器设备的一个实施例中，制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz组成。
[0063]在冷却器设备的另一个实施例中，制冷剂组合物基本上由E-HF0-1438mzz和HFC-245eb组成，其中制冷剂中的E-HF0_1438mzz为至少I重量％。
[0064]在冷却器设备的另一个实施例中，制冷剂组合物基本上由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz组成，并且E-HF0_1438mzz的量为20重量％至65重量％。
[0065]在冷却器设备的另一个实施例中，制冷剂组合物基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成。值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由64重量％至45重量％的HFC-245eb和36重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成的冷却器设备。还值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由63重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz组成的冷却器设备。还值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由62重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成的冷却器设备。还值得注意的是其中制冷剂组合物基本上由61重量％至45重量％的HFC-245eb和39重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz组成的冷却器设备。
[0066]在冷却器设备的另一个实施例中，制冷剂组合物基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz组成。
[0067]冷却器是一种空调/制冷设备。本公开涉及蒸气压缩式冷却器。此类蒸气压缩冷却器可为溢流式蒸发冷却器(其一个实施例示于图1中)或直接膨胀式冷却器(其一个实施例示于图2中)。溢流式蒸发冷却器和直接膨胀式冷却器可以是气冷的或水冷的。在其中冷却器为水冷式的实施例中，此类冷却器一般与冷却塔相关联，所述冷却塔用于从系统排除的热量。在其中冷却器为气冷式的实施例中，所述冷却器配备有制冷剂至空气翅式管冷凝器旋管和风扇，以排出来自系统的热量。气冷式冷却器系统一般比同等制冷量的包括冷却塔和水泵的水冷式冷却器系统更加经济。然而，在许多操作条件下，水冷式系统由于更低的冷凝温度而更加有效。
[0068]包括溢流式蒸发冷却器和直接膨胀式冷却器的冷却器可与空气处理和分配系统联接，以向大型商业建筑物(包括宾馆、办公楼、医院、大学等)提供舒适的空调(制冷和空气除湿)。在另一个实施例中，已发现冷却器(尤其是气冷直接膨胀式冷却器)在海军潜艇和海军水面舰艇中的额外用途。
[0069]为图示冷却器如何运行，参见附图。
[0070]水冷溢流式蒸发冷却器100示于图1中。在该冷却器中，第一传热介质(为温热液体，包含水，并且在一些实施例中包含添加剂如二醇(例如乙二醇或丙二醇))从冷却系统如建筑物冷却系统进入冷却器，显示在箭头3处，通过旋管或管束9，进入具有入口以及出口的蒸发器6中。温热的第一热传递介质被传递到蒸发器中，其中它被示于蒸发器下部的液体制冷剂组合物冷却。液体制冷剂组合物在低于流过旋管9的温热第一热传递介质温度的温度下蒸发。如箭头4所示，冷却的第一热传递介质经由旋管9的返回部分重新循环回到建筑物冷却系统中。图1中蒸发器6的下部所示的液体制冷剂组合物蒸发并且进入压缩机7中，所述压缩机使制冷剂组合物蒸气的压力和温度升高。所述压缩机压缩该蒸气，使得在冷凝器5中，它可在比制冷剂组合物蒸气离开蒸发器时的压力和温度更高的压力和温度下冷凝。在水冷式冷却器的情况下为液体的第二热传递介质从图1中箭头I处的冷却塔，经由冷凝器5中的旋管或管束10进入冷凝器中。所述第二热传递介质在过程中升温，并且经由旋管10归返回路和箭头2返回至冷却塔或返回至环境中。该第二热传递介质冷却冷凝器中的蒸气，并且使得蒸气冷凝成液体制冷剂组合物，使得在如图1中所示的冷凝器的下部中存在液体制冷剂组合物。冷凝器中经冷凝的液体制冷剂组合物经过膨胀装置8流回到蒸发器中，所述膨胀装置可为孔口、毛细管或膨胀阀。膨胀装置8降低了液体制冷剂组合物的压力，并且将液体制冷剂组合物部分地转变成蒸气，换句话讲，当冷凝器与蒸发器之间的压力下降时，液体制冷剂组合物闪蒸。闪蒸在蒸发器压力下冷却制冷剂组合物(即，液体制冷剂组合物和制冷剂组合物蒸气)至饱和温度，使得液体制冷剂组合物和制冷剂组合物蒸气两者存在于蒸发器中。
[0071]应当指出的是，对于单组分制冷剂组合物而言，蒸发器中蒸气制冷剂组合物的组成与蒸发器中液体制冷剂组合物的组成相同。在这种情况下，蒸发将在恒定温度下发生。然而，如果使用制冷剂共混物(或混合物)，如本发明中，则蒸发器中(或冷凝器中)的液体制冷剂组合物和制冷剂组合物蒸气可具有不同的组成。这可导致系统无效和设备服务困难，因此单一组分的制冷剂组合物是更可取的。共沸或类共沸组合物在冷却器中起到基本上如同单一组分制冷剂组合物的作用，使得液体制冷剂组合物和蒸气制冷剂组合物基本上相同，减少了可能因使用非共沸或非类共沸组合物而造成的任何低效能。
[0072]制冷量高于700kW的冷却器通常使用溢流式蒸发器，其中蒸发器和冷凝器中的制冷剂围绕旋管或管束或其它导管以用于热传递介质(即制冷剂组合物在壳程上)。溢流式蒸发器需要更大的制冷剂负荷，但可产生更近的接近温度并且效率更高。制冷量低于700kW的冷却器一般使用这样的蒸发器，其中制冷剂组合物在管内流动并且热传递介质位于蒸发器和冷凝器中并围绕管，即热传递介质位于壳程上。此类冷却器被称为直接膨胀型(DX)冷却器。水冷直接膨胀式冷却器的一个实施例示于图2中。在如图2所示的冷却器中，为温热液体如温水的第一液体冷却介质在入口 14处进入蒸发器6'中。多数液体制冷剂组合物(含有少量制冷剂组合物蒸气)在箭头3,处进入蒸发器6,中的旋管或管束9’中并蒸发。因此，第一液体冷却介质在蒸发器6'中冷却，并且经冷却的第一液体冷却介质在出口16处离开蒸发器6'并且送至待冷却的主体，例如建筑物。在图2的该实施例中，该冷却的第一液体冷却介质冷却建筑物或其它待冷却的主体。所述制冷剂组合物蒸气在箭头4'处离开蒸发器6'，并且送至压缩机7'，其中它被压缩并且作为高温高压的制冷剂组合物蒸气离开。这种制冷剂组合物蒸气通过冷凝器旋管或管束10'在P处进入冷凝器5'。所述制冷剂组合物蒸气由冷凝器5'中的第二液体冷却介质如水冷却并且变成液体。第二液体冷却介质通过冷凝器热传递介质入口 20进入冷凝器5，。第二液体冷却介质从冷凝制冷剂组合物蒸气中获取热量，该冷凝制冷剂组合物蒸气变成液体制冷剂组合物，并且这加热了冷凝器5'中的第二液体冷却介质。所述第二液体冷却介质通过冷凝器热传递介质出口18离开。经冷凝的制冷剂组合物液体通过较低的旋管10’离开冷凝器5'并流动通过膨胀装置12，所述膨胀装置可为孔口、毛细管或膨胀阀。膨胀装置12降低液体制冷剂组合物的压力。由于膨胀而产生的少量蒸气与液体制冷剂组合物一起通过旋管9’进入蒸发器6'，并且重复循环。
[0073]蒸气压缩式冷却器可根据它们所用的压缩机类型来辨别。本发明包括使用离心式压缩机以及正位移压缩机的冷却器。在一个实施例中，如本文所公开的组合物用于使用离心式压缩机，本文称为离心式冷却器的冷却器中。
[0074]离心式压缩机使用旋转元件来径向加速制冷剂，并且通常包括封装于壳体中的叶轮和扩散器。离心式压缩机通常在叶轮入口处或循环叶轮的中心入口处吸入流体，并且将其径向离心加速。一定 的静压升出现在叶轮中，但是大多数压升出现在壳体的扩散器段中，其中速度被转化成静压。每个叶轮-扩散器组为压缩机的一级。离心式压缩机可由I至12级或更多的级组成，这取决于所需的最终压力以及待处理的制冷剂体积。
[0075]压缩机的压力比或压缩比为绝对出口压力与绝对入口压力的比率。由离心式压缩机递送的压力在较宽的容量范围内几乎是恒定的。离心式压缩机可产生的压力取决于叶轮的端速。端速是在叶轮最外面的顶端处测得的叶轮速度，并且与叶轮直径及其每分钟转速相关。离心式压缩机的容量由通过叶轮的通道尺寸决定。这使得压缩机的尺寸比容量更加取决于所需的压力。
[0076]在另一个实施例中，如本文所公开的组合物用于使用正位移压缩机的正位移冷却器中，所述压缩机可以为往复式压缩机、螺杆式压缩机或涡旋式压缩机。利用螺杆式压缩机的冷却器在下文中被称为螺杆式冷却器。
[0077]容积式压缩机将蒸气吸入室中，并且使所述室的体积减小以压缩蒸气。在压缩后，通过进一步将所述室的体积减小至零或几乎为零而迫使蒸气离开所述室。
[0078]往复式压缩机使用由机轴驱动的活塞传动。它们可以是固定式的或便携式的，可以是单极的或多级的，并且可由电动马达或内燃机驱动。5至30hp的小型往复式压缩机可见于机动车应用中，并且通常用于间歇负载。至多IOOhp的较大型往复式压缩机存在于大型工业应用中。出口压力可在低压至超高压(>5000psi或35MPa)的范围内。
[0079]螺杆式压缩机使用两个啮合的旋转容积式螺旋状螺杆，以迫使气体进入更小的空间中。螺杆式压缩机通常用于商业和工业应用的连续操作中，并且可以是固定式的或便携式的。它们的应用可为5hp(3.7kW)至500hp(375kW)以上，并且可为低压至超高压(>1200psi 或8.3MPa)。
[0080]涡旋式压缩机与螺杆式压缩机相似，并且包括两个交错的螺旋形涡轮来压缩气体。该出口比旋转螺杆式压缩机的出口更加脉冲化。
[0081]就使用涡旋式压缩机或往复式压缩机的冷却器而言，蒸发器通常使用容量低压150kff的铜钎焊板式换热器，而不是大型冷却器中所用的管壳式换热器。铜钎焊板式换热器降低系统体积以及制冷剂容量。
[0082]包含E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb的组合物可在与用于辅助去除水分的分子筛结合的冷却器设备中使用。干燥剂可由活性氧化铝、硅胶或基于沸石的分子筛组成。在一些实施例中，最常用的分子筛具有约3埃、4埃或5埃的孔尺寸。代表性的分子筛包括MOLSIV XH-7、XH-6、XH-9 和 XH-11 (UOP LLC, Des Plaines, IL)。
[0083]鉬合物 [0084]尤其可用于冷却器中的包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb的组合物是共沸或类共沸的。
[0085]在2011年2月4日提交的美国临时专利申请序列号61/439，389 (现公布为PCT国际专利申请公开W02012/106656，于2012年8月9日公布)中已发现，E-HF0_1438mzz和HFC-245eb形成共沸和类共沸组合物。
[0086]共沸组合物在冷却器设备的换热器如蒸发器和冷凝器中将具有零滑移。共沸和类共沸组合物尤其可用于溢流式蒸发冷却器中，因为当使用分馏的制冷剂组合物时，溢流式蒸发冷却器的性能下降。当用于冷却器中时，不为共沸或类共沸的制冷剂混合物分馏至一定程度。
[0087]值得注意的是不易燃的组合物E-HF0-1438mzz和HFC_245eb。期望经由标准测试ASTM681，包含E-HF0-1438mzz和HFC-245eb的某些组合物是不易燃的。尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb并且具有至少35重量％ E-HFO-1438mzz的组合物。还尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb并且具有至少36重量％ E-HFO-1438mzz的组合物。还尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb并且具有至少37重量％E-HF0-1438mzz的组合物。还尤其值得注意的是包含E-HF0_1438mzz和HFC_245eb并且具有至少38重量％ E-HF0-1438mzz的组合物。还尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC-245eb并且具有至少39重量％ E-HFO-1438mzz的组合物。尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb并且具有至少40重量％ E-HFO-1438mzz的组合物。
[0088]本文所述的组合物中的任一种可用于冷却器中。在本发明的一个实施例中，可用于冷却器中的组合物包含:(I)基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成的制冷剂组分；和(2)适于在冷却器中使用的润滑剂；其中制冷剂组分中的E-HF0-1438mzz为至少I重量％。
[0089]值得注意的是其中制冷剂中E-HF0-1438mzz为75重量％或更少的组合物。还值得注意的是其中制冷剂组分基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz组成的组合物。尤其值得注意的是其中制冷剂组分基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz组成的组合物。
[0090]用于冷却器中的润滑剂可为聚亚烷基二醇、多元醇酯、聚乙烯醚、矿物油、烷基苯、合成链烷烃、合成环烷烃、聚(α -烯烃)、或它们的混合物。
[0091]有用的润滑剂包括适于与冷却器设备一起使用的那些。在这些润滑剂中包括通常用于采用氯氟烃制冷剂的蒸气压缩制冷设备中的那些。在一个实施例中，润滑剂包括在压缩制冷润滑领域中通常称为“矿物油”的那些润滑剂。矿物油包括链烷烃(即直链和支碳链饱和烃)、环烷烃(即环状链烷烃)和芳烃(即包含一个或多个环的不饱和环状烃，所述环的特征在于交替的双键)。在一个实施例中，润滑剂包含在压缩制冷润滑领域中通常称为“合成油”的那些润滑油。合成油包括烷基芳烃(即直链和支化的烷基烷基苯)、合成链烷烃和环烷烃、以及聚U-烯烃)。代表性的常规润滑剂为可商购获得的BVM100N(由BVA Oils
出售的链烷烃矿物油)、以商品名Sunisoli 3GS和Simiso? 5GS从Crompton C0.商购获得的
环烷烃矿物油、以商品名Sontex? 372LT从Pennzoil商购获得的环烷烃矿物油、以商品名
CallimetR R0-30从Calumet Lubricants商购获得的环烧烃矿物油、以商品名Zerol? 75、
Zerof 150和Zerol? 500从Shrieve Chemicals商购获得的直链烷基苯、以及HAB22 (由NipponOil出售的支化烷基苯)。
[0092]可用的润滑剂还可包括经设计用于与氢氟烃制冷剂一起使用并且可在压缩制冷和空调设备操作条件下与本发明制冷剂混溶的那些。此类润滑剂包括但不限于多元醇酯(POE),例如 Castl.0l+ 100 (Castrol (United Kingdom)、聚亚烷基二醇(PAG)(例如得自Dow (Dow Chemical (Midland, Michigan))的 RL-488A)、聚乙烯醚(PVE)、以及聚碳酸酯(PC)。
[0093]优选的润滑剂为多元醇酯。
[0094]考虑给定的压缩机要求以及润滑剂将暴露的环境来选择与本文所公开的制冷剂一起使用的润滑剂。
[0095]在一个实施例中，如本文所公开的组合物中的任一种还可包含添加剂，所述添加剂选自增容剂、紫外线染料、增溶剂、示踪剂、稳定剂、全氟聚醚(PFPE)和官能化全氟聚醚。
[0096]在一个实施例中，所述组合物中的任一种可以与0.01重量％至5重量％的稳定剂、自由基清除剂或抗氧化剂一起使用。其它此类添加剂包括但不限于硝基甲烷、受阻酚、羟胺、硫醇、亚磷酸盐、或内酯。可以使用单一的添加剂或组合。
[0097]任选地，在另一个实施例中，对于本文所公开的组合物中的任一种，可按需要加入某些制冷空调系统添加剂，以增强性能和系统稳定性。这些添加剂是制冷和空调领域中已知的，并且包括但不限于抗磨剂、极压润滑剂、腐蚀和氧化抑制剂、金属表面去活化剂、自由基清除剂、以及泡沫控制剂。一般来讲，这些添加剂可以相对于总组合物较小的量存在于本发明的组合物中。通常使用浓度小于0.1重量％至多达3重量％的每种添加剂。这些添加剂分别根据系统要求来选择。这些添加剂包括磷酸三芳基酯系列的EP(极压)润滑添加剂，例如丁基化磷酸三苯基酯(BTPP)，或其它烷基化磷酸三芳基酯(如得自Akzo Chemicals的Syn-0-Ad8478)、磷 酸三甲苯酯以及相关的化合物。此外，二烷基二硫代磷酸金属盐(例如二烷基二硫代磷酸锌或ZDDP，Lubrizol 1375)以及此类化学物质的其它成员可被用于本发明的组合物中。其它抗磨添加剂包括天然产品油和非对称性多羟基润滑添加剂，例如Synergol TMS (International Lubricants)。类似地,可采用稳定剂,例如抗氧化剂、自由基清除剂、以及水清除剂。此类化合物可包括但不限于丁基化羟基甲苯、环氧化物、以及它们的混合物。腐蚀抑制剂包括十二烷基琥珀酸(DDSA)、磷酸胺(AP)、油酰肌氨酸、咪唑衍生物和取代的磺酸酯。
[0098]实魁
[0099]本文所描述的概念将在下列实例中进一步描述，所述实例不限制权利要求中描述的本发明的范围。
[0100]实例I
[0101]俥用E-HF0-1438mzz的冷却件能
[0102]该实例展示使用“纯"E-HF0-1438mzz作为冷却器中HCFC-123的替代物。表1中，Pevap是蒸发器的压力；Pcond是冷凝器的压力；PR是压力比(Pcond/Pevap) ;C0P是性能系数(能量效率的量度)；并且体积CAP为体积容量。“纯”E-HF0-1438mzz和HCFC-123的性能用以下条件测定:
[0103]蒸发器温度=4.44°C
[0104]冷凝器温度=37.8 °C
[0105]表1
【权利要求】
1.在具有蒸发器的冷却器中产生冷却的方法，其中蒸发制冷剂组合物以冷却热传递介质，并且将经冷却的热传递介质传送出所述蒸发器至待冷却的主体，所述方法包括在所述蒸发器中蒸发包含E-HF0-1438mZZ和任选的HFC_245eb的制冷剂组合物；其中所述冷却器为离心式冷却器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却器蒸发器适于与HCFC-123—起使用。
3.根据权利要求1所述的方法，并且其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成，并且其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基于HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的总量计为75重量％或更低。
4.根据权利要求3所述的方法，其中经蒸发的制冷剂组合物中E-HF0-1438mzz的重量百分比基于HFC-245eb和E-HF0_1438mzz的总量计为至少40重量％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由E-HFO-1438mzz组成。
6.根据权利要求1所述的方法，其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由E-HFO-1438mzz和HFC-245eb组成，并且其中所述制冷剂中的E-HFO_1438mzz为至少I重量％。
7.根据权利要求6所述的方法，其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz组成。
8.根据权利要求6所述的方法，其中经蒸发的制冷剂组合物基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和 40重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz组成。
9.组合物，包含:(I)基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz组成的制冷剂组分；和(2)适于在冷却器中使用的润滑剂；其中所述制冷剂组分中的E-HFO-1438mzz为至少I重量％。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述制冷剂中的E-HFO-1438mzz为75重量％或更低。
11.根据权利要求9所述的组合物，其中所述制冷剂组分基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz组成。
12.根据权利要求9所述的组合物，其中所述制冷剂组分基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz组成。
13.根据权利要求9所述的组合物，还包含添加剂，所述添加剂选自增容剂、紫外线染料、增溶剂、示踪剂、稳定剂、全氟聚醚和官能化全氟聚醚。
14.根据权利要求9所述的组合物，还包含0.01重量％至5重量％的稳定剂、自由基清除剂或抗氧化剂。
15.包含制冷剂组合物的离心式冷却器设备，所述制冷剂组合物的特征在于: 所述制冷剂组合物包含E-HFO-1438mzz和任选的HFC_245eb。
16.根据权利要求14所述的离心式冷却器设备，其中所述制冷剂组合物包含60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HFO-1438mzz。
17.根据权利要求14所述的离心式冷却器设备，其中所述制冷剂组合物包含:(1)基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz组成的制冷剂组分；和⑵适于在冷却器中使用的润滑剂；其中所述制冷剂组分中的E-HF0-1438mzz为至少I重量％。
18.在经设计用于使用HCFC-123作为制冷剂组合物的离心式冷却器中替代HCFC-123的方法，所述方法包括向所述离心式冷却器中装入包含制冷剂组分的组合物，所述制冷剂组分基本上由E-HF0-1438mzz和任选的HFC_245eb组成。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述制冷剂组分基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重 量％至55重量％的E-HFO_1438mzz组成。
【文档编号】C10M171/00GK103998562SQ201280062563
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2011年12月21日
【发明者】K.康托马里斯 申请人:纳幕尔杜邦公司