本发明专利技术的方面涉及工作流体及其在工艺中的用途，其中所述工作流体包含具有式(I)的结构的化合物，其中R1、R2、R3和R4各自独立地选自：H、F、Cl、Br和任选被至少一个F、Cl或Br取代的C1-C6烷基、至少C6芳基、至少C3环烷基和C6-C15烷基芳基，其中式(I)含有至少一个F和任选至少一个Cl或Br，条件是如果任何R是Br，则该化合物不含氢。该工作流体可用于朗肯循环系统以有效地将由工业过程，如燃料电池的发电生成的废热转换成机械能或进一步转换成电力。本发明专利技术的工作流体也可用于使用其它热能转换过程和循环的设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的方面涉及工作流体及其在工艺中的用途，其中所述工作流体包含具有式(I)的结构的化合物，其中R1、R2、R3和R4各自独立地选自：H、F、Cl、Br和任选被至少一个F、Cl或Br取代的C1-C6烷基、至少C6芳基、至少C3环烷基和C6-C15烷基芳基，其中式(I)含有至少一个F和任选至少一个Cl或Br，条件是如果任何R是Br，则该化合物不含氢。该工作流体可用于朗肯循环系统以有效地将由工业过程，如燃料电池的发电生成的废热转换成机械能或进一步转换成电力。本专利技术的工作流体也可用于使用其它热能转换过程和循环的设备。【专利说明】可用作有机朗肯循环工作流体的氟烯烃化合物 对相关申请的交叉引用 本申请要求2011年12月2日提交的美国临时申请序号No. 61/566, 585的优先权，各 自的内容全文经此引用并入本文。 本申请还是2009年12月3日提交的美国申请序号No. 12/630, 647的部分继续申 请案，其要求2008年12月5日提交的美国临时申请No. 61/120, 125的优先权，还是2009 年1月9日提交的美国申请No. 12/351,807的部分继续申请案，各自的内容全文经此引用 并入本文。 专利
本专利技术大体上涉及有机朗肯循环工作流体。本专利技术更特别涉及作为有机朗肯循环 工作流体的氟烯烃，包括氯氟烯烃和溴氟烯烃。 专利技术背景 水，通常以蒸汽形式，是迄今用于将热能转化成机械能的最常用的工作流体。这部分 归因于其广泛可得性、低成本、热稳定性、无毒性质和广泛的潜在工作范围。但是，在某些 用途中，如在海洋热能转换（0TEC)系统中已使用其它流体，如氨。在一些情况下，流体例如 CFC-113已用于从废热，如燃气轮机废气中回收能量。另一可能性使用两种工作流体，如用 于高温/高压第一阶段的水和用于较冷的第二阶段的更挥发性的流体。这些混合动力系统 (通常也被称作二元动力系统）可比仅使用水和/或蒸汽更有效。 为了获得安全可靠的动力源，数据中心、军事设施、政府大楼和酒店例如使用分布 式发电系统。为避免随电网电力损耗发生的服务损耗，包括在旨在防止发生这种损耗的设 备失效时发生的大规模级联停电，分布式发电系统的使用很可能增长。通常，现场原动机， 如微型燃气轮机驱动发电机并制造现场使用的电力。将该系统连向电网或在某些情况下可 独立于电网运行。类似地，在分布式发电中使用能用不同燃料源运行的内燃机。燃料电池 也已在商业上用于分布式发电。来自这些来源的废热以及来自工业操作、垃圾填埋场燃烧 的废热和来自太阳能和地热源的热可用于热能转换。在可获得低级至中级热能的情况下， 通常在朗肯循环中使用有机工作流体(代替水)。有机工作流体的使用主要归因于在这些低 温下如果使用水作为工作流体则需要提供大容积(大设备尺寸)。 源温度与冷源温度（sink temperatures)之差越大，有机朗肯循环的热力学效率 越高。因此，使工作流体与源温度匹配的能力影响有机朗肯循环系统效率。工作流体的蒸发 温度越接近源温度，效率越高。工作流体临界温度越高，可达到的效率越高。但是，也要实际 考虑影响工作流体的性能和成功性的热稳定性、可燃性和材料相容性。例如，为了接近高温 废热源，通常使用甲苯作为工作流体。但是，甲苯可燃并具有毒理学担忧。在175 T至500 T (79°〇至260°〇的温度范围内，通常使用不可燃流体，如!〇^-123(1，1-二氯-2,2,2-三 氟乙烷）和HFC-245fa (1，1，1，3, 3-五氟丙烷)。但是，HCFC-123具有相对较低的容许暴 露水平并已知在低于300 °F下形成毒性HCFC-133a。为避免热分解，HCFC-123可能限于 200 °F -250 °F (93°C _121°C)的蒸发温度。这限制循环效率和功输出。在HFC-245fa的情 况下，临界温度低于许多实施方案所需的温度。除非使用更稳健的设备以利用跨临界循环 (trans-critical cycle)，否则使HFC-245fa有机朗肯循环保持在低于309 °F (154°C)临 界温度。 申请人:已经认识到，可以超过HCFC-123和HFC_245fa的上述限制提高某些有机朗 肯循环系统的有效功输出和/或效率，同时保持使该系统有效和成功所必须的其它性质和 特征的组合（mosaic)。 申请人:已经发现在用于可提供相对较低源温度（如某些燃气轮机和 内燃机废气中可能存在的温度）的朗肯循环系统时具有优异性能特征的工作流体。 已经作为被称作CFC (氯氟烃)和HCFC (氢氯氟烃)的化合物的代用品研究了被称 作HFC (氢氟烃）的一类化学品的某些成员。CFC和HCFC都已表明对地球的大气臭氧层有 害。HFC发展的初始推动力是制造可用于空调/热泵/绝缘用途的不可燃、无毒、稳定的化 合物。但是，这些HFC极少具有远高于的沸点。如上文提到， 申请人:已经认识到需要具有比 例如HFC-245fa或HFC-134a (1，1，1，2-四氟乙烷)高的临界温度的有效工作流体。由于沸 点通常等同于临界温度， 申请人:已经认识到具有比HFC-245fa和/或HFC-134a高的沸点的 流体在许多用途中有益。 某些氢氟丙烷，包括HFC_245fa与氟乙烷和氟甲烷相比的特征是较高的热容，这 部分归因于振动分量贡献的提高。基本上，较长链长有助于振动的自由度；当然要指出，成 分和它们在分子上的相对位置也影响振动分量。较高热容有助于较高循环效率(归因于提 高的功提取分量）以及总系统效率的提高(归因于改进的热能利用（较高百分比的可供热能 用于显热加热)）。此外，此类氢氟丙烷的气化潜热与热容的比率越小，在热交换器性能中越 不可能出现任何显著的夹点效应。因此，与HFC-245fa和HCFC-123相比， 申请人:已经认识 至IJ，具有例如较高蒸气热容、较高液体热容、较低潜热/热容比、较高临界温度和较高热稳 定性、较低臭氧消耗潜势、较低全球变暖潜势、不燃性和/或合意的毒理学性质的工作流体 代表与HFC-245fa和HCFC-123之类流体相比的改进。 工业上不断寻找为制冷、热泵、发泡剂和能量发生用途提供替代品的新型氟烃基 工作流体。目前，特别感兴趣的是被视为完全和部分卤化的氟烃（CFC和HCFC)的环保代用 品的氟烃基化合物，如三氯氟甲烷（CFC-11)、1，1-二氯-1-氟乙烷（HCFC-141b)和1，1-二 氯-2, 2-三氟乙烷（HCFC-123)，它们与保存地球的保护性臭氧层的需要相关地受到管制。 类似地，具有低全球变暖潜势(通过直接排放影响全球变暖）或低寿命周期气候变化潜势 (LCCP)(全球变暖影响的一种系统视察)的流体是合意的。在后一,清况中，有机朗肯循环改 进许多化石燃料驱动的动力发生系统的LCCP。在改进的总热效率下，包含有机朗肯循环的 这些系统可获得额外的功或电力输出以符合不断增长的需求，而不消耗额外的化石燃料并 且不产生额外的二氧化碳排放。对于固定的电力需求，在包含有机朗肯循环系统时可以使 用较小的主发电系统。在此，消耗的化石燃料和随后的二氧化碳排放也比供应相同的固定 电力需求的主系统低。该替代材料还应具有化学稳定性、热稳定性本文档来自技高网...
【技术保护点】
在朗肯循环中将热能转换成机械能的方法，其包括：用热的热源气化工作流体；使所得蒸气膨胀，然后用冷热源冷却以使所述蒸气冷凝；和泵送所述冷凝的工作流体；其中所述工作流体包含1,3,3,3‑四氟丙烯。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：GJ齐豪斯基，A布朗，R赫尔斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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