包含五氟乙烷和二氯二氟甲烷的新颖组合物制造技术

一定的五氟乙烷与一氯二氟甲烷的组合物，作为加热或冷却的液体时具有非凡的效率和容量。这种组合物可以包含润滑剂和润滑剂的增溶剂如丙烷。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及五氟乙烷和一氯二氟甲烷的新颖组合物。这些混合物在作为加热和冷却液体使用时具有非凡的效率和容量。业已发现，基于含氟烃的液体在致冷、空调和热泵应用等工业领域具有广泛的用途。蒸气压缩循环是致冷的一种形式。在它的最简单的形式中，蒸汽压缩循环包括通过在低压下吸热将制冷剂由液相转变为汽相，然后在高压下通过放热由汽相变为液相。首先，致冷剂在与欲要冷却物体接触的蒸发器内汽化。蒸发器中的压力是使得致冷剂的沸点低于要冷却物体的温度。这样，热就由物体传给致冷剂并使致冷剂蒸发。然后用压缩机除去所形成的蒸汽以保持蒸发器中的低压。然后通过压缩机的外加机械能使蒸气的温度和压力升高。然后将高压蒸气转到冷凝器，在那里与较冷的介质产生热交换并且由持续的冷凝而除去显热和潜热。然后热的致冷液流向膨胀阀，准备再致冷的主要目的是在低温下除去能量，而热泵的主要目的是在较高温度下增加能量。可将热泵看作是相反的循环体系，因为，为了加热，冷凝器的操作与致冷中的蒸发器操作进行了互换。某些含氯氟烃由于其特有的化学与物理综合性能而在包括空调以及热泵的各种致冷应用中已得到广泛地应用。用于蒸汽压缩体系的大多数致冷剂是单一组份的液体或共沸混合物。该领域中，在不断寻求新的基于氟代烃的混合物以供致冷和热泵应用近来，特别感兴趣的是基于氟代烃的混合物，它们被认为是环境上可接受的对目前所用的全卤代的含氯氟烃(CFC类)的替代物。后者被怀疑会产生与地环的臭氧保护层有关的环境问题。数学模型已经证明含氢氟烃，如五氧乙烷(HFC-125)将不会对大气化学产生不利的影响，与全卤代烃相比，含氢氟烃对平流层臭氧的消耗以及地球变暖的作用是可忽略的。一氯二氟甲烷(HCFC－22)的臭氧消耗水平是低的。可供选择的或替代的物质也必须具有CFC类所具有的特有的性质，包括化学稳定性、低毒性、不燃性和使用效率。使用效率这一特性是重要的，例如，在空调和致冷中，致冷剂热力学性能或能量效率的降低会增加电能需求而导致矿物燃料用量的增加，从而造成二次环境影响。蒸气压缩体系所所用的大多数致冷剂是单一组份的液体或共沸混合物。后者是二元混合物，但在所有用于致冷目的时，它们的作用如同单一组份液体。美国专利4，303，536号揭示了非共沸混合物作为致冷剂，但这类致冷剂在商业上尚未得到广泛应用。单一组份液体的冷凝和蒸发温度是能明确确定的。如果我们忽略致冷线中的小压降，则冷凝或蒸发会在相应于冷凝器或蒸发的压力的单一温度下发生。在用混合物作为致冷剂时，则不存在单一的相变温度，而是一个温度范围。此范围由混合物的气-液平衡特性决定。混合物的这种性质使得当非共沸混合物用于致冷循环时，即使忽略压降效应，冷凝器或蒸发器的温度也不再是单一的同一数值。代替的是，温度随在设备中的位置而不同，不考虑压降。在工艺上，这种温度随设备中的位置的变化称为温度滑移。过去已经指出，对非等温热源和受热器，在混合物中的这一温度滑移可用于产生较高的效率。但为了得益于这种效果，传统的致冷循环必须重新设计，参见例如T.Atwood“NARBS－The Promise and the Problem”，paper 86-WA/HT-61American So-cietyofMechanicalEngineers。在大多数现有的致冷设备设计中，温度滑移是一个有关的原因。因此非共沸致冷混合物尚未被广泛应用。具有温度滑移很小且致冷能力优于其它已知纯液体的环境上可接受的非共沸致冷混合物会有实际的价值。如果混合物在极端操作条件下能保持这些优点则将是更为重要的。在RescarchDisclosures，pp.13-14(June，1976)中提到了HFC-125(五氟乙烷)和HCFC-22(-氯二氟甲烷)的非共沸混合物是一种适于用作非共沸致冷剂的混合物。但这篇参考文献未揭示可以用作致冷剂的具体的组合物或各种组合物的范围。而且，该文献也未指出可用等摩尔量的组份混合组成致冷剂。本专利技术的一个目的是为用于冷却或加热应用提供具有高致冷能力的含有五氟乙烷和一氯二氟甲烷的新颖组合物。本专利技术的另一目的是提供用于上述应用中的，环境上可接受的此类组合物。本专利技术的又一目的是提供具有温度滑移小的这类组合物。本专利技术的还有一个目的是提供可用于替代502致冷剂的该类组合物。502致冷剂是48.8重量百分比HCFC-22和51.2重量百分比CFC-115(一氯二氟甲烷)的混合物。通过以下的描述，就会明白本专利技术的其它目的和优点。根据本专利技术，所揭示的新颖的组合物包含从约25到约75重量百分比的五氟乙烷(HFC-125)和从约75到约25重量百分比的一氯二氟甲烷(HCFC-22)，它可使用于冷却或加热应用中。这些组合物是非共沸的，因为它们在蒸气压对组合物的曲线中不具有最大值或最小值。在本专利技术的一种优选的实施例中，本专利技术的组合物包含从约30到70重量的百分比的HCF-125和从约70到约30重量百分比的HCFC-22。在本专利技术的又一优选的实施例中，本专利技术的组合物含有从约40到约60重量百分比的HFC-125和从约40重量百分比的HCGC-22。在本专利技术的最优选的实施例中，本专利技术的组合物包含约50重量百分比的HFC-125和约50重量百分比的HCFC-22。在本专利技术的一种具体方法中，本专利技术的组合物包括冷凝含有该组合物以及在欲冷却体附近蒸发后的致冷剂可用于产生致冷的方法中的。选用除了的液体不同以外，该方法就是常规使用的方法。在本专利技术的又一具体方法中，本专利技术的组合物，包括由在欲加热物体附近的该组合物以及随后蒸发的致冷剂所组成的冷凝液体。除了选用的液体不同之外，本方法就是通常使用的方法。本专利技术的新颖的组合物的组分HFC-125和HCFC-22均为已知物质。使用时最好它们的纯度应足够高，以避免对整个体系的性质产生不利影响。出乎意料地，本专利技术的新颖组合物，在一定的操作条件下，表现出比组份HFC-125或HCFC-22都高的致冷能力。此结果特别出乎意料，按照这些混合物表现出对拉乌尔定律的负偏差这个事实来看，混合物具有较低的蒸汽压，因而本专利技术的混合物也相应地显示出出乎意料的小的温度滑移。应当明白本专利技术的组合物可以包括一种或多种添加成分，如辅助致冷剂或辅助加热介质，润滑剂或其它添加剂。这些添加成分与HFC-125和HCFC-22组份可形成或不形成共沸组合物。这种添加剂的一个例子是丙烷，它的加入可提高润滑剂(特别是矿物油)在本专利技术的HFC-125/HCFC-22组合物中的溶解度。如果采用丙烷作为添加剂，它的含量应足以提高润滑剂在所要求的组合物中的溶解度。通常，基于HFC-125和HCFC-22重量的约1.1到约7.6，较好是约2.2到约6.6重量百分比的丙烷就能有效地达到此目的(或基于整个组合物的从约1到约7，较好为约2到约6重量百分比)。丙烷以其与本专利技术的组合物的HFC-125组份形成共沸物的形式存在。由以下非限制性的实施例更充分地阐述本专利技术。实施例1这个汽-液平衡(VLE)的例子表明在HFC-125和HCFC-22体系中显示出对拉乌尔定律的负偏差，并且该体系是非共沸的。通过向约150cm3容积的不锈钢小坛中加入已知量的HFC-125来测定系统的VLE。该容器配有磁力搅拌器和精确到±0.2%的0-300本文档来自技高网...

【技术保护点】
一定的五氟乙烷与一氯二氟甲烷的组合物，作为加热或冷却的液体时具有非凡的效率和容量。这种组合物可以包含润滑剂和润滑剂的增溶剂如丙烷。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：厄尔奥古斯特尤金伦德，伊恩罗伯特尚克兰，拉吉夫拉特纳辛格，
申请(专利权)人：联合信号股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]