氟代烯烃制冷剂组合物制造技术

在压缩致冷、空调和热泵系统中使用的液体组合物，其中将一种含３至４个碳原子和至少１个但不超过２个双键的氟代烯烃与一种可基本混溶的有机润滑剂组合，有机润滑剂的量是提供润滑的有效量，含有碳、氢和氧，并且具有的氧碳比有效提供与所述氟代烯烃的一定程度的可混溶性，使得当将至多５重量％润滑剂加入所述氟代烯烃时，该致冷剂在介于－４０和＋７０℃之间的至少一个温度下具有一个液相。还公开了氟代烯烃单独进行或与所公开的润滑剂组合进行冷却和加热的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在压缩致冷、空调和热泵系统中用作制冷流体的组合物。
技术介绍
人们已经变得不赞同使用含氯致冷剂，例如含氯氟烃(chloro-fluorocarbons)(CFC′s)、氢化含氯氟烃(hydrochlorofluorocarbons)(HCF′s)等作为空调系统和制冷系统的致冷剂，这是因为这些化合物伴有臭氧消耗性能。结果，日益期望用例如氢化氟烃(HFC′s)的不消耗臭氧层的非含氯致冷剂化合物代替含氯致冷剂，以改型含氯致冷系统。作为任何与致冷组合物相关的替代材料，这些材料必须与压缩机中采用的润滑剂相容。遗憾的是，在传统上与CFC′s和HFC′s一起使用的润滑剂类，包括例如矿物油、烷基苯或聚(α-烯烃)中，包括HFC′s的许多非含氯致冷剂流体是相对不可溶的和/或不可混溶的。为了获得一种在压缩致冷、空调或热泵系统中有效工作的致冷流体-润滑剂组合(combination)，润滑剂必须在宽泛的操作温度范围里均能足够地溶解在致冷液体中。这种可溶性降低了润滑剂的粘度，并使它能更容易地流过系统。缺少这种可溶性的情况下，润滑剂趋于在压缩致冷、空调和热泵系统的蒸发器以及系统其它部件的蛇行管中滞留，从而降低了系统的效率。作为HFC致冷液体的可混溶润滑剂，已经开发了聚亚烷基二醇、酯化的聚亚烷基二醇和多元醇酯的润滑油。美国专利4,755,316、4,971,712和4,975,212公开了聚亚烷基二醇致冷润滑剂。美国专利5,008,028公开了聚亚烷基二醇酯。所公开的聚亚烷基二醇和聚亚烷基二醇酯润滑油可混溶于含一个和两个碳原子且无双键的氟代烷烃中。从而，发现基于氟代烃的流体广泛用于致冷系统应用的工业领域，包括空调系统以及热泵应用，它们均包括压缩致冷。压缩致冷通常包括通过较低压力下热吸收将致冷剂从液相变为汽相，然后通过在高压下排除热量从汽相变为液相。致冷的首要目的是在低温时除去能量，而热泵的首要目的是在高温时增加能量。热泵因为加热而被认为是逆循环系统，冷凝器的运作与致冷蒸发器的运作互换。这一
不断寻求基于新的氟代烃和氢化氟代烃的纯流体，其为致冷和热泵应用提供替代物。申请人已经意识到，基于氟代烯烃的材料(氟代烯烃类)尤其有意义，因为它们具有的特性使它们成为比目前使用的氟代烷烃(HFC′s)对环境更安全的替代品，HFC′s尽管对臭氧层安全，但是令人怀疑使全球变暖。申请人还认识到，在许多情况下HFC′s的致冷组合物替代品优选具有某些性能，使它们被认为是可接受的替代品，包括可接受的致冷特性、化学稳定性、低毒性、不燃性、润滑剂相容性和使用效率。最后的特性在许多致冷系统、空调系统和热泵应用中很重要，尤其在致冷热力学性能或能量效率的损失可能通过电能需求增加引起的矿物燃料使用增加造成二次环境影响时。此外，不需要对传统的蒸汽压缩技术和目前与HFC致冷液体一起使用的润滑剂系统做大的工程变动，这可能也是HFC致冷组合物替代品的优势。对许多应用来说，可燃性是另一项重要性能。即，在许多应用，尤其是在包括传热的应用中，使用不可燃的组合物被认为是重要或基本的要求。这样，在这类组合物中使用不可燃的化合物常常是有益的。本申请中使用时，术语“不可燃的”是指化合物或组合物按照ASTM标准E-681，2002年颁，测定会是不可燃的，该标准经引用并入本申请。不幸的是，在所用的致冷剂组合物中别的方面可能可取的许多HFC′s却不是不可燃的。例如氟代烷烃二氟乙烷(HFC-152a)和氟代烯烃1，1，1-三氟丙烯(HFO-1243zf)均是可燃的，从而在许多应用中它们是不可用的。已经提议用更高级的氟代烯烃，即具有至少5个碳原子的氟取代的烯烃，作为致冷剂。Smutry的美国专利4,788,352涉及氟化的C5至C8具有至少一些不饱和度的化合物的生产。Smutry的这项专利视为是这类更高级烯烃，已知它们具有作为致冷剂、杀虫剂、介电流体、传热流体、溶剂和各种化学反应的中间体的实用性。尽管Smutny专利中描述的氟代烯烃可具有一定效力水平的传热应用，但是据信，这类化合物还可能有某些缺陷。例如其中一些化合物可能倾向于侵蚀基底，特别是一般目的的塑料，例如丙烯酸树脂和ABS树脂。此外，Smutny专利中描述的更高级的烯烃化合物在某些应用中还可能因为这类化合物潜在的毒性水平而是不可取的，之所以这样认为可能是Smutny专利中指出杀虫剂活性所致。这类化合物还可能具有过高的沸点，以致于在某些应用中不能用它们作为致冷剂。因此申请人已经意识到，需要一些组合物，特别是流体输送组合物，它们可能用在包括蒸汽压缩加热和冷却系统和方法的为数众多的应用中，且同时避免以上指出的一种或多种缺陷。而且，申请人也已经认识到，许多应用中一直需要比HFC′s对环境更安全的基于氟代烃和氢化氟代烃的致冷剂液体，相对于至少某些致冷剂的热力学性能，其具有类似或更好的特性，且与现有的润滑剂系统相容。通过在待加热的物体附近压缩含2至5个碳原子并至少含1个但不超过2个双键的氟代烯烃而产生热，从而蒸发氟代烯烃。再次地，优选含3个碳原子和1个双键的氟代烯烃。还发现，本专利技术的氟代烯烃可与存在的聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇酯和多元醇酯润滑油混溶。因此，按照本专利技术的另一个方面，提供用于压缩致冷、空调和热泵系统中的液体组合物，其中将含2至5个碳原子且至少1个但不超过2个双键的氟代烯烃与足够提供润滑量的基本混溶的有机润滑剂组合，该润滑剂选自用于压缩致冷、空调和热泵系统中的聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇酯和多元醇酯润滑剂。在某些优选实施方案中，本专利技术的润滑剂是含碳、氢和氧的有机化合物，且氧对碳的比例足以提供与氟代烯烃的一定混溶度，使得，当约1至5重量％的润滑剂加入到致冷剂流体中时，混合物具有一个液相。优选，在混合物中存在1至20重量％的润滑剂时，混合物具有一个液相。更优选，在混合物各组分的全部比例下，混合物是一个液相。这种溶解性或混溶性优选存在于约-40℃至70℃的至少一个温度下，更优选基本覆盖整个温度范围。如本文中所用的，术语“致冷系统”是指采用提供冷却的致冷液体或致冷剂的任何系统或设备、或者这种系统或设备的任何部件或部分。这种致冷系统包括，例如空调、电冰箱、深冷器、运输致冷系统、商业致冷系统等等。本专利技术的HFC′s替代品HFO′s尽管对臭氧层安全，但是其被怀疑促使全球变暖。至少按照本专利技术优选的某些HFO′s具有使他们仅以最小的设备改变即可替代HFC′s的物理特性。适于本专利技术使用的聚亚烷基二醇润滑剂一般含有约5至50个氧化烯(oxylakylene)重复单元，该重复单元含1至5个碳原子。这种聚亚烷基二醇可以是直链或支链的，而且可以是均聚物或2、3或更多种氧乙烯、氧丙烯、氧丁烯或氧戊烯基或其组合以任意比例的共聚物。优选的聚亚烷基二醇含至少50％的氧丙烯基。按照本专利技术的组合物可含有一种或多种作为润滑剂的聚亚烷基二醇，一种或多种作为润滑剂的聚亚烷基二醇酯，一种或多种作为润滑剂的多元醇酯，或者一种或多种聚亚烷基二醇、一种或多种聚亚烷基二醇酯和一种或多种多元醇酯的混合物。乙烯醚类也可用于本专利技术。合适的聚亚烷基二醇包括美国专利4,971,712中的聚亚烷基二醇和美国专利4,755,316所公开的每端具有羟基的聚亚烷基二醇。两项专利所公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于压缩制冷、空调和热泵系统的液体组合物，其包含：（Ａ）含３至４个碳原子和至少１个但不超过２个双键的氟代烯烃；和（Ｂ）提供润滑有效量的、基本上可混溶的有机润滑剂，其含有碳、氢和氧，并且具有的氧碳比有效提供与所述氟代烯烃的一定程度的可混溶性，使得当将至多５重量％润滑剂加入所述氟代烯烃时，混合物在介于－４０和＋７０℃之间的至少一个温度下具有一个液相。

【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：RH托马斯，RR辛，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]