热传递组合物、方法和系统技术方案

本发明专利技术包括用于包括制冷应用在内的热交换系统的制冷剂组合物，所述制冷剂组合物包含三氟碘甲烷(CF

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热传递组合物、方法和系统相关申请的交叉引用本专利申请要求于2017年11月17日提交的待审美国专利序列号62/587,677的优先权，其全文并入本文中。本专利申请要求于2017年11月30日提交的待审美国专利序列号62/592,518的优先权，其全文并入本文中。本专利申请要求于2017年12月1日提交的美国临时申请62/593,393的优先权权益，其以引用方式并入本文。
本专利技术涉及在制冷应用中具有实用性且在中温和低温制冷应用中具有特定有益效果的组合物、方法和系统，并且在特定方面，涉及替代在中温和低温制冷剂系统(包括设计用于在中温和低温制冷剂系统中与R-404A一起使用的系统)中用于加热和冷却应用的制冷剂R-404A的制冷剂组合物。
技术介绍
采用制冷剂液体的机械制冷系统及相关热传递装置(诸如热泵和空调)在本领域中公知用于工业、商业和家庭用途。已发现几种基于碳氟化合物的流体广泛用于许多住宅、商业和工业应用，包括作为诸如空调、热泵和制冷系统之类的系统中的工作流体。由于某些可疑的环境问题——包括与迄今已用于这些应用的某些基于氢氟烃(“HFC”)的组合物的使用相关的相对高全球变暖潜势，越来越希望使用除较低或零臭氧损耗潜势之外还具有较低全球变暖潜势(“GWP”)的流体，诸如氢氟烯烃(下文为“HFO”)。例如，许多政府已签署了京都议定书以保护全球环境并提出减少CO2排放(全球变暖)。因此，需要替代高全球变暖HFC的替代物。一种重要类型的制冷系统称为“低温制冷系统”。此类系统对于食品制造、分销和零售行业尤为重要，因为它们在确保送达消费者的食品既新鲜又适宜食用方面起着重要作用。在此类低温制冷系统中，常用的制冷剂为HFC-404A或R404A(HFC-125:HFC-143a:HFC134a的组合，约44:52:4的重量％)。R-404A具有3922的估计GWP。然而，对于热传递流体，通常认为重要的是任何潜在的替代物还必须具有存在于许多最广泛使用的基于HFC的流体中的那些特性，诸如优异的热传递特性、化学稳定性、低毒性或无毒性、不可燃性、以及润滑剂相容性等等。此外，为了避免改造或重新设计系统，希望R-404A的任何替代物均与此类系统中R-404A的操作条件良好地匹配。关于使用效率，重要的是注意到制冷剂热力学性能或能量效率的损失可通过由电能需求增加引起的化石燃料使用增加而具有次生环境影响。换言之，如果所提出新流体的另一种特征诸如使用效率导致环境排放间接地增加，诸如通过需要较高的燃料燃烧来实现相同的制冷水平，则相对于现有流体而言GWP和/或ODP得到改善的所提出的新制冷剂可能仍然不如新流体所替代的流体那样环境友好。因此，可以看出，对替代或改进流体的选择是一项复杂且具有挑战性的尝试，其可能不具有可预测的结果。此外，通常认为可取的是，在不对当前与HFC制冷剂一起使用的常规蒸气压缩技术作出重大工程改变的情况下HFC制冷剂替代品是有效的。对于许多应用，可燃性是另一种重要特性。换言之，在一些应用中，尤其包括在某些热传递应用中，使用不可燃的组合物被认为是重要或必要的。在热传递系统中使用不可燃制冷剂的一个优点在于此类系统中不需要火焰抑制设备，从而减轻与制冷剂从系统渗漏相关的可能风险。该优点在将遭受与例如运输制冷系统相关的系统重量增加的次要缺点的系统中尤为重要。如本文所用，术语“不可燃”是指确定为不可燃的化合物或组合物，如在ASHRAE标准34-2016“制冷剂的命名和安全分类(DesignationandSafetyClassificationofRefrigerants)”中所述以及ASHRAE标准34-2016的附录B1中所述的条件下，根据ASTM标准E-681-2009“针对化学品(蒸气和气体)可燃性浓度极限的标准测试方法(StandardTestMethodforConcentrationLimitsofFlammabilityofChemicals(VaporsandGases))”(其以引用方式并入本文并且为方便起见在本文称为“不可燃性测试”)所测定。遗憾的是，原本可能期望用于制冷剂组合物的许多材料并非不可燃的(如本文所用的术语)。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)具有可燃性特征，这使得它们在某些应用中的使用不太优选。对于维持系统效率以及压缩机的适当和可靠运行至关重要的是，将在蒸气压缩热传递系统中循环的润滑剂返回到压缩机以执行其预期的润滑功能。否则，润滑剂可能聚积并滞留在系统的盘管和管道中，包括热传递部件中。此外，当润滑剂聚积在蒸发器的内表面上时，它降低了蒸发器的热交换效率，从而降低了系统的效率。出于这些原因，对于许多系统而言，希望至少在系统的操作温度范围内制冷剂能与系统中使用的润滑剂混溶。因为R-404A目前通常与多元醇酯(POE)润滑油一起使用，在系统的温度范围内且针对系统中存在的润滑剂的浓度，尤其是在冷凝器和蒸发器的操作温度范围内，所提出的替代制冷剂能有利地与POE润滑剂混溶。因此，申请人已认识到需要在加热和冷却系统以及方法，特别地中温和低温制冷系统，并甚至更特别地包括中温和低温运输制冷系统在内的中温和低温制冷系统中高度有利的组合物，特别是热传递组合物，所述系统已被设计成与R-404A一起使用或适合与R-404A一起使用。
技术实现思路
申请人已经发现，本专利技术的组合物以优越且意料不到的方式满足了对热传递应用中通常使用的制冷剂的替代品和/或替代物的需求。具体地，本专利技术提供了热传递流体、热传递方法和热传递系统，其在优选的实施方案中表现出优异的热传递特性(包括冷却效率和容量与此类系统中的R-404A高度匹配)、化学稳定性、低毒性或无毒性、不可燃性、润滑剂混溶性和润滑剂相容性与低全球变暖潜势(GWP)和接近零的ODP组合的期望综合特性。本专利技术包括制冷剂，其包含至少约98.5重量％的下列四种化合物，其中每种化合物以下列相对百分比存在：32.8重量％至42.8重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；48重量％至58重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；2重量％至6重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和1±0.2重量％至3.2±0.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。如该段落中所述的制冷剂为方便起见有时被称为制冷剂1。本专利技术包括制冷剂，其包含至少约99.5重量％的下列四种化合物，其中每种化合物以下列相对百分比存在：32.8重量％至42.8重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；48重量％至58重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；2重量％至6重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和1±0.2重量％至3.2±0.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。如该段落中所述的制冷剂为方便起见有时被称为制冷剂2。本专利技术包括基本上由下列四种化合物组成的制冷剂，其中每种化合物以下列相对百分比存在：32.8重量％至42.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制冷剂，其包含至少约97重量％的下列四种化合物，其中每种化合物以下列相对百分比存在：/n32.8重量％至42.8重量％的三氟碘甲烷(CF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 US 62/587,677;20171130 US 62/592,518;20171.一种制冷剂，其包含至少约97重量％的下列四种化合物，其中每种化合物以下列相对百分比存在：
32.8重量％至42.8重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
48重量％至58重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
2重量％至6重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
1重量％至3.2±0.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


2.根据权利要求1所述的制冷剂，其包含至少约98.5重量％的下列四种化合物，所述化合物的相对量在以下列出：
36重量％至39重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
51重量％至55重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
2重量％至6重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
1重量％至3.2±0.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


3.根据权利要求1所述的制冷剂，其基本上由以下所列相对量的下列四种化合物组成：
36重量％至39重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
51重量％至55重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
2重量％至6重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
1重量％至3.2±0.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


4.根据权利要求1所述的制冷剂，其由以下所列相对量的下列四种化合物组成：
36重量％至39重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
51重量％至55重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
2重量％至6重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
1重量％至3.2±0.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


5.制冷剂，其包含至少约97重量％的下列四种化合物，所述化合物的相对量在以下列出：
38±1重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
54±1重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
5±1重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
3重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


6.根据权利要求5所述的制冷剂，其包含至少约98.5重量％的下列四种化合物，所述化合物的相对量在以下列出：
38±1重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
54±1重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
5±1重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
3重量％的五氟乙烷(HFC-125)，其中所述制冷剂是不可燃的，如根据不可燃性测试所测定，并且其中所述制冷剂具有小于150的GWP。


7.根据权利要求4所述的制冷剂，其中所述制冷剂是不可燃的，如根据不可燃性测试所测定，并且其中所述制冷剂具有小于100的GWP。


8.根据权利要求1所述的制冷剂，其基本上由以下所列相对量的下列四种化合物组成：
38±1重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
54±1重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
5±1重量％的二氟甲烷(HFC-32)；和
...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔·F·亚娜莫塔，迈克尔·彼得森，安基特·塞蒂，伊丽莎白·德尔·卡门·维拉贝塞拉，邹扬，古斯塔沃·波特克，约书亚·克洛斯，格雷戈里·劳伦斯·史密斯，
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