热传递组合物、方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种在包括制冷应用在内的热交换系统中使用的制冷剂组合物，其包含三氟碘甲烷(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申请要求2017年11月30日提交的待审美国序列号62/592,883的优先权，该申请全文并入本文。本申请要求2017年12月1日提交的待审美国序列号62/593,295的优先权，该申请全文并入本文。
本专利技术涉及在制冷应用中具有实用性，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，涉及用于替代在中温和低温制冷剂系统(包括被设计成与R-404A和/或R-22一起使用的系统)中用于加热和冷却应用的制冷剂R-404A和/或R-22的制冷剂组合物，并且涉及改进中温和低温制冷剂系统(包括被设计成与R-404A和/或R-22一起使用的系统)。
技术介绍
使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。已发现若干基于碳氟化合物的流体广泛用于许多住宅、商业和工业应用中，包括用作诸如空调、热泵和制冷系统的系统中的工作流体。由于某些疑似环境问题，包括与迄今已用于这些应用中的某些基于氢氟烃(“HFC”)的组合物的使用相关的相对较高的全球变暖潜势，越来越期望使用除了低臭氧损耗潜势或零臭氧损耗潜势之外还具有低全球变暖潜势(“GWP”)的流体，诸如氢氟烯烃(下文称为“HFO”)。例如，许多政府已签署了京都议定书(KyotoProtocol)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的另选的替代方案。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、分销和零售行业尤其重要，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至关重要的作用。在此类低温制冷系统中，常用的制冷剂为HFC-404A或者R-404A(HFC-125:HFC-143a:HFC134a以约44:52:4重量％的组合)。R-404A的估计GWP为3922。然而，关于热传递流体，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。此外，在此类系统中，R-404A的任何替代或改进将有利地与R-404A的操作条件良好地匹配，以避免改造或重新设计系统。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对电能的需求增加产生的化石燃料使用增加而具有次生环境影响。换句话讲，如果所提议的新型流体的另一个特性，诸如使用效率，间接地导致环境排放增加，诸如通过需要更高的燃料燃烧来实现相同水平的制冷，则相对于现有流体具有改善的GWP和/或ODP的所提出的新型制冷剂可能仍然不如新型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的、具有挑战性的工作，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进行重大工程改变的情况下HFC制冷剂替代物是有效的。可燃性是许多应用的另一个重要特性。也就是说，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需的。在热传递系统中使用不可燃制冷剂的一个优点是，在此类系统中将不需要火焰抑制设备，以便减轻与制冷剂从系统中渗漏相关的可能风险。这种优点在将遭受将与例如运输制冷系统相关联的系统重量增加的次要缺点的系统中尤其重要。如本文所用，术语“不可燃”是指被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))”(其以引用并入本文并且为了方便起见在本文中称为“不可燃性测试”)所确定。遗憾的是，原本可能期望用于制冷剂组合物中的许多材料不是不可燃的，如本文所用的该术语。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，期望制冷剂在至少系统的操作温度范围内可与系统中使用的润滑剂混溶。由于R-404A当前通常与多元醇酯(POE)润滑油一起使用，因此在系统中的温度范围内以及对于存在于系统中的润滑剂的浓度而言，具体地讲在冷凝器和蒸发器中的操作温度范围内，所提出的R-404A替代制冷剂有利地与POE润滑剂混溶。由于R-22当前通常与矿物油(MO)、烷基苯(AB)和多元醇酯(POE)润滑油一起使用，因此在系统中的温度范围内以及对于存在于系统中的润滑剂的浓度而言，具体地讲在冷凝器和蒸发器中的操作温度范围内，所提出的R-22替代制冷剂有利地与MO、AB和POE润滑剂中的每一种混溶。因此，申请人已认识到需要在加热和冷却系统以及方法，具体地讲中温和低温制冷系统，并甚至更具体地讲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，并且具体地讲热传递组合物，所述系统已被设计成与R-404A和/或R-22一起使用或适合与R-404A和/或R-22一起使用。
技术实现思路
申请人发现，本专利技术的组合物以超群且出人意料的方式满足对此类应用中的制冷剂，具体地讲并且优选地二氟氯甲烷(HFC-22或R-22)和HFC-404A或R-404A(HFC-125:HFC-143a:HFC134a以大约44:52:4重量百分比的组合)的替代物和/或替代品的需要，同时具有较低GWP值且提供基本上不可燃、无毒流体，其在此类系统的制冷应用中的制冷效率和容量紧密匹配于R-22或R-404A。本专利技术涉及一种制冷剂，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：36.8重量％至72重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；2重量％至36重量％的四氟丙烯，所述四氟丙烯选自反式-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)以及这些的组合；15重量％至31重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及1重量％至4.5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。本专利技术涉及一种制冷剂，其包含至少约98.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：/n36.8重量％至72重量％的三氟碘甲烷(CF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171130 US 62/592,883;20171201 US 62/593,2951.一种制冷剂，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：
36.8重量％至72重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
2重量％至36重量％的四氟丙烯，所述四氟丙烯选自反式-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)以及这些的组合；
15重量％至31重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及
1重量％至4.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


2.根据权利要求1所述的制冷剂，其基本上由下列四种化合物组成，其中每种化合物以下列相对百分比存在：
36.8重量％至64.8重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
8重量％至36重量％的1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)；
17重量％至23重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及
1重量％至4.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


3.根据权利要求1所述的制冷剂，其基本上由下列四种化合物组成，其中每种化合物以下列相对百分比存在：
约58重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
约16重量％的1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)；
22重量％±1重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及
4重量％±0.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


4.根据权利要求1所述的制冷剂，其基本上由下列四种化合物组成，其中每种化合物以下列相对百分比存在：
约42重量％至约60重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
约12重量％至约30重量％的反式-1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))；
约18重量％至约20重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及
2重量％至4.2重量％的五氟乙烷(HFC-125)，其中所述制冷剂是不可燃的，并且具有400或更小的GWP。


5.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，其中每种化合物以下列相对百分比存在：
约50重量％至约68重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
约6重量％至约24重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
约18重量％至约21重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及
2重量％至4.5重量％的五氟乙烷(HFC-125)。


6.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，其中每种化合物以下列相对百分比存在：
约53重量％的三氟碘甲烷(CF3I)；
约23重量％的1,1,1,2-四氟丙烯(HFO-1234yf)；
20重量％±1重量％的二氟甲烷(HFC-32)；以及
4重量％±0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：安基特·塞蒂，塞缪尔夫·亚娜莫塔，古斯塔沃·波特克，邹扬，伊丽莎白·德尔·卡门·维拉贝塞拉，格雷戈里·L·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