[發明專利]具有氫氟烷和四氟丙烯的熱傳遞組合物

在審

• 申請號: 201480064429.5
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN105765050A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: B·L·范霍恩
• 申請（專利權）人: 阿科瑪股份有限公司
• 主分類號: C11D17/00
• 分類號: C11D17/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 王穎

發明領域

本發明涉及包含1,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、五氟乙烷以及1,1,2,2-四氟乙烷的多種熱傳遞組合物，用于在制冷、空氣調節、熱泵系統、急冷器、以及其他熱傳遞應用中使用。發明的這些熱傳遞組合物可以具有減少的全球變暖潛值，同時提供良好的能力和性能。

發明背景

隨著持續的法規壓力，存在著不斷增長的需求來確定更加環境可持續的、具有更低的臭氧消耗和全球變暖潛勢的替代物，替換制冷劑、熱傳輸流體、發泡劑、溶劑、以及氣溶膠。氯氟碳(CFC)和氫氯氟碳(HCFC)(廣泛地用于這些應用中)，是消耗臭氧層的物質并且依照蒙特利爾議定書的指導方針正在被逐步淘汰。在許多應用中氫氟烷(HFC)是用于CFC和HCFC的主要替換物。盡管它們被認為對臭氧層“友好的”，但它們仍通常具有高的全球變暖潛勢。

例如，已經開發了幾種基于HFC的制冷劑來替換R-22(具有臭氧消耗潛能(ODP)的HCFC制冷劑)。這些包括R-404A、R-407C、R-407A、R-417A、R-422D、R-427A、R-438A、以及其他。然而，這些基于HFC的R-22替換物中的大多數具有比R-22高的全球變暖潛勢(GWP)，同時還損害了性能特征。例如，在一些條件下，R-404A和R-407A可具有比R-22稍微更高的制冷能力(CAP)，但具有較低的性能(COP)；在制冷應用中，R-407C具有稍微更低的GWP，但也具有更低的CAP和COP；許多其他的R-22替換物不僅具有更高的GWP，而且具有更低的CAP和COP。圖3示出了R-22和幾種R-22替換物的GWP的比較。

另一個限制是大多數HFC缺乏必須的與傳統的潤滑劑(如礦物油)的可混溶性來提供足夠的性能。這已經導致了代替礦物油的氧化的潤滑劑(如多元醇酯(POE)油、聚亞烷基二醇(PAG)油、以及聚乙烯醚(PVE)油)的應用。這些新的潤滑劑與傳統的礦物油潤滑劑相比在相當大的程度上可能更昂貴并且可能是極其吸濕的。

為了改進與礦物油的可混溶性并由此改進回油的目的，已經開發了幾種制冷劑組合物(如R-422D和R-438A)，其中結合了小部分的低沸點烴類，如丁烷、丙烷、或戊烷。然而，為了安全起見，已經公認的是烴在制冷劑組合物中的量值必須被最小化以減小該制冷劑組合物的可燃性，如在US6,655,160和US5,688,432中所講授的。

在用以替換R-22的HFC產品之中，R-407C已經被特別地開發出來用于在空氣調節應用中替換R-22。這種產品是在按重量計23％/25％/52％的比例下組合了R-32、R-125以及R-134a的混合物。R-32指代二氟甲烷，R-125指代五氟乙烷，并且R-134a指代1,1,1,2-四氟乙烷。R-407C具有與R-22非常類似的熱力學特性。為此，可以在用于以R-22進行運行的舊系統中使用R-407C，因此使HCFC流體被HFC流體替換成為可能，在用于轉變這些舊系統的工序的背景下，相對于平流層的臭氧層而言，該HFC流體是更安全的。所涉及到的熱力學特性是本領域技術人員眾所周知的，并且具體是制冷能力、性能系數(或COP)以及冷凝壓力。

被設計以替換R-22、R-407C和類似物的其他產品包括在美國專利申請公開號2013/0096218中披露的二氟甲烷(R-32)、五氟乙烷(R-125)、2,3,3,3-四氟丙烯(R-1234yf)、和1,1,1,2-四氟乙烷(R-134a)的組合。

制冷能力表示對于給定的壓縮機而言借助該制冷劑可獲得的制冷功率。為了替換R-22，必需要獲得具有接近R-22的高制冷能力的流體。

該COP表達了輸送的制冷能量與為了在汽態下壓縮該制冷劑而施加至該壓縮機的能量的比值。在取代R-22的背景下，如果設備耗電量的增加是被接受的，則制冷劑的小于R-22的COP值是適合的。

最后，該冷凝壓力表示由制冷劑施加于制冷回路的相應機械部件上的應力。在為R-22設計的制冷系統中能夠替換R-22的制冷劑一定不能展現出明顯大于R-22的冷凝壓力。