[發(fā)明專利]可用作有機朗肯循環(huán)工作流體的氟烯烴化合物

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610882777.4
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN107011861A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設計）人: G.J.齊豪斯基;A.布朗;R.赫爾斯
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04;F01K23/04;F01K25/08;F01K25/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 馬蔚鈞

本申請是一項發(fā)明專利申請的分案申請，其母案的申請日為2012年12月03日、申請?zhí)枮?01280068384.X (PCT/US2012/067514)、發(fā)明名稱為“可用作有機朗肯循環(huán)工作流體的氟烯烴化合物”。

對相關申請的交叉引用

本申請要求2011年12月2日提交的美國臨時申請序號No. 61/566,585的優(yōu)先權，各自的內容全文經(jīng)此引用并入本文。

本申請還是2009年12月3日提交的美國申請序號No. 12/630,647的部分繼續(xù)申請案，其要求2008年12月5日提交的美國臨時申請No. 61/120,125的優(yōu)先權，還是2009年1月9日提交的美國申請No. 12/351,807的部分繼續(xù)申請案，各自的內容全文經(jīng)此引用并入本文。

技術領域

本發(fā)明大體上涉及有機朗肯循環(huán)工作流體。本發(fā)明更特別涉及作為有機朗肯循環(huán)工作流體的氟烯烴，包括氯氟烯烴和溴氟烯烴。

背景技術

水，通常以蒸汽形式，是迄今用于將熱能轉化成機械能的最常用的工作流體。這部分歸因于其廣泛可得性、低成本、熱穩(wěn)定性、無毒性質和廣泛的潛在工作范圍。但是，在某些用途中，如在海洋熱能轉換（OTEC）系統(tǒng)中已使用其它流體，如氨。在一些情況下，流體例如CFC-113已用于從廢熱，如燃氣輪機廢氣中回收能量。另一可能性使用兩種工作流體，如用于高溫/高壓第一階段的水和用于較冷的第二階段的更揮發(fā)性的流體。這些混合動力系統(tǒng)（通常也被稱作二元動力系統(tǒng)）可比僅使用水和/或蒸汽更有效。

為了獲得安全可靠的動力源，數(shù)據(jù)中心、軍事設施、政府大樓和酒店例如使用分布式發(fā)電系統(tǒng)。為避免隨電網(wǎng)電力損耗發(fā)生的服務損耗，包括在旨在防止發(fā)生這種損耗的設備失效時發(fā)生的大規(guī)模級聯(lián)停電，分布式發(fā)電系統(tǒng)的使用很可能增長。通常，現(xiàn)場原動機，如微型燃氣輪機驅動發(fā)電機并制造現(xiàn)場使用的電力。將該系統(tǒng)連向電網(wǎng)或在某些情況下可獨立于電網(wǎng)運行。類似地，在分布式發(fā)電中使用能用不同燃料源運行的內燃機。燃料電池也已在商業(yè)上用于分布式發(fā)電。來自這些來源的廢熱以及來自工業(yè)操作、垃圾填埋場燃燒的廢熱和來自太陽能和地熱源的熱可用于熱能轉換。在可獲得低級至中級熱能的情況下，通常在朗肯循環(huán)中使用有機工作流體（代替水）。有機工作流體的使用主要歸因于在這些低溫下如果使用水作為工作流體則需要提供大容積（大設備尺寸）。

源溫度與冷源溫度（sink temperatures）之差越大，有機朗肯循環(huán)的熱力學效率越高。因此，使工作流體與源溫度匹配的能力影響有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)效率。工作流體的蒸發(fā)溫度越接近源溫度，效率越高。工作流體臨界溫度越高，可達到的效率越高。但是，也要實際考慮影響工作流體的性能和成功性的熱穩(wěn)定性、可燃性和材料相容性。例如，為了接近高溫廢熱源，通常使用甲苯作為工作流體。但是，甲苯可燃并具有毒理學擔憂。在175℉至500℉（79℃至260℃）的溫度范圍內，通常使用不可燃流體，如HCFC-123（1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷）和HFC-245fa（1,1,1,3,3-五氟丙烷）。但是，HCFC-123具有相對較低的容許暴露水平并已知在低于300℉下形成毒性HCFC-133a。為避免熱分解，HCFC-123可能限于200℉-250℉（93℃-121℃）的蒸發(fā)溫度。這限制循環(huán)效率和功輸出。在HFC-245fa的情況下，臨界溫度低于許多實施方案所需的溫度。除非使用更穩(wěn)健的設備以利用跨臨界循環(huán)（trans-critical cycle），否則使HFC-245fa有機朗肯循環(huán)保持在低于309℉（154℃）臨界溫度。

申請人已經(jīng)認識到，可以超過HCFC-123和HFC-245fa的上述限制提高某些有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的有效功輸出和/或效率，同時保持使該系統(tǒng)有效和成功所必須的其它性質和特征的組合（mosaic）。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在用于可提供相對較低源溫度（如某些燃氣輪機和內燃機廢氣中可能存在的溫度）的朗肯循環(huán)系統(tǒng)時具有優(yōu)異性能特征的工作流體。