[发明专利]传热组合物

说明书

本发明涉及传热组合物，特别涉及可适合替代现有制冷剂例如R-134a、R-152a、R-1234yf、R-22、R-410A、R-407A、R-407B、R-407C、R507和R-404a的传热组合物。

在本说明书中对之前公开的文献或任何背景知识的列举或论述不应被视为承认该文献或背景知识是现有技术的一部分或是公知常识。

机械制冷系统和相关传热装置例如热泵和空调系统是公知的。在这类系统中，制冷剂流体在低压下蒸发，从周围区域带走热。然后将所得蒸气压缩并传输至冷凝器，所得蒸气在该处冷凝并将热释放至第二区域，冷凝液通过膨胀阀返回至蒸发器，如此完成循环。压缩蒸气和泵送液体需要的机械能量由例如电动机或内燃机提供。

制冷剂除具有适合的沸点和高的蒸发潜热之外，其优选性能包括低毒性、不可燃性、无腐蚀性、高稳定性和不具有令人讨厌的气味。其它的期望性能为：易于在低于25巴的压力下压缩、压缩时低的排出温度、高的制冷容量、高效率(高的性能系数)和在要求的蒸发温度下超过1巴的蒸发器压力。

二氯二氟甲烷(制冷剂R-12)具有适合的性能组合并且是多年来最广泛使用的制冷剂。由于对完全和部分卤化的氯氟碳使保护地球的臭氧层受损的国际关注，所以存在对它们的制造和使用应受到严格限制并最后完全淘汰的一般协议。二氯二氟甲烷的应用在20世纪90年代逐步淘汰。

一氯二氟甲烷(R-22)由于其较低的臭氧耗竭潜能所以被引入来替代R-12。随后关注到R-22为潜在的温室气体，所以其应用也正在逐步淘汰。

虽然本发明涉及的传热装置的类型是基本上封闭的系统，但是由于在设备的操作期间或在维护程序期间的渗漏，所以可发生制冷剂损失至大气中。因此，用臭氧耗竭潜能为零的材料替代完全和部分卤化的氯氟碳制冷剂非常重要。

除可能耗竭臭氧之外，已经表明大气中显著浓度的卤化碳制冷剂可促进全球变暖(所谓的温室效应)。因此，期望使用由于能够与其它大气成分例如羟基反应或由于易于通过光解过程降解，而具有相对短的大气寿命的制冷剂。

已经引入R-410A和R-407(包括R-407A、R-407B和R-407C)作为R-22的替代制冷剂。然而，R-22、R-410A和R-407均具有高的全球变暖潜能(GWP，亦称温室变暖潜能)。

引入1，1，1，2-四氟乙烷(制冷剂R-134a)作为R-12的替代制冷剂。然而，尽管臭氧耗竭潜能低，但是R-134a的GWP为1300。期望找到GWP较低的R-134a的替代品。

R-152a(1，1-二氟乙烷)已经确定作为R-134a的替代品。其比R-134a稍微有效并且温室变暖潜能为120。然而，认定R-152a的可燃性过高，例如不能安全地用于机动车空调系统中。特别是认为其在空气中的可燃下限过低，其火焰速度过高，其着火能量过低。

由此需要提供具有改善性能例如低可燃性的替代制冷剂。氟碳化合物燃烧化学是复杂的并且不可预知。将不可燃的氟碳化合物与可燃的氟碳化合物混合并非总是能够降低流体的可燃性。例如，本发明人已经发现：如果将不可燃的R-134a与可燃的R-152a混合，则混合物的可燃下限相对于纯的R-152a可降低(即混合物可比纯的R-152a更可燃)。如果考虑三元或四元的组合物，则情况变得更复杂和更加不可预知。

还需要提供改动很小或者无需改动即可用于现有装置例如制冷装置中的替代制冷剂。

已经确定R-1234yf(2，3，3，3-四氟丙烯)作为候选的替代制冷剂在某些应用中特别是机动车空调或热泵应用中替代R-134a。其GWP为约4。R-1234yf是可燃的，但是其可燃性特征对于包括机动车空调或热泵在内的某些应用通常被认为是可接受的。特别是其可燃下限、着火能量和火焰速度均显著低于R-152a。

操作空调或制冷系统的环境影响，就温室气体排放而言，应考虑不仅参考制冷剂的所谓的“直接”GWP，而且参考所谓的“间接”排放，意即由于操作所述系统导致的对电或燃料的消耗引起的那些二氧化碳排放。已经提出了该总GWP影响的几种度量，包括称为总等效温升冲击(TEWI)分析或生命周期碳产生(LCCP)分析的那些。这两种度量包括评估制冷剂GWP和能量效率对总变暖影响的作用。