[发明专利]换热组合物和方法

说明书

相关申请

本申请涉及和要求以下各申请的优先权：2009年5月8日提交的美国临时申请系列号61/176,773，2009年9月9日提交的61/240,786，2009年10月1日提交的61/247,816，2010年4月30日提交的61/329,955和2009年7月29日提交的美国申请12/511,954，各申请以引用的方式全文在此引入。

技术领域

本发明涉及特别可用在低温制冷应用中的组合物、方法和系统，并且特别地涉及用于替换加热和冷却应用中使用的制冷剂HFC-404A的制冷剂组合物，并且涉及低温制冷剂系统的翻新，包括为了使用HFC-404A而设计的系统的翻新。

背景技术

使用制冷液的机械制冷系统，以及相关的换热装置，例如热泵和空调器，用于工业、商业和家庭应用是本领域中已知的。基于氟碳化合物（fluorocarbon）的液体已经在许多住宅、商业和工业应用中获得广泛应用，包括作为例如空气调节、热泵和制冷系统的系统中的工作流体。因为某些可疑的环境问题，包括与以前用于这些应用的一些组合物的使用有关的比较高的全球变暖潜力，越来越希望使用具有低的或甚至零臭氧消耗和全球变暖潜力的流体，例如氢氟碳化合物（hydrofluorocarbons）（“HFCs”）。例如，很多政府已经签署京都议定书以保护全球环境，并且宣布减少CO2排放（全球变暖）。因此，需要低-或者非-易燃、非毒性的替代物，以替换某些高全球变暖HFCs。

一种重要类型的制冷系统被称为“低温制冷系统”。这种系统对于食品制造、分配和零售业是特别重要的，因为它们在确保食品以新鲜和适于食用的状态提供给消费者的过程中扮演了重要的角色。在这种低温制冷系统中，通常使用的制冷液一直是HFC-404A（本领域中，重量比为大约44:52:4的HFC-125:HFC-143a:HFC134a的混合物被称为HFC-404A或者R-404A）。R-404A具有3922的估计较高的全球变暖潜力（GWP）。

因此，对于新的氟碳化合物和氢氟碳化合物和组合物存在增长的需求，它们是以前用在这些和其它应用中的组合物的有吸引力的替代物。例如，已经希望通过用不会消耗臭氧层的非含氯制冷剂化合物，例如氢氟碳化合物（HFC）替代含氯制冷剂来将含氯制冷系统翻新。通常工业和特别是换热工业不断寻找新的基于氟碳化合物的混合物，其是CFCs和HCFCs的备选方案，并且被认为是环境安全的替代物。然而，至少对于换热流体而言，一般认为重要的是：任何可能的替代物还必须具有许多最广泛使用的流体的那些性质，例如优异的换热性能、化学稳定性、低的-或者没有-毒性、非可燃性和/或润滑剂相容性以及其它性质。

关于使用效率，重要的是制冷剂热力性能或者能量效率的损失可能因为增加电能需求导致增加矿物燃料用量而具有次生环境影响。

此外，对于CFC制冷剂替代物而言，通常希望能有效使用，而无需对目前使用CFC制冷剂的普通蒸气压缩技术进行较大的工程更改。

可燃性对于许多应用是另一个重要的性质。即在特别地包括换热应用的许多应用中，使用非易燃组合物被认为是重要的或者必要的。因此，在这种组合物中使用不易燃的化合物常常是有益的。如本文所使用的，术语“不易燃的”指化合物或者组合物，其依照ASTM标准E-681（2002）测定是不易燃的，该标准借此引用引入本文。不幸地，许多HFC虽然在其它方面对于用于制冷剂组合物是所希望的，但是它们不是不易燃的。例如，氟代烷二氟乙烷（HFC-152a）和氟代烯烃1,1,1-三氟丙烯（HFO-1243zf）都是易燃的，因此不能用于许多应用中。

因此，申请人认识到需要组合物，特别是换热组合物，其在加热和冷却系统和方法中是高度有利的，特别是在蒸气压缩加热和冷却系统中，并且甚至更特别地在低温制冷剂系统中，包括使用HFC-404A和/或已经被设计成使用HFC-404A的系统。

发明内容