[发明专利]传热组合物

说明书

本发明涉及传热组合物，并尤其涉及可适于作为现有制冷剂如R-134a、R-152a、R-1234yf、R-22、R-410A、R-407A、R-407B、R-407C、R507和R-404a替代品的传热组合物。

在本说明书中，之前公开的文献或任何背景知识的列举或论述未必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的传热装置如热泵和空调系统广为人知。在这些系统中，制冷剂液体在低压下蒸发，从周围区域中带走热。随后将所得蒸气压缩并传至冷凝器中，蒸气在其中冷凝并将热释放至第二区域，冷凝液通过膨胀阀返回到蒸发器中，从而完成循环。用于压缩蒸气和泵送液体所需的机械能由例如电动机或内燃机提供。

除了具有合适的沸点和高的汽化潜热外，制冷剂优选的性质包括低毒性、不可燃性、无腐蚀性、高稳定性和不具有难闻的气味。另一些期望的性质是在低于25巴的压力下的易压缩性、压缩时的低排出温度、高制冷容量、高效率(高性能系数)和在期望的蒸发温度下超过1巴的蒸发器压力。

二氯二氟甲烷(制冷剂R-12)具有合适的性质的组合，并且是多年来使用最广泛的制冷剂。由于国际上注意到完全和部分卤化的含氯氟烃破坏了地球的保护性的臭氧层，因此在应严格限制它们的制造和使用并最终将其完全淘汰的方面达成了共识。20世纪90年代，逐步停止了二氯二氟甲烷的使用。

因为氯二氟甲烷(R-22)具有较低的臭氧消耗潜势，所以将其引入作为R-12的替代品。后来注意到R-22是一种强效的温室气体，其使用也被逐步停止。

尽管本发明涉及的类型的传热装置基本上是封闭的系统，但是由于在装置操作过程期间或在维护程序期间的泄露，可能发生制冷剂损失到大气中。因此，利用具有零臭氧消耗潜势的材料替代完全和部分卤化的含氯氟烃制冷剂是非常重要的。

除了臭氧消耗的可能性外，已提出大气中显著浓度的卤代烃制冷剂可能促进全球变暖(所谓的温室效应)。因此，期望使用由于能够与另一些大气组分(如羟基自由基)反应或由于容易通过光解过程分解而具有相对短的大气寿命的制冷剂。

作为R-22的替代品制冷剂，已引入了R-410A和R-407制冷剂(包括R-407A、R-407B和R-407C)。但是，R-22、R-410A和R-407制冷剂都具有高的全球暖化潜势(GWP，也称为温室暖化潜势)。

作为R-12的替代品制冷剂，引入了1，1，1，2-四氟乙烷(制冷剂R-134a)。然而，尽管不具有显著的臭氧消耗潜势，但是R-134a具有1300的GWP。期望找到具有较低GWP的R-134a的替代品。

已将R-152a(1，1-二氟乙烷)确定为R-134a的替代品。它比R-134a稍微有效并且具有120的温室暖化潜势。但是，R-152a的可燃性太高而例如无法在机动车空调系统中安全使用。尤其认为，其在空气中的可燃下限太低，其火焰速度太高以及其点火能量太低。

因此，需要提供具有改善的性质(如低可燃性)的替代品制冷剂。氟烃燃烧化学是复杂的和不可预测的。不可燃的氟烃与可燃的氟烃混合并不总是降低流体的可燃性或降低空气中可燃的组合物的范围。例如，本发明人已发现，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以不可预测的方式改变。如果考虑三元或四元组合物，那么这种情况变得甚至更复杂和更不可预测。

还需要提供可替代的制冷剂，其可用于几乎不改造或不改造的现有装置(如制冷装置)。

已将R-1234yf(2，3，3，3-四氟丙烯)确定为候选的可替代的制冷剂，以在某些应用、尤其是在机动车空调或热泵应用中替代R-134a。其GWP约为4。R-1234yf是可燃的，但是其可燃性特征通常对于包括机动车空调或热泵在内的一些应用而言被认为是可以接受的。尤其是，当与R-152a相比时，其可燃下限高于R-152a、其最小的点火能量高于R-152a并且空气中火焰速度显著低于R-152a。

在温室气体排放方面，认为运行空调或制冷系统的环境影响不仅应参照制冷剂的所谓的“直接”GWP，还应参照所谓的“间接”排放，即由用以运行系统的电能或燃料消耗而造成的那些二氧化碳的排放。已经开发了这种总GWP影响的几种度量，包括那些被称为总等价暖化效应(Total Equivalent Warming Impact，TEWI)分析或生命周期碳产生(Life-Cycle Carbon Production，LCCP)分析。这两种度量均包括制冷剂GWP和能量效率对总体暖化效应的影响的评价。