[发明专利]制冷剂

说明书

本申请是于2007年5月21日提交的国际申请PCT/GB2007/001882、中国国家阶段申请号为200780018265.2、发明名称为“制冷剂”的原申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及制冷剂，尤其是（但不只局限于）具有较低的全球变暖潜能（GWP，GWP的定义为温室气体相对于二氧化碳的气候变暖潜能。官方的全球变暖潜能(GWP)是通过这种方式计算的：一千克气体相对于1千克二氧化碳在100年间的变暖能力。官方的GWP图表刊登在政府间气候变化专业委员会采用的第二次评估报告中(1995IPCC GWP值)。更准确的GWP值刊登在最新的IPCC评估报告中）、对环境更加友好的流体，在某些情况下涉及适于替代具有较高全球变暖潜能的现有制冷剂（例如R410A、R134a、R407C及R404A）的流体。这些流体构成制冷系统、加热泵系统及其它传热系统中的工作流体。与本领域中的通常用法相同，此处所用的术语“制冷剂”旨在涵盖所有起到传热作用的工作流体，而不考虑使用所述流体的特定用途。所以，不应该根据术语制冷剂狭隘地断定本发明仅涉及制冷系统中所用的流体（例如，认为本发明不涉及加热泵工作流体）。

背景技术

根据蒙特利尔协议的要求，随着作为制冷剂的氯氟碳化合物（CFCs）和氯氟碳氢化合物（HCFCs）在国际上的逐步淘汰，人们提出了各种不会导致臭氧层破坏的制冷组合物。

然而随着欧盟对东京议定书的批准，人们已经将注意力从这些CFC类和HCFC类制冷剂（这些制冷剂在欧盟和其它发达国家现已几乎停止使用）转移到HFC和作为CFC替代物出现于二十世纪九十年代的其它制冷剂。虽然这些其它制冷剂没有或具有较低的臭氧损耗潜能（ODP），但它们的缺点是大多数都具有较高的GWP。

为了帮助欧盟履行东京议定书的义务，欧洲议会最近提出了一份关于这些流体的使用和排放的指令和条例。

欧盟第842/2006号条例对HFC在许多方面的应用提出了许多控制和限制条件。2006/40/EC指令作了进一步规定，禁止在车辆空调系统中使用GWP大于150（按照标准的100年时间范围评估）的某些氟化温室气体，除非氟化温室气体的泄漏速度不超过每年40克～60克。

无论这些立法条文怎样规定，都将会对HFC和其它高GWP流体设定新的限制，对于新的制冷、空调和加热泵应用及可能的已有系统的再次填充而言，这些流体的使用将会被逐步淘汰。

为了对这些可能性作好准备，谨慎的做法是，研究实用的高GWP制冷剂的替代物，尤其是那些保持了某些现有流体的优点的替代物，即正常沸点（NBP，NBP是流体在标准大气压（101.325kPa）下的沸点）低至约-80℃～-50℃数量级的流体。通常来说，围绕NBP在这个范围内的制冷剂设计的系统往往比围绕具有较高NBP的制冷剂设计的系统更加紧密，并且有望取得更高的效率。在高于大气压力的条件下运行还有其技术上的优势，因为这极大地降低了空气及水汽等污染物被吸入该系统的可能性，而污染将会导致制冷能力的降低、系统效率的下降并危害长期可靠性。

虽然很明显使用NBP在这个范围内的低GWP制冷剂是有利的，可遗憾的是，至少据我们所知，呈现等温相变或近似等温相变、具有低GWP（即，GWP小于150）且NBP在此范围内的可以被接受用作制冷剂的流体只有二氧化碳（R744）。然而，二氧化碳具有某些使其不适于作为制冷剂的特性，尤其是其高三相点和低临界点。

制冷剂的混合物或共混物可能有望提供一种替代制冷剂，但符合这些要求的大多数混合物是具有难以接受的高温滑移的非共沸混合物（在国际标准ISO817：2004“制冷剂-设计及安全等级”中定义了非共沸混合物：由两种以上制冷剂组成的共混物，这些制冷剂的平衡蒸汽-液相组成在任一点都不同。该国际标准中将共沸混合物定义为：由两种以上制冷剂组成的共混物，这些制冷剂在给定压力下其平衡蒸汽-液相的组成相同，但在其它条件下可能不同），即，其在稳流条件下（比如在制冷系统的直接膨胀式蒸发器或压缩机中）的相变是非等温的。

使用共沸制冷剂具有优于非共沸混合物的特定优势，这是因为非共沸混合物具有可能最终对采用非共沸混合物的系统的循环效率产生负面影响的性质。

例如，利用非共沸制冷剂时，可能出现制冷剂组分的分馏或者制冷剂组分的部分分离，这本身可以表现为循环制冷剂中的组成变化。该分馏还可能导致泄露事件中由系统释放出去的制冷剂组分的量不成比例，从而改变了循环制冷剂混合物中的原始组成。