[发明专利]具有氢氟烷和四氟丙烯的热传递组合物

说明书

发明领域

本发明涉及包含1,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、五氟乙烷以及1,1,2,2-四氟乙烷的多种热传递组合物，用于在制冷、空气调节、热泵系统、急冷器、以及其他热传递应用中使用。发明的这些热传递组合物可以具有减少的全球变暖潜值，同时提供良好的能力和性能。

发明背景

随着持续的法规压力，存在着不断增长的需求来确定更加环境可持续的、具有更低的臭氧消耗和全球变暖潜势的替代物，替换制冷剂、热传输流体、发泡剂、溶剂、以及气溶胶。氯氟碳(CFC)和氢氯氟碳(HCFC)(广泛地用于这些应用中)，是消耗臭氧层的物质并且依照蒙特利尔议定书的指导方针正在被逐步淘汰。在许多应用中氢氟烷(HFC)是用于CFC和HCFC的主要替换物。尽管它们被认为对臭氧层“友好的”，但它们仍通常具有高的全球变暖潜势。

例如，已经开发了几种基于HFC的制冷剂来替换R-22(具有臭氧消耗潜能(ODP)的HCFC制冷剂)。这些包括R-404A、R-407C、R-407A、R-417A、R-422D、R-427A、R-438A、以及其他。然而，这些基于HFC的R-22替换物中的大多数具有比R-22高的全球变暖潜势(GWP)，同时还损害了性能特征。例如，在一些条件下，R-404A和R-407A可具有比R-22稍微更高的制冷能力(CAP)，但具有较低的性能(COP)；在制冷应用中，R-407C具有稍微更低的GWP，但也具有更低的CAP和COP；许多其他的R-22替换物不仅具有更高的GWP，而且具有更低的CAP和COP。图3示出了R-22和几种R-22替换物的GWP的比较。

另一个限制是大多数HFC缺乏必须的与传统的润滑剂(如矿物油)的可混溶性来提供足够的性能。这已经导致了代替矿物油的氧化的润滑剂(如多元醇酯(POE)油、聚亚烷基二醇(PAG)油、以及聚乙烯醚(PVE)油)的应用。这些新的润滑剂与传统的矿物油润滑剂相比在相当大的程度上可能更昂贵并且可能是极其吸湿的。

为了改进与矿物油的可混溶性并由此改进回油的目的，已经开发了几种制冷剂组合物(如R-422D和R-438A)，其中结合了小部分的低沸点烃类，如丁烷、丙烷、或戊烷。然而，为了安全起见，已经公认的是烃在制冷剂组合物中的量值必须被最小化以减小该制冷剂组合物的可燃性，如在US6,655,160和US5,688,432中所讲授的。

在用以替换R-22的HFC产品之中，R-407C已经被特别地开发出来用于在空气调节应用中替换R-22。这种产品是在按重量计23％/25％/52％的比例下组合了R-32、R-125以及R-134a的混合物。R-32指代二氟甲烷，R-125指代五氟乙烷，并且R-134a指代1,1,1,2-四氟乙烷。R-407C具有与R-22非常类似的热力学特性。为此，可以在用于以R-22进行运行的旧系统中使用R-407C，因此使HCFC流体被HFC流体替换成为可能，在用于转变这些旧系统的工序的背景下，相对于平流层的臭氧层而言，该HFC流体是更安全的。所涉及到的热力学特性是本领域技术人员众所周知的，并且具体是制冷能力、性能系数(或COP)以及冷凝压力。

被设计以替换R-22、R-407C和类似物的其他产品包括在美国专利申请公开号2013/0096218中披露的二氟甲烷(R-32)、五氟乙烷(R-125)、2,3,3,3-四氟丙烯(R-1234yf)、和1,1,1,2-四氟乙烷(R-134a)的组合。

制冷能力表示对于给定的压缩机而言借助该制冷剂可获得的制冷功率。为了替换R-22，必需要获得具有接近R-22的高制冷能力的流体。

该COP表达了输送的制冷能量与为了在汽态下压缩该制冷剂而施加至该压缩机的能量的比值。在取代R-22的背景下，如果设备耗电量的增加是被接受的，则制冷剂的小于R-22的COP值是适合的。

最后，该冷凝压力表示由制冷剂施加于制冷回路的相应机械部件上的应力。在为R-22设计的制冷系统中能够替换R-22的制冷剂一定不能展现出明显大于R-22的冷凝压力。