[发明专利]传热组合物

说明书

本申请是申请日为2010年4月16日、申请号为201080038152.0、发明名称为“传热组合物”(PCT/GB2010/000775，进入国家阶段日期2012年2月27日)之申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及传热组合物，特别涉及可适合作现有制冷剂如R-134a、R-152a、R-1234yf、R-22、R-410A、R-407A、R-407B、R-407C、R-507和R-404A的替代品或代用品的传热组合物。所述组合物中的某些特别适合作为R-134a的代用品。

背景技术

机械制冷系统和相关传热设备如热泵和空调系统是公知的。在这种系统中，制冷剂液体低压蒸发，带走周围区域的热。然后将所得蒸气压缩并输送到冷凝器，在此蒸气冷凝并将热释放到第二区域，而冷凝物通过膨胀阀返回到蒸发器，如此完成循环。压缩蒸气和泵送液体所需的机械能例如通过电动机或内燃机来提供。

除了具有合适的沸点和高的蒸发潜热之外，制冷剂的优选性质还包括低毒性、不可燃性、非腐蚀性、高稳定性和没有令人不快的气味。其它期望的性质是在低于25巴的压力下的易压缩性、压缩后低的排出温度、高的制冷能力、高效率(高性能系数)和所需蒸发温度下超过1巴的蒸发压力。

二氯二氟甲烷(制冷剂R-12)拥有适合的性质组合，并且是多年来最广泛使用的制冷剂。由于国际关注的全卤化和部分卤化的氯氟碳化合物如二氯二氟甲烷和一氯二氟甲烷破坏地球的臭氧保护层的问题，因此普遍认同它们的生产和使用应该严格限制并最终完全淘汰。二氯二氟甲烷的使用在二十世纪九十年代已被逐渐淘汰。

一氯二氟甲烷(R-22)因其较低的臭氧消耗潜势而被引入作为R-12的替代品。在关注到R-22是强有力的温室气体之后，它的使用也正被逐渐淘汰。R-410A和R-407(包括R-407A、R-407B和R-407C)已被引入作为R-22的替代制冷剂。但是，R-22、R-410A和R-407制冷剂都具有高的全球变暖潜势(GWP(global warming potential)，也称作“温室变暖潜势”)。

1，1，1，2-四氟乙烷(制冷剂R-134a)被引入作为R-12的替代制冷剂。但是，尽管R134a具有低的臭氧消耗潜势，但它的GWP却达1430。期望找到具有低GWP的R-134a替代品。

R-152a(1，1-二氟乙烷)已确认是R-134a的替代品。它比R-134a略微更有效并且温室变暖潜势为120。但是，R-152a的可燃性据评判过高以致于例如不允许其安全用在流动空气调节系统中。尤其是它在空气中的可燃下限太低，燃烧速度太高，而且点火能过低。

R-1234yf(2，3，3，3-四氟丙烯)已确认是在某些应用领域，尤其是流动空气调节或热泵应用中替代R-134a的备选替代制冷剂。它的GWP约为4。R-1234yf可燃，但它的燃烧特性对于某些应用包括流动空气调节或热泵一般认为可接受。具体而言，它的可燃下限、点火能和燃烧速度都显著低于R-152a。但是，已发现R-1234yf的能效和制冷能力都显著低于R-134a；此外，还已发现该流体在系统管路和热交换器中表现出升高的压降。如此的结果是使用R-1234yf却获得与R-134a相当的能效和冷却性能，并且设备的复杂性和管路尺寸都需要增加，导致与设备相关的间接排放增加。此外，R-1234yf的生产据认为比R-134a更复杂，而且能量和氟化及氯化原料的利用效率更低。因此采用R-1234yf替代R-134a将消耗更多原料，而且比R-134a更多地间接排放温室气体。而且，已知R-1234yf与和R-134a一起用的几种标准聚亚烷基二醇(PAG)润滑剂(例如Nippon Denson ND8)的混溶性差。

尽管本发明所涉及类型的热交换设备基本是闭合系统，但由于设备运行过程中或维护过程中的泄露，制冷剂损失到环境中也会发生。因此，重要的是用臭氧消耗潜势为0的材料替代全卤化和部分卤化的氯氟碳化合物。

除了臭氧消耗的可能性以外，还已提出大气中高浓度的卤碳化合物制冷剂可能有助于全球变暖(所谓温室效应)。因此，期望使用因其与其它大气成分如羟基反应的能力或因通过光解过程容易分解而在大气中存在时间相对短的制冷剂。