[发明专利]制冷剂组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种特别但非仅用于制冷系统的制冷剂。该系统尤其涉及对大气臭氧层无不利影响的制冷剂组合物以及涉及用在为使用包括CFC502(氯五氟甲烷和氯二氟甲烷的共沸混合物)和HCFC22(氯二氟甲烷)等消耗臭氧层物质(ODS)而设计的制冷系统中的组合物。这些制冷剂组合物与制冷和空调系统内常用的润滑剂相容，也与包括但非限于多元醇酯油和聚烷撑二醇油的含氧润滑剂相容。 

本发明的组合物也可用于新设备。 

虽然人们相当小心地防止制冷剂泄漏到大气中，但是这种情况还是时有发生。在一些地区烃的排放受到控制，这是为了将烃和氧混合后在阳光的作用下导致的对流层臭氧的产生减到最少。要将本发明所指的组合物的泄漏而引起的烃对大气的作用减到最少，烃的含量优选地应少于5％，若少于3％则更佳。 

发明背景 

氯氟烃(CFCs，例如CFC11、CFC12、CFC502)和氢氯氟烃(HCFCs，例如HCFC22、HCFC123)是稳定，低毒性且具有不可燃性的，用于制冷和空调系统时可提供低危险性的工作条件。如其被释放后，它们会扩散入平流层并攻击可保护环境免受紫外线损害的臭氧层。由160多个国家签订的国际环境协议《蒙特利尔议定书》要求根据议定时间表逐步停止使用CFCs和HCFCs. 

CFCs和HCFCs在新型空调、制冷和热泵设备中已经被纯流体的或混合物的氢氟烃(HFCs，例如HFC134a、HFC125、HFC32、HFC143a、HFC152a)所取代。然而，因为HFCs在传统的润滑剂如矿物油或烷基苯油中不具有足够的溶解性，所以在新型设备中已特别地引入合成的含氧润滑剂。这些新的润滑剂价格昂贵且具有吸湿性。

某些制冷剂如R407C，其在蒸发器和冷凝器中具有较宽(>4℃)的温度滑移。设备制造商基于他们在CFC/HCFC单一流体或共沸混合物上所得的经验，更愿意选择温度滑移低的制冷剂。本发明的另一个目的是提供能够代替R22和共沸混合物R502(CFC115/HCFC22)的HFC/烃混和物以使烃润滑剂可继续在设备中使用，并通过提供共沸和近共沸配方将热交换机中的温度滑移减到最小。 

专利文献中使用了不同术语描述制冷剂混合物。下列定义来自于ASHRAE标准34； 

共沸混合物：共沸混合物是包含两种或更多种的制冷剂，在一定压力下这些制冷剂在平衡的蒸汽相和液相中的组成是相同的。共沸混合物在另外一些条件下显示某程度的成分的分离。分离程度取决于特定的共沸混合物以及其应用。 

共沸温度：在特定压力下，处于平衡状态的混合物的液相中的各组分和气相中的各组分具有相同的摩尔分数时的温度。 

近共沸混合物：在特定的应用的分析中，温度滑移小到可以忽略而不致产生误差的非共沸混合物。 

非共沸混合物：由多个挥发性不同的组分组成的混合物，当其在用于制冷循环时，在恒定压力下蒸发(沸腾)或冷凝时，该混合物会改变容量组成和饱和温度。 

温度滑移：在制冷系统的元件内的制冷剂在相变过程开始时的温度和结束时的温度之间差值的绝对值，不包括任何过冷或过热的情况。该术语通常用来描述非共沸混合物的冷凝或蒸发。 

本发明涉及共沸、近共沸和非共沸制冷剂组合物，其在ASHRAE标准34所定义的所有分馏条件下都不可燃，并可用来代替在现有或新的机组中的ODS而无需改变润滑剂，亦无需对系统硬件作任何大的改变。 

把少量烃加入含有HFC或HFC混合物的制冷剂组成物中可使足够的烃溶解于在系统中传送的润滑剂中，从而一直维持压缩机的润滑，这在本领域是已知的。但是，还不太清楚的是如何在所有条件下(包括在制冷剂从系统中或在贮存期间泄漏时，产生制冷剂组合物的分馏的条件下)都可获得不可燃组合物。

在ASHRAE标准34的定义下，并非所有HFCs都是不可燃的。HFC143a没有得到ASHRAE的不可燃性评级。本发明涉及的制冷剂组合物，其包括选定比例的不可燃的HFC125和可燃的HFC143a和烃的混合物；所有这些组合物在分馏中都是不可燃的，而且这些混合物提供与其所替代的ODS(即R502和R22)相类似的制冷效果和热力学性能。 

虽然本发明涉及可与传统润滑剂如矿物油和烷基苯油一起使用的制冷组合物，但是其也适合与合成含氧润滑剂一起使用。