[发明专利]氟代烯烃制冷剂组合物

说明书

相关申请

本申请是中国专利申请号200480039094.8、申请日2004年10月25日、发明名称“氟代烯烃制冷剂组合物”的中国专利申请的分案申请。

本申请涉及并要求美国临时申请60/421,263和60/421,435的优先权益，其中每个申请于2002年10月25日递交，且每个申请经引用并入本申请。本申请还涉及并通过引用合并以下同时递交的各美国专利申请：代理人卷号(Docket Number)H0004412(26,269)，Singh等人的标题为“Compositions Containing Fluorine Substituted Olefins(包含氟代烯烃的组合物)”申请，和代理人卷号H0003789(26,267)，Tung等人的标题为“Process For Producing Fluoropropenes(氟代丙烯的制造方法)”申请。

技术领域

本发明涉及在压缩致冷、空调和热泵系统中用作制冷流体的组合物。

背景技术

人们已经变得不赞同使用含氯致冷剂，例如含氯氟烃(chloro-fluorocarbons)(CFC's)、氢化含氯氟烃(hydrochlorofluorocarbons)(HCF's)等作为空调系统和制冷系统的致冷剂，这是因为这些化合物伴有臭氧消耗性能。结果，日益期望用例如氢化氟烃(HFC's)的不消耗臭氧层的非含氯致冷剂化合物代替含氯致冷剂，以改型含氯致冷系统。

作为任何与致冷组合物相关的替代材料，这些材料必须与压缩机中采用的润滑剂相容。遗憾的是，在传统上与CFC's和HFC's一起使用的润滑剂类，包括例如矿物油、烷基苯或聚(α-烯烃)中，包括HFC's的许多非含氯致冷剂流体是相对不可溶的和/或不可混溶的。为了获得一种在压缩致冷、空调或热泵系统中有效工作的致冷流体-润滑剂组合(combination)，润滑剂必须在宽泛的操作温度范围里均能足够地溶解在致冷液体中。这种可溶性降低了润滑剂的粘度，并使它能更容易地流过系统。缺少这种可溶性的情况下，润滑剂趋于在压缩致冷、空调和热泵系统的蒸发器以及系统其它部件的蛇行管中滞留，从而降低了系统的效率。

作为HFC致冷液体的可混溶润滑剂，已经开发了聚亚烷基二醇、酯化的聚亚烷基二醇和多元醇酯的润滑油。美国专利4,755,316、4,971,712和4,975,212公开了聚亚烷基二醇致冷润滑剂。美国专利5,008,028公开了聚亚烷基二醇酯。所公开的聚亚烷基二醇和聚亚烷基二醇酯润滑油可混溶于含一个和两个碳原子且无双键的氟代烷烃中。

从而，发现基于氟代烃的流体广泛用于致冷系统应用的工业领域，包括空调系统以及热泵应用，它们均包括压缩致冷。压缩致冷通常包括通过较低压力下热吸收将致冷剂从液相变为汽相，然后通过在高压下排除热量从汽相变为液相。

致冷的首要目的是在低温时除去能量，而热泵的首要目的是在高温时增加能量。热泵因为加热而被认为是逆循环系统，冷凝器的运作与致冷蒸发器的运作互换。

这一技术领域不断寻求基于新的氟代烃和氢化氟代烃的纯流体，其为致冷和热泵应用提供替代物。申请人已经意识到，基于氟代烯烃的材料(氟代烯烃类)尤其有意义，因为它们具有的特性使它们成为比目前使用的氟代烷烃(HFC's)对环境更安全的替代品，HFC's尽管对臭氧层安全，但是令人怀疑使全球变暖。

申请人还认识到，在许多情况下HFC's的致冷组合物替代品优选具有某些性能，使它们被认为是可接受的替代品，包括可接受的致冷特性、化学稳定性、低毒性、不燃性、润滑剂相容性和使用效率。最后的特性在许多致冷系统、空调系统和热泵应用中很重要，尤其在致冷热力学性能或能量效率的损失可能通过电能需求增加引起的矿物燃料使用增加造成二次环境影响时。此外，不需要对传统的蒸汽压缩技术和目前与HFC致冷液体一起使用的润滑剂系统做大的工程变动，这可能也是HFC致冷组合物替代品的优势。

对许多应用来说，可燃性是另一项重要性能。即，在许多应用，尤其是在包括传热的应用中，使用不可燃的组合物被认为是重要或基本的要求。这样，在这类组合物中使用不可燃的化合物常常是有益的。

本申请中使用时，术语“不可燃的”是指化合物或组合物按照ASTM标准E-681，2002年颁，测定会是不可燃的，该标准经引用并入本申请。不幸的是，在所用的致冷剂组合物中别的方面可能可取的许多HFC's却不是不可燃的。例如氟代烷烃二氟乙烷(HFC-152a)和氟代烯烃1,1,1-三氟丙烯(HFO-1243zf)均是可燃的，从而在许多应用中它们是不可用的。