[发明专利]包含四氟丙烯和二氧化碳的组合物

说明书

公开了适用于很多应用中的组合物，包括具有高度理想且出乎意料地优异的性能组合的传热流体，和基于这些流体的传热系统和方法。优选的传热流体包括约1至约40重量％的二氧化碳（CO₂）和约60至约99重量％的式I即XCF_ZR_3‑Z(I)的化合物，此处X是C₂或C₃不饱和的、取代或未取代的烃基基团，各R独立地为Cl、F、Br、I或H，且z是1‑3。优选的式I化合物为四氟丙烯，尤其是1,1,1,3‑四氟丙烯和/或1,1,1,3‑四氟丙烯。

本申请是分案申请，其母案是申请日为2005年4月29日、申请号为200580021136.X、发明名称为“包含四氟丙烯和二氧化碳的组合物”的申请。

发明领域

本发明涉及包含C3氟烯烃（尤其是四氟丙烯）和二氧化碳（CO₂）的组合物。

背景技术

发现氟碳基流体可广泛用于多种工业用途，包括作为制冷剂、气雾剂抛射剂、发泡剂、传热介质和气态电介质。由于怀疑使用某些这类流体会引起环境问题，包括与此相关的较高全球变暖潜势，因此希望使用臭氧耗损潜势低或甚至为零的流体，例如氢氟烃(“HFC”)。因此，希望使用不包含氯氟烃(“CFC”)或氢氯氟烃(“HCFC”)的流体。此外，某些HFC流体可能具有较高的全球变暖潜势，希望使用全球变暖潜势尽可能低且同时保持所需使用性能的氢氟烃或其他氟化流体。然而，对获得具有如此多样化的一组性能的组合物的需要和/或需求经常使得对新型、对环境安全的混合物的鉴定复杂化。

对于传热流体，在很多不同情形下理想的是在流体和待冷却或加热的物体之间选择性传热。本文所用术语“物体”不仅指固体物体，也指其它流体材料，其呈现为容纳它的容器的形状。

用于实现这种传热的一个公知系统通过以下方法实现了物体的冷却：首先加压气相传热流体，随后将流体膨胀通过Joule-Thomson膨胀元件，例如阀门、孔、或者其它流体收缩类型。任何此种设备在下文中将被简称为Joule-Thomson膨胀元件，且采用这种元件的系统有时在本文中被称为Joule-Thomson系统。在大多数Joule-Thomson系统中，单一组分的非理想气体被加压且随后膨胀通过节流组分或者膨胀元件，以产生基本等焓的（isenthalpic）冷却。所用气体的特征，例如沸点、转化温度、临界温度和临界压力影响达到所需冷却温度所需要的起始压力。尽管对于单一组分流体这些特征都通常是公知的和/或相对容易预测（具有可接受的确定度），但是对于多组分流体却并非必然如此。

由于大量性质或者特征与尤其是传热流体以及通常很多其它流体的有效性和理想性相关，经常难以提前预测任何具体的多组分流体将如何作为传热流体操作。例如，美国专利5774052-Bivens公开了以共沸流体形式的二氟乙烷（HFC-32）、五氟乙烷（HFC-125）和少量（即至多5重量％）的二氧化碳（CO₂）组合，据称其作为制冷剂在某些应用中具有优势。更具体而言，据称Bivens的多组分流体为不燃性的，并且由于其共沸性质而在蒸发时相对极少发生分馏。然而，申请人认识到Bivens的流体包括了相对高度氟化的化合物，从全球变暖观点来看，其有可能在环境上造成损害。此外，获得具有共沸性质的流体有时候会显著增加这些流体的成本（当用作制冷剂时）。

美国专利5763063-Richard等公开了多种烃类（包括HFC-32）和二氧化碳的非共沸组合，据称其形成的流体可作为氯代反式-1，3，3，3-四氟丙烯（HCFC-22）的替代品。尤其是，Richard等的专利教导了该流体的蒸气压基本等于HCFC-22的蒸气压，其仅为约83psia。因此，尽管可预期Richard等人的流体在某些制冷应用中运作良好，但是在与上述针对Bivens流体提及的同类应用中可能被认为是不适当的。

发明概要