專利名稱：制冷劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷劑組合物，其尤其適于用作一氯二氟甲烷(HCFC-22)的替代品或 直接注入式(drop-in)代用品。
背景技術(shù)：
由于HCFC-22在某些國家被逐步停止用于冷卻和空調(diào)應(yīng)用中以解決與該化合物 相關(guān)的臭氧消耗潛值(Ozone Depletion Potential)問題，因此已經(jīng)提出了 HCFC-22的 不同替代組合物，例如由46. 6wt%的五氟乙烷(HFC-125)、50wt%& 1，1，1，2_四氟乙烷 (HFC-134a)和 3.正丁烷(R-600)組成的 R417A。HCFC-22的一個具體應(yīng)用領(lǐng)域是低溫制冷。W0-A-01/23493公開了 一種制冷劑組合物，其含有HFC-125、HFC_134a和選自 在-5 70°C沸騰的飽和烴或其混合物的添加劑，其中HFC-125和R134a的重量范圍為50 80wt%^ HFC-125 和 50 20wt%^ HFC-134a W0-A-2004/033852 特別公開了由 85wt % 的 HFC-125、11. 5wt % 的 HFC-134a 和 3. 5wt%的正丁烷或異丁烷組成的組合物。

發(fā)明內(nèi)容
而今，本發(fā)明可獲得具有零臭氧消耗潛值的制冷劑組合物，其適合作為HCFC-22 的直接注入式代用品，尤其合適低溫制冷應(yīng)用，而且特別是在它們的容積制冷量 (volumetric cooling capacity)方面具有優(yōu)勢。而且，所發(fā)現(xiàn)的制冷劑組合物通常是不易 燃的并且在最壞的分餾情況下也保持不易燃性。本發(fā)明因此涉及一種組合物，所述組合物包含如下組分或由如下組分組成HFC-125 大于 75wt%至小于 80wt%，HFC-134a 大于 17wt%至小于 22. 7wt%,R600 大于 2. 3wt%至小于 3. 0wt%。此處的百分?jǐn)?shù)是相對于組合物的總重而言的。已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)本發(fā)明的組合物用來替代現(xiàn)有制冷系統(tǒng)中的R22時，其 提供良好的回油特性，同時特別是在容積制冷量、傳熱以及因此的能耗方面保持良好的性 能。本發(fā)明的組合物的溫度滑移較小，因此當(dāng)該組合物用作制冷劑時，在蒸發(fā)過程結(jié)束時 的過熱可以被顯著降低，由此蒸發(fā)溫度提高。此外，小的溫度滑移允許蒸發(fā)器內(nèi)中間溫度較 高、冷凝器內(nèi)冷凝溫度較低。該組合物的壓力通常略高于R22，但是該組合物可以與為使用 R22而設(shè)計的制冷設(shè)備一起安全使用。本發(fā)明的組合物優(yōu)選包含如下組分或由如下組分組成HFC-125 :78. 5 79. 5wt%，HFC_134a :17. 4 19. 0wt%，R600 :2. 5 2. 9wt%。
更優(yōu)選本發(fā)明的組合物包含如下組分或由如下組分組成HFC-125 :78. 5 79. 5wt%，HFC-134a 17. 75 18. 75wt %，R600 約 2. 75wt%。更特別優(yōu)選本發(fā)明的組合物包含如下組分或由如下組分組成HFC-125 約 79wt%，HFC-134a 約 18. 25wt%,R600 約 2. 75wt%。下文中，由79wt%^ HFC-125U8. 25wt%0^ HFC-134a 和 2. 75wt%^ R600 組成的 本發(fā)明組合物也將被稱為“混合物A”。本發(fā)明的組合物通常是不易燃的，尤其是當(dāng)按照ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34-2007測試時更是 如此。通常在液相和氣相中均發(fā)現(xiàn)不易燃。例如按照ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34-2007測試時，在最壞 的分餾情況下優(yōu)選的組合物在液相和氣相中均是不易燃的。本發(fā)明的組合物在55°C下測量時蒸氣壓通常等于或小于約25巴絕對壓力。通常 該壓力為23到25巴，優(yōu)選24到25巴。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有該壓力的組合物具有特定的傳熱效率。本發(fā)明的組合物通常具有小于4°C、通常等于或小于3. 5°C、優(yōu)選等于或小于 3. 0°C的溫度滑移，其定義為在組合物的沸騰溫度和相應(yīng)的沸騰壓力下泡點和露點之間的 溫差。溫度滑移通常等于或大于0. 5°C，通常等于或大于1. 0°C。以下，表1給出壓力溫度特性和混合物A的滑移。給出R22的壓力溫度特性作為參考。表 1
壓力沸點 (R22，參考)泡點 (混合物A)露點 (混合物A)滑移巴。c。c。c。c0，79-45，94-50-46，273，731，01-40，83-45-41，373，631，28-35，71-40-36，483，521，60-30，60-35-31，583，421，97-25，49-30-26，683，322，42-20，39-25-21，773，23
4 本發(fā)明的組合物可以，例如與用于制冷的添加劑或助劑，比如特別是潤滑劑進行 組合。合適的潤滑劑尤其包括適合與HCFC-22—起使用的那些?？蛇m于與本發(fā)明的組合物 進行組合的潤滑劑的實例選自礦物油，例如環(huán)烷(napthtenic)礦物油，烷基苯油潤滑劑和 多元醇酯油或其混合物。
當(dāng)本發(fā)明的組合物與添加劑，尤其是與上述潤滑劑組合時，組合物/添加劑的重 量比通常從等于或大于99 1到等于或小于80 20 (重量/重量)，優(yōu)選從等于或大于 98.5 1.5到等于或小于95 5(重量/重量)。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的組合物與上述添加劑的組合。本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明的組合物或本發(fā)明的組合的制冷裝置。一種優(yōu)選的本發(fā) 明的制冷裝置被設(shè)計成與R22 —起使用。本發(fā)明的制冷裝置優(yōu)選適于提供低溫制冷?！暗蜏刂评洹睉?yīng)理解為特別是指將待冷卻體冷卻到_45°C到-20°C的溫度。本發(fā)明 的組合物和本發(fā)明的制冷裝置尤其適于將待冷卻體冷卻到_35°C到_20°C的溫度。本發(fā)明的組合物和本發(fā)明的制冷裝置同樣適于“常態(tài)制冷”，其應(yīng)理解為特別是指 將待冷卻體冷卻到高于_20°C到+5°C的溫度。在一個特定的實施方案中，本發(fā)明的制冷裝置已經(jīng)與R22 —起使用且R22已被本 發(fā)明的組合物所替代。在根據(jù)該實施方案的制冷裝置的一個特定方面中，潤滑劑、尤其是上 述潤滑劑與R22 —起使用過，且所述潤滑劑已被至少部分地保存在該裝置中以與本發(fā)明的 組合物一起使用。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的組合物作為制冷劑的用途。本發(fā)明的組合物優(yōu)選用作R22 的替代品，尤其是作為R22的直接注入式替代品。
具體實施例方式以下實施例意在說明本發(fā)明而非對其進行限制。實施例1 使用本發(fā)明的組合物進行制冷在進行簡單制冷循環(huán)的含有混合物A的裝置中，制冷劑組合物在-30°C下進行蒸 發(fā)，并在可變溫度(30/35/40/45°C )下進行冷凝。過熱為5K，而過冷為2K。下表中給出在 不同溫度下的壓縮機效率。實施例2 (對比例)使用現(xiàn)有技術(shù)制冷劑進行制冷按照與實施例1相同的程序，在不同溫度下測定R22、R417A和W0-A-01/23493中 公開的組合物HFC-125/HFC-134a/戊烷(76. 8/19. 2/4.0(wt% ))(下文稱為“混合物B，，) 的容積制冷量。實施例1和2的結(jié)果示于表2中。顯然，本發(fā)明的組合物的容積制冷量最接近R22， 且優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中無臭氧消耗的R22的替代品。表2 T蒸發(fā)蒸發(fā)溫度T冷凝冷凝溫度p蒸發(fā)蒸發(fā)壓力p冷凝冷凝壓力COP 性能系數(shù)Q體積容積制冷量實施例3 本發(fā)明組合物的可燃性按照ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34-2007測定混合物A是不易燃的。實施例4 本發(fā)明組合物的最壞分餾情況按照ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)34-2007測定以90 %液體作為最壞情況的開始條件在混合物A 蒸氣泄漏后制冷劑組分的濃度。隨著最后液體的蒸發(fā)在蒸氣泄漏93%后達到最大R600含 量。在該點處氣相和液相的全部組成在表3中給出，所示組分順序與“制冷劑”一欄中相同。 最大R600濃度在該點處在氣相中為約3. 7wt%，在液相中為約4. lwt%。液相和氣相均不 易燃。
實施例5 (對比例)如實施例4中那樣，但是測定以90%液體作為最壞情況的開 始條件在制冷劑混合物B蒸氣泄漏后制冷劑組分的濃度。在液相結(jié)束時達到最大戊烷含 量。在該點處氣相和液相的全部組成在表3中給出，所示組分順序與“制冷劑”一欄中相同。 最大戊烷濃度在該點處在液相中為約96. 3wt%，在氣相中為約52. 6wt%。液相和氣相均為 高度可燃的。實施例6 (對比例)如實施例4中那樣，但是測定以90%液體作為最壞情況的開 始條件在比例為75. 02/21. 48/3. 5的R125/R134a/正丁烷混合物蒸氣泄漏后制冷劑組分的 濃度。在液相結(jié)束時達到最大正丁烷含量。在該點處氣相和液相的全部組成在表3中給出， 所示組分順序與“制冷劑”一欄中相同。最大丁烷濃度在該點處在液相中為約5. 37wt%，在 氣相中為約5.05wt%。液相和氣相均為可燃的。表 3 實施例7 本發(fā)明組合物對R22的直接注入式替代 當(dāng)用R22工作時，監(jiān)測用于公司餐廳的食品貯藏室和陳列柜的冷卻系統(tǒng)，其被操 作以將該室冷卻至約0°c以及將該陳列柜冷卻至約-5°c。經(jīng)過給定的時間，壓縮機在所述 室和陳列柜需要被冷卻時處于工作狀態(tài)，或者在它們在可接受溫度下時處于待命狀態(tài)。將 冷卻所述室和陳列柜所需的壓縮機工作時間的百分?jǐn)?shù)作為R22在冷卻系統(tǒng)中的效率的基 準(zhǔn)。隨后，實施本發(fā)明混合物A對R22的直接注入式替代。如上述對R22那樣，在類似條件 下并持續(xù)類似的時間監(jiān)測壓縮機工作時間?；旌衔顰和R22分別需要的壓縮機工作時間百 分?jǐn)?shù)的比較表明混合物A和R22 —樣有效。
權(quán)利要求
一種組合物，其包含如下組分或由如下組分組成HFC-125大于75wt％至小于80wt％，HFC-134a大于17wt％至小于22.7wt％，R600大于2.3wt％至小于3.0wt％。
2.權(quán)利要求1的組合物，其包含如下組分或由如下組分組成 HFC-125 78. 5 79. 5wt%,HFC-134a :17. 4 19. Owt %, R600 2. 5 2. 9wt%。
3.權(quán)利要求2的組合物，其包含如下組分或由如下組分組成 HFC-125 78. 5 79. 5wt%,HFC-134a :17· 75 18. 75wt%, R600 約 2. 75wt% ·
4.權(quán)利要求3的組合物，其包含如下組分或由如下組分組成 HFC-125 約 79wt%,HFC-134a 約 18. 25wt%, R600 約 2. 75wt%0
5.權(quán)利要求1 4中任一項的組合物，其是不易燃的。
6 權(quán)利要求1 5中任一項的組合物，其在55°C下測得的蒸氣壓在25巴以下。
7.權(quán)利要求1 6中任一項的組合物，其具有0.5°C到小于4°C的溫度滑移。
8.權(quán)利要求1 7中任一項的組合物與潤滑劑的組合。
9.權(quán)利要求8的組合，其中所述潤滑劑選自礦物油和烷基苯油。
10.權(quán)利要求8或9的組合，其中所述組合物/潤滑劑的重量比為99 1到80 20(重 量/重量)。
11.一種制冷裝置，其包含權(quán)利要求1 7中任一項的組合物或者權(quán)利要求8 10中 任一項的組合。
12.權(quán)利要求12的制冷裝置，其被設(shè)計成與R22—起使用。
13.權(quán)利要求12或13的制冷裝置，其適于提供低溫制冷。
14.權(quán)利要求1 7中任一項的組合物作為制冷劑的用途。
15.權(quán)利要求14的用途，作為R22的直接注入式替代品。
全文摘要
一種組合物，其包含如下組分或由如下組分組成HFC-125大于75wt％至小于80wt％，HFC-134a大于17wt％至小于22.7wt％，R600大于2.3wt％至小于3.0wt％。
文檔編號C09K5/04GK101864278SQ20101020531
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者克里斯托夫·莫伊雷爾, 費利克斯·弗洛爾, 黑爾格·勞 申請人:蘇威氟有限公司