專利名稱：制冷劑組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制冷劑組合物，并涉及這種組合物在熱傳導裝置，如冷凍和空調系統(tǒng)中的應用。特別是本發(fā)明涉及可用于目前采用二氯二氟甲烷(制冷劑R-12)的汽車空調和冷凍用途的制冷劑組合物。
機械壓縮類型，如冷凍器、冷卻器、熱泵和空調系統(tǒng)的熱傳導裝置是已知的。在這些裝置中，具有合適沸點的制冷液在低壓下蒸發(fā)，從周圍的熱傳導流體中獲得熱量。接著將生成的蒸汽壓縮并通入冷凝器，在此其被冷凝并將熱量釋放給另一種熱傳導流體。冷凝物再通過膨脹閥返回到蒸發(fā)器以完成一個循環(huán)。壓縮蒸汽和輸送液體所需的機械能可以由電機或者內燃機來提供。
除了具有合適的沸點和蒸發(fā)的高潛熱之外，制冷劑優(yōu)選具有的性質還包括低毒性、無可燃性、無腐蝕性、穩(wěn)定性高并且沒有難聞的氣味。
迄今為止，熱傳導裝置趨于采用全部和部分鹵化的含氯氟烴制冷劑，如三氯氟甲烷(制冷劑R-11)、二氯二氟甲烷(制冷劑R-12)、氯二氟甲烷(制冷劑R-22)和氯二氟甲烷和氯五氟乙烷(制冷劑R-115)的共沸混合物；這些共沸物是制冷劑R-502。特別是制冷劑R-12被發(fā)現(xiàn)可廣泛用于汽車空調和家用制冷體系。
但是，全部和部分鹵化的含氯氟烴被認為會破壞地球的保護性臭氧層，結果它的使用和生產受到國際上的一致限制。
當本發(fā)明涉及的這類熱傳導裝置基本上是密封體系時，由于在該設備的操作過程中或者在維修過程中的泄漏，制冷劑可能會流失到空氣中。因此用不消耗或者很少消耗臭氧的物質來代替全部和部分鹵化的含氯氟烴制冷劑是重要的。
現(xiàn)已開始替換一些目前使用的含氯氟烴制冷劑。這些替代的制冷劑包括選擇性的氫氟烴，即在其結構中只含有碳、氫和氟原子的化合物。因此制冷劑R-12通常用1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)來代替。
在熱傳導裝置中，制冷劑構成還含有潤滑劑的工作流體組合物的一部分。這種潤滑劑與制冷劑一起沿著該裝置的周圍循環(huán)并對壓縮機進行持續(xù)潤滑。除了在存在制冷劑時具有良好的潤滑性之外，潤滑劑所需的性質還包括良好的水解穩(wěn)定性和良好的熱穩(wěn)定性。而且，為了使?jié)櫥瑒┓祷氐綁嚎s機，潤滑劑應與制冷劑互容，這實際上是指潤滑劑和制冷劑應該具有一定的互溶性，就是說潤滑劑和制冷劑應該至少部分地互溶。
目前，熱傳導裝置趨于采用礦物油作為潤滑劑。含氯氟烴與礦物油良好的可溶性使得礦物油可與含氯氟烴一起沿著熱傳導裝置循環(huán)，這反過來確保了有效地潤滑壓縮機。但是不利的是這種替代制冷劑具有與目前采用的含氯氟烴不同的溶解性的特性，其不足以溶解在礦物油中以使后者可用作潤滑劑。
因此，在工業(yè)上替換這種含氯氟烴的制冷劑是很困難的，這是因為不僅存在尋找消耗少的或者不消耗臭氧的可行替代制冷劑的問題，而且，在許多情況下，還存在開發(fā)具有與替代制冷劑相容的潤滑劑的問題。
本發(fā)明提供一種制冷劑組合物，它含有一種具有零臭氧消耗的化合物的混合物，該混合物在目前采用制冷劑R-12的汽車空調和制冷應用中可以與礦物油或烷基苯類潤滑劑一起使用。
本發(fā)明提供一種含有1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)和正戊烷的類共沸組合物，它可用于熱傳導裝置，如汽車空調和家用制冷體系。
本發(fā)明還提供了一種熱傳導裝置，如制冷或空調體系，它包括蒸發(fā)器、冷卻器、壓縮器和膨脹閥，其中它含有一種含有1，1，1，2-四氟乙烷和正戊烷的類共沸制冷劑組合物。本發(fā)明的這種組合物可特別用于家用制冷體系和汽車空調體系。
本發(fā)明的類共沸組合物含有1，1，1，2-四氟乙烷和正戊烷。正戊烷能夠溶解于礦物油或烷基苯潤滑劑中，而這種性質使得本發(fā)明的這種組合物可沿著熱傳導裝置的周圍輸送這類潤滑劑并返回到壓縮機。結果，采用本發(fā)明的組合物作為制冷劑的熱傳導裝置可以采用以礦物油或者烷基苯為主要成分的廉價潤滑劑來潤滑壓縮機。
術語共沸在制冷領域中是已知的，它是指含有兩個或幾個組分、具有恒定沸騰性質并且通過沸騰或者蒸發(fā)不會分餾或分離成其構成組分的組合物。因此，當采用共沸制冷劑時，在制冷循環(huán)過程中相遇的液體和蒸汽具有相同或者基本上相同的組分。在此所說的術語類共沸物是指其性質類似于真正的共沸物的組合，表現(xiàn)為具有恒定沸騰或者基本上恒定沸騰的性質并且通過沸騰不會有任何較大程度的分餾。因此，采用類共沸組合物，在制冷循環(huán)過程中相遇的液體和蒸汽相也趨于具有相似的組成。
本發(fā)明的類共沸組合物優(yōu)選地含有95．0～99．9重量％的1，1，1，2-四氟乙烷和0．1～5．0重量％的正戊烷。特別優(yōu)選的組合物含有97．0～99．8重量％的1，1，1，2-四氟乙烷和0．2～0．3重量％的正戊烷，它在汽車空調和家用制冷體系中一般所具有的溫度和壓力下具有類共沸性質，即溫度為-40～+45℃，壓力為0．5～12巴(0．5×105N／m2～12×105N／m2)。
本發(fā)明的類共沸組合物可用于在熱傳導裝置，如汽車空調和家用制冷體系中通過一種方法來提供冷卻，該方法包括冷凝該組合物，之后將其蒸發(fā)，與要冷卻的熱傳導流體，如空氣或水進行熱交換。本發(fā)明的類共沸組合物可特別用于替代制冷劑R-12。本發(fā)明的組合物也可被用于代替制冷劑R-500，制冷劑R-500是制冷劑R-12和1，1-二氟乙烷(R-152a)以特定比例的混合物。
參考下面的實施例來說明本發(fā)明，但是其不限定本發(fā)明。實施例1對1，1，1，2-四氟乙烷(此后稱為R-134a)和正戊烷進行熱力學研究，來檢測是否存在其類共沸混合物。首先測定含有各種含量的R-134a和正戊烷的一系列組合物的蒸汽／液體平衡(VLE)性質。接著采用該測定的VLE數值與純TP-134a和純正戊烷的已知性質一起來得到與這些測定的VLE數據相應的R-134a／正戊烷混合物的改進的Huron-Vidal(MHV-2)狀態(tài)方程，以確定與該混合物理想狀態(tài)的偏離狀態(tài)有關的各種相互作用的參數。產生的狀態(tài)方程可用于更確切地確定從-20到+30℃的多種不同溫度下任何R-134a和正戊烷的類共沸混合物的存在情況和組成。這是通過在待測定的每個溫度下改變R-134a／正戊烷混合物的蒸汽壓和組成，直至實現(xiàn)液體和蒸汽的組成基本上相同而達到的。結果列于表1。對于表1所說的每個溫度來說，記錄產生基本上相同液體和蒸汽組成(即以摩爾％計的第一位小數)的R-134a／正戊烷混合物的蒸汽壓和組成。
表權利要求
1．一種類共沸組合物，它含有1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)和正戊烷。
2．權利要求1記載的類共沸組合物，它含有95．0～99．9重量％的1，1，1，2-四氟乙烷和0．1～5．0重量％的正戊烷。
3．權利要求2記載的類共沸組合物，它含有97．0～99．8重量％的1，1，1，2-四氟乙烷和0．2～0．3重量％的正戊烷。
4．權利要求1到3中任意一個記載的類共沸組合物，其中它在汽車空調和家用制冷體系中所遇到的溫度和壓力下具有類共沸性質。
5．權利要求1到3中任意一個記載的類共沸組合物，其中它在-40～+45℃的溫度和0．5～12巴(0．5×105N／m2～12×105N／m2)的壓力下具有類共沸性質。
6．一種提供冷卻的方法，它包括冷凝權利要求1到5中任意一個所說的類共沸組合物，之后將其以與要冷卻的熱傳導液體的熱交換方式來蒸發(fā)。
7．一種在汽車空調體系或者家用制冷體系中提供冷卻的方法，其中該方法包括冷凝權利要求1到5中任意一個所說的類共沸組合物，之后將其以與要被冷卻的熱傳導液體的熱交換關系來蒸發(fā)。
8．一種熱傳導裝置，它包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮器和膨脹閥，其中它含有權利要求1到5中任意一個所說的類共沸組合物。
9．一種空調體系或者制冷體系，它包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮器和膨脹閥，其中它含有權利要求1到5中任意一個所說的類共沸組合物。
10．一種汽車空調體系或者家用制冷體系，它包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮器和膨脹閥，其中它含有權利要求1到5中任意一個所說的類共沸組合物。
11．權利要求1到5中任意一個所說的類共沸組合物作為制冷劑R-12的替代物的用途。
全文摘要
一種類共沸組合物,它含有:(A)1,1,1,2－四氟乙烷和(B)正戊烷。還記載了含有這種類共沸組合物的熱傳導裝置。
文檔編號C09K5/04GK1205734SQ96199139
公開日1999年1月20日 申請日期1996年10月21日 優(yōu)先權日1995年11月1日
發(fā)明者J·D·莫里森 申請人:帝國化學工業(yè)公司