CN101796155A - 含有二氟甲烷的组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了传热组合物，以及使用和选择传热组合物的方法，其中该组合物包含：包含二氟甲烷(R-32)的第一组分，和至少一种第二组分，该第二组分选自CF3I、1，2，3，3，3-五氟丙烯(HFO 1225ye)以及这些的组合，并且任选的，但是优选包含至少一种第三组分，该第三组分选自氟化C2-C3化合物，包括两种或更多种氟化C2-C3化合物的任合组合。

Description

含有二氟甲烷的组合物
相关申请
本申请涉及并且要求下面的每个美国申请优选权的权益：11/475605，申请日2006年6月26日；10/837525，申请日2004年4月29日；和10/694273，申请日2003年10月27日，其每个是未决的，并且在此引入作为参考。
本申请还涉及并要求下面的每个美国申请优选权的权益，并且将其引入作为参考：11/385259，申请日2006年3月20日，目前未决，其又要求申请日为2003年10月23日10/695212的权益，其目前已放弃；和11/757782，申请日2006年6月4日，未决，其又要求申请日2003年10月27日的未决的10/694272优先权的权益。
发明领域
本发明涉及在多种应用中具有效用的组合物以及涉及使用这样的组合物的方法和系统，所述的应用特别包括制冷系统。在优选的方面，本发明涉及含有二氟甲烷和至少一种多氟烯烃和/或至少一种氟碘烃(fluoro-iodocarbon)的制冷剂组合物。
发明背景
氟烃基流体已经被广泛用于许多商业和工业应用中。例如，氟烃基流体经常被用作系统例如空调、热泵和制冷应用中的工作流体。蒸气压缩循环是制冷系统中实现冷却或加热最通常使用方法类型之一。该蒸气压缩循环通常包括制冷剂在相对低压下通过吸热而从液相至气相的相变，然后在相对低的压力和温度下通过取走热量而从气相至液相的相变，压缩蒸气至相对提高的压力，在该相对提高的压力和温度下通过取走热量而将蒸气冷凝为液相，然后降压来重新开始循环。
多年来，在许多应用中，某些氟烃已经成为许多热交换流体例如制冷剂的优选组分。例如，氟代烷烃如氯氟甲烷和氯氟乙烷衍生物，由于它们独特的化学和物理性质的组合，已经在包括空调和热泵应用的应用中作为制冷剂而广泛使用。通常用于蒸气压缩系统的许多制冷剂是单一组分流体或者是共沸的混合物。
近年来，有关对地球大气和气候的潜在危害的关注在增加，并且在这方面，某些基于氯的化合物已被鉴定为特别成问题的。将含氯组合物(例如氯氟烃(CFC，chlorofluorocarbons)、氢氯氟烃(HCFC，hydrochlorofluoro-carbons)等)用作空调和制冷系统中的制冷剂由于与许多此类化合物有关的臭氧消耗特性而变得不受欢迎。因此，这里存在着对于提供制冷和热泵应用的备选物的新的氟烃(fluorocarbon)和氢氟烃(hydrofluorocarbon)化合物和组合物的日益增加的需求。例如，通过使用不会破坏臭氧层的非含氯制冷剂化合物例如氢氟烃(HFC)来替代含氯制冷剂，以改造含氯制冷剂系统将变得令人期望。
有关许多现有的制冷剂的另一个关切的问题是许多这样的产品引起全球变暖的趋势。这种特征通常被度量为全球变暖潜能值(global warmingpotential)(GWP)。化合物的GWP为该化学物质相对于已知的参照分子，即CO2(其GWP＝1)对温室效应的潜在贡献的量度。例如，以下的已知制冷剂具有以下的全球变暖潜能值：
  制冷剂   GWP
  R410A   1975
  R-507   3850
  R404A   3784
  R407C   1653
虽然上述制冷剂中的每一种已被证明在许多方面有效，但这些物质已日益变得不太优选，因为使用具有GWP大于约1000的物质越来越不受欢迎。因此，存在对这些和其它现有的具有不合需要的GWP的制冷剂的替代品的需求。
但是，通常认为重要的是任何潜在的替代制冷剂还必须具有许多最广泛使用的流体中存在的那些特性，尤其如优良的传热性、化学稳定性、低或无毒性、非易燃性和润滑剂相容性。
至于使用的效率，重要的是应注意到，制冷剂热力学性能或能效(energy efficiency)的损失可通过因对电能增加的需求所产生的化石燃料使用增加而具有二次环境影响。
此外，对于制冷剂替代品的普遍认可的要求是有效且无须对目前使用现有制冷剂，如含CFC的制冷剂的常规蒸气压缩技术进行大的工程改造。
对于许多应用而言，易燃性(flammability)是另一个重要的性质。即，在许多应用，包括尤其是传热应用中，使用非易燃性的组合物被认为或者是重要的，或者是必要的。因此，通常在这样的组合物中使用非易燃性化合物是有利的。如在此所用的，术语“非易燃性的”是指如根据2002年颁布的ASTM标准E-681(其通过引用结合到本文中)测定的被测定为非易燃性的化合物或组合物。不幸的是，否则可希望用于制冷剂组合物的许多HFC并非是非易燃性的。例如，氟代烷二氟乙烷(HFC-152a)和氟代烯烃1，1，1-三氟丙烯(HFO-1243zf)各自为易燃性的，因而当单独用于许多应用时通常不是令人期望的。
因此，申请人意识到对组合物，且特别是传热组合物的需求，这样的组合物潜在地可用于许多应用中，包括蒸气压缩加热和冷却系统和方法，同时避免上述的一种或多种缺点。
发明内容
本发明人已经发现上述需求以及其他需求可以通过这样的组合物来满足，其包含，并且优选基本组成为二氟甲烷(R-32)，和第二组分，该第二组分选自CF3I、1，2，3，3，3-五氟丙烯(HFO 1225ye)以及这些的组合，以及任选的，但是优选的至少一种第三组分，该第三组分选自氟化C2-C3化合物，包括两种或更多种氟化C2-C3化合物的任合组合。作为此处使用的，术语“氟化C2-C3化合物”意指具有2或3个碳原子和至少一个氟取代基的有机分子。
在某些优选的实施方案中，第二组分是易燃性减弱剂(flammabilityreducing agent)。如在此所用的，术语易燃性减弱剂指相对于单独的二氟甲烷的易燃性，具有减少该组合物的易燃性的净效应的化合物或化合物的组合。
在某些优选的实施方案中，第三组分选自氟化乙烷、氟化烯烃(优选氟化丙烯)以及这些中的任何两种或更多种的组合。
本发明也提供利用本发明组合物的方法和系统，包括传热的方法和系统，以及在现有传热系统中替代现有的传热流体的方法和系统，以及选择本发明的传热流体代替一种或多种现有传热流体的方法。在优选的实施方案中，用于选择替代的传热流体的方法和系统包括选择传热流体，来替代现有传热系统中一种或多种以下的传热流体：R-22、R-404A、R-407C、R-410A、R-507以及这些中的任何两种或更多种的组合。
附图说明
图1-11为本发明某些优选的组合物的每种组分在不同浓度时的三元组合物曲线，其的容量与已知制冷剂的容量基本相配，如在其实施例中所述。
具体实施方式
组合物
在一方面，本发明涉及这样的组合物，其包含基本上由二氟甲烷(HFC-32)组成的第一组分。期望HFC-32存在的量可以在本发明的宽范围中广泛地变化。在优选的实施方案中，存在于所述组合物中的HFC-32的量基于流体所需的传热容量，典型地基于其中将使用或存在流体的系统进行选择。对于其中组合物被使用或意欲用于最初设计使用R-22，R-404A，R-407C，R-410A，R-507中的一种或多种(此后为方便起见(但决不限于)称为“现有制冷剂组(refrigerant group)”的系统的实施方案而言，二氟甲烷优选以大约1wt％-大约60wt％，更优选大约5wt％-大约55wt％，和甚至更优选大约10wt％-大约50wt％的量存在于组合物中。
在某些优选的实施方案中，第一组分进一步包含CO2，该CO2的量优选不大于约5wt％的组合物。
本发明组合物的第二组分也可以在本发明的宽范围中广泛地变化。在优选的实施方案中，具体的第二组分及其在所述组合物中的量基于降低整个组合物易燃性的能力进行选择。对于其中组合物被使用或意欲用于最初设计使用现有制冷剂组中的一种或多种制冷剂的系统的实施方案而言，第二组分优选以约5-约99％重量的组合物的量存在于组合物中。在其它优选的实施方案中，第二组分以约1-大约65％重量的组合物的量存在。
第三组分的量也可以在本发明的宽范围内广泛地变化。在优选的实施方案中，第三组分存在于组合物中的量也基于组合物的所需的传热特性、特别地和优选地基于组合物的热容量进行选择，并且所有这样的量均在本发明范围内。在某些优选的实施方案中，本发明的第三组分以约1-约99％重量的组合物的量存在于传热组合物中。
如上所述，该第三组分优选选自氟化乙烷，氟化烯烃(优选氟化丙烯)以及这些中的任何两种或更多种的组合。特别优选的氟化乙烷是单氟乙烷(HFC-161)、二氟乙烷(HFC-152a)、三氟乙烷(HFC-143a)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)和五氟乙烷(HFC-125)。如果它们包含至少一个氢，则本发明的含氟烯烃化合物有时候在此出于方便的目的而称作氢氟-烯烃或者“HFO”。虽然可预期本发明的HFO可以包含两个碳碳双键，这样的化合物目前不被考虑是优选的。
在某些优选的实施方案中，本发明的组合物包含式I的一种或多种化合物。在优选的实施方案中，该组合物包括下式I的化合物：
Figure GPA00001047107000051
这里每个R独立的是Cl、F、Br、I或者H
R’是(CR2)nY，
Y是CRF2
和n是0或1，然而通常优选当Br存在于该化合物中时，该化合物中无氢。在某些实施方案中，Br不存在于该化合物中。
在高度优选的实施方案中，Y是CF3，n是0或1(最优选为0)和其余的R中的至少一个为F，且优选R不是Br或当Br存在时，该化合物不含氢。
一般来说，申请人相信上文确定的式I化合物通常是有效的，并且在制冷剂组合物中显示出效用。然而，申请人吃惊和意外地发现，具有符合上式结构的某些化合物与其它此类化合物比较，显示出非常合乎需要的低毒性水平。可容易地理解，这种发现具有潜在的众多优势，并且不仅在配制制冷剂组合物，而且还在配制否则含有符合上式的某些相对毒性化合物的任何和所有组合物时具有益处。更特别是，本发明人相信，相对低毒性水平与式I的化合物有关，优选其中Y是CF3，其中在不饱和末端碳上的至少一个R是H和/或在不饱和的末端碳原子上具有不大于一个的F。本发明人也相信此类化合物的所有结构、几何和立体异构体都是有效的且有利地具有低毒性。
在某些实施方案中，高度优选的是式I的化合物包含具有3-5个氟取代基的丙烯，并且存在或者不存在其他的取代基。在某些优选的实施方案中，R不是Br，并且优选不饱和基团不包含Br取代基。
在该丙烯中，四氟丙烯(HFO-1234)和五氟丙烯是优选的，特别包括那些五氟丙烯，在其中在端不饱和碳上有氢取代基，例如CF3CF＝CFH(HFO-1225yez和/或yz)，特别是因为本发明人已经发现这样的化合物至少与化合物CF3CH＝CF2(HFO-1225zc)相比，具有相对低的毒性程度。在高度优选的实施方案中，特别是在包含上述的低毒性化合物的实施方案中，n是0。在某些高度优选的实施方案中，本发明的组合物包含一种或多种四氟丙烯。术语“HFO-1234”在此用来表示全部的四氟丙烯。在该四氟丙烯中，顺式-和反式-1，3，3，3-四氟丙烯(HFO-1234ze)都是特别优选的。术语“HFO-1225”在此用来表示全部的五氟丙烯。在这样的分子中包括1，1，1，2，3五氟丙烯(HFO-1225yez)，其的顺式-和反式-形二者。术语HFO-1225yez因此在此统称1，1，1，2，3五氟丙烯，独立于是否其是顺式-或反式-形式。术语“HFO-1225yez”因此在它的范围内包括顺式HFO-1225yez，反式HFO-1225yez以及它们的全部组合和混合物。
术语HFO-1234ze在此用来统称1，3，3，3-四氟丙烯，独立于是否其是顺式-或反式-形式。术语“顺式HFO-1234ze”和“反式HFO-1234ze”在此用来分别描述1，3，3，3-四氟丙烯的顺式-和反式-形式。术语“HFO-1234ze”因此在它的范围内包括顺式HFO-1234ze、反式HFO-1234ze以及这些的全部的组合和混合物。
虽然顺式HFO-1234ze和反式HFO-1234ze的特性在至少某些方面是不同的，但期望这些化合物各自适于单独使用或者与其它化合物(包括其立体异构体)一起用于此处所述的有关的各种应用、方法和系统中。例如，反式HFO-1234ze可由于其相对低的沸点(-19℃)优选用于某些制冷系统中，然而预期的是顺式HFO-1234ze(沸点+9℃)可用于本发明的某些制冷系统中。因此，应该理解术语“HFO-1234ze”和1，3，3，3-四氟丙烯指这两种立体异构体，且该术语的使用意欲指明顺式-和反式-形式的每一种适用于和/或有用于所述目的，除非另外指示。
HFO-1234化合物是已知的物质并且列于化学文摘数据库中。通过各种饱和的和不饱和的含卤素C3化合物催化气相氟化作用制备氟代丙烯如CF3CH＝CH2描述于美国专利号2889379；4798818和4465786中，这些文献的每一篇通过引用结合到本文中。也通过引用结合到本文中的EP974571公开通过在升高的温度下，在气相中用基于铬的催化剂，或在液相中用KOH、NaOH、Ca(OH)2或Mg(OH)2的醇溶液接触1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)，制备1，1，1，3-四氟丙烯。此外，制备根据本发明的化合物的方法一般描述于相关的同时待审的题目为“Process for ProducingFluoropropenes”的美国专利申请(代理人案卷号(H0003789(26267)))中，其也通过引用结合到本文中。
相信本发明的组合物，特别是包含HFO-1234ze的那些组合物因为一些重要理由而具有有利的特性。例如，申请人相信，至少部分基于数学模型，本发明的氟代烯烃对大气化学将基本没有负面作用，与一些其它卤化物质比较，其对臭氧消耗是可以忽略的因素。因此，本发明的优选组合物具有基本上不引起臭氧消耗的优点。优选的组合物与目前使用的许多氢氟烷烃比较，也基本不引起全球变暖。
在某些优选的形式中，本发明的组合物具有不大于约1000，更优选不大于约500，且甚至更优选不大于约150的全球变暖潜能值(GWP)。在某些实施方案中，本发明的组合物的GWP不大于约100，且甚至更优选不大于约75。如在此所用的，“GWP”以相对于二氧化碳的GWP和100年时间视界(time horizon)进行度量，如在“臭氧消耗的科学评价(The ScientificAssessment of Ozone Depletion)，2002，世界气象学协会的全球臭氧研究和监测计划(World Meteorological Association’s Global Ozone Research andMoni-ring Project)的报告”(其通过引用结合到本文中)中所定义的。
在某些优选的形式中，本发明的组合物也优选具有不大于0.05，更优选不大于0.02和甚至更优选约0的臭氧消耗潜能值(ODP)。如在此所用的，“ODP”如在“臭氧消耗的科学评价(The Scientific Assessment of OzoneDepletion)，2002，世界气象学协会的全球臭氧研究和监测计划(WorldMeteorological Association’s Global Ozone Research and Moni-ring Project)的报告”(其通过引用结合到本文中)中所定义。
一般来说，本发明的优选的传热组合物在所使用的温度和压力的许多范围内，且可能在整个范围内都是非共沸的(zeotropic)。这就是说，各组分的混合物产生具有非恒定沸点温度的液体，因此在蒸发器和冷凝器中产生称为“温度滑移(temperature glide)”的现象。“温度滑移”是在非共沸物质冷凝或蒸发时发生的温度改变。这种滑移优选考虑与本发明的方法和组合物方面有关，以提供与被替代的制冷剂组合物最有效地相配的组合物。在单一组分或共沸混合物中，温度滑移为0。R-407C为一种非共沸混合物，其在典型应用中具有5℃的滑移，且在某些优选的实施方案中，本组合物在实际应用或预期使用的条件下产生约5℃的温度滑移。
本发明的组合物可包含用于促进和提供某些功能性给组合物，或在某些情况下减少组合物的成本的其它组分。例如，根据本发明的制冷剂组合物，尤其是用于蒸气压缩系统的那些，包括通常为约30-约50％重量的组合物的量的润滑剂。而且，本发明的组合物也可包含增容剂(compatibilizer)，如丙烷，用于资助润滑剂的相容性和/或溶解性的目的。当存在时，这样的增容剂，包括丙烷、丁烷和戊烷，优选以约0.5-约5％重量的组合物的量存在。表面活性剂和增溶剂(solubilizing agents)的组合也可加入到本发明的组合物中，以资助油的溶解度，如美国专利号6,516,837公开的，该文献的公开内容通过引用结合到本文中。用于使用氢氟烃(HFC)制冷剂的制冷机的通常使用的制冷润滑剂如多元醇酯(POE)和聚烷二醇(PAG，PolyAlkylene Glycol)、硅油、矿物油、烷基苯(AB)和聚(α-烯烃)(PAO)可以使用本发明的制冷剂组合物。
目前许多现有制冷系统适用于有关的现有制冷剂，相信本发明的组合物可适合用于许多此类系统(或者经系统改动，或者不经系统改动)。在许多应用中，本发明的组合物可以提供作为系统替代物的优点，该系统目前基于具有较高容量的制冷剂。此外，在其中期望使用较低容量的本发明制冷剂组合物(例如出于成本原因)来代替较高容量制冷剂的实施方案中，本发明组合物这样的实施方案提供了潜在的优势。在某些应用中，本发明的制冷剂潜在允许有利的使用更大的容积式压缩机(displacementcompressors)，由此形成了比其他制冷剂例如HFC-134a更好的能量效率。所以本发明的制冷剂组合物，特别是包含反式HFP-1234ze的组合物，提供了用于制冷剂替代应用的基于能量的竞争性优势。
预期在与商业空调系统有关的典型使用的冷却器(chiller)中，本发明的组合物，特别包括含有HFO-1234ze的那些，也具有一定的优势(在初始系统中或者当用作制冷剂的替代品时)。
本发明的方法，系统和组合物因此可适合用于相关的汽车空调系统和装置、商用制冷系统和装置、冷却器、住宅冷柜和冰箱、一般的空调系统、热泵等等。
下面描述本发明组合物的特别优选的实施方案。
HFC-32/CF3I基组合物
在本发明的一个优选的实施方案中，所述组合物包含第一组分，其包括主要比例的HFC-32，且优选基本上由HFC-32组成，且甚至更优选由HFC-32组成。在这样的实施方案中，一般优选HFC-32存在于组合物中的量为约1-约60％重量的组合物。
在此类优选实施方案中的组合物也包括含有CF3I的第二组分。在某些这样的实施方案中，第二组分包括主要比例的CF3I，且优选基本上由CF3I组成，且甚至更优选由CF3I组成。存在于组合物中的CF3I的量优选为从约5-约98％重量的组合物。对于其中第二组分包括CF3I和HFO-1225两者的那些实施方案，CF3I和HFO-1225的相对量可在宽范围内变化，但优选在这样的实施方案中，CF3I的量为约5-约98％重量的组合物，而HFO-1225的量为约1-约65％重量的组合物。对于其中第二组分包括CF3I和HFO1225的实施方案，第三组分为任选的，但如果存在，则优选以从约1至94％重量的组合物的量存在。在其中第二组分基本上由CF3I组成的实施方案中，即，该组合物不包含显著量的HFO-1225时，第三组分是需要的且优选以至少约1％重量的组合物的量存在于该组合物中。
预期许多化合物的组合可在该具体实施方案中，以宽范围的各种相对浓度用作本发明的第三组分，且相信所有的量和组合均可适合依据本文包含的教导使用。然而，在某些优选的实施方案中，其中第三组分包括单氟乙烷(HFC-161)、二氟乙烷(HFC-152a)、三氟乙烷(HFC-143a)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、五氟乙烷(HFC-125)、1，1，1，3-四氟丙烯(HFO-1234ze，包括所有的异构体)和1，1，1，2-四氟丙烯(HFO-1234yf)中的一种或多种，优选地，如果存在的话，这样的组分选自下表1所标明的范围(应该理解所标明的量之前有修饰语“约”且该量是以组合物中的重量百分比为基础的)：
表1
  第三组分↓   重量百分比
  R-152a   1-65
  R-134a   1-70
  1234ze   1-80
  1234-yf   1-80
  R-125   1-30
  R-161   1-94
  R-143a   1-20
HFC-32/HFO-1225基组合物
在本发明的这些实施方案中，所述组合物包含第一组分，其包括主要比例的HFC-32，且优选基本上由HFC-32组成，且甚至更优选由HFC-32组成。在这样的实施方案中，一般优选HFC-32存在于组合物中的量为约1-约60％重量的组合物。
在此类优选实施方案中的组合物也包含第二组分，其包括HFO-1225，优选HFO-1225ye-Z。在某些这样的实施方案中，第二组分包括主要比例的HFO-1225，且优选基本上由HFO-1225ye-Z组成，且甚至更优选由HFO-1225ye-Z组成。存在于组合物中的HFO-1225ye-Z的量优选为约5-约98％重量的组合物。在这样的实施方案中，第三组分为任选的，但如果存在，则优选以约1-94％重量的组合物的量存在。
预期许多化合物的组合可在该具体实施方案中，以宽范围的各种相对浓度用作本发明的第三组分，且相信所有的量和组合均可适合依据本文包含的教导使用。然而，在某些优选的实施方案中，其中第三组分包含单氟乙烷(HFC-161)、二氟乙烷(HFC-152a)、三氟乙烷(HFC-143a)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、五氟乙烷(HFC-125)、1，1，1，3-四氟丙烯(HFO-1234ze，包括所有的异构体)和1，1，1，2-四氟丙烯(HFO-1234yf)中的一种或多种，优选地，如果存在的话，这样的组分选自下表2所标明的范围(应该理解所标明的量之前有修饰语“约”且该量是以组合物中的重量百分比为基础的)：
表2
  第三组分↓   重量百分比
  R-152a   1-65
  R-134a   1-70
  1234ze   1-80
  1234-yf   1-80
  R-125   1-30
  R-161   1-94
  R-143a   1-20
选择方法
本发明的一个方面涉及选择用于相关的现有传热系统的传热组合物的方法。如在此所用的，术语“现有传热系统”不仅包括已经建造并适当安装定位的实际传热系统，而且包括尚未建造但已构思和/或处于设计阶段的系统。一个优选的实施方案提供选择用于相关的现有传热系统的传热组合物的方法，所述现有传热系统已被设计用于与先前已知组合物有关的应用。在这样的情况下，先前已知的组合物通常将具有需要的或期望的热容量，但还显示出一种或多种不需要的特性。例如，以下先前已知的制冷剂的每一种在使用它们的系统中具有所需的热容量，但也显示如下标明的不期望的高GWP：
制冷剂    GWP
R134a     1300
R125      3400
R143a     4300
优选的方法步骤包括以充分允许逼近(approximation)现有的或设计的传热流体容量的方式分析系统的参数，并提供允许在现有的或设计的系统的条件下，逼近本发明的两种或更多种组合物的容量的工具，并利用所述工具选择用于现有的或设计的系统的组合物。这样的工具的实例为以下实施例中所示的图表。依据本文所含教导而配置的计算机程序为另一种这样的工具的实例。在优选的实施方案中，该工具也能够逼近、测定或结合本发明组合物的GWP和/或易燃性，而选择步骤包括选择组合物以便具有小于约1000，且甚至更优选小于约150，和/或不具有易燃性或易燃性在预定参数范围内。
传热方法和系统
本发明的组合物可用于有关的许多方法和系统中，包括作为用于传热的方法和系统的传热流体，如用于制冷、空调和热泵系统中的制冷剂。
优选的传热方法一般包括：提供本发明的组合物并使要传递的热传入组合物或从组合物传出，这改变了该组合物的相态。例如，本发明的方法提供了通过从流体或制品吸热，优选通过蒸发待冷却的物体或流体附近的本发明的制冷剂组合物，产生包含本发明组合物的蒸气来提供冷却。优选所述方法还包括压缩制冷剂蒸气的另外的步骤，通常用压缩机或类似设备在相对高压下产生本发明组合物的蒸气。一般来说，压缩蒸气的步骤导致热量加入蒸气中，因而引起相对高压蒸气的温度升高。优选本发明方法包括从该相对高温、高压蒸气中除去由蒸发和压缩步骤所加入的至少一部分热量。排热步骤优选包括冷凝高温、高压蒸气，而所述蒸气处于相对高压状态，以产生含本发明组合物的相对高压液体。然后优选这种相对高压液体经历公称等焓加压而产生相对低温、低压液体。在这样的实施方案中，正是这种降温的制冷剂液体然后通过从待冷却的物体或流体转移热量而被蒸发。
在本发明的另一个方法实施方案中，本发明组合物可以用于产热的方法中，该方法包括冷凝待加热的液体或物体附近的含组合物的制冷剂。如在前文所述，这样的方法往往为上述制冷循环的逆循环。
实施例
提供下面的实施例来说明本发明，但并非限制本发明的范围。
实施例1-使用HFC-32和CF3I的中温系统
传热组合物(且特别是制冷剂)的容量表示冷却或加热能力并提供压缩机为给定容积流速的制冷剂抽出热量能力的某种量度。换言之，对给定的特定压缩机，具有较高容量的制冷剂将传递更多的冷却或加热功率。
模拟制冷/空调循环系统或者使其配有约40℃的冷凝器温度，约2℃的蒸发器温度，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“中温(medium temperature)”条件。模拟本发明的几种组合物和/或基于由HFC-32组成的第一组分、由CF3I组成的第二组分和一系列如上所述的第三组分之一进行试验。对于每种第三组分而言，确定在上述条件下与R-410A的容量基本匹配的所有三种组分的相对浓度。然后绘出或模拟(目测、数学计算，或其组合)每种组分的不同浓度的曲线，其中容量基本匹配R0410A的容量。然后在曲线上设置星号以表示那些组合物的GWP为1000或更少，并且在曲线上设置菱形以表示那些组合物的GWP大于1000。对以上指定的所有第三组分化合物和对第二组分化合物HFO-1225ye-Z重复该方法。因此，用于选择该系统的制冷剂的“工具”的一个实例被开发出来并如在图1的图中所示。分析图1的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物(retrofit)。
实施例2-使用HFC-32/CO2和CF3I的中温系统
重复实施例1，不同的是传热组合物的第一组分由3％重量的CO2和97％重量的HFC-32组成以及与其容量匹配的制冷剂为R-410A。绘制并分析图2的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例3-使用HFC-32/CO2和CF3I的中温系统
重复实施例1，不同的是传热组合物的第一组分由1％重量的CO2和99％重量的HFC-32组成以及与其容量匹配的制冷剂为R-410A。绘制并分析图3的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例4-使用HFC-32/CO2和CF3I的低温系统
重复实施例1，不同的是传热组合物的第一组分由3％重量的CO2和99％重量的HFC-32组成以及与其容量匹配的制冷剂为R-410A，且条件是冷凝器温度为约45℃，蒸发器温度约-34℃，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“低温条件”。绘制并分析图4的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例5-使用HFC-32/CO2和CF3I的低温系统
重复实施例1，不同的是传热组合物的第一组分由1％重量的CO2和99％重量的HFC-32组成以及与其容量匹配的制冷剂为R-410A，且条件是冷凝器温度为约45℃，蒸发器温度约-34℃，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“低温条件”。绘制并分析图5的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例6-使用HFC-32和HFO-1225的中温系统
模拟制冷/空调循环系统或者使其配有的冷凝器温度为约40℃，蒸发器温度约2℃，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“中温”条件。模拟本发明的几种组合物和/或基于由HFC-32组成的第一组分、由HFO-1225ye-Z组成的第二组分和一系列如上所述的第三组分之一进行试验。对于每种第三组分而言，确定在上述条件下与R-410A的容量基本匹配的所有三种组分的相对浓度。然后绘出或模拟(目测、数学计算，或其组合)每种组分的不同浓度的曲线，其中容量基本匹配R0410A的容量。然后在曲线上设置星号以表示那些组合物的GWP为1000或更少，并且在曲线上设置菱形以表示那些组合物的GWP大于1000。对以上指定的所有第三组分化合物和对第二组分化合物CF3I重复该方法。因此，用于选择该系统的制冷剂的“工具”的一个实例被开发出来并如在图6的图中所示。分析图6的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例7-使用HFC-32和HFO-1225的低温系统
重复实施例6，但条件是冷凝器温度为约45℃，蒸发器温度约-34℃，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“低温”条件。绘制并分析图7的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例8-使用HFC-32/CO2和HFO-1225的中温系统
重复实施例6，不同的是传热组合物的第一组分由3％重量的CO2和97％重量的HFC-32组成。绘制并分析图8的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例9-使用HFC-32/CO2和HFO-1225的中温系统
重复实施例6，不同的是传热组合物的第一组分由1％重量的CO2和97％重量的HFC-32组成。绘制并分析图9的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例10-使用HFC-32/CO2和HFO-1225的低温系统
重复实施例6，不同的是传热组合物的第一组分由3％重量的CO2和97％重量的HFC-32组成，且条件是冷凝器温度为约45℃，蒸发器温度约-34℃，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“低温条件”。绘制并分析图10的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。
实施例11-使用HFC-32/CO2和HFO-1225的低温系统
重复实施例6，不同的是传热组合物的第一组分由1％重量的CO2和99％重量的HFC-32组成，且条件是冷凝器温度为约45℃，蒸发器温度约-34℃，约10℃的过热，及约5℃的过冷温度，以及压缩机效率为0.7，这通常地被认为是典型的“低温条件”。绘制并分析图11的图表以鉴定落在曲线上或曲线周围且其GWP小于约1000的组合物。这种鉴定优选在分析组合物的易燃性之前或之后进行，然后对组合物进行选择以用作这样的系统的原始组分或用作这样的现有系统的替代物或改造物。

Claims (19)

1.一种传热组合物，其包含：
(a)包含二氟甲烷(R-32)的第一组分；
(b)第二组分，该第二组分选自CF3I、1，2，3，3，3-五氟丙烯(HFO-1225)以及这些的组合；
(c)和任选的选自氟化C2-C3化合物的至少一种第三组分。
2.权利要求1的传热组合物，其中所述的第二组分是易燃性减弱剂。
3.权利要求1的传热组合物，其中所述的第三组分是存在的，并且选自氟化乙烷、氟化烯烃以及这些中任何两种或更多种的组合。
4.权利要求3的传热组合物，其中所述的第三组分选自单氟乙烷(HFC-161)，二氟乙烷(HFC-152a)，三氟乙烷(HFC-143a)，1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)，五氟乙烷(HFC-125)，至少一种式I的含氟烯烃：
Figure FPA00001047106900011
这里每个R独立的是Cl、F、Br、I或者H
R’是(CR2)nY，
Y是CRF2
并且n是0或者1，
以及这些中任何两种或更多种的组合。
5.权利要求4的传热组合物，其中Y是CF3。
6.权利要求5的传热组合物，其中在不饱和的末端碳原子上的至少一个R是H。
7.权利要求6的传热组合物，其中n是0。
8.权利要求4的传热组合物，其中Y是CF3，并且n是0。
9.权利要求3的传热组合物，其中所述的至少一种含氟烯烃包含至少一种四氟丙烯(HFO-1234)。
10.权利要求9的传热组合物，其中所述的至少一种四氟丙烯是HFO-1234ze。
11.权利要求1的传热组合物，其中所述第一组分、所述第二组分和当存在时的所述第三组分，是以有效提供传热组合物的量存在的，其中所述组合物的容量基本不低于R-22，R-404A，R-407C，R-410A，或R-507，及这些中的任何两种或更多种的组合中的至少一种在低温应用中的容量。
12.权利要求1的传热组合物，其中所述第一组分、所述第二组分和当存在时的所述第三组分，是以有效提供传热组合物的量存在的，其中所述组合物的容量基本不低于R-22，R-404A，R-407C，R-410A，或R-507，及这些中的任何两种或更多种的组合中的至少一种在中温应用中的容量。
13.一种将热传递至流体或物体或从流体或物体传出的方法，其包含使权利要求1的组合物发生相变，并在所述相变过程中与所述流体或物体进行热交换。
14.根据权利要求11的方法，其中所述的HFO-1234ze包含至少大约90重量％的反式-1，3，3，3-四氟丙烯(反式HFO-1234ze)。
15.根据权利要求11的方法，其中所述的HFO-1234ze包含至少大约95重量％的反式-1，3，3，3-四氟丙烯(反式HFO-1234ze)。
16.根据权利要求11的方法，其中所述的HFO-1234ze包含至少大约97重量％的反式-1，3，3，3-四氟丙烯(反式HFO-1234ze)。
17.一种制冷系统，其包含权利要求1的传热组合物。
18.权利要求17的制冷系统，其选自汽车空调系统、住宅空调系统、商用空调系统、住宅冷柜系统、住宅冰箱系统、商用冷柜系统、商用冰箱系统、冷却器空调系统、冷却器制冷系统、热泵系统及这些中两种或更多种的组合。
19.一种选择用于现有的传热系统的组合物的方法，该方法包括：
a)以充分允许逼近现有传热系统所用的流体容量的方式分析现有传热系统；
b)逼近两种或更多种传热组合物的容量，所述两种或更多种组合物包含：
(i)包含二氟甲烷(R-32)的第一组分；
(ii)第二组分，该第二组分选自CF3I、1，2，3，3，3-五氟丙烯(HFO-1225)以及这些的组合；
(iii)和任选的选自氟化C2-C3化合物的至少一种第三组分；和
c)选择用于现有传热系统的所述两种或更多种传热组合物的至少一种。
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