ES2775880T3 - Composiciones que comprenden una fluoroolefina - Google Patents

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Abstract

Una composición, que comprende: un lubricante, HFC-1234yf y HFC-134a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-152a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-32; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-125; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-143a; o un lubricante, HFC-1234yf, HFC-125 y HFC-143a; en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones que comprenden una fluoroolefina
Referencia/s cruzada/s con la/s solicitud/es relacionada/s
La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud provisional estadounidense 60/658.543, presentada el 4 de marzo de 2005, de la solicitud provisional estadounidense 60/710.439, presentada el 23 de agosto 2005 y de la solicitud provisional estadounidense 60/732.769, presentada el 1 de noviembre de 2005.
Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a composiciones para su uso en sistemas de refrigeración, de acondicionamiento de aire y de bomba de calor en donde la composición comprende una fluoroolefina y al menos un componente diferente. Las composiciones de la presente invención son útiles en los procesos para la producción de enfriamiento o calor y como fluidos de transferencia de calor.
2. Descripción de la técnica relacionada
La industria de la refrigeración ha estado trabajando durante las últimas décadas para hallar refrigerantes de sustitución de los clorofluorocarburos (CFC en inglés) y de los hidroclorofluorocarburos (HCFC en inglés) de agotamiento del ozono que se reducen gradualmente como resultado del Protocolo de Montreal. La solución para la mayoría de los productores de refrigerantes ha sido la comercialización de refrigerantes de hidrofluorocarburos (HFC). Los nuevos refrigerantes de HFC, siendo el HFC-134a el más ampliamente usado en este momento, tienen un potencial de agotamiento del ozono nulo y, por tanto, no se ven afectados por la reducción gradual reglamentaria actual como resultado del Protocolo de Montreal.
Los reglamentos medioambientales adicionales pueden causar finalmente una reducción gradual global de determinados refrigerantes de HFC. En la actualidad, la industria automovilística se enfrenta a reglamentos relacionados con el potencial de calentamiento global de los refrigerantes usados en el acondicionamiento de aire móvil. Por lo tanto, existe una gran necesidad actual de identificar nuevos refrigerantes con un potencial de calentamiento global reducido en el mercado del acondicionamiento de aire móvil. Si los reglamentos se aplican de manera más amplia en el futuro, se sentirá una necesidad aún mayor de refrigerantes que se puedan usar en todas las áreas de la industria de la refrigeración y del acondicionamiento del aire.
Los refrigerantes de sustitución actualmente propuestos del HFC-134a incluyen HFC-152a, hidrocarburos puros, tales como butano o propano, o refrigerantes "naturales", tales como el CO2. Muchas de estos sustitutos sugeridos son tóxicos, inflamables y/o tienen baja eficiencia energética. Por lo tanto, se están buscando nuevos refrigerantes alternativos.
El documento US 2004/089839 A1 describe composiciones de refrigerantes de alquenos fluorados que comprenden HFC-1234yf.
El documento US 2004/0256594 A1 desvela el uso de tetrafluoropropenos en diversasdiversas aplicaciones, incluyendo los equipos de refrigeración.
El documento JP 4 110388 A desvela fluidos de transferencia de calor que comprenden un compuesto orgánico basado en propeno sustituido con 1-5 átomos de flúor. Estos compuestos se pueden mezclar con hidrofluorocarburos.
El objetivo de la presente invención es proporcionar novedosas composiciones de refrigerantes y composiciones de fluidos de transferencia de calor que proporcionen características únicas para satisfacer las demandas de un potencial de agotamiento del ozono bajo o nulo y un potencial de calentamiento global inferior en comparación con los refrigerantes actuales.
Breve sumario de la invención
La presente invención se refiere a una composición que comprende un lubricante, HFC-1234yf y HFC-134a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-152a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-32; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-125; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-143a; o un lubricante, HFC-1234yf, HFC-125 y HFC-143a; en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
La presente invención se refiere, además, a una composición, tal como se define en las reivindicaciones 2 a 7, a un método, tal como se define en las reivindicaciones 8 a 10, y a un aparato de refrigeración, aparato de acondicionamiento de aire o aparato de bomba de calor, tal como se define en la reivindicación 11. Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a composiciones que comprenden un lubricante, HFC-1234yf y HFC-134a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-152a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-32; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-125; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-143a; o un lubricante, HFC-1234yf, HFC-125 y HFC-143a; en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
Los compuestos de fluoroolefina y otros compuestos se enumeran en la Tabla 1.
TABLA 1
Figure imgf000003_0002
Los componentes individuales enumerados en la Tabla 1 se pueden preparar mediante métodos conocidos en la técnica.
Las composiciones de la presente invención pueden resultar, en general, útiles cuando la fluoroolefina está presente del 1 por ciento en peso al 99 por ciento en peso, preferentemente del 20 por ciento en peso al 99 por ciento en peso, más preferentemente del 40 por ciento en peso al 99 por ciento en peso y todavía más preferentemente del 50 por ciento en peso al 99 por ciento en peso.
La presente invención proporciona, además, composiciones que comprenden un lubricante, tal como se ha definido anteriormente, y los componentes enumerados en la Tabla 2.
TABLA 2
Figure imgf000003_0001
continuación
Figure imgf000004_0001
Las composiciones de la presente invención pueden ser azeotrópicas o casi azeotrópicas. Por composición azeotrópica se entiende una mezcla de temperatura de ebullición constante de dos o más sustancias que se comportan como una sola sustancia. Una manera de caracterizar una composición azeotrópica es que el vapor producido mediante la evaporación o destilación parcial del líquido tiene la misma composición que el líquido del que se evapora o destila, es decir, la mezcla se destila/se somete a reflujo sin un cambio en su composición. Las composiciones de temperatura de ebullición constante se caracterizan como azeotrópicas porque estas presentan una temperatura de ebullición máxima o mínima, en comparación con la de la mezcla no azeotrópica de los mismos compuestos. Una composición azeotrópica no se fraccionará dentro de un sistema de refrigeración o de acondicionamiento de aire durante el funcionamiento, lo que puede reducir la eficacia del sistema. De manera adicional, una composición azeotrópica no se fraccionará en una fuga de un sistema de refrigeración o de acondicionamiento de aire. En la situación en la que un componente de una mezcla sea inflamable, el fraccionamiento durante la fuga podría conducir a una composición inflamable ya sea dentro del sistema o fuera del sistema.
Una composición casi azeotrópica (normalmente conocida también como "composición similar a un azeótropo") es una mezcla líquida de temperatura de ebullición sustancialmente constante de dos o más sustancias que se comportan esencialmente como una sola sustancia. Una manera de caracterizar una composición casi azeotrópica es que el vapor producido mediante la evaporación o destilación parcial del líquido tiene sustancialmente la misma composición que el líquido del que se evaporó o destiló, es decir, la mezcla se destila/se somete a reflujo sin un cambio sustancial en su composición. Otra manera de caracterizar una composición casi azeotrópica es que la presión de vapor en el punto de burbujeo y la presión de vapor en el punto de condensación de la composición a una temperatura particular son sustancialmente iguales. En el presente documento, una composición es casi azeotrópica si, después de que se haya retirado el 50 por ciento en peso de la composición, tal como mediante retirada por evaporación o por ebullición, la diferencia de presión de vapor entre la composición original y la composición que queda después de que se haya retirado el 50 por ciento en peso de la composición original es menor del 10 por ciento.
Las composiciones azeotrópicas de la presente invención a una temperatura especificada se muestran en la Tabla 3.
TABLA
Figure imgf000005_0002
De manera adicional, se han hallado las composiciones de azeótropos ternarios enumerados en la Tabla 4.
TABLA 4
Figure imgf000005_0001
Las composiciones casi azeotrópicas de la presente invención a una temperatura especificada se enumeran en la Tabla 5.
TABLA
Figure imgf000005_0004
Las composiciones casi azeotrópicas ternarias y de orden superior que comprenden fluoroolefina también se han identificado, tal como se enumeran en la Tabla 6.
TABLA
Figure imgf000005_0003
Determinadas de las composiciones de la presente invención son composiciones no azeotrópicas. Aquellas composiciones de la presente invención que se encuentran en los intervalos preferidos de la Tabla 2, pero fuera de los intervalos casi azeotrópicos de la Tabla 5 y la Tabla 6, se pueden considerar no azeotrópicas.
Una composición no azeotrópica puede tener determinadas ventajas sobre las mezclas azeotrópicas o casi azeotrópicas. Una composición no azeotrópica es una mezcla de dos o más sustancias que se comporta como una mezcla más que como una sola sustancia. Una manera de caracterizar una composición no azeotrópica es que el vapor producido mediante la evaporación o destilación parcial del líquido tiene una composición sustancialmente diferente al líquido del que se evaporó o destiló, es decir, la mezcla se destila/se somete a reflujo con un cambio sustancial en su composición. Otra manera de caracterizar una composición no azeotrópica es que la presión de vapor en el punto de burbujeo y la presión de vapor en el punto de condensación de la composición a una temperatura particular son sustancialmente diferentes. En el presente documento, una composición es no azeotrópica si, después de que se haya retirado el 50 por ciento en peso de la composición, tal como mediante retirada por evaporación o por ebullición, la diferencia de presión de vapor entre la composición original y la composición que queda después de que se haya retirado el 50 por ciento en peso de la composición original es menor del 10 por ciento.
Las composiciones de la presente invención se pueden preparar mediante cualquier método conveniente para combinar las cantidades deseadas de los componentes individuales. Un método preferido es pesar las cantidades deseadas de los componentes y, posteriormente, combinar los componentes en un recipiente adecuado. Si se desea, se puede usar agitación.
Un medio alternativo para la preparación de las composiciones de la presente invención puede ser un método para preparar una composición de mezcla de refrigerante, en donde dicha composición de mezcla de refrigerante comprende una composición, tal como se desvela en el presente documento, comprendiendo dicho método (i) recuperar un volumen de uno o más componentes de una composición de refrigerante a partir de al menos un recipiente de refrigerante, (ii) retirar las impurezas lo suficiente como para permitir el reúso de dichos uno o más de los componentes recuperados, (iii) y, opcionalmente, combinar la totalidad o parte de dicho volumen recuperado de los componentes con al menos una composición o componente de refrigerante adicional.
Un recipiente de refrigerante puede ser cualquier recipiente en el que se almacena una composición de mezcla de refrigerante que se ha usado en un aparato de refrigeración, un aparato de acondicionamiento de aire o un aparato de bomba de calor. Dicho recipiente de refrigerante puede ser el aparato de refrigeración, aparato de acondicionamiento de aire o aparato de bomba de calor en el que se usó la mezcla de refrigerante. De manera adicional, el recipiente de refrigerante puede ser un recipiente de almacenamiento para la recogida de los componentes de mezcla de refrigerante recuperados, incluyendo, pero sin limitación, los cilindros de gas a presión. El refrigerante residual significa cualquier cantidad de mezcla de refrigerante o componente de mezcla de refrigerante que se puede sacar del recipiente de refrigerante mediante cualquier método conocido para transferir mezclas de refrigerante o componentes de mezclas de refrigerante.
Las impurezas pueden ser cualquier componente que se encuentre en la mezcla de refrigerante o en el componente de mezcla de refrigerante debido a su uso en un aparato de refrigeración, un aparato de acondicionamiento de aire o un aparato de bomba de calor. Tales impurezas incluyen, pero sin limitación, los lubricantes de refrigeración, que son aquellos descritos anteriormente en el presente documento, los materiales particulados, incluyendo, pero sin limitación, metales, sales metálicas o partículas de elastómeros, que pueden haber procedido del aparato de refrigeración, del aparato de acondicionamiento de aire o del aparato de bomba de calor, y cualesquiera otros contaminantes que puedan afectar negativamente al rendimiento de la composición de mezcla de refrigerante. Tales impurezas se pueden retirar lo suficiente como para permitir el reúso de la mezcla de refrigerante o del componente de mezcla de refrigerante sin afectar negativamente al rendimiento o al equipo en el que se usarán la mezcla de refrigerante o el componente de mezcla de refrigerante.
Puede que sea necesario proporcionar una mezcla de refrigerante o un componente de mezcla de refrigerante adicional a la mezcla de refrigerante o el componente de mezcla de refrigerante residual con el fin de producir una composición que satisfaga las especificaciones requeridas para un producto determinado. Por ejemplo, si una mezcla de refrigerante tiene 3 componentes en un intervalo de porcentaje en peso particular, puede que sea necesario añadir uno o más de los componentes en una cantidad dada con el fin de restablecer la composición dentro de los límites de la especificación.
Las composiciones de la presente invención tienen un potencial de agotamiento de ozono nulo o bajo y un potencial de calentamiento global (PCG) bajo. De manera adicional, las composiciones de la presente invención tendrán potenciales de calentamiento global que son menores del de muchos refrigerantes de hidrofluorocarburos actualmente en uso. Un aspecto de la presente invención es proporcionar un refrigerante con un potencial de calentamiento global menor de 1.000, menor de 500, menor de 150, menor de 100 o menor de 50. Otro aspecto de la presente invención es reducir el PCG neto de las mezclas de refrigerante mediante la adición de fluoroolefinas a dichas mezclas.
Las composiciones de la presente invención pueden resultar útiles como sustitutos de bajo potencial de calentamiento global (PCG) de los refrigerantes actualmente usados, incluyendo, pero sin limitación, R134a (o HFC-134a, 1,1,1,2-tetrafluoroetano), R22 (o HCFC-22, clorodifluorometano), R123 (o HFC-123, 2,2-dicloro-1,1,1-trifluoroetano), R11 (CFC-11, fluorotriclorometano), R12 (CFC-12, diclorodifluorometano), R245fa (o HFC-245fa, 1,1,1,3,3-pentafluoropropano), R114 (o CFC-114, 1,2-dicloro-1,1,2,2-tetrafluoroetano), R236fa (o HFC-236fa, 1,1,1,3,33-hexafluoropropano), R124 (o HCFC-124, 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoroetano), R407C (designación ASHRAE para una mezcla del 52 por ciento en peso de R134a, el 25 por ciento en peso de R125 (pentafluoroetano) y el 23 por ciento en peso de R32 (difluorometano), R410A (designación ASHRAE para una mezcla del 50 por ciento en peso de R125 y el 50 por ciento en peso de R32), R417A (designación ASHRAe para una mezcla del 46,6 por ciento en peso de R125, el 50,0 por ciento en peso de R134a y el 3,4 por ciento en peso de n-butano), R422A (designación ASHRAE para una mezcla del 85,1 por ciento en peso de R125, el 11,5 por ciento en peso de R134a y el 3,4 por ciento en peso de isobutano), R404A (designación ASHRAE para un mezcla del 44 por ciento en peso de R125, el 52 por ciento en peso de R143a (1,1,1-trifluoroetano) y el 4,0 por ciento en peso de R134a) y R507A (designación ASHRAE para una mezcla del 50 por ciento en peso de R125 y el 50 por ciento en peso de R143a). De manera adicional, las composiciones de la presente invención pueden resultar útiles como sustitutas de R12 (CFC-12, diclorodifluorometano) o R502 (designación ASHRAE para una mezcla del 51,2 por ciento en peso de CFC-115 (cloropentafluoroetano) y el 48,8 por ciento en peso de HCFC-22).
A menudo, los refrigerantes de sustitución resultan los más útiles si se pueden usar en el equipo de refrigeración original diseñado para un refrigerante diferente. Las composiciones de la presente invención pueden resultar útiles como sustitutos de los refrigerantes anteriormente mencionados en el equipo original. De manera adicional, las composiciones de la presente invención pueden resultar útiles como sustitutos de los refrigerantes anteriormente mencionados en el equipo diseñado para usar los refrigerantes anteriormente mencionados.
Las composiciones de la presente invención comprenden, además, un lubricante.
Los lubricantes de la presente invención comprenden lubricantes de refrigeración, es decir, aquellos lubricantes adecuados para su uso con un aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor. Entre estos lubricantes están los convencionalmente usados en aparatos de refrigeración por compresión que utilizan refrigerantes de clorofluorocarburos. Tales lubricantes y sus propiedades se comentan en el Manual ASHRAE de 1990, Refrigeration Systems and Applications, capítulo 8, titulado "Lubricants in Refrigeration Systems”, páginas 8.1 a 8.21.
Los lubricantes de la presente invención comprenden aquellos que han sido diseñados para su uso con refrigerantes de hidrofluorocarburos y son miscibles con los refrigerantes de la presente invención en las condiciones de funcionamiento de un aparato de refrigeración por compresión, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor. Tales lubricantes y sus propiedades se comentan en "Synthetic Lubricants and High-Performance Fluids", R. L. Shubkin, editor, Marcel Dekker, 1993. Los lubricantes de la presente invención se seleccionan de ésteres de poliol (POE en inglés), tales como Castrol® 100 (Castrol, Reino Unido), y éteres de polivinilo (PVE en inglés). Estos lubricantes están fácilmente disponibles a través de diversas fuentes comerciales.
Los lubricantes de la presente invención se seleccionan teniendo en cuenta los requisitos de un compresor dado y el entorno al que estará expuesto el lubricante. Los lubricantes de la presente invención tienen preferentemente una viscosidad cinemática de al menos 5-10-6 m2 s_1 (5 cSt (centistokes)) a 40 °C.
La presente invención se refiere, además, a un método para sustituir un refrigerante de alto PCG en un aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor, en donde dicho refrigerante de alto PCG se selecciona del grupo que consiste en R134a, R22, R245fa, R114, R236fa, R124, R410A, R407C, R417A, R422A, R507A y R404A, comprendiendo dicho método proporcionar una composición de la presente invención a dicho aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor que usa, usó o está diseñado para usar dicho refrigerante de alto PCG.
Los sistemas de la refrigeración por compresión de vapor, acondicionamiento de aire o bomba de calor incluyen un evaporador, un compresor, un condensador y un dispositivo de expansión. Un ciclo de compresión de vapor reúsa el refrigerante en múltiples etapas produciendo un efecto de enfriamiento en una etapa y un efecto de calentamiento en una etapa diferente. El ciclo se puede describir de una manera sencilla como sigue. El refrigerante líquido entra en un evaporador a través de un dispositivo de expansión y el refrigerante líquido hierve en el evaporador a una baja temperatura para formar un gas y producir enfriamiento. El gas a baja presión entra en un compresor donde el gas se comprime hasta alcanzar su presión y temperatura. El refrigerante gaseoso a mayor presión (comprimido) entra, a continuación, en el condensador en el que el refrigerante se condensa y descarga su calor al entorno. El refrigerante vuelve al dispositivo de expansión a través del que el líquido se expande desde el nivel de mayor presión en el condensador hasta el nivel de baja presión en el evaporador, repitiendo así el ciclo.
Tal como se usa en el presente documento, el aparato refrigeración móvil o el aparato de acondicionamiento de aire móvil se refiere a cualquier aparato de refrigeración o de acondicionamiento de aire incorporado en una unidad de transporte por carretera, ferrocarril, mar o aire. Además, se incluyen en la presente invención los aparatos que se entiende que proporcionan refrigeración o acondicionamiento de aire a un sistema independiente de cualquier soporte móvil, conocidos como sistemas “intermodales”. Tales sistemas intermodales incluyen "contenedores" (transporte combinado marítimo/terrestre), así como "cuerpos intercambiables" (transporte combinado por carretera y ferrocarril). La presente invención resulta particularmente útil para un aparato de refrigeración o de acondicionamiento de aire para el transporte por carretera, tal como un aparato de acondicionamiento de aire de un automóvil o un equipo de transporte por carretera refrigerado.
La presente invención se refiere, además, a un proceso para la producción de enfriamiento que comprende evaporar las composiciones de la presente invención en las proximidades de un cuerpo que ha de ser enfriado y, posteriormente, condensar dichas composiciones.
La presente invención se refiere, además, a un proceso para la producción de calor que comprende condensar las composiciones de la presente invención en las proximidades de un cuerpo que ha de ser calentado y, posteriormente, evaporar dichas composiciones.
La presente invención se refiere, además, a un aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor que contiene una composición de la presente invención.
Además, en el presente documento, se describe un aparato de acondicionamiento de aire móvil que contiene una composición de la presente invención.
Además, en el presente documento, se describe un método de uso de las composiciones de la presente invención como composición de fluido de transferencia de calor, comprendiendo dicho proceso transportar dicha composición desde una fuente de calor hasta un disipador de calor.
Los fluidos de transferencia de calor se utilizan para transferir, mover o retirar calor de un espacio, una localización, un objeto o un cuerpo a un espacio, una localización, un objeto o un cuerpo diferente mediante radiación, conducción o convección. Un fluido de transferencia de calor puede funcionar como refrigerante secundario mediante la provisión de medios de transferencia para el enfriamiento (o calentamiento) desde un sistema de refrigeración (o calentamiento) remoto. En algunos sistemas, el fluido de transferencia de calor puede permanecer en un estado constante durante todo el proceso de transferencia (es decir, sin evaporarse ni condensar). Como alternativa, los procesos de enfriamiento por evaporación pueden utilizar también fluidos de transferencia de calor. Una fuente de calor se puede definir como cualquier espacio, localización, objeto o cuerpo del que se desea transferir, mover o retirar el calor. Los ejemplos de fuentes de calor pueden ser espacios (abiertos o cerrados) que requieren refrigeración o enfriamiento, tales como los casos de frigoríficos o congeladores en un supermercado, espacios de edificios que requieren el acondicionamiento de aire o el compartimento de pasajeros de un automóvil que requiere acondicionamiento de aire. Un disipador de calor se puede definir como cualquier espacio, localización, objeto o cuerpo capaz de absorber calor. Un sistema de refrigeración por compresión de vapor es un ejemplo de tal disipador de calor.
Ejemplos
EJEMPLO 1
Impacto de la fuga de vapor
Un recipiente se carga con una composición inicial a una temperatura de -25 °C o, si se especifica, a 25 °C y se mide la presión de vapor inicial de la composición. Se deja que la composición se fugue del recipiente, al tiempo que la temperatura se mantiene constante, hasta que se retira el 50 por ciento en peso de la composición inicial, en cuyo momento se mide la presión de vapor de la composición que permanece en el recipiente. Los resultados se muestran en la Tabla 9.
TABLA 9
% en peso de la P. inicial (Psia) P. inicial (kPa) Después del 50 % Después del 50 % Delta P (%) composición de fuga (Psia) de fuga (kPa)
HFC-1234yf/HFC-32
7,4/92,6 49,2 339 49,2 339 0,0 % 1/99 49,2 339 49,2 339 0,0 % 20/80 49,0 338 48,8 337 0,3 % 40/60 47,5 327 47,0 324 1,0 % 57/43 44,9 309 40,5 280 9,6 % 58/42 44,6 308 40,1 276 10,2 % (continuación)
% en peso de la P. inicial (Psia) P. inicial (kPa) Después del 50 % Después del 50 % Delta P (% composición de fuga (Psia) de fuga (kPa)
HFC-1234yf/HFC-134a
70,4/29,6 18,4 127 18,4 127 0,0 % 80/20 18,3 126 18,3 126 0,1 % 90/10 18,2 125 18,1 125 0,1 % 99/1 17,9 123 17,9 123 0,1 % 40/60 17,9 123 17,8 123 0,7 % 20/80 17,0 117 16,7 115 1,7 % 10/90 16,4 113 16,1 111 1,5 % 1/99 15,6 107 15,6 107 0,3 % HFC-1234yf/HFC-152a
91,0/9,0 17,9 123 17,9 123 0,0 % 99/1 17,9 123 17,8 123 0,1 % 60/40 17,4 120 17,2 119 0,7 % 40/60 16,6 115 16,4 113 1,6 % 20/80 15,7 108 15,4 106 2,0 % 10/90 15,1 104 14,9 103 1,5 % 1/99 14,6 100 14,5 100 0,2 % HFC-1225ye/HFC-1234yf/HFC-134a (25 °C)
70/20/10 86,0 593 84,0 579 2,3 % 20/70/10 98,2 677 97,5 672 0,7 % HFC-1225ye/HFC-1234yf/HFC-152a (25 °C)
70/25/5 85,1 587 83,4 575 2,0 % 25/70/5 95,4 658 94,9 654 0,5 % La diferencia de presión de vapor entre la composición original y la composición que queda después de retirar el 50 por ciento en peso es menor de aproximadamente el 10 por ciento para las composiciones de la presente invención. Esto indica que las composiciones de la presente invención serían azeotrópicas o casi azeotrópicas.
EJEMPLO 2
Datos del rendimiento de refrigeración
La Tabla 10 muestra el rendimiento de diversas composiciones de refrigerante de la presente invención en comparación con HFC-134a. En la Tabla 10, Pres. Evap. es la presión del evaporador, Pres. Cond. es la presión del condensador, T. Desc. Comp. es la temperatura de descarga del compresor, COP es la eficiencia energética y Cap. es capacidad. Los datos se basan en las siguientes condiciones.
Temperatura del evaporador 4.4 °C (40,0 °F)
Temperatura del condensador 54.4 °C (130,0 °F)
Temperatura de subenfriamiento 5,5 °C (10,0 °F)
Temperatura de gas de retorno 15,6 °C (60,0 °F)
La eficiencia del compresor es 100 %
Cabe señalar que el sobrecalentamiento está incluido en los cálculos de la capacidad de enfriamiento.
TABLA 1
Figure imgf000009_0001
continuación
Figure imgf000010_0001
Varias composiciones tienen una eficiencia energética (COP) incluso mayor que HFC-134a, al tiempo que mantienen menores presiones y temperaturas de descarga. La capacidad de las presentes composiciones es también similar a R134a, lo que indica que estas podrían ser refrigerantes de sustitución de R134a en la refrigeración y el acondicionamiento de aire y en las aplicaciones acondicionamiento de aire móvil en particular. Aquellas composiciones que contienen hidrocarburos pueden también mejorar la solubilidad del aceite con lubricantes de aceite mineral convencional y de benceno de alquilo.
EJEMPLO 3
Datos de rendimiento de refrigeración
La Tabla 11 muestra el rendimiento de diversas composiciones de refrigerante de la presente invención en comparación con R404Ay R422A. En la Tabla 11, Pres. Evap. es presión del evaporador, Pres. Cond. es presión del condensador, T. Desc. Comp. es la temperatura de descarga del compresor, EER es la eficiencia energética y Cap. es capacidad. Los datos se basan en las siguientes condiciones.
Temperatura del evaporador -17,8 °C
Temperatura del condensador 46,1 °C
Temperatura de subenfriamiento 5,5 °C
Temperatura de gas de retorno 15,6 °C
La eficiencia del compresor es 70 %
Cabe señalar que el sobrecalentamiento está incluido en los cálculos de la capacidad de enfriamiento.
TABLA 11
Producto Pres. Evap Pres. Cond. T. Desc. Cap. (kJ/m3) EER refrigerante (kPa) (kPa) Comp. (°C)
existente
R22 267 1.774 144 1.697 4,99 R404A 330 2.103 101,1 1.769 4,64 R507A 342 2.151 100,3 1.801 4,61 R422A 324 2.124 95,0 1699 4,54 Sustituto % en Deso
candidato
HFC- 5/50/45 199 1.377 107 1.254 5,11 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 5/30/65 197 1.382 103 1.241 5,11 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 10/25/65 220 1.542 107 1.374 5,04 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 20/10/70 255 1.786 114 1.577 4,95 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 30/10/60 295 2.020 123 1.795 4,88 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 30/20/50 305 2.057 125 1.843 4,85 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 30/30/40 314 2.091 128 1.887 4,85 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 20/40/40 275 1.861 121 1.679 4,92 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 10/40/50 225 1.558 111 1.404 5,04 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 50/20/30 378 2.447 143 2.238 4,73 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 40/30/30 354 2.305 137 2.099 4,76 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 40/40/20 360 2.336 142 2.136 4,74 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 35/35/30 338 2.217 135 2.015 4,78 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 35/30/35 334 2.202 133 1.996 4,80 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 50/25/25 384 2.468 145 2.267 4,72 32 /CF3I/HFC-1234yf
HFC- 40/20/20/20 331 2.246 136 1.999 4,76 32 /CF3I/HFC-1225ye/HFC-1234yf
HFC- 30/20/25/25 290 2.029 127 1.782 4,83 32/CFaI/HFC-1225ye/HFC-1234yf
(continuación)
Producto Pres. Evap Pres. Cond. T. Desc. Cap. (kJ/m3) EER refrigerante (kPa) (kPa) Comp. (°C)
existente
HFC- 30/10/30/30 279 1.987 125 1.728 4,83 32/CFaI/HFC-1225ye/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 25/25/25/25 297 2.089 118 1.772 4,76 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 20/30/25/25 286 2.025 113 1.702 4,64 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 20/30/30/20 290 2.033 113 1.717 4,76 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 20/30/40/10 297 2.048 112 1.746 4,78 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/30/20/20 328 2.251 122 1.925 4,71 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/30/1/39 312 2.217 123 1.858 4,68 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/30/39/1 342 2.275 120 1.979 4,73 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/30/10/30 320 2.235 123 1.891 4,68 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 35/30/5/30 337 2.330 127 1.986 4,66 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 20/15/10/55 240 1.818 115 1.513 4,85 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/15/10/45 284 2.066 124 1.743 4,76 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 40/30/15/15 341 2.364 132 2.022 4,66 125/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/25/5/35/5 335 2.240 121 1.954 4,76 I25 /CF3 I/HFC-1234yf/HFC-1225ye
HFC-32/HFC- 30/25/5/40 338 2.245 121 1.966 4,76 125/CF3l/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 25/50/25 365 2.376 115 2.040 4,66 (continuación)
Producto Pres. Evap Pres. Cond. T. Desc. Cap. (kJ/m3) EER refrigerante (kPa) (kPa) Comp. (°C)
existente
1234yf
HFC-32/HFC- 30/30/40 343 2.276 120 1.982 4,73 125/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 20/30/50 303 2.059 112 1.770 4,78 125/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 25/25/10/40 323 2.154 118 1.884 4,78 125 /CF3I/HFC-1234yf
Varias composiciones tienen la eficiencia energética (COP) comparable a R404A y R422A. Las temperaturas de descarga son también inferiores a R404A y R507A. La capacidad de las presentes composiciones es también similar a R404A, R507A y R422A, lo que indica que estas composiciones podrían ser refrigerantes de sustitución de los anteriores en la refrigeración y el acondicionamiento de aire. Aquellas composiciones que contienen hidrocarburos pueden también mejorar la solubilidad de aceite con lubricantes de aceite mineral convencional y de benceno de alquilo.
EJEMPLO 4
Datos de rendimiento de refrigeración
La Tabla 12 muestra el rendimiento de diversas composiciones de refrigerante de la presente invención en comparación con HFC-22, R410A, R407C y R417A. En la Tabla 12, Pres. Evap. es presión del evaporador, Pres. Cond. es presión del condensador, T. Desc. Comp. es la temperatura de descarga del compresor, EER es la eficiencia energética y Cap. es capacidad. Los datos se basan en las siguientes condiciones.
Temperatura del evaporador 4,4 °C
Temperatura del condensador 54,4 °C
Temperatura de subenfriamiento 5,5 °C
Temperatura de gas de retorno 15,6 °C
La eficiencia del compresor es 100 %
Cabe señalar que el sobrecalentamiento está incluido en los cálculos de la capacidad de enfriamiento.
TABLA 12
Producto Pres. Evap Pres. Cond. T. Desc. Cap. (kJ/m3) EER refrigerante (kPa) (kPa) Comp. (°C)
existente
R22 573 2.149 88,6 3.494 14,73 R410A 911 3.343 89,1 4.787 13,07 R407A 567 2.309 80,0 3.397 14,06 R417A 494 1.979 67,8 2.768 13,78 Sustituto % en peso
candidato
HFC-32/HFC- 40/50/10 868 3.185 84,4 4.496 13,06 125/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 23/25/52 656 2.517 76,7 3.587 13,62 125/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 15/45/40 669 2.537 73,3 3.494 13,28 125/HFC-1234yf
HFC-32/HFC- 10/60/30 689 2.586 71,3 3.447 12,96 125/HFC-1234yf
Las composiciones tienen la eficiencia energética (EER) comparable a R22, R407C, R417A y R410A, al tiempo que mantienen temperaturas de descarga bajas. La capacidad de las presentes composiciones también es similar a R22, R407C y R417A, lo que indica que estas podrían ser refrigerantes de sustitución de los anteriores en la refrigeración y el acondicionamiento de aire. Aquellas composiciones que contienen hidrocarburos pueden también mejorar la solubilidad de aceite con lubricantes de aceite mineral convencional y de benceno de alquilo.
EJEMPLO 5
Datos de rendimiento de refrigeración
La Tabla 12 muestra el rendimiento de diversas composiciones de refrigerante de la presente invención en comparación con HFC-22 y R410A. En la Tabla 12, Pres. Evap. es presión del evaporador, Pres. Cond. es presión del condensador, T. Desc. Comp. es la temperatura de descarga del compresor, EER es la eficiencia energética y Cap. es capacidad. Los datos se basan en las siguientes condiciones.
Temperatura del evaporador 4 °C
Temperatura del condensador 43 °C
Temperatura de subenfriamiento 6 °C
Temperatura de gas de retorno 18 °C
La eficiencia del compresor es 70 %
Cabe señalar que el sobrecalentamiento está incluido en los cálculos de la capacidad de enfriamiento.
TABLA 1
Figure imgf000014_0001
Las composiciones tienen la eficiencia energética (EER) comparable a R22 y R410A, al tiempo que mantienen unas temperaturas de descarga razonables. La capacidad de las presentes composiciones es también similar a R22, lo que indica que estas podrían ser refrigerantes de sustitución de los anteriores en la refrigeración y el acondicionamiento de aire.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una composición, que comprende:
un lubricante, HFC-1234yf y HFC-134a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-152a; un lubricante, HFC-1234yf y HFC-32; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-125; un lubricante, HFC-1234yf, HFC-32 y HFC-143a; o un lubricante, HFC-1234yf, HFC-125 y HFC-143a;
en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
2. La composición de la reivindicación 1, que comprende un lubricante, y
de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 99 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-134a; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 99 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-32; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 99 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-152a; de aproximadamente el 0,1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-32, de aproximadamente el 0,1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-125 y de aproximadamente el 0,1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-1234yf; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 50 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-32 y de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-143a; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 60 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-125 y de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-143a; o de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-32 y de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-125;
en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
3. La composición de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende un lubricante, y
de aproximadamente el 30 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 70 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-134a; de aproximadamente el 40 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 60 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-32; de aproximadamente el 40 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 60 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-152a; de aproximadamente el 5 por ciento en peso a aproximadamente el 70 por ciento en peso de HFC-32, de aproximadamente el 5 por ciento en peso a aproximadamente el 70 por ciento en peso de HFC-125 y de aproximadamente el 5 por ciento en peso a aproximadamente el 70 por ciento en peso de HFC-1234yf; de aproximadamente el 15 por ciento en peso a aproximadamente el 50 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 20 por ciento en peso a aproximadamente el 80 por ciento en peso de HFC-32 y de aproximadamente el 5 por ciento en peso a aproximadamente el 60 por ciento en peso de HFC-143a; de aproximadamente el 10 por ciento en peso a aproximadamente el 60 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 20 por ciento en peso a aproximadamente el 70 por ciento en peso de HFC-125 y de aproximadamente el 20 por ciento en peso a aproximadamente el 70 por ciento en peso de HFC-143a; o de aproximadamente el 10 por ciento en peso a aproximadamente el 80 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 5 por ciento en peso a aproximadamente el 80 por ciento en peso de HFC-32 y de aproximadamente el 10 por ciento en peso a aproximadamente el 80 por ciento en peso de HFC-125;
en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
4. La composición de la reivindicación 1, 2 o 3, que comprende un lubricante, y
aproximadamente el 90 por ciento en peso de HFC-1234yf y aproximadamente el 10 por ciento en peso de HFC-134a; aproximadamente el 95 por ciento en peso de HFC-1234yf y aproximadamente el 5 por ciento en peso de HFC-32; aproximadamente el 80 por ciento en peso de HFC-1234yf y aproximadamente el 20 por ciento en peso de HFC-152a; aproximadamente el 40 por ciento en peso de HFC-32, aproximadamente el 50 por ciento en peso de HFC-125 y aproximadamente el 10 por ciento en peso de HFC-1234yf; aproximadamente el 23 por ciento en peso de HFC-32, aproximadamente el 25 por ciento en peso de HFC-125 y aproximadamente el 52 por ciento en peso de HFC-1234yf; aproximadamente el 15 por ciento en peso de HFC-32, aproximadamente el 45 por ciento en peso de HFC-125 y aproximadamente el 40 por ciento en peso de HFC-1234yf o aproximadamente el 10 por ciento en peso de HFC-32, aproximadamente el 60 por ciento en peso
Figure imgf000015_0001
C-125 y aproximadamente el 30 por ciento en peso de HFC-1234yf;
en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
5. La composición de la reivindicación 1, que comprende un lubricante, y
de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 57 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 99 por ciento en peso a aproximadamente el 43 por ciento en peso de HFC-32; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 99 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-l34a; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 99 por ciento en peso de HFC-1234yf y de aproximadamente el 99 por ciento en peso a aproximadamente el 1 por ciento en peso de HFC-l52a; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-32, de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-125 y de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 55 por ciento en peso de HFC-1234yf; de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 50 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-32 y de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-143a; o de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 60 por ciento en peso de HFC-1234yf, de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-125 y de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 98 por ciento en peso de HFC-143a;
en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
6. La composición de la reivindicación 1, que comprende un lubricante, y
el 7,4 por ciento en peso de HFC-1234yf y el 92,6 por ciento en peso de HFC-32;
el 70,4 por ciento en peso de HFC-1234yf y el 29,6 por ciento en peso de HFC-134a; el 91,0 por ciento en peso de HFC-1234yf y el 9,0 por ciento en peso de HFC-152a; el 3,9 por ciento en peso de HFC-1234yf, el 74,3 por ciento en peso de HFC-32 y el 21,8 por ciento en peso de HFC-143a; o el 14,4 por ciento en peso de h FC-1234yf, el 43,5 por ciento en peso de HfC-125 y el 42,1 por ciento en peso de HFC-143a;
en donde el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ésteres de poliol y éteres de polivinilo.
7. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el lubricante tiene una viscosidad cinemática de al menos 510-6 m2 s_1 (5 centistokes) a 40 °C.
8. Un método de producción de enfriamiento, comprendiendo el método: evaporar la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en la proximidad de un cuerpo a enfriar y, posteriormente, condensar la composición.
9. Un método de producción de calentamiento, comprendiendo el método: condensar la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en la proximidad de un cuerpo a calentar y, posteriormente, evaporar la composición.
10. Un método para la sustitución de un refrigerante de alto PCG en un aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor, en donde el refrigerante de alto PCG se selecciona del grupo que consiste en R134a, R22, R123, R11, R245fa, R114, R236fa, R124, R12, R410A, R407C, R417A, R422A, R507A, R502 y R404A, comprendiendo el método proporcionar la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 al aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor que usa, ha usado o está diseñado para usar el refrigerante de alto PCG.
11. Un aparato de refrigeración, de acondicionamiento de aire o de bomba de calor que contiene la composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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