FR2860000A1 - Rinsing composition e.g. for internal cleaning of heat transfer systems, comprising fluorohydrocarbon propellant(s) and additive, e.g. isobutane or trans-1,2-dichloroethylene - Google Patents

Rinsing composition e.g. for internal cleaning of heat transfer systems, comprising fluorohydrocarbon propellant(s) and additive, e.g. isobutane or trans-1,2-dichloroethylene Download PDF

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Abstract

A rinsing composition (I) comprises (A) one or more non-flammable fluorohydrocarbon propellant(s) and (B) one or more of propane, butane, isobutane, propylene, trans-1,2-dichloroethylene, ethyl chloride, dimethyl ether (methoxymethane) and/or carbon dioxide.

Description

SOLUTION DE NETTOYAGECLEANING SOLUTION

La présente invention a pour objet une composition de rinçage (nettoyage). Elle a plus particulièrement pour objet une composition de nettoyage interne des systèmes de transfert de chaleur.  The present invention relates to a rinse composition (cleaning). It relates more particularly to an internal cleaning composition of heat transfer systems.

Les systèmes de transfert de chaleur incluent notamment les réfrigérateurs, les pompes à chaleur et les systèmes d'air conditionné.  Heat transfer systems include refrigerators, heat pumps and air conditioning systems.

Dans de tels dispositifs, un fluide frigorifique de point d'ébullition convenable est évaporé à basse pression, en prenant de la chaleur dans un premier milieu (ou zone) environnant. La vapeur ainsi formée est alors compressée au moyen d'un compresseur et passe ensuite dans un condenseur dans lequel elle est transformée à l'état liquide en donnant lieu à un dégagement de chaleur dans une deuxième zone environnante. Le liquide ainsi condensé circule ensuite dans un détendeur à la sortie duquel il se transforme en un mélange biphasique de liquide et de vapeur, lequel est enfin introduit dans l'évaporateur où le liquide est de nouveau évaporé à basse pression, ce qui complète le cycle.  In such devices, a suitable boiling point refrigerant is evaporated at low pressure, taking heat in a surrounding first (or zone) medium. The steam thus formed is then compressed by means of a compressor and then passes into a condenser in which it is converted to the liquid state giving rise to a release of heat in a second surrounding area. The liquid thus condensed then circulates in an expander at the outlet of which it is transformed into a biphasic mixture of liquid and vapor, which is finally introduced into the evaporator where the liquid is evaporated again at low pressure, which completes the cycle. .

L'énergie mécanique requise pour assurer la compression de la vapeur et la circulation du fluide est assurée par un moteur électrique ou à combustion interne. Comme dans tout dispositif mécanique, il est nécessaire que les parties en mouvement soient convenablement lubrifiées. Les lubrifiants utilisés font partie intégrante du système de transfert de chaleur et conditionnent à la fois ses performances et sa durée de vie par le maintien dans le temps d'une lubrification convenable.  The mechanical energy required to ensure the compression of the steam and the circulation of the fluid is provided by an electric motor or internal combustion. As in any mechanical device, it is necessary that the moving parts are suitably lubricated. The lubricants used are an integral part of the heat transfer system and condition both its performance and its service life by maintaining proper lubrication over time.

En particulier, le fluide frigorifique qui est à chaque passage dans le compresseur en contact avec le lubrifiant présent sur ses parties mobiles, tend à en emporter une certaine quantité, laquelle accompagne le fluide frigorifique dans son cycle et se retrouve donc dans l'évaporateur. Or ce dernier est généralement porté à une basse température, à laquelle la viscosité du lubrifiant est particulièrement élevée, de telle sorte que ce dernier risque de s'accumuler dans l'évaporateur et n'a donc plus la possibilité de revenir vers le compresseur, ce retour étant qualifié dans le présent texte de "retour d'huile".  In particular, the refrigerant which is at each passage in the compressor in contact with the lubricant present on its moving parts, tends to carry a certain amount, which accompanies the refrigerant in its cycle and is found in the evaporator. However, the latter is generally brought to a low temperature, at which the viscosity of the lubricant is particularly high, so that the latter may accumulate in the evaporator and therefore no longer has the possibility of returning to the compressor, this return being qualified in this text as "oil return".

Ainsi, si le retour d'huile est insuffisant, la quantité de lubrifiant présente sur les parties mobiles du compresseur ne peut être maintenue constante dans le temps, ce qui porte donc atteinte au fonctionnement convenable du dit compresseur et à sa durée de vie.  Thus, if the oil return is insufficient, the amount of lubricant present on the moving parts of the compressor can not be kept constant over time, thereby impairing the proper operation of said compressor and its life.

Il est donc nécessaire d'utiliser un couple fluide frigorifique/huile qui soit parfaitement compatible, notamment en ce qui concerne le retour d'huile.  It is therefore necessary to use a refrigerant / oil pair that is perfectly compatible, especially with regard to the return of oil.

Le R-22 ou monochlorodifluorométhane est un réfrigérant de type HCFC (HydroChloroFluoroCarbure) largement utilisé dans des applications de transfert de chaleur incluant la climatisation fixe, la réfrigération commerciale et industrielle, ainsi que pour les pompes à chaleur. Il existe actuellement de nombreux systèmes de transfert de chaleur conçus pour le R-22; les lubrifiants mis en oeuvre, car adaptés au R-22 notamment en ce qui concerne le retour d'huile, sont soit des huiles minérales soit des huiles alkylbenzène.  R-22 or monochlorodifluoromethane is an HCFC refrigerant (HydroChloroFluoroCarbure) widely used in heat transfer applications including fixed air conditioning, commercial and industrial refrigeration, and heat pumps. There are currently many heat transfer systems designed for R-22; the lubricants used because they are suitable for R-22, especially with regard to the return of oil, are either mineral oils or alkylbenzene oils.

Bien que le R-22 ait un potentiel de destruction d'ozone (ci-après ODP) très faible, son utilisation est cependant également l'objet de restriction, et de nouveaux produits à base d'HFC (HydroFluoroCarbures) ont été développés, particulièrement avantageux pour la couche d'ozone stratosphérique, puisque les HFC présentent un ODP nul.  Although R-22 has a very low ozone depletion potential (hereinafter ODP), its use is also restricted, and new HFC products (HydroFluoroCarbures) have been developed, particularly advantageous for the stratospheric ozone layer, since HFCs have zero ODP.

Parmi ces produits, le R-407C a notamment été développé pour remplacer le R-22 dans des applications de conditionnement d'air. Ce produit est un mélange associant les R-32, R-125, R-134a dans les proportions de 23/25/52 % en poids. Le R-32 est la dénomination usuelle dans le métier du difluorométhane, le R-125 est le pentafluoroéthane, et le R-134a désigne le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane. Le R-407C possède des propriétés thermodynamiques qui approchent étroitement celles du R-22. De ce fait, le R-407C peut être utilisé dans les anciens systèmes conçus pour fonctionner avec le R-22, permettant ainsi le remplacement d'un fluide HCFC par un fluide HFC plus sûr vis à vis de la couche d'ozone stratosphérique, dans le cadre d'une procédure de conversion de ces anciens systèmes.  Among these products, the R-407C has been developed especially to replace the R-22 in air conditioning applications. This product is a mixture combining R-32, R-125, R-134a in the proportions of 23/25/52% by weight. R-32 is the usual name in the art of difluoromethane, R-125 is pentafluoroethane, and R-134a is 1,1,1,2-tetrafluoroethane. R-407C has thermodynamic properties that closely approximate those of R-22. As a result, the R-407C can be used in older systems designed to work with R-22, allowing the replacement of an HCFC fluid with a safer HFC fluid from the stratospheric ozone layer. as part of a conversion procedure for these older systems.

Ces nouveaux produits à base d'HFC, et notamment le R-407C, ne sont cependant pas compatibles avec les huiles minérales ou alkylbenzène utilisées pour les systèmes fonctionnant avec le R-22 en ce qui concerne la lubrification des organes mécaniques, notamment en raison d'un retour d'huile insuffisant. Ils nécessitent ainsi l'utilisation de nouvelles huiles, de type PolyOlEster (POE) ou PolyalkylèneGlycol (PAG).  These new HFC products, and in particular R-407C, are however not compatible with the mineral or alkylbenzene oils used for systems operating with R-22 with regard to the lubrication of mechanical parts, in particular because insufficient oil return. They thus require the use of new oils, such as PolyOlEster (POE) or Polyalkylene Glycol (PAG).

Le remplacement du R-22, dans les nombreux systèmes de transfert de chaleur existants qui ont été conçus pour fonctionner avec du R-22, par un fluide présentant des performances thermodynamiques proches et un potentiel de destruction de l'ozone égale à 0, nécessite donc, outre le remplacement du fluide frigorigène, le changement de l'huile de lubrification, voire des changements de certains composants du circuit frigorifique tels que les joints et tuyaux de connexion. Une telle procédure de conversion nécessite plusieurs rinçages avec la nouvelle huile pour éliminer la totalité de l'ancienne huile. La préconisation actuelle la plus courante est que le taux d'huile ancienne (minérale ou AlkylBenzene) dans l'huile nouvelle (POE ou PAG) soit inférieur à 5 voire 1% en poids après les rinçages On connaît le R-141 b ( 1,1-dichloro,l -fluoroéthane) un HCFC comme solution de nettoyage. Suite à sa disparition du fait des diverses réglementations une composition comprenant le R-134a et une huile du type POE a été proposée en application nettoyage. Toutefois cette composition s'avère peu performante.  The replacement of R-22 in the many existing heat transfer systems that have been designed to operate with R-22, a fluid with near thermodynamic performance, and an ozone depletion potential of 0 requires therefore, in addition to the replacement of the refrigerant, the change of the lubricating oil, or even changes in some components of the refrigerant circuit such as joints and connecting pipes. Such a conversion procedure requires several rinses with the new oil to remove all of the old oil. The most current current recommendation is that the level of old oil (mineral or AlkylBenzene) in the new oil (POE or PAG) is less than 5 or even 1% by weight after rinsing R-141 b (1) is known. , 1-dichloro, 1-fluoroethane) HCFC as a cleaning solution. Following its disappearance due to various regulations a composition comprising R-134a and a POE type oil has been proposed in cleaning application. However, this composition proves to be inefficient.

Plusieurs compositions de rinçage (ou nettoyage) ont été proposées. Ainsi, le brevet US 5 750 046 décrit une composition contenant 75 % en poids d'oléate de butyle, 12,5 % en poids de polyoxypropylène éthoxylé ayant un poids moléculaire de 2000, 10 0/0 en poids d'un ester d'alcool phosphaté et éthoxylé sous la forme de son sel de potassium et de 2,5 % d'un tensioactif tel que l'éther de nonylphénol et de polyéthylène glycol. Une composition comprenant un mélange de tetrafluoroéthane, 2,3dihydroperfluoropentane et d'un polyol ester a également été décrite dans le brevet US 6 403 540.  Several rinsing compositions (or cleaning) have been proposed. Thus, US Pat. No. 5,750,046 describes a composition containing 75% by weight of butyl oleate, 12.5% by weight of ethoxylated polyoxypropylene having a molecular weight of 2000, 10% by weight of an ester of phosphate and ethoxylated alcohol in the form of its potassium salt and 2.5% of a surfactant such as nonylphenol ether and polyethylene glycol. A composition comprising a mixture of tetrafluoroethane, 2,3dihydroperfluoropentane and a polyol ester has also been described in US Pat. No. 6,403,540.

La présente invention a pour objet une composition de nettoyage interne des systèmes de transfert de chaleur. Elle a également pour objet une composition de nettoyage pour éliminer ou réduire le taux d'impuretés ( débris de soudure ou de brassure, de souillures solides) se trouvant dans le circuit des systèmes de transfert de chaleur. Elle a plus particulièrement pour objet une composition de nettoyage pour éliminer ou réduire le taux de l'ancienne huile dans la procédure de conversion.  The present invention relates to an internal cleaning composition of heat transfer systems. It also relates to a cleaning composition for removing or reducing the level of impurities (solder debris or brewing, solid dirt) in the circuit of heat transfer systems. More particularly, it relates to a cleaning composition for eliminating or reducing the rate of the old oil in the conversion procedure.

La composition de rinçage, selon la présente invention, comprend un ou plusieurs propulseur(s) (A) de type HFC ininflammable et un ou plusieurs composé(s) (B) choisi(s) parmi le propane, le butane, I'isobutane, le propylène, le trans 1,2-dichloroéthylène, le chlorure d'éthyle, l'éther de diméthyle ou méthoxyméthane et le dioxyde de carbone.  The rinse composition according to the present invention comprises one or more non-flammable HFC-type propellants (A) and one or more compound (s) (B) selected from propane, butane, isobutane and the like. propylene, trans 1,2-dichloroethylene, ethyl chloride, dimethyl ether or methoxymethane and carbon dioxide.

Le propulseur (A) peut être choisi parmi le R-134a, le R-125 et le R227ea (1,1,1,2,3,3,3 - heptafluoropropane).  The propellant (A) may be chosen from R-134a, R-125 and R227ea (1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane).

La composition de rinçage, selon la présente invention, comprend de préférence 80 à 99 % en poids de propulseur(s) (A) et de 1 à 20 % en poids de composé(s) (B). Avantageusement, elle comprend de 90 à 99 % en poids de (A) et de 1 à 10 % en poids de (B).  The rinsing composition according to the present invention preferably comprises 80 to 99% by weight of propellant (s) (A) and 1 to 20% by weight of compound (s) (B). Advantageously, it comprises from 90 to 99% by weight of (A) and from 1 to 10% by weight of (B).

Comme composition de rinçage, on peut citer notamment les compositions suivantes: le R-134a et l'isobutane, le R-134a et le dioxyde de carbone et le R-134a et le 30 trans 1,2-dichloroéthylène.  As rinse composition, mention may be made in particular of the following compositions: R-134a and isobutane, R-134a and carbon dioxide and R-134a and trans 1,2-dichloroethylene.

La composition de rinçage peut comprendre en outre une ou plusieurs huile(s) de lubrification, de type polyolester (POE) ou type polyalkylèneglycol (PAG). La quantité totale d'huile(s) de lubrification dans la composition de rinçage représente de préférence 5 à 85 % en poids.  The rinse composition may further comprise one or more lubricating oil (s) of the polyolester type (POE) or polyalkylene glycol type (PAG). The total amount of lubricating oil (s) in the rinse composition is preferably 5 to 85% by weight.

Un moyen de mettre en oeuvre l'invention consiste à brancher un récipient contenant la composition de nettoyage à tout ou partie de l'installation frigorifique. Ainsi préssurisée par la présence du propulseur (A), la composition (solution) de nettoyage circule dans l'installation en entraînant salissures ( impuretés) et ancienne huile.  One way to implement the invention is to connect a container containing the cleaning composition to all or part of the refrigeration system. Thus pressurized by the presence of the propellant (A), the cleaning composition (solution) circulates in the installation resulting in soiling (impurities) and old oil.

Le mélange de propulseur(s) (A) et de composé(s) (B) est extractible par tirage sous vide de l'installation. II peut réduire facilement le taux d'huile minérale ou alkylbenzène résiduel dans la nouvelle huile POE ou PAG adaptée aux HFC.  The mixture of propellant (s) (A) and compound (s) (B) is extractable by vacuum drawing of the installation. It can easily reduce the level of residual mineral oil or alkylbenzene in the new POE or PAG oil suitable for HFCs.

Exemples:Examples:

Diverses compositions selon la présente invention ont été préparées et soumises aux tests suivants.  Various compositions according to the present invention have been prepared and subjected to the following tests.

Retour d'huile: Une charge de 10 g d'huile minérale Suniso 3GS est introduite dans un serpentin réfrigéré (1) placé dans un cryostat (2) à 0 C.  Return of oil: A charge of 10 g of Suniso 3GS mineral oil is introduced into a refrigerated coil (1) placed in a cryostat (2) at 0 C.

Ce serpentin est relié en amont, par l'intermédiaire d'une conduite munie d'une vanne d'arrêt (3) et d'un capteur de pression (4) à une bouteille (5) contenant la composition selon l'invention à tester, équipée d'un tube plongeur et placée dans un bain à 30 C.  This coil is connected upstream, via a pipe provided with a stop valve (3) and a pressure sensor (4) to a bottle (5) containing the composition according to the invention. test, equipped with a dip tube and placed in a bath at 30 C.

Le serpentin est prolongé en aval par une conduite munie d'une vanne de régulation (6) et d'une vanne d'arrêt (7) qui arrive dans la partie inférieure d'une bouteille de récupération (8) placée dans un bain chauffant à 60 C. Une conduite issue de la partie supérieure de la bouteille de récupération est munie d'un compteur à gaz (9).  The coil is extended downstream by a pipe provided with a regulating valve (6) and a stop valve (7) which arrives in the lower part of a recovery bottle (8) placed in a heating bath at 60 C. A pipe from the top of the recovery bottle is equipped with a gas meter (9).

Le circuit décrit sur la figure 1 est représentatif d'un circuit frigorifique au voisinage de l'évaporateur, et le test de retour d'huile consiste à mesurer la fraction de la charge d'huile placée dans le serpentin qui est emportée par la composition de nettoyage.  The circuit described in Figure 1 is representative of a refrigerant circuit in the vicinity of the evaporator, and the oil return test is to measure the fraction of the oil charge placed in the coil which is carried by the composition of cleaning.

On fait circuler pendant 15 minutes, par ouverture initiale de la vanne d'arrêt (7) puis de la vanne d'arrêt (3), un courant de la composition selon l'invention à tester ou de R-134a, à raison d'un débit d'environ 1 m3/h mesuré à température ambiante et sous 1 atmosphère, à travers le circuit décrit précédemment et notamment dans le serpentin contenant la charge d'huile.  A flow of the composition according to the invention to be tested or R-134a is circulated for 15 minutes, by initial opening of the shut-off valve (7) and then of the shut-off valve (3), at a rate of a flow rate of about 1 m3 / h measured at room temperature and under 1 atmosphere, through the circuit described above and in particular in the coil containing the oil charge.

A la fin de l'essai, la quantité d'huile récupérée dans la bouteille (8) est pesée.  At the end of the test, the amount of oil recovered in the bottle (8) is weighed.

Le taux de récupération ou "retour d'huile" (exprimé en pourcentage) est égal au poids de l'huile ainsi récupérée divisée par le poids de la charge d'huile placée initialement dans le serpentin.  The recovery rate or "oil return" (expressed as a percentage) is equal to the weight of the oil thus recovered divided by the weight of the oil charge initially placed in the coil.

Tableau 1Table 1

Exemples n 1 2 3 4Examples n 1 2 3 4

Compositions (en poids 0/0) R-134a 100 95 90 95 R-600a 5 Dioxyde de carbone 10 Transdichloroéthylène 5 Quantité d'huile minérale Suniso 3GS sortant du serpentin (balayage min, base 100 = R134a pur) 200 136 204 Les résultats de ce tableau montrent que l'ajout de R-600a ( isobutane), de CO2 ou de 5 transdichloroéthylène accroît la quantité d'huile minérale entrainée par le R-134a pur  Compositions (in weight 0/0) R-134a 100 95 90 95 R-600a 5 Carbon dioxide 10 Transdichloroethylene 5 Quantity of Suniso 3GS mineral oil leaving the coil (min. Sweep, base 100 = pure R134a) 200 136 204 The results of this table show that the addition of R-600a (isobutane), CO2 or transdichloroethylene increases the amount of mineral oil driven by pure R-134a.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Composition de rinçage comprenant un ou plusieurs propulseur(s) (A) de type HFC ininflammable et un ou plusieurs composé(s) (B) choisi(s) parmi le propane, le butane, l'isobutane, le propylène, le trans 1,2dichloroéthylène, le chlorure d'éthyle, l'éther de diméthyle ou méthoxyméthane et le dioxyde de 1 o carbone.  A rinse composition comprising one or more non-flammable HFC-type propellants (A) and one or more compound (s) (B) selected from propane, butane, isobutane, propylene, trans 1,2 dichloroethylene, ethyl chloride, dimethyl ether or methoxymethane and carbon dioxide. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend 80 à 99 % en poids de (A) et de 1 à 20 % en poids de B et de préférence de 90 à 99 % de (A) et de 1 à 10% de (B).  2. Composition according to claim 1 characterized in that it comprises 80 to 99% by weight of (A) and 1 to 20% by weight of B and preferably 90 to 99% of (A) and 1 to 10% of (B). 3. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs huile(s) de type polyolester (POE) ou type polyalkylèneglycol ( PAG).  3. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises one or more oil (s) of polyolester type (POE) or polyalkylene glycol type (PAG). 4. Composition selon la revendication 3 caractérisée en ce que la quantité totale d'huile représente 5 à 85 % en poids.  4. Composition according to claim 3 characterized in that the total amount of oil is 5 to 85% by weight. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le propulseur A est choisi parmi le R-134a, le R125 et le 25 R-227ea.  5. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that propellant A is chosen from R-134a, R125 and R-227ea.
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