JP2020007561A - Composition of chlorotrifluoropropene and hexafluoro-butene - Google Patents
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Description
本発明は、クロロトリフルオロプロペン、特に１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）とヘキサフルオロブテンとから成る組成物に関するものである。 The present invention relates to a composition comprising chlorotrifluoropropene, especially 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) and hexafluorobutene.
フルオロカーボンをベースにした流体は冷媒、エアーゾル推進剤、発泡剤、伝熱媒質およびガス誘電体を含む多くの用途で工業的に使用されている。しかし、相対的に高い地球温暖化ポテンシャル、例えば、その流体の使用に関連すると疑われる環境問題のために、オゾン破壊ポテンシャルが無いか、低い流体の使用が望まれている。さらに、沸騰および蒸発時に分離しない単一成分流体または共沸混合物の使用が望ましい。 Fluorocarbon-based fluids are used industrially in many applications, including refrigerants, aerosol propellants, blowing agents, heat transfer media, and gas dielectrics. However, due to the relatively high global warming potential, for example, environmental issues suspected to be associated with the use of the fluid, the use of fluids with no or low ozone depletion potential is desired. Further, the use of a single component fluid or azeotrope that does not separate upon boiling and evaporation is desirable.
しかし、共沸物を形成するか否かは予測できないため、新規で環境に安全な非分別性（non-fractionating）混合物を同定することは容易ではない。 However, it is not easy to identify new, environmentally safe, non-fractionating mixtures because it is not possible to predict whether or not they will form an azeotrope.
従って、ＣＦＣおよびＨＣＦＣを代替する環境的により安全な新規でフルオロカーボンベースの混合物を工業界は絶えず求めている。 Accordingly, there is a continuing need in the industry for environmentally safer new fluorocarbon-based mixtures to replace CFCs and HCFCs.
オゾン層保護のためのモントリオールプロトコールではクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）の使用が禁止され、オゾン層に「優しい」材料、例えばハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、例えばＨＦＣ−１３４ａがクロロフルオロカーボンの代わりに用いられてきたが、クロロフルオロカーボン化合物は温室ガスを引起し、地球温暖化の原因になることが証明され、気候変動に関する京都プロトコールによって規制された。新しい代替材料のヒドロフルオロプロペンはオゾン破壊ポテンシャル（ＯＤＰ）がゼロで、ＧＷＰが低いため環境的に許容されることがわかっている。 Although the use of chlorofluorocarbons (CFCs) has been banned in the Montreal Protocol for protection of the ozone layer, materials that are "friendly" to the ozone layer, such as hydrofluorocarbons (HFCs), such as HFC-134a, have been used in place of chlorofluorocarbons. Chlorofluorocarbon compounds have been shown to cause greenhouse gases and cause global warming, and have been regulated by the Kyoto Protocol on Climate Change. A new alternative, hydrofluoropropene, has been found to be environmentally acceptable due to its zero ozone depletion potential (ODP) and low GWP.
特許文献１（国際公開第ＷＯ２００７／００２６２５号公報）には熱伝達流体として使用可能な３〜６個の炭素原子を有する少なくとも一種のフルオロオレフィンを含む組成物が開示されている。テトラフルオロプロペン、クロロトリフルオロプロペンおよびペンタフルオロプロペンが好ましいと考えられている。 Patent Document 1 (WO 2007/002625) discloses a composition containing at least one fluoroolefin having 3 to 6 carbon atoms that can be used as a heat transfer fluid. Tetrafluoropropene, chlorotrifluoropropene and pentafluoropropene are considered to be preferred.
特許文献２（国際公開第ＷＯ２００７／００２７０３号公報）には発泡体（ポリウレタンおよび熱可塑性プラスチック）の製造に使用する発泡剤としてのフルオロプロペンの使用が記載されている。 Patent document 2 (WO 2007/002703) describes the use of fluoropropene as a foaming agent for the production of foams (polyurethanes and thermoplastics).
特許文献３（国際公開第ＷＯ２００８／１３４０６１号公報）にはＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（Ｚ−ＦＣ−１３３６ｍｚｚ）とギ酸メチルとの共沸（アゼオトロープ）組成物または共沸様（azeotrope-like）組成物が記載されている。 Patent Document 3 (International Publication No. WO2008 / 134061) discloses an azeotropic mixture of Z-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene (Z-FC-1336mzz) and methyl formate ( Azeotrope) or azeotrope-like compositions are described.
特許文献４（国際公開第ＷＯ２００８／１５４６１２）にはＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（Ｚ−ＦＣ−１３３６ｍｚｚ）とギ酸メチルとの共沸組成物または共沸様組成物が記載されている。 Patent Document 4 (WO 2008/154612) discloses an azeotropic composition of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene (Z-FC-1336mzz) and methyl formate or An azeotropic-like composition is described.
本発明の目的は、オゾン破壊ポテンシャルが低いかゼロで、現在のＨＦＣに比べて地球温暖化ポテンシャルが低いという要求を満たす、ユニークな特性を有する冷媒、熱伝達流体、発泡剤、溶剤、エアロゾルとして使用可能な新規な組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a refrigerant, a heat transfer fluid, a foaming agent, a solvent, or an aerosol having unique characteristics that meet the requirements of low or no ozone depletion potential and low global warming potential compared to current HFCs. It is to provide a new composition that can be used.
本発明者達は、ＣＦＣおよびＨＣＦＣを代替するという常に求められているニーズを満たすことができる１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと少なくとも一種のクロロトリフルオロプロペンとから成る組成物を開発した。 The present inventors have developed 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and at least one chlorotrifluoropropene that can meet the ever-required needs of replacing CFCs and HCFCs. A composition comprising:
この組成物は１〜９９重量％の１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、１〜９９重量％のクロロトリフルオロプロペンとから成るのが好ましい。 The composition preferably comprises 1 to 99% by weight of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 1 to 99% by weight of chlorotrifluoropropene.
本発明組成物は６０〜９９重量％の１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、１〜４０重量％のクロロトリフルオロプロペンとから成るのが好ましい。また、１〜３０重量％の１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、７０〜９９重量％のクロロトリフルオロプロペンとから成る組成物もより好ましい。本発明ではＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（すなわち、１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンのトランス異性体）が好ましい。 The composition according to the invention preferably comprises 60 to 99% by weight of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 1 to 40% by weight of chlorotrifluoropropene. Further, a composition comprising 1 to 30% by weight of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 70 to 99% by weight of chlorotrifluoropropene is more preferable. In the present invention, E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene (ie, a trans isomer of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene) is used. preferable.
クロロトリフルオロプロペンとしては１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）および２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）が好ましい。本発明では１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンが好ましい。 As chlorotrifluoropropene, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd) and 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233xf) are preferred. In the present invention, 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene is preferred.
組成物中に存在する１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンの９０重量％以上がトランス異性体（Ｅ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）であるのが好ましい。 Preferably, 90% by weight or more of the 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene present in the composition is the trans isomer (E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene). .
本発明の好ましい組成物は可燃性を下げるか、非可燃性で、地球温暖化ポテンシャル（ＧＷＰ）は相対的に低くなる傾向がある。本発明組成物はＣＦＣ、ＨＣＦＣおよびＨＦＣ（例えばＣＦＣ−１１４、ＨＣＦＣ−２３、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ）の代替品として使用でき、冷媒、エアロゾルおよびその他の用途で使用できるということを本発明者は確認した。 Preferred compositions of the present invention are less flammable or non-flammable and tend to have relatively lower global warming potential (GWP). The compositions of the present invention can be used as a replacement for CFCs, HCFCs and HFCs (e.g., CFC-114, HCFC-23, HFC-134a, HFC-245fa, HFC-365mfc) and can be used in refrigerants, aerosols and other applications. The present inventors have confirmed this.
さらに驚くことに、１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと少なくとも一種のクロロトリフルオロプロペンとの共沸または共沸様組成物が形成できるということも本発明者は確認した。 Even more surprisingly, the inventors have found that an azeotropic or azeotrope-like composition of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and at least one chlorotrifluoropropene can be formed. Confirmed.
本発明の好ましい一実施例では、共沸または共沸様組成物はＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとから成る。 In one preferred embodiment of the invention, the azeotropic or azeotrope-like composition comprises E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro. -2-butene.
本発明者はさらに、本発明の共沸様組成物は冷媒組成物および発泡体の発泡剤で使用のできるということも確認した。従って、その他の実施例では、本発明は１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと少なくとも一種のクロロトリフルオロプロペンとの共沸または共沸様組成物、好ましくはＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとから成る共沸または共沸様組成物から成る伝熱組成物および／または発泡剤、エアロゾルおよび溶剤を提供する。 The inventor has further confirmed that the azeotropic compositions of the present invention can be used in refrigerant compositions and foam blowing agents. Thus, in another embodiment, the present invention provides an azeotropic or azeotrope-like composition of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and at least one chlorotrifluoropropene, preferably An azeotropic or azeotrope-like composition comprising E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene. A thermal composition and / or blowing agent, aerosol and solvent are provided.
共沸様組成物
「共沸様（azeotrope-like）」という用語は厳密に共沸である組成物と、共沸混合物のように振る舞う組成物とを含む広い意味を有する。流体の熱力学的状態は基本原理的には圧力、温度、液体組成および蒸気組成で定義される。共沸混合物は所定圧力および温度で液組成および蒸気組成が等しい少なくとも２つまたは複数の成分から成る系である。実際に、共沸混合物の成分はコンスタントに沸騰し、状態変化時に分離できないということを意味する。
The term azeotropic-like composition "azeotrope-like" has a broad meaning that includes compositions that are strictly azeotropic and those that behave like azeotropes. The thermodynamic state of a fluid is fundamentally defined by pressure, temperature, liquid composition and vapor composition. An azeotropic mixture is a system composed of at least two or more components having the same liquid composition and vapor composition at a predetermined pressure and temperature. In fact, it means that the components of the azeotrope boil constantly and cannot be separated on change of state.
本発明の共沸様組成物は新しい共沸様系を形成しない追加の成分または第１蒸留カット中にない追加の成分を含むことができる。この第１蒸留カットは全還流条件下で蒸留塔が定常運転状態になった後に採られる最初のカットである。ある成分の追加が本発明の範囲内か否か、新しい共沸様系を形成するか否かを判断する一つの方法は、その成分を含む組成物のサンプルを蒸留して、非共沸混合物が分離した成分に分離するか否かを見る方法である。追加の成分を含む混合物が非共沸様である場合、その追加の成分は共沸様組成物から成分が分離する。混合物が共沸様である場合には、一定沸騰であるか、単一物質として振る舞う混合物成分の全てを含む最初の蒸留カットが一定量得られる。 The azeotrope-like composition of the present invention may include additional components that do not form a new azeotrope-like system or that are not during the first distillation cut. This first distillation cut is the first cut taken after the distillation column has reached steady state operation under total reflux conditions. One way to determine whether the addition of a component is within the scope of the present invention or to form a new azeotrope-like system is to distill a sample of the composition containing that component into a non-azeotropic mixture. Is a method of checking whether or not the components are separated into separated components. If the mixture containing the additional component is non-azeotropic, the additional component separates from the azeotropic composition. If the mixture is azeotropic, a fixed amount of the first distillation cut is obtained, which contains all of the mixture components that are either boiling or behaving as a single substance.
共沸様組成物の上記特性に続く他の特性は、共沸用または一定沸騰である組成比の異なる同じ成分を含む組成物のレンジがあるということである。これら全ての組成物は「共沸様」および「一定沸騰」という用語でカバーされる。例えば、一つの共沸組成は圧力が異なるとその組成物の沸点と同様に少なくともわずかに変化するということは周知である。従って、ＡとＢの共沸物はユニークな関係を有するが、温度および／または圧力に従って組成が変化する。すなわち、共沸様組成物の場合、共沸様である同じ成分を異なる比率で含む組成物のレンジがある。そうした全ての組成物は共沸様という用語でカバーされる。 Another property that follows the above properties of azeotrope-like compositions is that there is a range of compositions containing the same components with different composition ratios that are azeotropic or constant boiling. All these compositions are covered by the terms "azeotropic-like" and "constant boiling". For example, it is well known that an azeotropic composition changes at least slightly as the boiling point of the composition at different pressures. Thus, the azeotropes of A and B have a unique relationship, but change in composition according to temperature and / or pressure. That is, in the case of azeotropic-like compositions, there is a range of compositions that contain the same azeotropic-like components in different ratios. All such compositions are covered by the term azeotropic.
本発明の好ましい実施例では、本発明の共沸または共沸様組成物は、基本的に共沸または共沸様に有効な量の１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと少なくとも一種のクロロトリフルオロプロペンとから成る。「共沸または共沸様に有効な量」とは、他の成分と組み合わせた時に本発明の共沸様組成物を形成するような各成分の量を意味する。本発明の共沸用組成物は基本的に約１〜約９９重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、そで、約１〜約９９重量％のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとから成るのが好ましい。本発明の共沸用組成物は基本的に約６０〜約９９重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、約１〜約４０重量％のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとか成るのが有利である In a preferred embodiment of the present invention, the azeotropic or azeotrope-like composition of the present invention comprises an essentially azeotropic or azeotropically effective amount of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro- Consists of 2-butene and at least one chlorotrifluoropropene. By "azeotropic or azeotropically effective amount" is meant the amount of each component that when combined with the other components forms the azeotropic composition of the present invention. The azeotropic composition of the present invention comprises from about 1 to about 99% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and from about 1 to about 99% by weight. It preferably consists of weight% of E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene. The azeotropic composition of the present invention comprises from about 60 to about 99% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and from about 1 to about 40% by weight. Advantageously it comprises E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene
本発明の共沸様組成物は約１〜約３０重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、約７０〜約９９重量％のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとから成るのが好ましい。 The azeotropic composition of the present invention comprises from about 1 to about 30% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and from about 70 to about 99% by weight of E-1. -Chloro-3,3,3-trifluoropropene.
本発明の共沸様組成物は、共沸または共沸様に有効な量の１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとクロロトリフルオロプロペンとを合わせることで製造できる。例えば、バッチまたは連続反応および／またはプロセスの一部で、または、これら組み合わせて、Ｅ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとを手動および／または機械によって混合、ブレンドして製造できる。 The azeotropic composition of the present invention is prepared by combining an azeotropic or azeotropically effective amount of 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene with chlorotrifluoropropene. it can. For example, as part of a batch or continuous reaction and / or process, or a combination thereof, E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and E-1-chloro-3, It can be manufactured by mixing and blending with 3,3-trifluoropropene manually and / or mechanically.
組成物の添加物
本発明組成物、共沸または共沸様組成物はさらに、安定剤、金属受動態化剤、腐食防止剤等を含む各種の任意添加物をさらに含むことができる。
本発明の一つの好ましい実施例では、本発明組成物は潤滑剤を含む。本発明組成物では任意の公知潤滑剤を使うことができる。潤滑剤の重要な必要条件は使用中に冷媒系で使用した時に、コンプレッサが潤滑されるようにコンプレッサに戻る系を充分に潤滑しなければならない点にある。所定システムに適した潤滑剤は冷媒／潤滑剤特性とそれを使用するシステムの特性とにより決定される。適した潤滑剤の例は鉱物油、アルキル・ベンゼン誘導体、ポリアルキレン・グリコールを含むポリオール・エステル、ＰＡＧオイル、ポリビニルエーテル・オイルである。パラフィン油またはナフテン油を含む鉱物油は市販されている。市販の鉱物油にはWitco社のWitcoLP 250(登録商標)、Shrieve Chemical社のＺｅｒｏ３００（登録商標）、Witco社のSunisco 3GS、Calumet社のＣａｌｕｍｅｔ Ｒ０１５が含まれる。市販のアルキル・ベンゼン潤滑剤にはＺｅｒｏｌ １５０（登録商標）が含まれる。市販のエステルにはＥｍｅｒｙ２９１７（登録商標）、Ｈａｔｃｏｌ ２３７０（登録商標）として入手可能なネオペンチル・グリコールジペラゴネートが含まれる。その他の有用なエステルには燐酸エステル、二塩基酸エステルおよびフルオロエステルが含まれる。好ましい潤滑剤にはポリアルキレン・グリコールとそのエステルが含まれる。より好ましい潤滑剤はポリアルキレン・グリコールである。
Additives of the composition The compositions of the present invention, azeotropic or azeotropic-like compositions, can further include various optional additives including stabilizers, metal passivators, corrosion inhibitors and the like.
In one preferred embodiment of the present invention, the composition comprises a lubricant. Any known lubricant can be used in the composition of the present invention. An important requirement of the lubricant is that when used in a refrigerant system during use, the system returning to the compressor must be fully lubricated so that the compressor is lubricated. Suitable lubricants for a given system are determined by the refrigerant / lubricant characteristics and the characteristics of the system using it. Examples of suitable lubricants are mineral oils, alkyl benzene derivatives, polyol esters including polyalkylene glycols, PAG oils, polyvinyl ether oils. Mineral oils, including paraffinic or naphthenic oils, are commercially available. Commercial mineral oils include Witco LP 250®, Shrieve Chemical Zero 300®, Witco Sunisco 3GS, Calumet Calume R015. Commercially available alkyl benzene lubricants include Zerol 150®. Commercially available esters include neopentyl glycol diperagonate, available as Emery 2917®, Hatcol 2370®. Other useful esters include phosphate esters, dibasic esters and fluoroesters. Preferred lubricants include polyalkylene glycols and esters thereof. A more preferred lubricant is a polyalkylene glycol.
本発明組成物の使用
本発明組成物は広範囲の用途を有する。例えば、本発明の一つの実施例は本発明組成物から成る熱伝達流体組成物である。本発明の熱伝達流体組成物は空調、冷蔵、ヒートポンプ、特に１４０℃以下の凝縮温度で運転されるヒートポンプ、冷却器、ＨＶＡＣシステム、遠心圧縮機、動力および電気生産用有機ランキン（Organic Rankin）サイクルを含む多種多様な冷蔵システムで使うことができる。
ヒートポンプおよび有機ランキンサイクルは太陽、地熱や工業プロセス等の再生可能エネルギー源からのエネルギー源を使用できる。
Uses of the Compositions of the Invention The compositions of the invention have a wide range of uses. For example, one embodiment of the present invention is a heat transfer fluid composition comprising the composition of the present invention. The heat transfer fluid composition of the present invention may be used in air conditioning, refrigeration, heat pumps, especially heat pumps, coolers, HVAC systems, centrifugal compressors, centrifugal compressors, power and electric production Organic Rankin cycles for operation at condensing temperatures below 140 ° C. It can be used in a wide variety of refrigeration systems, including.
Heat pumps and organic Rankine cycles can use energy sources from renewable energy sources such as solar, geothermal and industrial processes.
一つの好ましい実施例では本発明組成物がＨＣＦＣ冷媒、例えばＨＣＦＣ−１２３用に設計された冷蔵システムで使われる。本発明の好ましい組成物はＨＣＦＣ−１２３、その他のＨＦＣ冷媒の望ましい特性、例えば従来のＨＦＣ冷媒より低いＧＷＰとこの種の冷媒より高い能力を示す傾向がある。さらに、本発明組成物の比較的一定な沸騰特性は多くの用途で冷媒としての使用する場合に従来のＨＦＣの沸騰特性より望ましいことさえある。 In one preferred embodiment, the compositions of the present invention are used in refrigeration systems designed for HCFC refrigerants, such as HCFC-123. Preferred compositions of the present invention tend to exhibit the desirable properties of HCFC-123, other HFC refrigerants, such as lower GWP than conventional HFC refrigerants and higher capacity than such refrigerants. Furthermore, the relatively constant boiling characteristics of the compositions of the present invention may even be more desirable than the boiling characteristics of conventional HFCs when used as refrigerants in many applications.
共沸様組成物、好ましくは基本的に１〜８５重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、１５〜９９重量％のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとから成る共沸様組成物は有機ランキンサイクルで１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）の代替品およびＨＣＦＣ−１２３（２，２−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロエタン）の代替品として有用である。この共沸様組成物は特に有機ランキンサイクルで有用である。 Azeotropic-like composition, preferably essentially 1-85% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 15-99% by weight of E-1-chloro An azeotrope-like composition consisting of -3,3,3-trifluoropropene was used in an organic Rankine cycle to replace 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) and HCFC-123 (2 , 2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane). This azeotropic composition is particularly useful in organic Rankine cycles.
共沸様組成物、好ましくは基本的に５０〜７０重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、３０〜５０重量のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとから成る共沸様組成物は空気調和、特にエアーコンディショナまたはヒートポンプの遠心圧縮機のＨＣＦＣ−１２３（２，２−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロエタン）の代替品として有用である。 An azeotropic composition, preferably essentially 50-70% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 30-50% by weight of E-1-chloro- An azeotrope-like composition comprising 3,3,3-trifluoropropene is used for air conditioning, especially for HCFC-123 (2,2-dichloro-1,1,1-trifluoro) in a centrifugal compressor of an air conditioner or heat pump. It is useful as a substitute for ethane).
共沸様組成物、好ましくは基本的に１〜２５重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、７５〜９９重量％のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとから成る共沸様組成物はエアーコンディショナまたはヒートポンプの遠心圧縮機の１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）の代替品として有用である。 Azeotropic-like composition, preferably essentially 1 to 25% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 75 to 99% by weight of E-1-chloro An azeotropic composition comprising -3,3,3-trifluoropropene is an alternative to 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) for centrifugal compressors of air conditioners or heat pumps. Useful as
共沸様組成物、好ましくは基本的に１〜４５重量％のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと、５５〜９９重量％のＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとから成る共沸様組成物は１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）の代替品として、好ましくはヒートポンプ、好ましくは高温ヒートポンプの代替品として有用である。 Azeotropic-like composition, preferably essentially 1 to 45% by weight of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and 55 to 99% by weight of E-1-chloro An azeotropic composition comprising -3,3,3-trifluoropropene is preferably a heat pump, preferably a high temperature heat pump, as an alternative to 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) Useful as a substitute for
他の好ましい実施例では、本発明組成物がＣＦＣ−冷媒の用に設計された冷蔵システムで使用される。本発明の好ましい冷蔵組成物は、従来はＣＦＣ−冷媒用に使われていた潤滑剤、例えば鉱物油、シリコーン油、ポリアルキレングリコールオイル等を含む系で使うことができ、また、ＨＦＣ冷媒で伝統的に使われている他の潤滑剤と一緒に使うことができる。ここで「冷蔵システム」とは一般に任意のシステムまたは装置あるいは冷気を作るためのそうしたシステムまたは装置の一部を意味する。そうした冷蔵システムの例は空調、電気冷蔵庫、冷却器、運送冷蔵システム、商用冷蔵システムである。 In another preferred embodiment, the composition of the present invention is used in a refrigeration system designed for CFC-refrigerants. The preferred refrigeration compositions of the present invention can be used in systems containing lubricants conventionally used for CFC-refrigerants, such as mineral oils, silicone oils, polyalkylene glycol oils, and the like. It can be used with other commonly used lubricants. As used herein, "refrigeration system" generally refers to any system or device or portion of such a system or device for producing cold air. Examples of such refrigeration systems are air conditioning, electric refrigerators, coolers, transport refrigeration systems, and commercial refrigeration systems.
冷蔵システムへ本発明の冷媒組成物を導入する方法は広範囲の中から使用できる。例えば、一つの方法では冷媒コンテナを冷蔵システムの低圧側に付け、冷蔵システム・コンプレッサをオンにして冷媒をシステムに入れる。この実施例では冷媒コンテナに計器を付けてシステムに入る冷媒組成物の量をモニターすることができる。所望量の冷媒組成物がシステムに入ったときに充填を止める。なお、当業者に公知の各種の充填具が市販されている。従って、上記の開示内容を考慮して当業者は過度の実験無しに本発明の冷蔵システムに本発明の冷媒組成物を容易に導入することができる。 The method of introducing the refrigerant composition of the present invention into a refrigeration system can be used from a wide range. For example, one method places a refrigerant container on the low pressure side of a refrigeration system and turns on the refrigeration system compressor to put refrigerant into the system. In this embodiment, the refrigerant container can be metered to monitor the amount of refrigerant composition entering the system. Stop charging when the desired amount of refrigerant composition has entered the system. Various fillers known to those skilled in the art are commercially available. Therefore, in view of the above disclosure, those skilled in the art can easily introduce the refrigerant composition of the present invention into the refrigeration system of the present invention without undue experimentation.
本発明の一つの他の実施例で本発明は本発明冷媒を含む冷蔵システムと、本発明組成物を凝縮および／または蒸発させることによって熱または冷気作る方法とを提供する。一つの好ましい実施例での本発明によって物品を冷却する方法では、本発明の共沸様組成物から成る冷媒組成物を凝縮し、次いで、被冷却物品の近傍でこの冷媒組成物を蒸発させる。物品を加熱するための一つの好ましい方法では、加熱される物品の近傍で本発明共沸様組成物から成る冷媒組成物を凝縮した後に、その冷媒組成物を蒸発させる。 In another embodiment of the present invention, the present invention provides a refrigeration system comprising the refrigerant of the present invention and a method for producing heat or cold by condensing and / or evaporating the composition of the present invention. In one preferred embodiment, the method of cooling an article according to the present invention comprises condensing a refrigerant composition comprising an azeotropic composition of the present invention and then evaporating the refrigerant composition in the vicinity of the article to be cooled. One preferred method for heating an article comprises condensing a refrigerant composition comprising an azeotropic composition of the present invention in the vicinity of the article to be heated, and then evaporating the refrigerant composition.
伝熱システムで使用する熱交換器は任意タイプのものにすることができる。典型的な熱交換器には並流フロー、向流、十字流が含まれる。本発明の伝熱組成物を使用する熱交換器は向流、向流状または十字流であるのが好ましい。 The heat exchanger used in the heat transfer system can be of any type. Typical heat exchangers include co-current, counter-current and cross-flow. The heat exchanger using the heat transfer composition of the present invention is preferably counter-current, counter-current or cross-current.
本発明の他の実施例では、本発明共沸様組成物をスプレー可能な組成物の推進剤または公知推進剤と一緒に推進剤として使うことができる。推進剤組成物は基本的に本発明の共沸様組成物から成るか、本発明の共沸様組成物を含むのが好ましい。 In another embodiment of the present invention, the azeotrope-like composition of the present invention can be used as a propellant together with a propellant of a sprayable composition or a known propellant. Preferably, the propellant composition consists essentially of or comprises the azeotrope-like composition of the present invention.
スプレー可能な組成物には不活性原料、溶剤、その他の材料をスプレー可能な混合物中に入れることができる。スプレー可能な組成物はエアロゾルであるのが好ましい。スプレーするのに適した活性物質は医薬原材料、例えば抗喘息剤、抗口臭剤等の薬剤投与の他に、脱臭剤、香料、ヘアスプレー等の化粧用原材料、クレンザー、研磨剤を含むが、これらに限定されるものではない。 Sprayable compositions can include inert ingredients, solvents, and other materials in the sprayable mixture. Preferably, the sprayable composition is an aerosol. Active substances suitable for spraying include, but are not limited to, pharmaceutical ingredients, such as pharmaceutical ingredients such as anti-asthmatics, anti-bad breathing agents, as well as cosmetic ingredients such as deodorants, fragrances, hair sprays, cleansers, abrasives. However, the present invention is not limited to this.
本発明のさらに他の実施例は一種以上の本発明共沸様組成物を含む発泡剤である。さらに他の実施例では本発明は発泡体組成物、好ましくはポリウレタンおよびポリイソシアヌレート発泡体組成物と、その発泡方法とを提供する。この発泡体の実施例では、本発明の一種以上の共沸様組成物を発泡剤として発泡性組成物に加える。この発泡性組成物は適当な条件下で反応し、発泡してセル組織を形成するための追加の有効成分を含む。これらは公知の技術である。本発明のフォームの実施例で使用に適した公知の任意技術を使うことができる。 Yet another embodiment of the present invention is a blowing agent comprising one or more azeotropic compositions of the present invention. In yet another embodiment, the present invention provides a foam composition, preferably a polyurethane and polyisocyanurate foam composition, and a method of foaming the same. In this foam embodiment, one or more azeotrope-like compositions of the present invention are added to the foamable composition as a blowing agent. The foamable composition reacts under suitable conditions and contains additional active ingredients for foaming to form a cell structure. These are known techniques. Any known technique suitable for use in embodiments of the foam of the present invention can be used.
本発明の他の実施例は下記の発泡熱可塑性製品の製造方法である。すなわち、各成分を任意の順番で混合することによって発泡性ポリマー組成物を調製する。一般には、ポリマー樹脂を可塑化し、初期圧力で発泡剤組成物成分を加えて発泡性ポリマー組成物を調製する。ポリマ樹脂を可塑化する通常の方法は熱可塑化で、これは発泡剤組成物のブレンドが十分に軟化するのに十分な時間、ポリマー樹脂を加熱することを含む。一般に、熱可塑化は結晶性重合体のガラス遷移温度（Ｔｇ）または溶融温度（Ｔｍ）の近くまで熱可塑性ポリマー樹脂を加熱することを含む。 Another embodiment of the present invention is a method for producing a foamed thermoplastic product described below. That is, the foamable polymer composition is prepared by mixing the respective components in an arbitrary order. Generally, a foamable polymer composition is prepared by plasticizing a polymer resin and adding the blowing agent composition components at an initial pressure. A common method of plasticizing a polymer resin is thermoplasticization, which involves heating the polymer resin for a time sufficient for the blowing agent composition blend to soften sufficiently. Generally, thermoplasticization involves heating a thermoplastic polymer resin to near the glass transition temperature (Tg) or melting temperature (Tm) of the crystalline polymer.
本発明共沸様組成物の他の用途は溶剤、クリーナ等での使用を含む。その実施例には蒸気脱脂、精密クリーニング、エレクトロニクス洗浄、ドライクリーニング、溶剤エッチングクリーニング、潤滑剤を堆積させるためのキャリヤー溶剤、リリース薬剤、その他の溶剤または表面処理が含まれる。当業者は過度の実験無しにこの種の用途に本発明組成物を容易に適応させることができる。 Other uses for the azeotropic compositions of the present invention include use in solvents, cleaners, and the like. Examples include vapor degreasing, precision cleaning, electronics cleaning, dry cleaning, solvent etch cleaning, carrier solvents for depositing lubricants, release agents, and other solvents or surface treatments. One skilled in the art can readily adapt the compositions of the present invention to this type of application without undue experimentation.
実施例１
共沸様組成物
サファイアチューブを備えた真空セルをオイルバスを使用して６０℃に加熱する。温度平衡に達した後、セルにＥ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを入れ、平衡に達した時の圧力を記録する。所定量のＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンをセルに導入し、内容物を混合して均質にする。平衡時に液相および気相から少量のサンプルを採り、熱検出器を有するガスクロマトグラフィで分析する。Ｅ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンとＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとの異なる組成での平衡データを集め、各組成での沸点での圧力に変換する。Ｅ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンの約０〜９９重量％での組成物の沸点は１．５℃以下変化した。このレンジで各組成物は共沸様特性を示す。
Example 1
A vacuum cell equipped with an azeotrope-like composition sapphire tube is heated to 60 ° C. using an oil bath. After reaching temperature equilibrium, the cell is charged with E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and the pressure at which equilibrium is reached is recorded. A predetermined amount of E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene is introduced into the cell and the contents are mixed and homogenized. At equilibrium, small samples are taken from the liquid and gas phases and analyzed by gas chromatography with a heat detector. Equilibrium data for different compositions of E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene were collected, and for each composition, To the pressure at the boiling point. The boiling point of the composition at about 0-99% by weight of E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene changed by 1.5 ° C. or less. In this range, each composition exhibits azeotropic-like properties.
実施例２
圧縮システムの用途
技術的背景
気体密度、エンタルピーおよびエントロピーのデータをＲＫ−ソーブ（Ｓｏａｖｅ）状態式を用いて計算し、それを用いて各混合物の蒸発気化熱および蒸気平衡データを予測した。この状態式に必要な基礎データ（臨界温度、臨界圧および温度対蒸気圧）は静的セルを使用して測定した。各純粋化合物の偏心因子は蒸気圧曲線の測定値から計算した。理想気体の熱容量データはベンソングループ方法を使用して推定した。これらの予測方法の全ては下記文献に記載されている。
Applications for compression systems
Technical background Gas density, enthalpy and entropy data were calculated using the RK-Soave equation of state and used to predict the heat of vaporization and vapor equilibrium data for each mixture. The basic data (critical temperature, critical pressure and temperature versus vapor pressure) required for this equation of state were measured using a static cell. The eccentricity factor for each pure compound was calculated from the measured vapor pressure curve. The heat capacity data of the ideal gas was estimated using the Benson group method. All of these prediction methods are described in the following literature.
純粋化合物の干渉パラメータは気液平衡計測から得た。Ｅ−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンおよびＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンの気液平衡の結果は上記パラグラフに記載した。サイクル性の計算にはＲＫ−Ｓｏａｖｅ均等式を使用した熱力学モデルを使用した。このサイクルには熱交換器（蒸発器、凝縮器．．．）、内部熱交換器、加熱器、膨脹弁、圧縮器、液体ポンプおよびタービンが含まれる。 The interference parameters of the pure compounds were obtained from vapor-liquid equilibrium measurements. The results of the vapor-liquid equilibrium of E-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene are described in the above paragraph. A thermodynamic model using the RK-Soave equation was used for the calculation of the cycle property. This cycle includes heat exchangers (evaporators, condensers ...), internal heat exchangers, heaters, expansion valves, compressors, liquid pumps and turbines.
成績係数（ＣＯＰ）はシステムが出す有効エネルギーをエネルギー使用量で割った比である。参照値はローレンツ成績係数で、これはシステム温度を関数にして計算され、流体の性能を比較するのに使われる。ＣＯＰローレンツ（ＣＯＰLorenz）下記で定義される：
空調または冷蔵用のＣＯＰローレンツは下記で定義される：
ヒートポンプ用のＣＯＰローレンツは下記で定義される：
各組成物に対して、ローレンツ成績係数を温度の関数で計算する。％ＣＯＰ／ＣＯＰローレンツはローレンツＣＯＰに対するシステムＣＯＰのパーセンテージ比である。有機のランキンサイクルの場合、効率はタービン出口での利用可能エネルギーを蒸発器でのエネルギー使用量で割った比である。 For each composition, the Lorentz coefficient of performance is calculated as a function of temperature. % COP / COP Lorentz is the percentage ratio of system COP to Lorentz COP. In the case of an organic Rankine cycle, efficiency is the ratio of available energy at the turbine outlet divided by energy usage at the evaporator.
空調および遠心圧縮機を使用した空調
システムは５℃のスーバーヒート、内部熱交換器および等エントロピー効率８１％の遠心圧縮機で運転する。組成物の性能は［表１］，［表２］に示す。各化合物（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）（２Ｅ）−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン）の組成は重量百分率である。
Air conditioning and air conditioning systems using centrifugal compressors operate with a superheat at 5 ° C, an internal heat exchanger and a centrifugal compressor with an isentropic efficiency of 81%. The performance of the composition is shown in [Table 1] and [Table 2]. The composition of each compound (HCFO-1233zd (E) (2E) -1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene) is a percentage by weight.
ＨＦＣ−２４５ｆａを代替する場合の最も好ましい組成物はＨＦＯ−１２３３ｚｄが７５〜９９重量％の間にある。
ＨＣＦＣ−１２３を代替する場合の最も好ましい組成物はＨＦＯ−１２３３ｚｄが３０〜５０重量％の間にある。
これらの組成物の場合、ブレンド物の音速はＨＣＦＣ−１２３または音のＨＦＣ−２４５ｆａに相当する。
The most preferred composition when replacing HFC-245fa has HFO-1233zd between 75-99% by weight.
The most preferred composition when replacing HCFC-123 has HFO-1233zd between 30 and 50% by weight.
For these compositions, the sound speed of the blend corresponds to HCFC-123 or HFC-245fa of sound.
ヒートポンプおよび高温ヒートポンプ
システムは５℃のスーパーヒートで、内部熱交換器およびスクリュー圧縮機を用いて運転する。圧縮機の等エントロピー効率は下記の式に従った圧縮比の関数で計算する。
（ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは空調および冷蔵ハンドブック第１１．５２頁の公開データを使用した係数である。
各組成物の性能は［表３］に示す。各化合物（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）（２Ｅ）−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン）の比は重量百分率である。
(Here, a, b, c, d, and e are coefficients using the public data of the air conditioning and refrigeration handbook, page 11.52.)
The performance of each composition is shown in [Table 3]. The ratio of each compound (HCFO-1233zd (E) (2E) -1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene) is percentage by weight.
有機ランキンサイクル
システムはタービンを含む。タービンを発電機に連結して電気を作ることができる。組成物の性能は［表４］および［表５］に示す。各化合物（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）（２Ｅ）−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン）の比は重量百分率である。
The organic Rankine cycle system includes a turbine. The turbine can be connected to a generator to produce electricity. The performance of the composition is shown in [Table 4] and [Table 5]. The ratio of each compound (HCFO-1233zd (E) (2E) -1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene) is percentage by weight.
発泡剤、発泡体および発泡性組成物
典型的な「ホアインプレース（pour in place）」フォームをハンドミキシングで作る。ポリオール配合物（Ｂ−サイド）は１００重量部のポリオール・ブレンドと、１．０重量部のＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンと、０．３重量部のＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'，Ｎ''，Ｎ''−ペンタメチルジエチレントリアミンと、１．９重量部のシリコーン界面活性剤（Evonikから市販のＴｅｇｏｓｔａｂ（登録商標）Ｂ ８４６５）と、２重量部の水と、１３重量部のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）とＥ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとから成る５０重量％／５０重量％比）発泡剤とからなる。
Blowing Agents, Foams and Foamable Compositions A typical "pour in place" foam is made by hand mixing. The polyol formulation (B-side) comprises 100 parts by weight of the polyol blend, 1.0 part by weight of N, N-dimethylcyclohexylamine, and 0.3 part by weight of N, N, N ', N', N. '', N ''-pentamethyldiethylenetriamine, 1.9 parts by weight of a silicone surfactant (Tegostab® B 8465 available from Evonik), 2 parts by weight of water, and 13 parts by weight of HCFO- 1233zd (E) and E-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene (50% by weight / 50% by weight ratio) blowing agent.
トータルＢ−サイドを調製し、１３２重量部のイソシアネートＤｅｓｍｏｄｕｒ ４４Ｖ７０Ｌと混合した。良質のフォームがられた。気泡構造は細かく、規則的で、独立気泡の含有量が９５％以上であった。 Total B-side was prepared and mixed with 132 parts by weight of isocyanate Desmodur 44V70L. Good quality foam. The cell structure was fine and regular, with a closed cell content of 95% or more.
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