NO173230B - Azeotrop blanding med minimumkokepunkt og anvendelse derav - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en azeotrop blanding av fluoralkaner med lavt kokepunkt og som ikke har eller kun har liten innvirkning på omgivelsene og som kan anvendes for å erstatte klorfluorkarboner, CFC, i lavtemperatur-kompresjons-kjølesystemer og for å erstatte trifluorbrommetan og difluorklorbrommetan som brannslokningsmiddel.

Det er fastslått at CFC på grunn av sin viktige virknings-koeffesient på ozon før eller siden må erstattes med kjølevæsker som inneholder mindre klor og som på grunn av dette er mindre aggresive mot omgivelsene. 1,1,1,2-tetrafluoretan (R 134a) har, på grunn av sin lave innvirkning på omgivelsene, allerede vært foreslått som erstatning for CFC. Imidlertid er anvendelsen av R 134a på grunn av sitt høye kokepunkt på -26,5 °C vært reservert anvendelser ved midlere fordampingstemperaturer (-25 °C; -26 °C) og kan ikke beregnes benyttet ved anvendelser ved lave koketemperaturer (for eksempel -40 °C). I virkeligheten er i praksis den minimale temperatur som nås i fordamperen begrenset av verdien for den vanlige koketemperatur for kjølevæsken for å unngå innføring av luft eller saltlake i installasjonene i tilfelle utslipp fra fordamperen, noe som kan medføre en forstyrrelse av den normale funskjon av systemet.

På området brannslokning og brannbekjempelse benytter man i det vesentlige klorbromfluoralkaner og bromfluoralkaner, mere spesielt trifluorbrommetan, difluorklorbrommetan og 1,1,2,2-tetrafluor 1,2-dibrometan. Disse forbindelser benyttes spesielt i lokaler der man finner elektriske apparaturer eller elektronikk som er følsom overfor korrosjon (regne-maskiner, telefonsentraler, kommandorom for skip). Som CFC har imidlertid disse forbindelser høyt ODP (ozone depletion potential).

Det er nå imidlertid funnet at 1,1,1,2-tetrafluoretan (R 134a) og perfluorpropan (R 218) danner en azeotrop med et minimum-kokepunkt lik ca -41,1°C ved 1,013 bar og der mengden R 218 ved vanlig kokepunkt er ca 76 vekt-#. Selv-følgelig varierer denne sammensetning som en funksjon av blandingens trykk og kan ved et gitt trykk lett bestemmes i henhold til kjente teknikker.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en azeotrop blanding med minimumkokepunkt og denne blanding karakteriseres ved at den består av en blanding av 1,1,1,2-tetrafluoretan og perfluorpropan og at den ved sitt normale kokepunkt, -41,1 °C under 1,013 bar, inneholder 76 vekt-# perfluorpropan og 24 vekt-# 1,1,1,2-tetrafluoretan.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av azeotropen som beskrevet ovenfor som kjølevæske, aerosoldrivmiddel, ekspansjonsmiddel for plastskum eller slukkemiddel.

Azeotropen ifølge oppfinnelsen har fordelen av å oppvise et ODP = 0. Dette betyr at azeotropen er fri for en destruerende virkning vis å vis stratosfærens ozonsjikt. ODP verdien er definert som forholdet mellom senkningen av ozonkolonnen registrert under emisjon av en masseenhet av stoffet og den samme reduksjon for triklorfluormetan som er valgt som referanse, ODP = 1. Som indikasjon er ODP-verdien for trifluorbrommetan = 10.

På grunn av sitt lave kokepunkt kan den azeotrope blanding ifølge oppfinnelsen benyttes som kjølevæske ved anvendelser ved lave koketemperaturer (-40 °C; -41 °C) på samme måte som når det gjelder kommersielle lavtemperaturkjølere der R 218 alene har dårlige termodynamiske egenskaper og der R 134a alene ikke kan benyttes av de ovenfor angitte grunner.

Det er likeledes funnet at denne azeotrop kan benyttes som slukkemiddel ved spesielt å erstatte trifluorbrommetan og difluorklorbrommetan. Den har en "Burner Cup"-verdi på under 10 % og oppviser som konklusjon en høy slukkekraft. Azeotropen ifølge oppfinnelsen kan benyttes for å bekjempe brann i henhold de samme teknikker som trifluorbrommetan og difluorklorbrommetan. Således kan den med fordel benyttes for beskyttelse av lokaler ved den teknikk som kalles total flømming. Den kan settes under trykk med inertgasser som nitrogen, noe som tillater å øke utslippshastigheten. Den kan likeledes benyttes for bærbare slukkere.

På grunn av de fysikalske egenskaper som ligger nær de til CFC kan blandingen ifølge oppfinnelsen likeledes benyttes som aerosoldrivmiddel eller som ekspansjonsmiddel for plastskum. De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen uten å begrense den.

EKSEMPEL 1

Azeotropen ifølge oppfinnelsen er studert eksprimentelt ved forskjellige temperaturer ved analyse ved hjelp av gasskrom-atografi av sammensetningen av den flytende fase og av dampfasen for forskjellige blandinger av R 134a og R 218.

Trykkene ble målt med en nøyaktighet på over 0,02 bar ved hjelp av et HEISE manometer. Temperaturene måles med en nøyaktighet på 0,02 °C ved hjelp av en 1000 ohm platinasonde.

Det vedlagte diagram viser 1ikevektskurven væske:damp for blandingen R 218:R134a, opprettet ved en temperatur på 20,3 °C. I diagrammet viser abcissen vektandelen R 218 og ordinaten det absolutte trykk i bar; tegnene angir forsøkspunktene.

For hver temperatur oppnås en kurve analog den i diagrammet. Ved suksessiv tilsettning av R 218 til R 134a øker trykket som utvikles av blandingen regulært og passerer via et maksimum og synker så regulært, noe som viser at det foreligger en azeotrop med et minimum-kokepunkt.

Tabell 1 gir forholdet trykk:temperatur for denne azeotrop, sammenlignet med de til de rene forbindelser.

Damptrykket- for azeotopen forblir for et vidt temperatur-spektrum over damptrykket for de rene forbindelser. Disse verdier antyder at blandingen forblir azeotrop over hele temperaturintervallet.

EKSEMPEL 2

Karakteriseringen av azeotropen ved vanlig kokepunkt skjer på direkte måte ved hjelp av koketemperaturen for de forskjellige blandinger R 218:R 134a ved hjelp av et "ebulio-meter" .

Tabell 2 resymerer de oppnådde resultater og tillater å karakterisere azeotropen ved:

det normale kokepunkt som er lik ca -41,1 °C, og vektmengden er 218 som er lik ca 76 %.

EKSEMPEL 3

Dette eksempel viser anvendelsen av azeotropen ifølge oppfinnelsen som kjølevæske.

De termodynamiske ytelser for den azeotrope blanding ifølge oppfinnelsen sammenlignes med ytelsene til de to enkelt-bestanddeler under betingelser nær de man møter i et kommersielt kjølesystem, nemlig følgende:

Tabell 3 oppsummerer de termodynamiske ytelser man observerer under betingelser for ren R 134a, ren R 218 og den azeotrope blanding ifølge oppfinnelsen.

Man kan observere at den azeotrope blanding ifølge oppfinnelsen oppviser tallrike fordeler i forhold til ren R 134a eller ren R 218, nemlig: en meget lavere kompresjonsgrad og således en forbedring av kompressorens volumkrav og som et resultat lavere

installasj onsomkostninger;

en disponibel volumetrisk kjøleevne som er betydelig for høyt, noe som for en gitt kjøleevne tillater anvendelse av

en mindre kompressor enn det som er definert for anvendelse av ren R 134a eller ren R 218.

Denne økning av den disponible volumetriske kjølekraft tillater når det gjelder azeotropen ifølge oppfinnelsen å øke den disponible kjølekraft med 37 % for en allerede eksi-sterende installasjon som benytter R 134a.

EKSEMPEL 4

Dette eksempel viser anvendelsen av azeotropen ifølge oppfinnelsen som slukkemiddel.

Slukkeeffektiviteten måles generelt i henhold til den metode som kalles "Burner Cup".

Denne metode beskrives i normen ISO/DIS 7075-1 som den minimale prosentandel slukkemiddel (målt på volumbasis) i en blanding av luft pluss slukkeforbindelse som er nødvendige for å slukke en brennende væske.

Jo lavere "Burner Cup"-verdien er, jo mere effektiv er slukkeforbindelsen.

I foreliggende tilfelle ble etanol benyttet som brennbar væske.

"Burner Cup"-verdien for den azeotrope blanding R 218:R 134a ifølge oppfinnelsen er 9,5 H>.

Claims (5)

1. Azeotrop blanding med minimum kokepunkt, karakterisert ved at den består av en blanding av 1,1,1,2-tetrafluoretan og perfluorpropan og at den ved sitt normale kokepunkt, -41,1 °C under 1,013 bar, inneholder 76 vekt-# perfluorpropan og 24 vekt-# 1,1,1,2-tetrafluoretan.

2 . Anvendelse av azeotropen ifølge krav 1 som kjølevæske.

3. Anvendelse av azeotropen ifølge krav 1 som aerosoldrivmiddel.

4 . Anvendelse av azeotropen ifølge krav 1 som ekspansjonsmiddel for plastskum.

5 . Anvendelsen av azeotropen ifølge krav 1 som slukkemiddel.