PT95848B - Processo para a preparacao de uma nova mistura azeotropica de baixo ponto de ebulicao a base de fluoroalcanos - Google Patents
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Description
PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE UMA NOVA MISTURA AZEOTRÓPICA DE BAIXO PONTO DE EBULIÇÃO A BASE DE FLUOROAI-CANOS
A presente invenção refere-se a uma mistura de fluoroalcanos de baixo ponto de ebulição, que não tem qualquer acção ou apenas uma pequena acção sobre o ambiente e que se pode utilizar para substituir os clorofluorocarbonetos (CFC) nos sistemas de refrigeração de baixas temperaturas de compressão e para substituir o trif1uorobromometano e o difluoroclorobromometano utilizados como agentes extintores.
Está presentemente estabelecido que, por causa do seu coeficiente importante de acção sobre o ozono, os CFC devem, a mais ou menos longo prazo, ser substituídos por f 1 u_i_ dos frigoríficos contendo menos cloro e, por isso, menos agre^ sivos relativamente ao meio ambiente. 0 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R 134a), tendo em atenção a sua muito fraca acção sobre o meio ambiente, foi já proposto como substituto dos CFC. No entanto, devido ao seu elevado ponto de ebulição (-26,5° C), a utilização do R 134a sozinho está reservada para as aplicações com temperaturas de vaporização médias (-25°C; -26° C) e não pode ser considerado para aplicações com baixas tempe.*>
raturas de ebulição (-40° C, por exemplo). Com efeito, a tem peratura mínima atingida no evaporador é, na prática, limita_ da pelo valor da temperatura de ebulição normal do fluido frigorigénico a fim de evitar a entrada de ar e de salmoura para a instalação no caso de haver fugas no evaporador, o que teria o risco de perturbar o funcionamento normal do sistema.
No domínio da extinção e da luta contra incêndios, s-J utilizam-se essencialmente os clorobromofluoroalcanos e os bromofluoroaleanos, particularmente, o trifluorobromometano, difluoroclorobromometano e o 1,1,2,2-tetrafluoro-1,2-dibromo-etano. Estes compostos são utilizados em especial em locais onde se encontram aparelhos electrónicos e eléctricos sensíveis a corrosão (salas de informática, centrais telefónicas, casas de máquinas a bordo de navios). No entanto , tal como os CFC, estes compostos possuem valores de ODP (potencial de esgotamento de ozono) elevados.
J
A requerente descobriu agora que o 1,1,1,2-tetrafluo roetano (R 134a) e o perfluoropropano (R 218) formam uma mi_s tura azeotrópica com o ponto de ebulição mínimo igual a cerca de -41,1° C a 1,013 bar e cujo teor em R 218 ao ponto de ebulição mormal é igual a cerca de 76% em massa. Evidentemente, esta composição varia em função da pressão da mistura e, para uma dada pressão, pode ser facilmente determinada se guindo técnicas bem conhecidas.
-3A mistura azeotrópica de acordo com a presente inveji ção tem a vantagem de possuir um valor de ODP nulo.
Isto significa que é desprovida de efeito de detruição da camada de ozono estratosférica. 0 ODP é definido como a relação entre o abaixamento da coluna de ozono registada quando da emissão de uma massa unitária de substância e o mesmo abaixamento para o triclorofluorometano escolhido como referência (ODP - 1). A título indicativo, o trifluoreobromo.0 metano tem um valor de ODP igual a 10.
Em virtude do seu ponto de ebulição, a mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção pode ser utilizada como fluido frigorigénico em aplicações a baixas temperaturas de ebulição (-40° C, -41°C), como caso da refrigeração come_r ciai a baixa temperatura em que o R 218 sozinho possui propriedades termodinâmicas medíocres e em que o R 134a sozinho não pode ser utilizado pelas razões expostas antes.
J
A requerente descobriu também que esta mistura azeotrópica pode ser utilizada como agente extintor em substitu/ ção, em particular, do trifluorobromometano e do difluorocl£ robromometano. Com efeito, possui um valor de Cup Burner inferior a 10% e, por consequência, apresenta um elevado poder extintor.
A mistura azeotrópica de acordo com a presente inven ção pode ser utilizada para lutar contra os incêndios de aco_r do com as mesmas técnicas que o trif1uorobromometano e o difluoroclorobromometano. Assim, pode ser vantajosamente utiH zada para a protecção dos locais pela técnica denominada afo gamento total. Pode ser pressurizada com gases inertes como o azoto, o que permite aumentar a sua velocidade de descarga.
Pode ser igualmente empregada nas técnicas de extintores po_r táteis.
J
Tendo em atenção que as suas propriedades físicas são próximas das dos CFC, a mistura de acordo com a presente invenção pode igualmente ser utilizada como agente propulsor de aerossóis ou como agente de expansão de espumas de plástico.
Os Exemplos seguintes ilustram a invenção, sem a limitarem.
J EXEMPLOS
Exemplo í
A mistura azeotrópica de acordo com a presente inveji ção foi estudada experimentalmente a diferentes temperaturas mediante análise, por cromatografia em fase gasosa, das composições da fase líquida e da fase de vapor para diferentes misturas de R 134a e de R 218.
*5»
As pressões foram medidas com uma precisão superior a 0,02 bar por meio de um manómetro HEISE. As temperaturas foram medidas com uma exactidão de cerca de 0,02° C por meio de uma sonda de platina de 1000 oiims.
Gráfico 1 em anexo representa a curva de equilíbrio líquido/ vapor das misturas de R 218/R 134a, estabelecida à temperatura de 20,3° C. Neste gráfico, o eixo das abcissas indica a fracção mássica de R 218 e o eixo das ordenadas a pressão absoluta em bar; os sinais - correspondem aos pontos experimentais.
Para cada temperatura, obtém-se uma curva análoga à do Gráfico 1. Por adições sucessivas de R 218 a R 134a, a pressão desenvolvida pela mistura aumenta regularmente, depois passa por um máximo e decresce regularmente, o que evidencia a existência da mistura azeotrópica com um ponto de abulição mínimo.
Quadro 1 seguinte indica a relação pressão/temperatura desta mistura azeotrópica, em comparação com a das substâncias puras.
QUADRO 1
Temperatura (° C) | Pressão absoluta (bar) | ||
mistura azeotrópica R 218/R 134a | R 134a puro | R 218 puro | |
- 40,0 | 1,10 | 0,53 | 0,87 |
0,3 | 4,92 | 2,94 | 4,20 |
20,3 | 9,08 | 5,78 | 7,66 |
39,9 | 15,10 | 10,26 | 12,98 |
A tensão de vapor da mistura azeotrópica é, dentro de uma larga gama de temperaturas, superior à tensão de vapor dos componentes puros. Estes valores indicam que a mistura se mantém azeotrópica em todo este intervalo de temperaturas .
Exemplo 2
A caracterização da mistura azeotrópica no ponto nor mal de ebulição efectuou-se por medida directa da temperatura de ebulição das diferentes misturas de R 218/R 134a, por meio de um ebuliómetro.
Quadro 2 resume os resultados obtidos e permite caracterizar a mistura azeotrópica por meio:
z /
do seu ponto de ebulição normal que é igual a cerca de -41,1° C, da sua composição mássica em R 218, que é igual a cerca de 76%.
QUADRO 2
J | Temperatura (°C) | Percentagem em massa de R 218 |
- 26,5 | 0 | |
- 40,4 | 70,9 | |
- 40,8 | 74,6 | |
- 41,0 | 75,2 | |
- 41 ,0 | 76,4 | |
- 40,9 | 78,3 | |
J | - 36,7 | 100,0 |
Exemplo 3
Este exemplo ilustra a utilização da mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção como fluido frígorigénico.
As propriedades termodinâmicas da mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção foram comparadas com as propriedades dos dois constituintes individuais, em condições próximas das que se encontram nos sistemas de refrigeração comercial, a saber, as seguintes :
temperatura de condensação : +30° C, temperatura de vaporização : -30° C, sub-arrefecimento do líquido : - 5° C, sobraquecimento dos vapores na aspiração do compressor : +15° C.
Quadro 3 ressume as propriedades termodinâmicas observadas nas referidas condições relativamente ao R 134a puro, ao R 218 puro e à mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção.
r
-9QUADRO 3
Mistura azeotrópica R 218/R 134 a | R 218 puro | R 134a puro | ||
Pressão de evaporação (bar) | 1,69 | 1,36 | 0,85 | |
Pressão de condensação (bar) | 11,58 | 10,1 | 7,70 | |
J | Taxa de compressão | 6,85 | 7,43 | 9,06 |
Potência frigorífica (KJ/nrP) | 877 | 710 | 640 | |
Coeficiente de comportamento | 2,7 | 2,4 | 3,1 |
Pode observar-se que a mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção proporciona um certo número de vantagens em relação ao R 134a puro ou ao R 218 puro, em particular :
taxa de compressão mais baixa e, portanto, melhoria do rendimento volumétrico do compressor e, consequen temente, menores custos de exploração da instalação;
potência frigorífica volumétrica disponível consideravelmente mais elevada o que, praticamente, para uma dada potência frigorífica, permite a utilização de um compressor mais pequeno do que o necessário para uti. lizar o R 134a ou o R 218 puros.
Este aumento de potência frigorífica volumétrica disponível, no caso da mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção, permite igualmente aumentar em 30% a potência frigorífica disponível de uma instalação já existente definida que trabalhe com R 134a.
EXEMPLO 4
Este Exemplo ilustra a utilização da mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção como agente extintor.
A eficáoia extintora é geralmente medida de acordo com o método designado por Cup Burner.
Este método, descrito no projecto de norma ISO/DIS 7075-1, indica a percentagem mínima de composto extintor (medida em volume) numa mistura de ar com composto extintor necessária para extinguir um combustível líquido inflamado.
Quando mais for o valor de CUp· Burner, mais eficaz é o composto.
Nas experiências, utilizou-se etanol como combustível líquido.
/11 0 valor de Cup Burner para a mistura azeotrópica R 218/R 134a de acordo com a presente invenção é igual a 9,5%.
Claims (1)
- REIVINDICAÇÃOProcesso para a preparação de uma mistura azeotrõpica com um ponto de ebulição mínimo,, caracterizado pelo facto de se misturar 1,1,1,2-tetrafluoroetano e perfluoropropano de modo que, no seu ponto de ebulição à pressão normal (cerca de -41,1°C sob 1,013 bar), contêm cerca de 76 % em massa de perfluoropropano e 24% em massa de 1,1,1,2-tetrafluoroetano.Lisboa, 9 de Novembro de 1990 O Ansife Oficial da Propr'sdade Industrial
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Effective date: 19910404 |
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FG3A | Patent granted, date of granting |
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