PT96812B - Processo para a preparacao de misturas de eter dimetilico e de 1,1,1,2-tetrafluoroetano - Google Patents
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Description
ATOCHEM
PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE MISTURAS DE ÉTER DIMETÍLICO E DE 1,1,1,2-TETRAFLUOROETANO
A presente invenção diz respeito a um processo para a preparação de misturas de fluidos frigorigênicos de baixo ponto de ebulição que não têm acção sobre o ozono estratosférico e que são utilizáveis para substituir os cloro-fluorocarbonetos (CFC) nos sistemas de refrigeração sob compressão, em particular os sistemas domésticos. '
Estabeleceu-se recentemente que, por causa do seu coefi ciente importante de acção sobre o ozono, os CFC devem, a longo prazo, ser substituídos por fluidos frigorigênicos que não contêm cloro e, por esse motivo, não têm acção sobre o ozono estratosférico.
1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFA 134a) foi jã proposto como substituto do dicloro-difluorometano (CFC 12). No entanto, tendo em atenção as suas caracteristicas termodinâmicas mais fracas que as do CFC 12 (em particular, o seu coeficiente de performance), o HFA 134a não constitui uma solução totalmente satisfatória se se pretenderem minimizar os custos de exploração
-2de uma instalação frigorífica; isto é particularmente o caso dos frigoríficos domésticos de compressão, que utilizam actualmente como fluido frigorigénico o CFG 12 e para os quais os construtores são submetidos a restrições de consumo energético cada vez mais fortes.
A expressão coeficiente de performance (COP) designa, na presente memória descritiva, a relação da capacidade frigorífica do fluido frigorigénico em relação ao trabalho de compressão teórico necessário para comprimir os vapores do fluido frigorigénico. Do valor deste coeficiente de performance relativo do fluido depende directamente o coeficiente de performance da instalação.
A requerente descobriu agora que as misturas de éter dimetílico (DME) e de 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFA 134a) possuem coeficientes de performance maiores do que o do HFA 134a puro. Em particular, verificou-se que, para as fracções mássicas de HFA 134a compreendidas entre 5 l e 65 1 e de DME compreendidas entre 35 Z e 95 X, a mistura apresenta um comportamento pseudo-azeotrópico que origina um ganho substancial e excepcionalmente estável do coeficiente de performance.
A requerente descobriu também que o DME e o HFA 134a formam uma mistura azeotrópica com um ponto de ebulição máximo igual a cerca de -22,4° C a 1,013 bar e cujo teor em HFA 134a ao
-3ponto de ebulição normal é aproximadamente igual a 62,3 l em massa. Evidentemente, esta composição varia em função da pressão da mistura e, para uma dada pressão, pode ser facilmente determinada de acordo com técnicas bem conhecidas.
Em virtude do valor elevado dos seus coeficientes de performance, utilizam-se vantajosamente como fluidos frigorigénicos as misturas que contêm, em massa, cerca de 5 Z a 85 Z de HFA 134a (de preferência entre 5 Z e 65 Z, aproximadamente) e cerca de 15 l a 95 l de DME (de preferência cerca de 35 Z a 95 Z) Uma mistura frigorigénica muito particularmente preferida é a mistura azeotrópica acima descrita.
Tendo em atenção as suas propriedades físicas próximas das dos CFC, as misturas de acordo com a presente invenção podem igualmente ser utilizadas como agentes propulsores de aerossóis ou como agentes de expansão de espumas de plásticos.
Os Exemplos seguintes ilustram a invenção, sem contudo a limitarem.
-4EXEMPLOS
EXEMPLO 1
A mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção foi estudada experimentalmente a diferentes temperaturas por análise, mediante ensaios de cromatografia em fase gasosa, das composiçoes da fase líquida e da fase de vapor para diferentes misturas de HFA 134a e de DME.
As pressões foram medidas com uma precisão superior a 0,02 bar por meio de um manómetro Heise. As temperaturas foram medidas com uma precisão de cerca de 0,02° C por meio de uma sonda de platina de 1000 omhs.
gráfico 1 anexo representa a curva de equilíbrio líquido/vapor das misturas de HFA 134a/DME, estabelecida à temperatura de 20,2° C. Neste gráfico, no eixo das abcissas representa-se a fracção mássica de HFA 134a e, no eixo das ordenadas, a pressão absoluta expressa em bar; os sinais D correspondem aos pontos experimentais.
Para cada temperatura, obtém-se uma curva análoga ã do gráfico 1. Por adições sucessivas de HFA 134a ao DME, a pressão desenvolvida pela mistura diminui regularmente, depois passa por um mínimo e aumenta regularmente, o que evidencia a existência
-5da mistura azeotrópica com ponto de ebulição máximo.
A correlação dos pontos experimentais assim obtidos para diversas isotérmicas foi efectuada de acordo com técnicas bem conhecidas, por meio de uma simulação informática.
Os pontos normais de ebulição assim determinados para as diferentes composições de HFA 134a estão resumidos no Quadro 1 seguinte.
QUADRO 1
Composição mássica de HFA 134a (X) | Ponto de ebulição normal °C |
100 | - 25,80 |
90 | - 24,12 |
80 | - 23,04 |
70 | - 22,51 |
60 | - 22,41 |
62,3 | - 22,40 |
50 | - 22,60 |
40 | - 22,97 |
30 | - 23,43 |
20 | - 23,92 |
10 | - 24,40 |
0 | - 24,85 |
-6Os resultados destas correlações evidenciam a existência do máximo do ponto de ebulição normal para uma fracção mássica de HFA 134a igual a 62,3 Zj isto permite caracterizar a mistura azeotrópica :
pelo seu ponto de ebulição normal que é igual a cerca de -22,4° C; e . pela sua composição mássica em HFA 134a igual a cerca de 62,3 %.
Quadro 2 seguinte estabelece a relação pressão/temperatura desta mistura azeotrópica, em comparação com a das substâncias puras.
QUADRO 2
Temperatura (°C) | Pressão Absoluta (bar) | |||
Mistura azeotrópica DME/HFA 134a | HFA 134a puro | DME puro | ||
- 20,0 | 1,12 | 1,31 | 1,24 | |
5,8 | 3,08 | 3,62 | 3,28 | |
20,2 | 4,96 | 5,79 | 5,20 | |
50,0 | 11,50 | 13,40 | 11,70 |
-ΙΑ tensão de vapor da mistura azeotrópica fica, numa larga gama de temperaturas, igual a um valor inferior â tensão de vapor das substâncias puras; estes dados indicam que a mistura se mantém azeotrópica em todo este intervalo de temperatura.
Por outro lado, para as composições mássicas em HFA 134a que variam entre 5 Z e 65 Z, a tensão de vapor da mistura é excepcionalmente estável (variação inferior a 4 Z). Isto evidencia o comportamento pseudo-azeotrópico desta mistura em toda esta gama de composições.
EXEMPLO 2
Este Exemplo ilustra a utilização das misturas de acordo com a presente invenção como fluidos frigorigénicos. Os coeficientes de performance das misturas de acordo com a presente invenção foram comparados com os coeficientes de performance dos dois constituintes sozinhos, para um ciclo termodinâmico padrão definido da seguinte forma :
temperatura de condensação temperatura de evaporação sub-arrefecimento do líquido sobreaquecimento dos vapores +30° C
-20° C + 0° C + 0° C.
-80 gráfico 2 ilustra esses resultados. No eixo das abcissas, representam-se as fracções mássicas em HFA 134a e, no eixo das ordenadas, os valores de COP.
Pode observar-se que, para fracções mássicas em HFA 134a inferiores a 65 !, o COP da mistura frigorigénica permanece excepcionalmente estável, superior em 4 % a 5 % ao coeficiente de performance do HFA 134a.
Quadro 3 seguinte compara, para o mesmo ciclo, os coeficientes de performance da mistura azeotrópica de acordo com a presente invenção com os do HFA 134a puro e do CFC 12 puro.
QUADRO 3
COP | |
CFC 12 | 4,03 |
HFA 134a | 3,97 |
Mistura azeotrópica DME/HFA 134a | 4,14 |
9Pode observar-se que a mistura azeotrópica (além da vantagem que apresenta em relação ao HFA 134a puro) possui igual mente um valor de COP 3 7„ superior (para o ciclo estudado) em relação ao valor de COP do CFC 12 puro.
Claims (3)
- REIVINDICAÇÕES1. - Processo para a preparação de uma mistura de éter dimetílico e de 1,1,1,2-tetrafluoroetano, caracterizado pelo facto de se misturar em massa cerca de 5% a 85% de 1,1,1,2-tetrafluoroetano e cerca de 15 a 95% de éter dimetílico.
- 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado pelo facto de se misturar em massa cerca de 5% a 65% de1,1,1,2-tetrafluoroetano e cerca de 35 a 95% de éter dimetílico.
- 3. - Processo de acordo com a reivindicação 1,. caracte rizado pelo facto de se misturar cerca de 62,3% em massa de1,1,1,2-tetrafluoroetano e que corresponde uma mistura ção máximo igual a cerca de37,7% em massa de éter dimetílico, a azeotrõpica com um ponto de ebuli-22,4°C sob 1,013 bar.Lisboa, 19 de Fevereiro de 1991 t» Agente Oficial da Propriedade Industrial
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 19910708 |
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FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 19980413 |