TW293035B - - Google Patents

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經濟部中央揉準局負工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明之背景 發明之領域： 本發明偽關於一種1,1, 1,2,3,3,3 -七氟丙烷與1,1-二氣 乙烷之類共沸組成物。此等混合物對平流層臭氧沒有影逛 並可用作加熱及冷卻應用之冷凍劑。此等混合物亦可被用 作推噴劑、熱轉移介質、滅火劑、氣態介電質或塑膠泡沫 體之發泡劑。 先行技藝之説明： 許多氛氟碳類（CFCs),由於其物理及化學性之獨待組合 已廣泛用於冷凍應用。然而，由於其涉及平流層臭氧之破 壊，CFCs之製造及使用目前受到嚴格管制，此等劑之使用 不久將來會完全禁用。此需要以不含氣或溴且對平流層臭 氣不會影W之冷凍劑取代此等劑。一種已提出之零臭氣耗 盡化合物為1,卜二氣乙烷（冷凍劑R152a),其顯示在效率 方面較二氛二氟甲烷（冷凍劑R12)增加4至10¾，如 Kuijpers等人於” CFCs:轉移之時間”，ASHRAE,亞待蘭大 ，喬治亞州，1989, 175頁所論及。但此化合物之主要缺 點為其高度可燃性。 共沸混合物之用作冷凍劑為此技藉中已知者，被述於， 例如，R.C. Downing, ”氣硪冷凍劑手册”， Prentice-Hall, 1988及 R.J. Dossat"冷凍之原理"，第二 版，Wiley, 1981。共沸或類共沸組成物在沸騰或蒸發時 不會分皤。當使用蒸氣壓縮設備以供冷凍時，此狀況為希 望者，因為在蒸發及冷凝時不會發生分餾或分凝。該分離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉4 83, 3. 10,000 一 ^ ^ 裝 訂 ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2930^5 A7 B7 五、發明説明（2 ) 會導致不希望的冷凍劑分佈，亦對粂統之冷卻或加熱能力 有不利影遒。 非共沸冷凍劑混合物（N A R M s )為此技薛中已知者，參照 例如美國專利4303536號，但並未廣泛使用。由於NARMs在 冷凍循環時會分蹓，其使用霈要某棰設備之改變。 此技藉持绩尋求新穎氟碩為主之類共沸混合物，其提供 替代物以供冷凍及熱泵應用，且為有效、無毒、非臭氣耗 盡及不燃性。如前所示，使用1,1-二氣乙烷雖可看到效率 之增加，其高度可燃性對其付諸實用為一駸重缺點。 以電腦為主之模型已證實，氫氣碩類如1,1, 1,2,3,3,3-t氣丙烷（Η P C 2 2 7 e a )及1 , ：1 -二氣乙烷（Η P C 1 5 2 a )對平流 層臭氧毫無影蜜，即，其臭氣耗盡可能性（0DP)為零。 使用氛氣磺類（CFCs)作為發泡劑為此技S中已知者，但 此等物質由於其破隳平流層臭氣之角色而被根本禁用。在 此技藝中亦教示氫氛氣磺類（HCFCs),例如，2,2-二氛 -1,1,1-三氟乙烷（CF3CHCil2),可用於發泡應用，參照例 tit , I . R . Shankland, I n t . J . Refrig·, 13, 113 (1990) 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 ，然而，由於HCFCs特激為非零臭氣耗盡可能性，所以其 用途亦受到限制，未來亦可能會禁用。 此技S中亦已知者為使用氛氟磺類（CFCs)為推噴劑，參 照例如，R.J. Hodson,於 R.E. Banks, ec.,"有機氣化 學品及其工業應用”，Ho「wood, 1979, 79頁。然而，此等 物質由於其破壊平流層臭氣之角色而根本禁用，所以産生 一種環境上可接受、無毒性、不燃性替代物之需求。 83. 3. 10,000 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉5 8 Ο η Α7 Β7 五、發明説明（3 ) -----^---„---^ 水-- (請先閱讀背面之注意事項再填舄本頁) 因此，本發明之目的為提供一稱Μ 1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3 -七氟 丙烷及1,1-二氟乙烷為主之新顆類共沸組成物，其為不燃 性、無毒性、化學安定性且對平流層臭氣不會有不利的威 脅。本發明之另一目的為提供一種環境上可接受的新穎冷 凍劑，其可用於冷卻及加熱應用。本發明之又一目的為提 供一種環境上可接受、無毒性、不燃性推嗔劑及發泡劑。 本發明之其他目的由Μ下說明當可更加明白。 圖式之簡單說明 圖1為糸統（R-152a/R-227ea/空氣）之可燃性圓（大氣壓 :點火能量：70j;74F)。 圖2為R-152a/R-227ea之相位圖。 較佳具體例之說明 依照本發明發琨一種新穎類共沸姐成物，包含1 , 1 , 1 , 2 ,3 , 3 . 3 -七氟丙烷與1 , 1 -二氟乙烷。類共沸組成物包含約 5 5至約9 5重最ίϋ 1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3 -七氟丙烷及約5至4 5重量 S： 1 , 1 -二氟乙烷。此等組成物在1 a t «I下具有沸點約為 -1 9 . 0它。此等組成物為類共沸者，因為該混合物之組成 物在蒸發或冷凝時實質上未改變。 在本發明之一較佳具體例中，該類共沸組成物包含約 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 6 0至約9 0重量S： 1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3 -七氟丙烷及約1 0至約4 0重 量S； 1 , 1 -二氟乙烷。化合物1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3 -七氟丙烷為此 技藝中已知者，已顯示為一有效滅火劑，參照如M.Robin, ”鹵素替代物之大規模試驗”，1 9 9 1國際C F C及鹵素替代物 研討會，巴德摩爾市，馬里蘭卅，1 9 9 1年1 2月3〜5日。因 此，不燃性類共沸混合物係鞀1 , 1 , 1 , 2 , 3 , 3 , 3 -七氟丙烷與 1,1-二氟乙烷組合而迅速獲得。 ••類共沸” 一詞在本文中被用於稱呼本發明之混合物，因 為於請求比例中，1,1, 1,2,3,3,3 -七氟丙烷與1,1-二氟乙 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 6 修正頁 經濟部中央橾準局負工消費合作社印裝 'V.V . 29S035 A7 B7 五、發明説明U ) 烷之組成物為恆定沸騰或大致上恒定沸騰。另外，在蒸發 或冷凝混合物時，分餾或分凝不會發生或大致不會發生。 一用來決定備用混合物是否為類共沸物之方法為测定湃 點對組成物曲線是否通過一極限值，參照如 W.Swietoslawski, ”共沸及聚共沸”，Pergamon, 1963及 J.M. Smith與H.C. Van Ness,”化工熱力學導論”， McGraw-Hill, 1 9 8 7 〇 另外，吾人可藉決定是否蒸氣壓力對組成物曲線通過一 極限值來決定是否備用混合物為類共沸物者，參照如Μ . McLindenS. G.Morrison, NBS技術備忘錄 1226, National B u r* e a η o f S t a n d a r d s , 9 6 頁，1 9 8 6 ,及 S m i t h 與 V a η

Ness, op. cit.,及美國專利4978467號。在蒸氣壓力對 組成物曲線圖中具有最大值之類共沸混合物在沸點對組成 物曲線_中會顯示最小值。 類共沸混合物之待徴之一為，有一系列組合物含有相同 組份但組份比例不同，且其具類共沸性質。熟悉此技葎者 已知二化合物之共沸物代表一獨待之交互作用，但組成會 視溫度及/或壓力而改變。例如，熟悉此技蕕者須知，共 沸物之沸點及組成會随壓力而改變。 因此，界定本發明類共沸混合物之另一方式為該等混合 物顯示在70° F(21t)下之蒸氣壓力與本文所掲示最佳 組成物之蒸氣壓力（在70° F(21t：)下約65psia)之差值在 約十 / -5psia(35kPa)内。 再一界定本發明類共沸混合物之方式為由Bivens所提供 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）了 83. 3. 10,000 訂 备 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明 5 ) 1 1 者 (氣硪混合物作為CFC替 代 物 » 第 200屆ACS全 國 會 議 ， 華 1 | 盛 頓 » DC » 1 9 9 0 年 8月1 8曰）。 如 B i v e n s 所 界 定 » ”近共沸 1 I 物 ”為露點/泡 點 δ Τ低於或等於5它 之 m 合 物 0 須 知 » 術 語 請 1 1 1 ”近共沸物” 及 ”類共沸混合物" 在 說 明 該 等 条 统 時 為 可 互 換 先 聞 1 I 讀 1 | 者 0 本 發 明 之 混 合 物 為 類 共 沸 者 > 因 為 對 於 所 有 組 成 物 9 背 £ 1 | 之 1 泡 點 /露點δ τ均 低 於 5C。 注 意 1 本 發 明 組 成 物 可 用 於 各 種 應 用 〇 在 一 本 發 明 之 製 程 具 髏 項 再 1 填 1 例 中 t 本 發 明 之 類 共 沸 組 成 物 * 若 需 要 時 可 於 適 當 潤 滑 劑 寫 本 裝 之 存 在 下 » 使 用 於 一 産 生 冷 凍 之 方 法 中 • 其 包 含 冷 凝 一 包 頁 1 1 括 類 共 沸 組 成 物 之 冷 凍 劑 » 然 後 在 欲 被 冷 卻 物 髏 之 附 近 蒸 1 | 發 冷 凍 劑 〇 在 另 一 本 發 明 之 製 程 具 體 例 中 ， 本 發 明 之 類 共 1 I 沸 組 成 物 > 若 需 要 時 可 於 適 當 潤 滑 劑 之 存 在 下 > 使 用 於 — 1 訂 | 産 生 熱 之 方 法 中 » 其 利 用 冷 凝 一 在 欲 加 熱 物 髏 附 近 之 包 含 1 1 類 共 沸 組 成 物 之 冷 凍 劑 ί 然 後 蒸 發 冷 凍 劑 0 如 熟 悉 此 技 m 1 1 者 容 易 察 知 * 本 發 明 之 類 共 沸 組 成 物 亦 可 用 於 發 泡 及 推 噴 1 I 劑 應 用 〇 1 > 線 I 須 知 本 發 明 組 成 物 可 包 括 額 外 不 干 擾 性 組 份 > 俥 可 形 成 1 1 新 穎 類 共 沸 組 成 物 0 任 何 該 等 組 成 物 被 視 為 在 本 發 明 之 範 1 1 團 内 〇 I 本 發 明 下 列 實 施 例 可 更 加 兀 全 地 例 示 » 須 知 實 施 例 僅 I 為 例 示 性 ， 且 非 限 制 性 〇 1 1 I 實 施 例 1 1 1 此 實 施 例 例 示 Μ H FC- 227e a惰化H PC -1 52 3 〇 惰化 1 1 HFC- 152a 所 需 之 HFC- 227e 3之濃度被測定於8 \ .0L爆炸球髏 1 1 1 本紙琅尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐）8 83. 3.10,000 經来部中夬橾準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（s ) 内，由二在不第鋼凸綈上熔接之304不銹鋸半球醱所溝成 ,並配置儀器監測壓力及溫度随時間之變化。將 HFC-152a與空氣之混合物及所欲濃度之惰性劑HFC-27ea導 入使用分壓之球體中，以測定惰化劑、燃料及空氣之體積 。然後，於球塍中心給予該混合物70焦耳點火能量之DC火 花。在火花活動後産生大於或等於1.0psia超踵之混合物 被視為可燃性，而産生低於1.0PSU超壓之混合物則被視 為不燃性。藉檢驗一条列具有各種空氣/燃料/ HPC-227ea 比率之混合物，可決定惟化所有評01523舆空氣之組合所 需之1^022763之濃度。可燃性測定顯示僅需要8.7體積％ HFC-227ea以賦與所有HFC-152a與空氣之組合不然性。對 HFC-227ea/HFC-152a/空氣糸統，自實驗數據決定之可燃 性圖表被示於圖1。自原點劏出而未通過可燃區之直線代 表提供不燃性混合物所需之最小HFC-227ea/HFC_152a比值 。已發現HPC-227ea舆HFC-152a之混合物可包含大約25重 量Si H F C - 1 5 2 a而仍為不燃性。 實施例2 此實施例例示HFC-227ea/HPC-152a混合物之類共沸性質 。HFC-227ea 與 HFC-15 2a之 80: 20 與 30: 70 重量混合物之 蒸氣壓力數據被示於表1及2。 本纸張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）9 83. 3.10,000 ---------^------.IT------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（7 ) 表1: HFC-227ea與HFC-152a之80: 20重量混合物之蒸氣壓 溫度（P) 壓力（ 10.0 19.7 20.0 24.7 30.0 30.7 40.0 37.6 50.0 46.0 60.0 55.5 70.0 66.0 80.0 78.5 90.0 92.3 100.0 108.0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .装· 訂 經濟部中央標隼局員工消费合作社印装 表2: HFC-227ea與HFC-152a之30: 70重量混合物之蒸氣壓 溫度（F) 壓力（p s i a ) 40.0 43.3 50.0 52.4 60.0 62 . 7 70.0 74 . 6 80.Θ 88.1 / 90.0 103.5 100.0 121.1 83. 3. 10,000 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS〉A4規格（210X297公釐）1〇 經济部中央揉準局負工消资合作社印装 A7 B7五、發明説明（8 ) 二组數據被使用以決定混合物之Carnahan-StarMng-DeSantis(CSD)二元交互作用偽數。如NBS技術備忘錄 1226所述，CSD二元交互作用係數容許對氣化化合物如 HFC-152a與HFC-227ea之混合物之精確物理及熱力性之計 算。CSD狀態之等式精確地說明氣磺類及其混合物之物理 及熱力性，亦精確地表示該等混合物之非共沸及共沸性質 。由蒸氣壓力數據可知，二元交互作用偽數偽根據Morrison 及McLinden於NBS技術備忘錄1226所述之程序決定。二元 交互作用偽數被發現為-0.014,與混合物之組成無關。条 統HFC-227ea/HFC-152a之相（Pxy)圖表被示於圖2 ;在此圖 中，上線為泡線（飽和液體），下線為露線（飽和蒸氣）。由 圖2可看出對所有組成物，露點一泡點5T低於5P。因此 .HFC-227ea與HFC-152a之混合物被看見在整個組成範圍 上為類共沸者。例如，HFC-227ea與HFC-152a之80: 20重 置混合物自圖2可看出之特激為泡點/露點5 T為0.7C。 實施例3 此實施例顯示混合物之不燃性。實施例2所述之 HFC-227ea與HFC-152a之80 : 20重量混合物僳以下面方式 試驗其可燃性。將樣品圓柱體放在水泥墊上，閥對圖柱髖 略打開，以容許樣品之散逸。漏失率百分比為0至100¾時 ，漏失蒸氣流無法用自漏失位置保持约0.5至3.0吋之火焰 源點燃。以純HFC-152a進行類似試驗，結果漏失HFC-152a 氣流被點燃而産生自行傳導火焰；氣流在除去火焰源後本 身繼鑛燃燒。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（2〖0X297公嫠〉 Π 83. 3.10,000 293035 A7 B7 五、發明説明（9 ) 實施例4 上述實施例1及2之調配物以習知方式用作推進劑、熱轉 移介質、滅火劑、氣態介電質及發泡劑，可得適當結果。 由詳述本發明及參照其較佳具體例可知，在不脱離所附 申請專利範圍所界定之本發明之範圍外，可對其作各種修 正及改變。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 12 83.3.10,000

Claims (1)

1. 8 Ατ8 ' B8 C8 D8 f > 丨 ιϊ> 85. 9. 14 修正本 六、申請專利範團 物 成 組 沸 共 類及 種烷 一 丙 1 0 至 5 量 Β 舅 - 在 3*物 ,3成 3*組 2 ί , 該 1 ,1成 %1組 虽所 重烷 95乙 至氟 55二 由1- 至 者 之 與 烷 65第丙 為圍氟 力範七 壓利3-氣專 CO 0 請 3, 之申 2 下如 1, P2 1 項 11 物 成 組 之 量 —1 量 所 重烷 90乙 至氟 60二 由1-係1, 其Κ 第 圍 範 利 専 請 〇 申 者如 成 3 組 冷 作 用 適 其 物 成 組 沸 共 類 之 0 凍 物 成 姐 沸 共 類 發 蒸 及 凝 冷 含 包 法 方 凍 冷 種 1 4 量 i S 5 9 至 5 5 由 物 成 至 5 及 烷 丙 氟 七 組量 該重 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ΤΛ· 者 成 組 所 烷 乙 氟 二 、1Τ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公釐） 1