WO2020002789A1 - Stabilisation du trifluoroiodomethane - Google Patents

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WO2020002789A1
WO2020002789A1 PCT/FR2019/051383 FR2019051383W WO2020002789A1 WO 2020002789 A1 WO2020002789 A1 WO 2020002789A1 FR 2019051383 W FR2019051383 W FR 2019051383W WO 2020002789 A1 WO2020002789 A1 WO 2020002789A1
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WO
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heat transfer
transfer fluid
equal
composition
trifluoroiodomethane
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Application number
PCT/FR2019/051383
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English (en)
Inventor
Wissam Rached
Original Assignee
Arkema France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C17/42—Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C19/00—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
    • C07C19/08—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine
    • C07C19/16—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing fluorine and iodine

Definitions

  • the present invention relates to compounds for stabilizing trifluoroiodomethane.
  • the invention also relates to the use of compositions comprising trifluoroiodomethane and such stabilizers, in particular for the replacement of R-410A.
  • R-410A is a heat transfer fluid consisting of 50% by weight of difluoromethane (HFC-32) and 50% by weight of pentafluoroethane (HFC-125). It has a low boiling point at -48.5 ° C, a high energy efficiency, it is non-flammable and non-toxic. It is used in particular for stationary air conditioning. However, this heat transfer fluid has a high global warming potential (GWP). It is therefore desirable to replace it.
  • HFC-32 difluoromethane
  • HFC-125 pentafluoroethane
  • trifluoroiodomethane has instability and a tendency to degrade. It is known to add stabilizing compounds to improve the stability of heat transfer compositions in refrigeration, air conditioning and heat pump systems.
  • Documents WO 2008/061083 and US 201 1/0126558 describe heat transfer compositions, comprising a hydrofluorolefin, an iodocarbon preferably being trifluoroiodomethane, and at least one lubricant for stabilizing the composition.
  • the composition may optionally comprise an additional stabilizer chosen from a phenol, an epoxide, a phosphite and a phosphate.
  • Document US 2008/0157023 describes heat transfer compositions comprising a hydrofluorolefin, an iodocarbon preferably being trifluoroiodomethane, at least one lubricant, and a metallic stabilizer.
  • compositions used as cooling fluids comprising at least one iodocarbon preferably being trifluoroiodomethane, and at least one stabilizer comprising a diene compound and an additional compound chosen from epoxides, phosphates and phosphites.
  • compositions used for the replacement of R-410A.
  • These compositions include difluoromethane (HFC-32), pentafluoroethane (HFC-125), trifluoroiodomethane and optionally an additional refrigerant chosen from 2,3,3,3-tetrafluoropropene (FIFO-1234yf) and trans-1, 3,3,3- tetrafluoropropene (FIFO-1234ze trans).
  • HFC-32 difluoromethane
  • HFC-125 pentafluoroethane
  • trifluoroiodomethane trifluoroiodomethane
  • optionally an additional refrigerant chosen from 2,3,3,3-tetrafluoropropene (FIFO-1234yf) and trans-1, 3,3,3- tetrafluoropropene (FIFO-1234ze trans).
  • FIFO-1234yf 2,3,3,3-tetrafluoropropene
  • compositions used as refrigerants for the replacement of existing refrigerants comprising trifluoroiodomethane and at least one stabilizer chosen from hindered phenols, epoxides, phosphates, phosphites, amines , thiols ...
  • compositions used as refrigerants for the replacement of existing refrigerants the compositions comprising trifluoroiodomethane, and a stabilizer comprising at least one phenol compound and optionally at least one epoxy compound.
  • the invention relates firstly to the use of a C3 to C6 alkene compound and comprising a single double bond, to stabilize the trifluoroiodomethane.
  • the alkene compound is a butene or a pentene, preferably but-1-ene; and / or the alkene compound present:
  • - a boiling temperature less than or equal to 100 ° C, preferably less than or equal to 75 ° C, and more particularly preferably less than or equal to 50 ° C; and or
  • a solidification temperature less than or equal to 0 ° C, preferably less than or equal to -25 ° C, and more particularly preferably less than or equal to -50 ° C.
  • the invention also relates to a composition comprising trifluoroiodomethane, and a C3 to C6 alkene compound and comprising a single double bond.
  • the alkene compound is a butene or a pentene, preferably but-1 -ene, and / or the alkene compound has:
  • - a boiling temperature less than or equal to 100 ° C, preferably less than or equal to 75 ° C, and more particularly preferably less than or equal to 50 ° C; and or
  • a solidification temperature less than or equal to 0 ° C, preferably less than or equal to -25 ° C, and more particularly preferably less than or equal to -50 ° C.
  • the composition comprises from 0.01 to 5%, preferably from 0.1 to 2.5%, and more particularly from 0.2 to 1.5%, by mass, of alkene compound; and / or from 10 to 90%, preferably from 20 to 80% by mass of trifluoroiodomethane.
  • the composition also comprises one or more heat transfer compounds other than trifluoroiodomethane, preferably chosen from: difluoromethane, pentafluoroethane, 1, 1, 2-trifluoroethylene, carbon dioxide, and the combinations of these.
  • the composition also comprises one or more additives chosen from stabilizers other than the alkene compound, lubricants, surfactants, tracer agents, fluorescent agents, odorants, solubilizers and mixtures thereof.
  • the composition is non-flammable; and / or has a GWP less than or equal to 1000.
  • the invention also relates to the use of the composition as described above as a heat transfer fluid in a vapor compression system; or in a heat engine.
  • the vapor compression system is:
  • the composition is used to replace R 41 OA, preferably in stationary air conditioning.
  • the invention also relates to a heat transfer installation comprising a vapor compression circuit containing the composition as described above as a heat transfer fluid.
  • the installation is chosen from mobile or stationary installations for heating by heat pump, air conditioning, refrigeration, freezing, thermodynamic electricity production cycles of the organic Rankine cycle type and motors.
  • thermal preferably a stationary air conditioning system.
  • the invention also relates to a method of heating or cooling a fluid or a body by means of a vapor compression system containing a heat transfer fluid, said method successively comprising evaporation of the transfer fluid of heat, compression of the heat transfer fluid, condensation of the heat transfer fluid and expansion of the heat transfer fluid, in which the heat transfer fluid is the composition as described above, said method preferably being a stationary air conditioning method.
  • the invention also relates to a method for reducing the environmental impact of a heat transfer installation comprising a vapor compression circuit containing an initial heat transfer fluid, said method comprising a step of replacing the heat transfer fluid.
  • initial heat in the vapor compression circuit by a final transfer fluid the final transfer fluid having a GWP lower than the initial heat transfer fluid, in which the final heat transfer fluid is the composition as described above above, and in which, preferably, the initial heat transfer fluid is R-410A.
  • the present invention meets the need expressed above. More particularly, it provides stable heat transfer compositions for use in vapor compression systems, these heat transfer compositions being harmless for the ozone layer, at low GWP, exhibiting good thermodynamic properties for transfer. heat, and preferably being non-flammable and non-toxic. These heat transfer compositions can be used to replace the R-410A fluid.
  • the global warming potential is defined with respect to carbon dioxide and with respect to a duration of 100 years, according to the method indicated in "The scientific assessment of ozone depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project ”.
  • the invention is based on the fact that the C3 to C6 alkenes compounds comprising a single double bond make it possible to stabilize the trifluoroiodomethane, that is to say to limit or prevent its degradation.
  • “Degradation” means the conversion of trifluoroiodomethane molecules into other species. Degradation of trifluoroiodomethane can especially result in an increase in the concentration of iodide ions, diiode, organic radicals and inorganic iodine acids.
  • the stabilizing compounds of the invention are therefore propene, butenes, pentenes and hexenes. Butenes and pentenes are preferred. Butenes are even more particularly preferred.
  • the stabilizing compounds of the invention may be straight or branched chain, and preferably branched.
  • boiling temperature is meant the boiling temperature at a pressure of 101.325 kPa, as determined according to standard NF EN 378-1 of April 2008.
  • they Preferably also, they have a solidification temperature less than or equal to 0 ° C, preferably less than or equal to -25 ° C, and more particularly preferably less than or equal to -50 ° C.
  • the solidification temperature is determined according to Test No. 102: Melting point / melting range (OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 1, OECD Publishing, Paris, 1995, available at address http: //dx.doi.orq/10.1787/9789264069534-fr)
  • Stabilizing compounds of the invention are in particular:
  • but-1-ene (boiling temperature of approximately -6 ° C.).
  • Two or more of two of the above compounds can also be used in combination.
  • the stabilizing compounds according to the invention are thus advantageously used in combination with trifluoroiodomethane in heat transfer applications.
  • the invention provides a composition, in particular useful for heat transfer applications, comprising at least trifluoroiodomethane and a stabilizing compound described above.
  • This composition may preferably be either a "heat transfer fluid” (ie a composition comprising only heat transfer compounds), or a “heat transfer composition”, comprising the transfer fluid heat, and one or more additives.
  • a "heat transfer fluid” ie a composition comprising only heat transfer compounds
  • a "heat transfer composition” comprising the transfer fluid heat, and one or more additives.
  • the stabilizing compound of the invention is capable of also having a heat transfer function, like trifluoroiodomethane, and can therefore be considered part of the heat transfer fluid itself.
  • the trifluoroiodomethane preferably represents from 1 to 99%, and preferably from 10 to 90% by mass of the composition. It can represent in particular from 1 to 10% of the composition; or from 10 to 15% of the composition; or from 15 to 20% of the composition; or from 20 to 25% of the composition; or from 25 to 30% of the composition; or from 30 to 35% of the composition; or from 35 to 40% of the composition; or from 40 to 45% of the composition; or from 45 to 50% of the composition; or from 50 to 55% of the composition; or from 55 to 60% of the composition; or from 60 to 65% of the composition; or from 65 to 70% of the composition; or from 70 to 75% of the composition; or from 75 to 80% of the composition; or from 80 to 85% of the composition; or from 85 to 90% of the composition; or from 90 to 99% of the composition (by mass).
  • the content of trifluoroiodomethane can also vary in several of the above ranges: for example from 50
  • the mass proportion of the above stabilizing compounds in the composition can be from 0.01 to 5% and in particular: from 0.01 to 0.05%; or from 0.05 to 0.1%; or from 0.1 to 0.2%, or from 0.2 to 0.3%; or from 0.3 to 0.4%; or from 0.4 to 0.5%; or from 0.5 to 0.6%; or from 0.6 to 0.7%; or from 0.7 to 0.8%; or from 0.8 to 0.9%; or from 0.9 to 1%; or from 1 to 1.2%; or from 1.2 to 1.5%, or from 1.5 to 2%; or from 2 to 2.5%; or from 2.5 to 3%; or from 3 to 3.5%; or from 3.5 to 4%; or from 4 to 4.5%; or 4.5 to 5%.
  • the presence of the stabilizing compound makes it possible to limit or prevent the degradation of the trifluoroiodomethane in the composition over time and / or when relatively high temperatures are applied.
  • composition according to the invention can also comprise at least one other heat transfer compound, in addition to trifluoroiodomethane (and the stabilizing compound).
  • another optional heat transfer compound may in particular be a hydrocarbon, ether, hydrofluoroether, hydrofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, hydrofluoroolefin, hydrochloroolefin or hydrochlorofluoroolefin compound.
  • said other heat transfer compound can be chosen from 1, 1, 1, 4,4,4-hexafluorobut-2-ene (HFO-1336mzz, E or Z isomer), 1-chloro -3,3,3-trifluoropropene (HCFO-1233zd, E or Z isomer), 3, 3, 4,4,4- pentafluorobut-1-ene (HFO-1345fz), 2,4,4,4-tetrafluorobut-1-ene (HFO-1354mfy), 1, 1, 2-trifluoroethylene (FIFO-1 123), 1, 1 , 1, 3,3-pentafluoropropane (FIFC-245fa), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (FIFO-1234yf), 1, 3,3,3- tetrafluoropropene (FIFO-1234ze), difluoromethane (FIFC -32), 1, 1, 1, 2- tetrafluoroethane (FIFC-134a), 1, 1, 2,2-tetrafluor
  • HFO-1 123, HFC-125, HFC-32, carbon dioxide and mixtures thereof are more particularly preferred.
  • each heat transfer compound other than trifluoroiodomethane may preferably represent from 0 to 90% by mass of the composition, more preferably from 0 to 70% by mass.
  • Each heat transfer compound other than trifluoroiodomethane can therefore represent from 0 to 5% of the composition; or from 5 to 10% of the composition; or from 10 to 15% of the composition; or from 15 to 20% of the composition; or from 20 to 25% of the composition; or from 25 to 30% of the composition; or from 30 to 35% of the composition; or from 35 to 40% of the composition; or from 40 to 45% of the composition; or from 45 to 50% of the composition; or from 50 to 55% of the composition; or from 55 to 60% of the composition; or from 60 to 65% of the composition; or from 65 to 70% of the composition; or from 70 to 75% of the composition; or from 75 to 80% of the composition; or from 80 to 85% of the composition; or from 85 to 90% of the composition.
  • the composition according to the invention can comprise carbon dioxide (CO2).
  • CO2 can represent in particular from 1 to 30% by mass of the composition.
  • the CO2 content can for example be from 1 to 5% of the composition; or from 5 to 10% of the composition; or from 10 to 15% of the composition; or from 15 to 20% of the composition; or from 20 to 25% of the composition; or from 25 to 30% of the composition.
  • composition in particular heat transfer fluid
  • the composition can thus be:
  • - a binary mixture (consisting, or consisting essentially, of impurities, of trifluoroiodomethane and of the alkene compound); - A ternary mixture (consisting, or consisting essentially, of impurities, of trifluoroiodomethane, the alkene compound and a heat transfer compound other than trifluoroiodomethane);
  • ternary mixture consisting, or consisting essentially, of impurities, of trifluoroiodomethane, of the alkene compound and of C0 2 );
  • a quaternary mixture consisting, or consisting essentially, of impurities, of trifluoroiodomethane, the alkene compound and two heat transfer compounds other than trifluoroiodomethane;
  • quaternary mixture consisting, or consisting essentially, of the impurities, of trifluoroiodomethane, of the alkene compound, of a heat transfer compound other than trifluoroiodomethane and of CO2;
  • senaire mixture consisting, or consisting essentially, of the impurities, of trifluoroiodomethane, of the alkene compound, of three heat transfer compounds other than trifluoroiodomethane and of CO2).
  • composition according to the invention in particular heat transfer fluid or heat transfer composition, in addition to trifluoroiodomethane and the alkene compound, comprises:
  • HFO-1 123 and optionally one or more other compounds chosen from the above compounds and preferably chosen from HFC-125, HFC-32 and C0 2 ; or - HFC-32, and optionally one or more other compounds chosen from the above compounds and preferably chosen from HFO-1123, HFC-125 and C0 2 ; or
  • FIFC-125 and optionally one or more other compounds chosen from the above compounds and preferably chosen from HFC-32, HFO-1123 and C0 2 .
  • composition of the invention (in particular heat transfer fluid) is:
  • the mixture of trifluoroiodomethane with the stabilizing compound is an azeotropic or quasi-azeotropic mixture.
  • the composition of the invention itself in particular heat transfer fluid, containing trifluoroiodomethane, the stabilizing compound and optionally one or more other heat transfer compounds, is an azeotropic or quasi-mixture azeotropic.
  • composition of the invention advantageously has a very low level of toxicity.
  • composition of the invention (in particular heat transfer fluid or heat transfer composition) is preferably non-flammable.
  • non-flammable nature of a fluid is assessed within the meaning of the ASHRAE 34-2007 standard, with a test temperature of 60 ° C instead of 100 ° C.
  • the heat transfer fluid or the heat transfer composition has a GWP less than or equal to 1100; or less than or equal to 1000; or less than or equal to 900; or less than or equal to 800; or less than or equal to 700; or less than or equal to 600; or less than or equal to 500; or less than or equal to 400; or less than or equal to 300; or less than or equal to 200; or less than or equal to 150; or less than or equal to 100; or less than or equal to 50.
  • composition of the invention may also contain various additives.
  • the additives can in particular be chosen from lubricants, nanoparticles, stabilizers (different from the stabilizing compounds of the invention), surfactants, tracer agents, fluorescent agents, odorants and solubilizers.
  • the stabilizer or stabilizers when they are present, preferably represent at most 5% by mass in the heat transfer composition.
  • the stabilizers mention may in particular be made of nitromethane, ascorbic acid, terephthalic acid, azoles such as tolutriazole or benzotriazole, phenolic compounds such as tocopherol, hydroquinone, t-butyl hydroquinone, 2,6-di-ter-butyl-4-methylphenol, epoxides (optionally fluorinated or perfluorinated or alkenyl or aromatic alkyl) such as n-butyl glycidyl ether, hexanediol diglycidyl ether, allyl glycidyl ether, butylphenylglycidyl ether, phosphites, phosphonates, thiols and lactones.
  • oils of mineral origin silicone oils, paraffins of natural origin, naphthenes, synthetic paraffins, alkylbenzenes, poly-alpha olefins, polyalkene glycols, polyol esters. and / or polyvinyl ethers.
  • nanoparticles it is possible in particular to use carbon nanoparticles, metal oxides (copper, aluminum), T1O2, AI2O3, M0S2 ...
  • tracer agents As tracer agents (capable of being detected), mention may be made of hydrofluorocarbons, deuterated or not, deuterated hydrocarbons, perfluorocarbons, fluoroethers, brominated compounds, iodized compounds, alcohols, aldehydes, ketones nitrous oxide and combinations thereof.
  • the tracer is different from the heat transfer compound (s) making up the heat transfer fluid.
  • solubilizing agents mention may be made of hydrocarbons, dimethyl ether, polyoxyalkylene ethers, amides, ketones, nitriles, chlorocarbons, esters, lactones, aryl ethers, fluoroethers and 1, 1 , 1-trifluoroalkanes.
  • the solubilizer is different from the heat transfer compound (s) making up the heat transfer fluid.
  • fluorescent agents there may be mentioned naphthalimides, perylenes, coumarins, anthracenes, phenanthracenes, xanthenes, thioxanthenes, naphthoxanhtenes, fluoresceins and derivatives and combinations thereof.
  • alkylacrylates As odorants, mention may be made of alkylacrylates, allylacrylates, acrylic acids, acrylesters, alkylethers, alkylesters, alkynes, aldehydes, thiols, thioethers, disulfides, allylisothiocyanates, alkanoic acids , amines, norbornenes, norbornene derivatives, cyclohexene, heterocyclic aromatics, ascaridole, o-methoxy (methyl) -phenol and combinations thereof.
  • the stabilizing compound according to the invention can also stabilize the heat transfer compounds other than trifluoroiodomethane and / or the additives present in the heat transfer composition.
  • the stabilizing compound can stabilize the lubricants and more particularly the ester polyols present in the heat transfer composition.
  • the composition of the invention can be used in a heat transfer process.
  • the method of heat transfer according to the invention is based on the use of an installation comprising a vapor compression system which contains the composition of the invention as a heat transfer fluid.
  • the heat transfer process can be a process of heating or cooling a fluid or a body.
  • the heat transfer method is a method of cooling a fluid or a body.
  • composition of the invention can also be used in a process for the production of mechanical work or electricity, in particular in accordance with a Rankine cycle.
  • the vapor compression system includes at least one evaporator, compressor, condenser and expansion valve, as well as heat transfer fluid transport lines between these elements.
  • the evaporator and the condenser include a heat exchanger allowing a heat exchange between the heat transfer fluid and another fluid or body.
  • a centrifugal compressor As a compressor, it is possible in particular to use a centrifugal compressor with one or more stages or a centrifugal mini-compressor.
  • Rotary, scroll, piston or screw compressors can also be used.
  • the compressor can be driven by an electric motor or by a gas turbine (for example powered by vehicle exhaust gases, for mobile applications) or by gear.
  • the vapor compression system then operates according to a conventional vapor compression cycle.
  • the cycle includes changing the state of the heat transfer fluid from a liquid phase (or two-phase liquid / vapor) to a vapor phase at a relatively low pressure, then compressing the fluid in the vapor phase to a relatively low pressure. high, the change of state (condensation) of the heat transfer fluid from the vapor phase to the liquid phase at a relatively high pressure, and the reduction of the pressure to start the cycle again.
  • the installation can also optionally include at least one heat transfer fluid circuit used to transmit heat (with or without change of state) between the heat transfer fluid circuit and the fluid or body to be heated or cooled.
  • the installation can also optionally include two (or more) vapor compression systems, containing identical or distinct heat transfer fluids.
  • vapor compression systems can be coupled together.
  • the installation can be mobile or stationary.
  • the heat transfer method can be a stationary air conditioning method (in residential premises or in industrial or commercial premises), or mobile air conditioning, in particular automobile, a stationary refrigeration method, or mobile refrigeration (eg refrigerated transport), or a stationary freezing or deep freezing process, or mobile freezing or deep freezing (eg refrigerated transport), or a stationary heating process, or mobile heating (eg automotive).
  • a stationary air conditioning method in residential premises or in industrial or commercial premises
  • mobile air conditioning in particular automobile
  • a stationary refrigeration method, or mobile refrigeration eg refrigerated transport
  • a stationary freezing or deep freezing process eg refrigerated transport
  • mobile freezing or deep freezing eg refrigerated transport
  • a stationary heating process eg automotive
  • the heating installations according to the invention include heat pumps.
  • the installation is a heat engine, which includes at least one evaporator, an expansion device, a condenser and a pump, as well as lines for transporting transfer fluid from heat between these elements.
  • the installation can then operate on a Rankine cycle.
  • turbines with one or more stages or regulators.
  • rotary, spiral, piston or screw regulators can also be used.
  • heat exchanger for implementing the heat transfer fluids according to the invention, and in particular co-current heat exchangers or, preferably, counter heat exchangers. -current.
  • the evaporator used in the context of the invention can be an overheated evaporator or a flooded evaporator.
  • an overheated evaporator all of the heat transfer fluid is evaporated at the outlet of the evaporator, and the vapor phase is overheated.
  • a flooded evaporator In a flooded evaporator, the heat transfer fluid in liquid form does not evaporate completely.
  • a flooded evaporator has a liquid phase and vapor phase separator.
  • the invention is also particularly useful when a high temperature exists at at least one point in the fluid circuit, and more particularly a temperature greater than or equal to 80 ° C, or 90 ° C, or 100 ° C, or 1 10 ° C, or at 120 ° C, or at 130 ° C, or at 140 ° C, or at 150 ° C, or at 160 ° C, or at 180 ° C, or at 200 ° C.
  • the general operating temperature is less than 100 ° C; but hot spots at the exit of the compressor can reach temperatures above 100 ° C, affecting the heat transfer fluid for a small proportion of its full circulation time (eg less than 1%).
  • the temperature of the composition used as heat transfer fluid remains higher than the solidification temperature of the stabilizing compound, in order to avoid any deposit of solid material in the circuit. .
  • composition according to the invention can be used to replace R-41 OA.
  • composition of the invention meets several of the following criteria (and preferably all):
  • the volumetric capacity obtained with the composition of the invention is approximately equal to or greater than that of R-41 OA, in particular is worth at least 90%, or at least 95%, or at least 100% of that of R-410A;
  • the coefficient of performance obtained with the composition of the invention is approximately equal to or greater than that of R-410A, in particular is worth at least 90%, or at least 95%, or at least 100% of that of R-410A;
  • composition of the invention is non-flammable
  • composition of the invention has a low GWP
  • the pressure at the outlet of the compressor obtained with the composition of the invention is not too high compared to that obtained with R- 410A, and in particular is less than or equal to 1.7 times that obtained with R- 410A, or is less than or equal to 1.6 times that obtained with R-410A, or is less than or equal to 1.5 times that obtained with R-410A, or is less than or equal to 1.4 times that obtained with the R-
  • the temperature slip on the evaporator obtained with the composition of the invention is moderate, and in particular is less than or equal to 10 ° C, or 8 ° C, or 6 ° C, or 5 ° C, or at 4 ° C, or at 3 ° C, or at 2 ° C, or at 1 ° C.
  • Heat transfer fluids consisting essentially (or consisting) of the following compounds are for example capable of providing a good set of properties, in particular for the replacement of R-410A in moderate temperature cooling or moderate temperature heating processes, and more particularly in stationary air conditioning:
  • composition according to the invention can also be useful as a blowing agent, propellant (for example for an aerosol), cleaning agent or solvent, dielectric gas, in addition to its use as a heat transfer fluid. .
  • the composition according to the invention can be used alone or in combination with known propellants.
  • the propellant comprises, preferably consists of, a composition according to the invention.
  • the active substance to be sprayed can be mixed with the propellant and inert compounds, solvents or other additives, to form a spray composition.
  • the composition to be sprayed is an aerosol.
  • the composition according to the invention can be included in a blowing composition, which preferably comprises one or more other compounds capable of reacting and of forming a foam or cellular structure under appropriate conditions, as is known to those skilled in the art.
  • the invention provides a process for the preparation of an expanded thermoplastic product first comprising the preparation of a polymeric expansion composition.
  • the polymeric expanding composition is prepared by plasticizing a polymeric resin and mixing the compounds of a blowing agent composition at an initial pressure.
  • the plasticization of the polymer resin can be carried out under the effect of heat, by heating the polymeric resin to soften it sufficiently to mix a blowing agent composition.
  • the plasticization temperature is close to the glass transition temperature or the melting temperature for crystalline polymers.
  • compositions according to the invention include uses as a solvent, cleaning agent or the like.
  • examples include degreasing by steam, precision cleaning, cleaning of electronic circuits, dry cleaning, abrasive cleaning, solvents for depositing lubricants and release agents, and other treatments. solvent or surface.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

L'invention concerne l'utilisation d'un composé alcène en C3 à C6 et comportant une seule double liaison, pour stabiliser le trifluoroiodométhane. L'invention concerne également une composition comprenant du trifluoroiodométhane, et un composé alcène en C3 à C6 et comportant une seule double liaison; ainsi que diverses utilisations de cette composition.

Description

STABILISATION DU TRIFLUOROIODOMETHANE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne des composés permettant de stabiliser le trifluoroiodométhane. L’invention concerne également l’utilisation de compositions comprenant du trifluoroiodométhane et de tels stabilisants, notamment pour le remplacement du R-410A.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Le R-410A est un fluide de transfert de chaleur constitué de 50 % en poids de difluorométhane (HFC-32) et de 50 % en poids de pentafluoroéthane (HFC- 125). Il présente un bas point d’ébullition à -48,5°C, une efficacité énergétique élevée, il est non-inflammable et non toxique. Il est utilisé notamment pour la climatisation stationnaire. Toutefois, ce fluide de transfert de chaleur présente un potentiel de réchauffement climatique (GWP) élevé. Il est donc souhaitable de le remplacer.
Ainsi, des fluides de transfert de chaleur alternatifs sont recherchés ayant un bas GWP, une faible toxicité et étant non-inflammable. Parmi des différentes solutions, le trifluoroiodométhane (CF3I) seul ou en mélange a été proposé.
Cependant, le trifluoroiodométhane présente une instabilité et une tendance à la dégradation. Il est connu d’ajouter des composés stabilisants pour améliorer la stabilité des compositions de transfert de chaleur dans des systèmes de réfrigération, climatisation et de pompe à chaleur.
Les documents WO 2008/061083 et US 201 1/0126558 décrivent des compositions de transfert de chaleur, comprenant une hydrofluoroléfine, un iodocarbone étant de préférence du trifluoroiodométhane, et au moins un lubrifiant pour stabiliser la composition. La composition peut éventuellement comprendre un stabilisant additionnel choisi parmi un phénol, un époxyde, un phosphite et un phosphate. Le document US 2008/0157023 décrit des compositions de transfert de chaleur comprenant une hydrofluoroléfine, un iodocarbone étant de préférence du trifluoroiodométhane, au moins un lubrifiant, et un stabilisant métallique.
Le document WO 2013/138123 décrit des compositions utilisées en tant que fluides réfrigérants comprenant au moins un iodocarbone étant de préférence du trifluoroiodométhane, et au moins un stabilisant comprenant un composé diénique et un composé additionnel choisi parmi les époxydes, les phosphates et les phosphites.
Les documents US 2018/0030324, US 2018/0030325 et WO 2018/022888 décrivent des compositions de transfert de chaleur utilisées pour le remplacement du R-410A. Ces compositions comprennent du difluorométhane (HFC-32), du pentafluoroéthane (HFC-125), du trifluoroiodométhane et optionnellement un fluide réfrigérant additionnel choisi parmi le 2,3,3,3-tetrafluoropropène (FIFO-1234yf) et le trans-1 ,3,3,3- tetrafluoropropène (trans FIFO-1234ze). Ces compositions peuvent également comprendre des stabilisants choisis parmi les composés diéniques, les phénols, les époxydes, les composés phosphorés et les composés azotés.
Le document WO 2007/126760 décrit des compositions utilisées en tant que fluides réfrigérants pour le remplacement des fluides réfrigérants existants, les compositions comprenant du trifluoroiodométhane et au moins un stabilisant choisit parmi les phénols encombrés, les époxydes, les phosphates, les phosphites, les amines, les thiols...
Le document WO 2005/103187 décrit des compositions utilisées en tant que fluides réfrigérants pour le remplacement des fluides réfrigérants existants, les compositions comprenant du trifluoroiodométhane, et un stabilisant comprenant au moins un composé phénol et optionnellement au moins un composé époxyde.
Il existe donc un besoin de fournir des compositions de transfert de chaleur stables, pour une utilisation dans des systèmes de compression de vapeur, ces compositions de transfert de chaleur devant être inoffensives pour la couche d’ozone, à bas GWP, devant présenter de bonnes propriétés thermodynamiques pour le transfert de chaleur, et devant de préférence être non inflammables et non toxiques. Il existe en particulier un besoin de fournir de telles compositions de transfert de chaleur dans la perspective du remplacement du fluide R-410A.
RESUME DE L’INVENTION L’invention concerne en premier lieu l’utilisation d’un composé alcène en C3 à C6 et comportant une seule double liaison, pour stabiliser le trifluoroiodométhane.
Dans certains modes de réalisation, le composé alcène est un butène ou un pentène, de préférence le but-1 -ène ; et/ou le composé alcène présente :
- une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C, de préférence inférieure ou égale à 75°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à 50°C ; et/ou
- une température de solidification inférieure ou égale à 0°C, de préférence inférieure ou égale à -25°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à -50°C.
L’invention concerne également une composition comprenant du trifluoroiodométhane, et un composé alcène en C3 à C6 et comportant une seule double liaison.
Dans certains modes de réalisation, le composé alcène est un butène ou un pentène, de préférence le but-1 -ène, et/ou le composé alcène présente :
- une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C, de préférence inférieure ou égale à 75°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à 50°C ; et/ou
- une température de solidification inférieure ou égale à 0°C, de préférence inférieure ou égale à -25°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à -50°C.
Dans certains modes de réalisation, la composition comprend de 0,01 à 5 %, de préférence de 0,1 à 2,5 %, et plus particulièrement de 0,2 à 1 ,5 %, en masse, de composé alcène ; et/ou de 10 à 90 %, de préférence de 20 à 80 % en masse de trifluoroiodométhane.
Dans certains modes de réalisation, la composition comprend en outre un ou plusieurs composés de transfert de chaleur différents du trifluoroiodométhane, de préférence choisis parmi : le difluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1 ,1 ,2-trifluoroéthylène, le dioxyde de carbone, et les combinaisons de ceux-ci.
Dans certains modes de réalisation, la composition comprend en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi des stabilisants différents du composé alcène, des lubrifiants, des tensioactifs, des agents traceurs, des agents fluorescents, des agents odorants, des agents de solubilisation et leurs mélanges.
Dans certains modes de réalisation, la composition est non-inflammable ; et/ou présente un GWP inférieur ou égal à 1000. L’invention concerne également l’utilisation de la composition telle que décrite ci-dessus en tant que fluide de transfert de chaleur dans un système de compression de vapeur ; ou dans un moteur thermique.
Dans certains modes de réalisation, le système de compression de vapeur est :
- un système de climatisation ; ou
- un système de réfrigération ; ou
- un système de congélation ; ou
un système de pompe à chaleur.
Dans certains modes de réalisation, la composition est utilisée pour le remplacement du R 41 OA, de préférence dans la climatisation stationnaire.
L’invention concerne également une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant la composition telle que décrite ci-dessus en tant que fluide de transfert de chaleur.
Dans certains modes de réalisation, l’installation est choisie parmi les installations mobiles ou stationnaires de chauffage par pompe à chaleur, de climatisation, de réfrigération, de congélation, les cycles thermodynamiques de production d’électricité de type cycle organique de Rankine et les moteurs thermiques, de préférence une installation de climatisation stationnaire.
L’invention concerne également un procédé de chauffage ou de refroidissement d’un fluide ou d’un corps au moyen d’un système de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur, ledit procédé comprenant successivement l’évaporation du fluide de transfert de chaleur, la compression du fluide de transfert de chaleur, la condensation du fluide de transfert de chaleur et la détente du fluide de transfert de chaleur, dans lequel le fluide de transfert de chaleur est la composition telle que décrite ci-dessus, ledit procédé étant de préférence un procédé de climatisation stationnaire.
L’invention concerne également un procédé de réduction de l’impact environnemental d’une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur initial, ledit procédé comprenant une étape de remplacement du fluide de transfert de chaleur initial dans le circuit de compression de vapeur par un fluide de transfert final, le fluide de transfert final présentant un GWP inférieur au fluide de transfert de chaleur initial, dans lequel le fluide de transfert de chaleur final est la composition telle que décrite ci-dessus, et dans lequel, de préférence, le fluide de transfert de chaleur initial est le R-410A. La présente invention répond au besoin exprimé ci-dessus. Elle fournit plus particulièrement des compositions de transfert de chaleur stables, pour une utilisation dans des systèmes de compression de vapeur, ces compositions de transfert de chaleur étant inoffensives pour la couche d’ozone, à bas GWP, présentant de bonnes propriétés thermodynamiques pour le transfert de chaleur, et étant de préférence non inflammables et non toxiques. Ces compositions de transfert de chaleur peuvent être utilisées pour le remplacement du fluide R-410A.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
Sauf mention contraire, dans l’ensemble de la demande les proportions de composés indiquées sont données en pourcentages massiques.
Selon la présente demande, le potentiel de réchauffement global (GWP) est défini par rapport au dioxyde de carbone et par rapport à une durée de 100 ans, selon la méthode indiquée dans « The scientific assessment of ozone déplétion, 2002, a report of the World Meteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project ».
L’invention repose sur le fait que les composés alcènes en C3 à C6 comportant une seule double liaison permettent de stabiliser le trifluoroiodométhane, c’est-à-dire de limiter ou d’empêcher sa dégradation. Par « dégradation », on entend la conversion de molécules de trifluoroiodométhane en d’autres espèces. La dégradation du trifluoroiodométhane peut notamment se traduire par une augmentation de la concentration des ions iodures, du diiode, des radicaux organiques et des acides inorganiques d’iode.
Les composés stabilisants de l’invention sont donc le propène, les butènes, les pentènes et les hexènes. Les butènes et les pentènes sont préférés. Les butènes sont encore plus particulièrement préférés.
Les composés stabilisants de l’invention peuvent être à chaîne linéaire ou ramifiée, et de préférence ramifiée.
De préférence, ils présentent une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C, de préférence encore inférieure ou égale à 75°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à 50°C. Par « température d’ébullition », on entend la température d’ébullition à une pression de 101 ,325 kPa, telle que déterminée selon la norme NF EN 378-1 d’avril 2008.
De préférence également, ils présentent une température de solidification inférieure ou égale à 0°C, de préférence inférieure ou égale à -25°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à -50°C.
La température de solidification est déterminée selon l 'Essai n° 102: Point de fusion/l ntervalle de fusion (Lignes directrices de l'OCDE pour les essais de produits chimiques, Section 1 , Éditions OCDE, Paris, 1995, disponible à l’adresse http://dx.doi.orq/10.1787/9789264069534-fr)·
Des composés stabilisants de l’invention sont notamment :
- le but-1-ène ;
- le cis-but-2-ène ;
- le trans-but-2-ène ;
- le 2-méthyl-prop-1-ène ;
- le pent-1-ène ;
- le cis-pent-2-ène ;
- le trans-pent-2-ène ;
- le 2-méthyl-but-1 -ène ;
- le 2-méthyl-but-2-ène ; et
- le 3-méthyl-but-1 -ène.
Parmi les composés préférés, on compte notamment le but-1 -ène (température d’ébullition de -6°C environ).
Deux ou plus de deux des composés ci-dessus peuvent également être utilisés en combinaison.
Les composés stabilisants selon l’invention sont ainsi avantageusement utilisés en association avec du trifluoroiodométhane dans des applications de transfert de chaleur.
Ainsi, l’invention propose une composition, notamment utile pour les applications de transfert de chaleur, comprenant au moins du trifluoroiodométhane et un composé stabilisant décrit ci-dessus.
Cette composition peut être, de préférence, soit un « fluide de transfert de chaleur » (c’est à dire une composition comprenant uniquement des composés de transfert de chaleur), soit une « composition de transfert de chaleur », comprenant le fluide de transfert de chaleur, et un ou plusieurs additifs.
Le composé stabilisant de l’invention est susceptible d’avoir également une fonction de transfert de chaleur, tout comme le trifluoroiodométhane, et peut donc être considéré comme faisant partie du fluide de transfert de chaleur lui- même.
Dans la composition de l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur), le trifluoroiodométhane représente de préférence de 1 à 99 %, et de préférence de 10 à 90 % en masse de la composition. Il peut représenter notamment de 1 à 10 % de la composition ; ou de 10 à 15 % de la composition ; ou de 15 à 20 % de la composition ; ou de 20 à 25 % de la composition ; ou de 25 à 30 % de la composition ; ou de 30 à 35 % de la composition ; ou de 35 à 40 % de la composition ; ou de 40 à 45 % de la composition ; ou de 45 à 50 % de la composition ; ou de 50 à 55 % de la composition ; ou de 55 à 60 % de la composition ; ou de 60 à 65 % de la composition ; ou de 65 à 70 % de la composition; ou de 70 à 75 % de la composition ; ou de 75 à 80 % de la composition; ou de 80 à 85 % de la composition ; ou de 85 à 90 % de la composition ; ou de 90 à 99 % de la composition (en masse). La teneur en trifluoroiodométhane peut également varier dans plusieurs des intervalles ci-dessus : par exemple de 50 à 55 % et de 55 à 60 %, c’est-à-dire de 50 à 60 %, etc.
La proportion massique des composés stabilisants ci-dessus dans la composition (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur) peut être de 0,01 à 5 % et notamment : de 0,01 à 0,05 % ; ou de 0,05 à 0,1 % ; ou de 0,1 à 0,2 %, ou de 0,2 à 0,3 % ; ou de 0,3 à 0,4 % ; ou de 0,4 à 0,5 % ; ou de 0,5 à 0,6 % ; ou de 0,6 à 0,7 % ; ou de 0,7 à 0,8 % ; ou de 0,8 à 0,9 % ; ou de 0,9 à 1 % ; ou de 1 à 1 ,2 % ; ou de 1 ,2 à 1 ,5 %, ou de 1 ,5 à 2 % ; ou de 2 à 2,5 % ; ou de 2,5 à 3 % ; ou de 3 à 3,5 % ; ou de 3,5 à 4 % ; ou de 4 à 4,5 % ; ou de 4,5 à 5 %.
La présence du composé stabilisant permet de limiter ou d’empêcher la dégradation du trifluoroiodométhane dans la composition au cours du temps et/ou en cas d’application de températures relativement élevées.
La composition selon l’invention peut également comprendre au moins un autre composé de transfert de chaleur, en plus du trifluoroiodométhane (et du composé stabilisant). Un tel autre composé de transfert de chaleur optionnel peut être notamment un composé hydrocarbure, éther, hydrofluoroéther, hydrofluorocarbure, hydrochlorofluorocarbure, hydrofluorooléfine, hydrochlorooléfine ou hydrochlorofluorooléfine.
A titre d’exemple, ledit autre composé de transfert de chaleur peut être choisi parmi le 1 ,1 ,1 ,4,4,4-hexafluorobut-2-ène (HFO-1336mzz, isomère E ou Z), le 1 -chloro-3,3,3-trifluoropropène (HCFO-1233zd, isomère E ou Z), le 3, 3, 4,4,4- pentafluorobut-1 -ène (HFO-1345fz), le 2,4,4,4-tétrafluorobut-1 -ène (HFO- 1354mfy), le 1 ,1 ,2-trifluoroéthylène (FIFO-1 123), le 1 ,1 ,1 ,3,3-pentafluoropropane (FIFC-245fa), le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (FIFO-1234yf), le 1 ,3,3,3- tétrafluoropropène (FIFO-1234ze), le difluorométhane (FIFC-32), le 1 , 1 ,1 ,2- tétrafluoroéthane (FIFC-134a), le 1 ,1 ,2,2-tétrafluoroéthane (FIFC-134), le 1 ,1 - difluoroéthane (FIFC-152a), le pentafluoroéthane (FIFC-125), le 1 ,1 ,1 ,3,3- pentafluorobutane (FIFC-365nnfc), le méthoxynonafluorobutane (FIFE7100), le butane (FIC-600), le 2-méthylbutane (FIC-601 a), le pentane (FIC-601 ), l’éthyl éther, le méthyl acétate, le dioxyde de carbone et les combinaisons de ceux-ci.
Le HFO-1 123, le HFC-125, le HFC-32, le dioxyde de carbone et les mélanges de ceux-ci sont plus particulièrement préférés.
Dans la composition de l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur), chaque composé de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane peut représenter de préférence de 0 à 90 % en masse de la composition, de préférence encore de 0 à 70 % en masse.
Chaque composé de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane peut donc représenter de 0 à 5 % de la composition ; ou de 5 à 10 % de la composition ; ou de 10 à 15 % de la composition ; ou de 15 à 20 % de la composition ; ou de 20 à 25 % de la composition ; ou de 25 à 30 % de la composition ; ou de 30 à 35 % de la composition ; ou de 35 à 40 % de la composition ; ou de 40 à 45 % de la composition ; ou de 45 à 50 % de la composition ; ou de 50 à 55 % de la composition ; ou de 55 à 60 % de la composition ; ou de 60 à 65 % de la composition ; ou de 65 à 70 % de la composition; ou de 70 à 75 % de la composition ; ou de 75 à 80 % de la composition; ou de 80 à 85 % de la composition ; ou de 85 à 90 % de la composition.
En particulier, la composition selon l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur) peut comprendre du dioxyde de carbone (CO2). Le CO2 peut représenter notamment de 1 à 30 % en masse de la composition. Ainsi, la teneur en CO2 peut par exemple être de 1 à 5 % de la composition ; ou de 5 à 10 % de la composition ; ou de 10 à 15 % de la composition ; ou de 15 à 20 % de la composition ; ou de 20 à 25 % de la composition ; ou de 25 à 30 % de la composition.
La composition (notamment fluide de transfert de chaleur) peut ainsi être :
- un mélange binaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane et du composé alcène) ; - un mélange ternaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène et d’un composé de transfert de chaleur autre que trifluoroiodométhane) ;
- un mélange ternaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène et du C02) ;
- un mélange quaternaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène et de deux composés de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane) ;
- un mélange quaternaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène, d’un composé de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane et du CO2) ;
- un mélange quinquénaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène et de trois composés de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane.
- un mélange quinquénaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène, de deux composés de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane et du CO2) ;
- un mélange sénaire (consistant, ou consistant essentiellement, aux impuretés près, en du trifluoroiodométhane, du composé alcène, de trois composés de transfert de chaleur autre que le trifluoroiodométhane et du CO2).
Lorsqu’un composé existe sous forme de stéréoisomères (notamment cis/trans ou Z/E), par convention les mélanges de deux stéréoisomères comptent comme un seul composé pour les besoins de la classification ci-dessus.
Dans certains modes de réalisation, la composition selon l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur), outre le trifluoroiodométhane et le composé alcène, comprend :
- du HFO-1 123, et optionnellement un ou plusieurs autres composés choisis parmi les composés ci-dessus et de préférence choisis parmi le HFC-125, le HFC-32 et le C02 ; ou - du HFC-32, et optionnellement un ou plusieurs autres composés choisis parmi les composés ci-dessus et de préférence choisis parmi le HFO-1123, le HFC-125 et le C02 ; ou
- du FIFC-125, et optionnellement un ou plusieurs autres composés choisis parmi les composés ci-dessus et de préférence choisis parmi le HFC-32, le HFO-1123 et le C02.
Dans certains modes de réalisation, la composition de l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur) est :
- un mélange ternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène et de C02 ; ou
- un mélange ternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène et de HFC-32 ; ou
- un mélange ternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène et de HFO-1123 ; ou
- un mélange ternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène et de HFC-125 ; ou
- un mélange quaternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-32 et de HFO-1123 ; ou
- un mélange quaternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-32 et de HFC-125 ; ou
- un mélange quaternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFO-1123 et de HFC-125 ; ou
- un mélange quaternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-32 et de C02 ; ou
- un mélange quaternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFO-1123 et de C02 ; ou
- un mélange quaternaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-125 et de C02 ; ou
- un mélange quinquénaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-32, de HFC-125 et de HFO-1123 ; ou
- un mélange quinquénaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-32, de HFC-125 et de C02 ; ou
- un mélange quinquénaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFC-32, de HFC-1123 et de C02 ; ou
- un mélange quinquénaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFO-1123, de HFC-125 et de C02 ; ou - un mélange sénaire de trifluoroiodométhane, de composé alcène, de HFO-1 123, de HFC-32, HFC-125 et de C02.
Dans certains modes de réalisation, le mélange du trifluoroiodométhane avec le composé stabilisant est un mélange azéotropique ou quasi-azéotropique. Dans certains modes de réalisation, la composition de l’invention elle-même (notamment fluide de transfert de chaleur), contenant le trifluoroiodométhane, le composé stabilisant et éventuellement un ou plusieurs autres composés de transfert de chaleur, est un mélange azéotropique ou quasi-azéotropique.
La composition de l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur) a avantageusement un niveau très bas de toxicité.
La composition de l’invention (notamment fluide de transfert de chaleur ou composition de transfert de chaleur) est de préférence non-inflammable.
Le caractère « non-inflammable » d’un fluide est apprécié au sens de la norme ASHRAE 34-2007, avec une température de test de 60°C au lieu de 100°C.
Dans certains modes de réalisation, le fluide de transfert de chaleur ou la composition de transfert de chaleur présente un GWP inférieur ou égal à 1 100 ; ou inférieur ou égal à 1000 ; ou inférieur ou égal à 900 ; ou inférieur ou égal à 800 ; ou inférieur ou égal à 700 ; ou inférieur ou égal à 600 ; ou inférieur ou égal à 500 ; ou inférieur ou égal à 400 ; ou inférieur ou égal à 300 ; ou inférieur ou égal à 200 ; ou inférieur ou égal à 150 ; ou inférieur ou égal à 100 ; ou inférieur ou égal à 50.
La composition de l’invention peut également comporter des additifs divers. Dans le cas où il s’agit d’une composition de transfert de chaleur, les additifs peuvent notamment être choisis parmi les lubrifiants, les nanoparticules, les stabilisants (différents des composés stabilisants de l’invention), les tensioactifs, les agents traceurs, les agents fluorescents, les agents odorants et les agents de solubilisation.
Le ou les stabilisants, lorsqu’ils sont présents, représentent de préférence au plus 5 % en masse dans la composition de transfert de chaleur. Parmi les stabilisants, on peut citer notamment le nitrométhane, l’acide ascorbique, l’acide téréphtalique, les azoles tels que le tolutriazole ou le benzotriazole, les composés phénoliques tels que le tocophérol, l’hydroquinone, le t-butyl hydroquinone, le 2,6-di-ter-butyl-4-méthylphénol, les époxydes (alkyl éventuellement fluoré ou perfluoré ou alkényl ou aromatique) tels que les n-butyl glycidyl éther, hexanediol diglycidyl éther, allyl glycidyl éther, butylphénylglycidyl éther, les phosphites, les phosphonates, les thiols et les lactones.
A titre de lubrifiants on peut notamment utiliser des huiles d’origine minérale, des huiles de silicone, des paraffines d’origine naturelle, des naphtènes, des paraffines synthétiques, des alkylbenzènes, des poly-alpha oléfines, des polyalkène glycols, des polyol esters et/ou des polyvinyléthers.
A titre de nanoparticules on peut notamment utiliser les nanoparticules de charbon, les oxydes métalliques (cuivre, aluminium), T1O2, AI2O3, M0S2...
A titre d’agents traceurs (susceptibles d’être détectés) on peut citer les hydrofluorocarbures deutérés ou non, les hydrocarbures deutérés, les perfluorocarbures, les fluoroéthers, les composés bromés, les composés iodés, les alcools, les aldéhydes, les cétones, le protoxyde d’azote et les combinaisons de ceux-ci. L’agent traceur est différent du ou des composés de transfert de chaleur composant le fluide de transfert de chaleur.
A titre d’agents de solubilisation, on peut citer les hydrocarbures, le diméthyléther, les polyoxyalkylène éthers, les amides, les cétones, les nitriles, les chlorocarbures, les esters, les lactones, les aryl éthers, les fluoroéthers et les 1 ,1 ,1 -trifluoroalcanes. L’agent de solubilisation est différent du ou des composés de transfert de chaleur composant le fluide de transfert de chaleur.
A titre d’agents fluorescents, on peut citer les naphthalimides, les perylènes, les coumarines, les anthracènes, les phénanthracènes, les xanthènes, les thioxanthènes, les naphthoxanhtènes, les fluorescéines et les dérivés et combinaisons de ceux-ci.
A titre d'agents odorants, on peut citer les alkylacrylates, les allylacrylates, les acides acryliques, les acrylesters, les alkyléthers, les alkylesters, les alcynes, les aldéhydes, les thiols, les thioéthers, les disulfures, les allylisothiocyanates, les acides alcanoïques, les amines, les norbornènes, les dérivés de norbornènes, le cyclohexène, les composés aromatiques hétérocycliques, l’ascaridole, l’o- méthoxy(méthyl)-phénol et les combinaisons de ceux-ci.
Le composé stabilisant selon l’invention, peut également stabiliser les composés de transfert de chaleur autres que le trifluoroiodométhane et/ou les additifs présents dans la composition de transfert de chaleur. De préférence, parmi les différents additifs, le composé stabilisant peut stabiliser les lubrifiants et plus particulièrement les polyols ésters présents dans la composition de transfert de chaleur.
La composition de l’invention peut être utilisée dans un procédé de transfert de chaleur. Le procédé de transfert de chaleur selon l’invention repose sur l’utilisation d’une installation comprenant un système de compression de vapeur qui contient la composition de l’invention en tant que fluide de transfert de chaleur. Le procédé de transfert de chaleur peut être un procédé de chauffage ou de refroidissement d’un fluide ou d’un corps. De préférence, le procédé de transfert de chaleur est un procédé de refroidissement d’un fluide ou d’un corps.
La composition de l’invention peut aussi être utilisée dans un procédé de production de travail mécanique ou d’électricité, notamment conformément à un cycle de Rankine.
Pour les applications de chauffage et de refroidissement, le système de compression de vapeur comprend au moins un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur, ainsi que des lignes de transport de fluide de transfert de chaleur entre ces éléments. L’évaporateur et le condenseur comprennent un échangeur de chaleur permettant un échange de chaleur entre le fluide de transfert de chaleur et un autre fluide ou corps.
A titre de compresseur, on peut utiliser notamment un compresseur centrifuge à un ou plusieurs étages ou un mini-compresseur centrifuge. Les compresseurs rotatifs, spirales, à piston ou à vis peuvent aussi être utilisés. Le compresseur peut être entraîné par un moteur électrique ou par une turbine à gaz (par exemple alimentée par les gaz d’échappement d’un véhicule, pour les applications mobiles) ou par engrenage.
Le système de compression de vapeur fonctionne alors selon un cycle classique de compression de vapeur. Le cycle comprend le changement d’état du fluide de transfert de chaleur d’une phase liquide (ou diphasique liquide/vapeur) vers une phase vapeur à une pression relativement faible, puis la compression du fluide en phase vapeur jusqu’à une pression relativement élevée, le changement d’état (condensation) du fluide de transfert de chaleur de la phase vapeur vers la phase liquide à une pression relativement élevée, et la réduction de la pression pour recommencer le cycle.
L’installation peut également éventuellement comprendre au moins un circuit de fluide caloporteur utilisé pour transmettre la chaleur (avec ou sans changement d’état) entre le circuit de fluide de transfert de chaleur et le fluide ou corps à chauffer ou refroidir.
L’installation peut également éventuellement comprendre deux systèmes de compression de vapeur (ou plus), contenant des fluides de transfert de chaleur identiques ou distincts. Par exemple, les systèmes de compression de vapeur peuvent être couplés entre eux. L’installation peut être mobile ou stationnaire.
Ainsi, le procédé de transfert de chaleur peut être un procédé de climatisation stationnaire (dans des locaux d’habitation ou dans des locaux industriels ou commerciaux), ou de climatisation mobile, notamment automobile, un procédé de réfrigération stationnaire, ou de réfrigération mobile (par exemple de transport frigorifique), ou un procédé de congélation ou surgélation stationnaire, ou de congélation ou surgélation mobile (par exemple de transport frigorifique), ou un procédé de chauffage stationnaire, ou de chauffage mobile (par exemple automobile).
Les installations de chauffage selon l’invention comprennent les pompes à chaleur.
Pour les applications de production de travail mécanique ou d’électricité, l’installation est un moteur thermique, qui comprend au moins un évaporateur, un organe de détente, un condenseur et une pompe, ainsi que des lignes de transport de fluide de transfert de chaleur entre ces éléments. L’installation peut alors fonctionner selon un cycle de Rankine.
A titre d’organe de détente, on peut notamment utiliser des turbines à un ou plusieurs étages ou bien des détendeurs. A titre d’exemple, des détendeurs rotatifs, spirales, à piston ou à vis peuvent aussi être utilisés.
Il est possible d’utiliser tout type d’échangeur de chaleur pour la mise en œuvre des fluides de transfert de chaleur selon l’invention, et notamment des échangeurs de chaleur à co-courant ou, de préférence, des échangeurs de chaleur à contre-courant.
En particulier, l’évaporateur utilisé dans le cadre de l’invention peut être un évaporateur à surchauffe ou un évaporateur noyé. Dans un évaporateur à surchauffe, la totalité du fluide de transfert de chaleur est évaporé à la sortie de l’évaporateur, et la phase vapeur est surchauffée.
Dans un évaporateur noyé, le fluide de transfert de chaleur sous forme liquide ne s’évapore pas complètement. Un évaporateur noyé comporte un séparateur de phase liquide et de phase vapeur.
L’invention est également particulièrement utile lorsqu’une température élevée existe en au moins un point du circuit de fluide, et plus particulièrement une température supérieure ou égale à 80°C, ou à 90°C, ou à 100°C, ou à 1 10°C, ou à 120°C, ou à 130°C, ou à 140°C, ou à 150°C, ou à 160°C, ou à 180°C, ou à 200°C.
En particulier, dans les appareils de climatisation, la température générale de fonctionnement est inférieure à 100°C ; mais des points chauds à la sortie du compresseur peuvent atteindre des températures supérieures à 100°C, affectant le fluide de transfert de chaleur sur une faible proportion de sa durée de circulation complète (par exemple moins de 1 %).
De préférence également, dans l’installation selon l’invention, la température de la composition utilisée en tant que fluide de transfert de chaleur reste supérieure à la température de solidification du composé stabilisant, afin d’éviter tout dépôt de matière solide dans le circuit.
La composition selon l’invention peut être utilisée pour remplacer le R-41 OA. Afin de permettre un remplacement optimal du R-41 OA, il est souhaitable que la composition de l’invention réponde à plusieurs des critères suivants (et de préférence à tous) :
- la capacité volumétrique obtenue avec la composition de l’invention est environ égale ou supérieure à celle du R-41 OA, notamment vaut au moins 90 %, ou au moins 95 %, ou au moins 100 % de celle du R-410A ;
- le coefficient de performance obtenu avec la composition de l’invention est environ égal ou supérieur à celui du R-410A, notamment vaut au moins 90 %, ou au moins 95 %, ou au moins 100 % de celle du R- 410A ;
- la composition de l’invention est non-inflammable ;
- la composition de l’invention présente un faible GWP ;
- la pression à la sortie du compresseur obtenue avec la composition de l’invention n’est pas trop élevée par rapport à celle obtenue avec le R- 410A, et notamment est inférieure ou égale à 1 ,7 fois celle obtenue avec le R-410A, ou est inférieure ou égale à 1 ,6 fois celle obtenue avec le R-410A, ou est inférieure ou égale à 1 ,5 fois celle obtenue avec le R-410A, ou est inférieure ou égale à 1 ,4 fois celle obtenue avec le R-
410A, ou est inférieure ou égale à 1 ,3 fois celle obtenue avec le R-
410A, ou est inférieure ou égale à 1 ,2 fois celle obtenue avec le R-
410A, ou est inférieure ou égale à 1 ,1 fois celle obtenue avec le R-
410A ;
- le glissement de température à l’évaporateur obtenu avec la composition de l’invention est modéré, et notamment est inférieur ou égal à 10°C, ou à 8°C, ou à 6°C, ou à 5°C, ou à 4°C, ou à 3°C, ou à 2°C, ou à 1 °C.
Les fluides de transfert de chaleur consistant essentiellement (ou consistant) en les composés suivants sont par exemple susceptibles de fournir un bon ensemble de propriétés, notamment pour le remplacement du R-410A dans les procédés de refroidissement à température modérée ou de chauffage à température modérée, et plus particulièrement de climatisation stationnaire :
- de 15 à 85 % de trifluoroiodométhane, de 0,5 à 2 % de composé alcène, de 0 à 70 % de HFC-32, et de 10 à 20 % de HFC-125 (en masse) ;
- de 20 à 80 % de trifluoroiodométhane, de 0,5 à 2 % de composé alcène, de 0 à 55 % de FIFC-32, de 10 à 20 % de FIFC-125, et de 5 à 20 % de CO2 (en masse) ;
- de 20 à 90 % de trifluoroiodométhane, de 0,5 à 2 % de composé alcène, de 0 à 60 % de FIFO-1123, et de 10 à 20 % de FIFC-125 (en masse) ;
- de 10 à 80 % de trifluoroiodométhane, de 0,5 à 2 % de composé alcène, de 0 à 60 % de HFC-1132, de 10 à 20 % de FIFC-125, et de 5 à 20 % de CO2 (en masse).
La composition selon l’invention peut également être utile en tant qu’agent d’expansion, agent de propulsion (par exemple pour un aérosol), agent de nettoyage ou solvant, gaz diélectrique, outre son utilisation en tant que fluide de transfert de chaleur.
En tant qu’agent de propulsion, la composition selon l’invention peut être utilisée seule ou en combinaison avec des agents de propulsion connus. L’agent de propulsion comprend, de préférence consiste en, une composition selon l’invention. La substance active devant être projetée peut être mélangée avec l’agent de propulsion et des composés inertes, des solvants ou autres additifs, pour former une composition à projeter. De préférence, la composition à projeter est un aérosol.
En tant qu’agent d’expansion, la composition selon l’invention peut être comprise dans une composition d’expansion, qui comprend de préférence un ou plusieurs autres composés susceptibles de réagir et de former une mousse ou structure cellulaire dans des conditions appropriées, comme cela est connu de l’homme du métier.
En particulier, l’invention propose un procédé de préparation d’un produit thermoplastique expansé comprenant d’abord la préparation d’une composition polymérique d’expansion. Typiquement, la composition polymérique d’expansion est préparée en plastifiant une résine polymère et en mélangeant les composés d’une composition d’agent d’expansion à une pression initiale. La plastification de la résine polymère peut être effectuée sous l’effet de la chaleur, en chauffant la résine polymère pour la ramollir suffisamment pour mélanger une composition d’agent d’expansion. Généralement, la température de plastification est proche de la température de transition vitreuse ou de la température de fusion pour les polymères cristallins.
D’autres utilisations de la composition selon l’invention comprennent les utilisations en tant que solvant, agent de nettoyage ou autres. On peut citer par exemple le dégraissage par la vapeur, le nettoyage de précision, le nettoyage de circuits électroniques, le nettoyage à sec, le nettoyage abrasif, les solvants pour le dépôt de lubrifiants et d’agents de libération, et d’autres traitements de solvant ou de surface.

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d’un composé alcène en C3 à C6 et comportant une seule double liaison, pour stabiliser le trifluoroiodométhane.
2. Utilisation selon la revendication 1 , dans laquelle le composé alcène est un butène ou un pentène, de préférence le but-1 -ène ; et/ou dans laquelle le composé alcène présente :
- une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C, de préférence inférieure ou égale à 75°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à 50°C ; et/ou
- une température de solidification inférieure ou égale à 0°C, de préférence inférieure ou égale à -25°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à -50°C.
3. Composition comprenant du trifluoroiodométhane, et un composé alcène en C3 à C6 et comportant une seule double liaison.
4. Composition selon la revendication 3, dans laquelle le composé alcène est un butène ou un pentène, de préférence le but-1 -ène, et/ou dans laquelle le composé alcène présente :
- une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C, de préférence inférieure ou égale à 75°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à 50°C ; et/ou
- une température de solidification inférieure ou égale à 0°C, de préférence inférieure ou égale à -25°C, et de manière plus particulièrement préférée inférieure ou égale à -50°C.
5. Composition selon l’une des revendications 3 ou 4, comprenant de 0,01 à 5 %, de préférence de 0,1 à 2,5 %, et plus particulièrement de 0,2 à 1 ,5 %, en masse, de composé alcène ; et/ou de 10 à 90 %, de préférence de 20 à 80 % en masse de trifluoroiodométhane.
6. Composition selon l’une des revendications 3 à 5, comprenant en outre un ou plusieurs composés de transfert de chaleur différents du trifluoroiodométhane, de préférence choisis parmi : le difluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1 ,1 ,2-trifluoroéthylène, le dioxyde de carbone, et les combinaisons de ceux-ci.
7. Composition selon l’une des revendications 3 à 6, comprenant en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi des stabilisants différents du composé alcène, des lubrifiants, des tensioactifs, des agents traceurs, des agents fluorescents, des agents odorants, des agents de solubilisation et leurs mélanges.
8. Composition selon l’une des revendications 3 à 7, qui est non-inflammable ; et/ou qui présente un GWP inférieur ou égal à 1000.
9. Utilisation d’une composition selon l’une des revendications 3 à 8 en tant que fluide de transfert de chaleur dans un système de compression de vapeur ; ou dans un moteur thermique.
10. Utilisation selon la revendication 9, dans laquelle le système de compression de vapeur est :
- un système de climatisation ; ou
- un système de réfrigération ; ou
- un système de congélation ; ou
- un système de pompe à chaleur.
11. Utilisation selon l’une des revendications 9 ou 10, pour le remplacement du R-410A, de préférence dans la climatisation stationnaire.
12. Installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant une composition selon l’une des revendications 3 à 8 en tant que fluide de transfert de chaleur.
13. Installation selon la revendication 12, choisie parmi les installations mobiles ou stationnaires de chauffage par pompe à chaleur, de climatisation, de réfrigération, de congélation, les cycles thermodynamiques de production d’électricité de type cycle organique de Rankine et les moteurs thermiques, de préférence une installation de climatisation stationnaire.
14. Procédé de chauffage ou de refroidissement d’un fluide ou d’un corps au moyen d’un système de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur, ledit procédé comprenant successivement l’évaporation du fluide de transfert de chaleur, la compression du fluide de transfert de chaleur, la condensation du fluide de transfert de chaleur et la détente du fluide de transfert de chaleur, dans lequel le fluide de transfert de chaleur est une composition selon l’une des revendications 3 à 8, ledit procédé étant de préférence un procédé de climatisation stationnaire.
15. Procédé de réduction de l’impact environnemental d’une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur initial, ledit procédé comprenant une étape de remplacement du fluide de transfert de chaleur initial dans le circuit de compression de vapeur par un fluide de transfert final, le fluide de transfert final présentant un GWP inférieur au fluide de transfert de chaleur initial, dans lequel le fluide de transfert de chaleur final est une composition selon l’une des revendications 3 à 8, et dans lequel, de préférence, le fluide de transfert de chaleur initial est le R-410A.
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