E-1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯和任選的1，1，1，2，3-五氟丙烷在冷卻器中的用途
2023-08-11 18:37:51
E-1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯和任選的1，1，1，2，3-五氟丙烷在冷卻器中的用途
【專利摘要】本發明涉及在具有蒸發器的冷卻器中產生冷卻的方法，其中蒸發製冷劑組合物以冷卻熱傳遞介質，並且將經冷卻的熱傳遞介質傳送出蒸發器至待冷卻的主體，其中所述冷卻器為離心式冷卻器。所述方法包括在蒸發器中蒸發作為製冷劑組合物的包含E-HFO-1438mzz和任選的HFC-245eb的組合物。本發明還涉及組合物，所述組合物包含：(1)基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz組成的製冷劑組分；和(2)適於在冷卻器中使用的潤滑劑；其中製冷劑中的E-HFO-1438mzz為至少1重量％。本發明還涉及包含製冷劑組合物的離心式冷卻器設備，所述製冷劑組合物的特徵在於，所述製冷劑包含E-HFO-1438mzz和任選的HFC-245eb。
【專利說明】E-1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯和任選的 1，1，1，2，3-五氟丙院在冷卻器中的用途
[0001]相關串請的交叉引用
[0002]本專利申請要求於2011年12月21日提交的美國臨時專利申請號61/578，366的優先權利益。
【技術領域】
[0003]本發明涉及在多種用途，並且具體地講在冷卻器中產生冷卻的方法和系統。
【背景技術】
[0004]本發明的組合物是持續尋找下一代的低全球變暖潛能值材料的一部分。此類材料必須具有通過超低全球變暖潛能值和零臭氧損耗潛勢衡量的低環境影響。在所述領域需要新型材料。
【發明內容】
[0005]本發明涉及包含E-l，l，l，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯(即E-HF0_1438mzz)和任選的1，1，1，2，3-五氟丙烷(即HFC-245eb)的組合物，以及在冷卻器中使用E-HFO-1438mzz和任選的HFC-245eb的方法和系統。
[0006]本發明的實施例涉及化合物E-HF0_1438mzz自身或其與一種或多種下文詳述其它化合物的組合。
[0007]根據本發明，提供在具有蒸發器的冷卻器中產生冷卻的方法，其中蒸發製冷劑組合物以冷卻熱傳遞介質，並且將冷卻的熱傳遞介質傳送出蒸發器至待冷卻的主體。所述方法包括在蒸發器中蒸發包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb的製冷劑組合物；其中所述冷卻器為離心式冷卻器。
[0008]根據本發明，提供了組合物。所述組合物包含:(I)基本上由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz組成的製冷劑組分；和⑵適於在冷卻器中使用的潤滑劑；其中製冷劑組分中的E-HF0-1438mzz為至少I重量％。
[0009]根據本發明，提供了包含製冷劑組合物的離心式冷卻器設備。所述設備的特徵在於，所述製冷劑組合物包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb。
[0010]根據本發明，提供了在經設計用於使用HCFC-123作為製冷劑組合物的離心式冷卻器中替換HCFC-123的方法。所述方法包括向所述離心式冷卻器中裝入包含製冷劑組分的組合物，所述製冷劑組分基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb組成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為具有溢流式蒸發器的離心式冷卻器實施例的示意圖，所述冷卻器可使用包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb的製冷劑組合物。
[0012]圖2為具有 直接膨脹式蒸發器的離心式冷卻器實施例的示意圖，所述冷卻器可使用包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb的製冷劑組合物。
【具體實施方式】
[0013]在提出下述實施例詳情之前，先定義或闡明一些術語。
[0014]全球變暖潛能值(GWP)是由空氣排放一千克具體溫室氣體與排放一千克二氧化碳相比而得的評估相對全球變暖影響的指數。計算不同時間範圍的GWP，顯示指定氣體的大氣壽命效應。100年時間範圍的GWP是通常所參考的值。
[0015]「The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the WorldMeteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project」第 1.4.4部分，第1.28-1.31頁(參見該部分的第一段)中定義了臭氧損耗潛勢(ODP)。ODP代表一種化合物相對於同質量的三氯氟甲烷(CFC-1l)在平流層中導致的臭氧損耗程度。
[0016]如本文所用，熱傳遞介質(或液體冷卻介質)包含用於從待冷卻的主體攜帶熱至冷卻器蒸發器或從冷卻器冷凝器至冷卻塔或其中熱能夠被排放到環境中的其它構造的組合物。
[0017]如本文所用，製冷劑組合物是可為單個化合物或包含化合物的混合物的組合物，其功能在於在循環中傳熱，其中組合物發生相變，在重複循環中由液體變為氣體並再變為液體。
[0018]製冷量(有時稱為冷卻容量)是定義蒸發器中每單位質量循環的製冷劑組合物的製冷劑組合物焓變的術語 。體積冷卻容量是指在蒸發器中每單位體積的製冷劑組合物蒸氣離開蒸發器，由製冷劑組合物移除的熱量。製冷量是製冷劑組合物或熱傳遞組合物產生冷卻能力的量度。冷卻速率是指每單位時間內被蒸發器中製冷劑移除的熱量。
[0019]性能係數(COP)是在蒸發器中移除的熱量除以操作壓縮機所需的能量。COP越高，能量效率越高。COP與能量效率比率(EER)直接相關，所述能量效率比率為製冷設備或空調設備在一組具體內溫和外溫下的效率等級。
[0020]過冷為液體溫度降至低於給定壓力下液體的飽和點。飽和點是蒸氣組合物被完全冷凝成液體時的溫度(還被稱為泡點)。但是在給定壓力下，過冷持續將液體冷卻成更低溫度的液體。過冷量是冷卻到低於飽和溫度的量(以度為單位)或液體組合物被冷卻至低於其飽和溫度的程度
[0021]過熱是定義蒸氣組合物被加熱至其飽和度(如果組合物被冷卻，形成第一滴液體時的溫度，還被稱為「露點」)以上的程度的術語。
[0022]溫度滑移(有時被簡稱為「滑移」)是除任何過冷或過熱外，因製冷系統組件內的製冷劑組合物而致的相變過程中起始溫度與最終溫度間的絕對差值。該術語可用於描述近共沸或非共沸組合物的冷凝或蒸發。平均滑移是指蒸發器中的滑移和在一組給定條件下操作的特定冷卻器系統的冷凝器中滑移的平均值。
[0023]共沸組合物是兩種或更多種不同組分的混合物，當在給定壓力下為液體形式時，所述混合物將在基本上恆定的溫度下沸騰，所述溫度可以高於或低於單獨組分的沸騰溫度，並且將提供基本上與經歷沸騰的整個液體組成相同的蒸氣組成。(參見例如 M.F.Doherty 和 M.F.Malone 的 「Conceptual Design of Distillation Systems，，，McGraw-Hill (New York) ,2001,185-186，351-359)。[0024]因此，共沸組合物的基本特徵在於:在給定壓力下，液體組合物的沸點是固定的，並且沸騰組合物上方的蒸氣組成基本上就是整個沸騰液體組合物的組成(即，未發生液體組合物組分的分餾)。本領域還認識到，當共沸組合物在不同壓力下經歷沸騰時，共沸組合物中每種組分的沸點和重量百分比均可變化。因此，特徵在於在特定壓力下具有固定的沸點的共沸組合物可從以下幾方面進行定義:存在於組分之間的獨特關係、或所述組分的組成範圍、或所述組合物中每種組分的精確重量百分比。
[0025]對於本發明的目的而言，類共沸組合物是指行為基本上類似共沸組合物的組合物(即沸騰或蒸發時具有恆沸特性或無分餾趨勢)。因此，在沸騰或蒸發期間，如果蒸氣和液體組成發生一些變化，則也僅發生最小程度或可忽略程度的變化。這與非類共沸組合物形成對比，在所述非類共沸組合物中，蒸氣和液體組成在沸騰或蒸發期間發生顯著程度的變化。
[0026]如本文所用，術語「包含」、「包括」、「具有」或它們的任何其它變型均旨在涵蓋非排他性的包括。例如，包含一系列元素的組合物、工藝、方法、製品或設備不必僅限於那些元素，而可包括其它未明確列出的元素，或此類組合物、工藝、方法、製品或設備固有的元素。此外，除非有相反的明確說明，「或」是指包含性的「或」，而不是指排他性的「或」。例如，以下中任一者均滿足條件A或B:A是真的(或存在的)且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)且B是真的(或存在的)、以及A和B都是真的(或存在的)。
[0027]連接短語「由...組 成」不包括任何沒有指定的元素、步驟或成分。如果是在權利要求中，則此類詞限制權利要求，以不包含除了通常與之伴隨的雜質以外不是所述那些的物質。當短語「由...組成」出現在權利要求正文的條款中，而不是緊接在前序之後時，該短語只限定在該條款中所示的要素；其它元素沒有被排除在作為整體的權利要求之外。
[0028]連接短語「基本上由...組成」用於限定組合物、方法或設備除了照字面所公開的那些以外，還包括物質、步驟、部件、組分或元素，前提條件是這些另外包括的物質、步驟、部件、組分或元素確實在很大程度上影響了受權利要求書保護的本發明的一個或多個基本特徵和新穎特徵。術語「基本上由...組成」居於「包含」和「由...組成」之間。
[0029]當 申請人:已經用開放式術語如「包含」定義了本發明或其一部分，則應易於理解(除非另外指明)，說明書應被解釋為，還使用術語「基本上由...組成」或「由...組成」描述本發明。
[0030]同樣，使用「一個」或「一種」來描述本文所描述的要素和組分。這樣做僅是為了方便並且對本發明的範圍給出一般含義。該描述應被理解為包括一個或至少一個，並且除非明顯地另有所指，單數還包括複數。
[0031]除非另外定義，本文所用的所有技術和科學術語具有如本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的相同含義。儘管與本文所述的那些方法和材料的類似者或等同者均可用於本發明實施例的實踐或檢驗，但合適的方法和材料是如下文所述的那些。除非引用具體段落，本文提及的所有出版物、專利申請、專利以及其它參考文獻全文均以引用方式併入本文。如發生矛盾，以本說明書及其包括的定義為準。此外，材料、方法和例子僅是例證性的，並不旨在進行限制。
[0032]E-l，l，l，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯還稱為 E-HF0_1438mzz，可由本領域已知的方法製得，如PCT專利公布W02009/079525中所述，在脫滷催化劑存在下使CF3CF2CCi2CF2CF3 (CFC-41-10mca)與氫氣反應生成 CF3CF2CCl = CFCF3 (CFC-1419myx);在脫滷催化劑存在下使CF3CF2CCl = CFCF3 (CFC-1419myx)與氫氣反應生成CF3CF2C = CCF3 (八氟-2-戊炔);並且在壓力容器中使CF3CF2C = CCF3與氫化催化劑反應生成CF3CF2CH =CHCF3(1，1，1，4，4，5，5，5-八氟-2-戊烯)。
[0033]HFC-245eb 或 1，1，1，2，3_ 五氟丙烷(CF3CHFCH2F)可通過 1，1，1，2，3_ 五氟 _2，3，
3-三氯丙烷(CF3CClFCCl2F*CFC-215bb)在碳載鈀催化劑之上的氫化來製備，如美國專利公布2009-0264690A1中所公開的，其全文併入本文中，或通過1，2，3，3，3-五氟丙烯(CF3CF=CFH或HF0-1225ye)的氫化來製備，如美國專利5，396，000中所公開的，其以引用方式併入本文。
[0034]冷卻器方法
[0035]提供了在具有蒸發器的冷卻器中產生冷卻的方法，其中蒸發製冷劑組合物以冷卻熱傳遞介質並將經冷卻的熱傳遞介質傳送出蒸發器至待冷卻的主體。所述方法包括在蒸發器中蒸發包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb的製冷劑組合物。在一個實施例中，所述方法包括(a)在熱傳遞介質由此通過的蒸發器中蒸發包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC-245eb的液體製冷劑組合物，從而產生蒸氣製冷劑組合物；以及(b)在壓縮機中壓縮蒸氣製冷劑組合物。壓縮機可為正位移壓縮機或離心式壓縮機。容積式壓縮機包括往復式、螺杆式或渦旋式壓縮機。值得注意的是使用離心式壓縮機產生冷卻的方法。用於產生冷卻的方法通常向外部區域提供冷卻，其中熱傳遞介質離開蒸發器至待冷卻的主體。
[0036]在產生冷卻的方法中特別有用的是其中製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC-245eb組成的那些實施例。另外特別有用的是其中製冷劑組合物是共沸或類共沸的那些實施例。
[0037]在一個實施例中，可採用產生冷卻的方法，其中冷卻器蒸發器適於與HCFC-123 (2，2-二氯_1，1，1-二氟乙燒)一起使用。
[0038]在一個實施例中，提供了產生冷卻的方法，其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb 和 E-HF0_1438mzz 組成，其中 E-HF0_1438mzz 的重量百分比基於 HFC_245eb 和E-HF0-1438mzz的總量計為75重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成的方法，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為76重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成的方法，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基於HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為77重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成的方法，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基於HFC_245eb和E-HF0_1438mzz的總量計為78重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成的方法，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基於HFC_245eb和E-HF0_1438mzz的總量計為79重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb以及由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成的方法，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC-245eb和E-HF0_1438mzz的總量計為80重量％或更低。
[0039]值得注意的是其中COP和體積冷卻容量方面的冷卻性能相對於最大可達性能在可接受界限內的方法。對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成，並且E-HF0_1438mzz的量小於50重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HFO_1438mzz組成，並且E-HFO-1438mzz的量小於55重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz組成，並且E-HFO-1438mzz的量小於60重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HFO_1438mzz組成，並且E-HFO-1438mzz的量小於65重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz組成，並且E-HFO_1438mzz的量為20重量％至65重量％。
[0040]在產生冷卻的方法的另一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為至少35重量％的E-HFO-1438mzz。
[0041]在產生冷卻的方法的另一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為至少40重量％的E-HFO-1438mzz。
[0042]在產生冷卻的方法的一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz 組成。
[0043]在產生冷卻的方法的另一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz和HFC_245eb組成，其中製冷劑中的E-HF0_1438mzz為至少I重量％。在產生冷卻的方法的另一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz和HFC-245eb組成，其中製冷劑中的E-HF0_1438mzz為約I重量％至65重量％。
[0044]在產生冷卻的方法的另一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和約35重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz組成。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由64重量％至45重量％的HFC-245eb和36重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成的方法。還值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由63重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz組成的方法。還值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由62重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成的方法。還值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由61重量％至45重量％的HFC-245eb和約39重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成的方法。
[0045]在產生冷卻的方法的另一個實施例中，經蒸發的製冷劑組合物基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz組成。
[0046]在一個實施例中，待冷卻的主體可為可被冷卻的任何空間、物體或流體在一個實施例中，待冷卻的主體可為房間、建築物、汽車乘客室、冷藏機、冷凍機、或超市或便利店陳列櫃。作為另外一種選擇，在另一個實施例中，待冷卻的主體可為熱傳遞介質或熱傳遞流體。
[0047]在一個實施例中，產生冷卻的方法包括在如上所述的與圖1相關的溢流式蒸發冷卻器中製冷。在該方法中，本文所公開的組合物中包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC-245eb的製冷劑組分在第一熱傳遞介質附近蒸發形成製冷劑蒸氣。所述熱傳遞介質為溫熱液體諸如水，其經由導管從 冷卻系統傳送到蒸發器中。將溫熱液體冷卻，並且傳送至待冷卻的主體諸如建築物。然後將製冷劑組合物蒸氣在第二冷卻介質附近冷凝，該第二熱傳遞介質為從例如冷卻塔中引入的冷卻的液體。該第二熱傳遞介質冷卻製冷劑組合物蒸氣，使得製冷劑蒸氣冷凝形成液體製冷劑。在此方法中，溢流式蒸發冷卻器還可用於賓館、辦公樓、醫院、大學的製冷。
[0048]在另一個實施例中，產生冷卻的方法包括在如上所述的與圖2相關的直接膨脹式冷卻器中產生冷卻。在該方法中，本文所公開的組合物中包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC-245eb的製冷劑組分通過蒸發器並蒸發產生製冷劑蒸氣。第一液體熱傳遞介質通過蒸發製冷劑組合物而冷卻。第一液體熱傳遞介質從蒸發器通向待冷卻的主體。在此方法中，直接膨脹式冷卻器還可用於賓館、辦公樓、醫院、大學以及海軍潛艇或海軍水面潛艇的製冷。
[0049]在用於在溢流式蒸發冷卻器中或在直接膨脹式冷卻器中產生冷卻的任一方法中，所述冷卻器包括離心式壓縮機。
[0050]根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)公布的GWP值，需要替代的製冷劑和熱傳遞流體包括但不限於HCFC-123。因此，根據本發明提供了替代冷卻器中的HCFC-123的方法。在經設計用於使用HCFC-123作為製冷劑組合物的冷卻器中替代製冷劑組合物的方法包括向所述冷卻器中裝入包含製冷劑組分的組合物，所述製冷劑組分基本上由E-HF0-1438mzz 和任選的 HFC_245eb 組成。
[0051]在替代HCFC-123的該方法中，本文所公開的包含基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC-245eb組成的製冷劑組分的組合物可用於離心式冷卻器中，所述離心式冷卻器原先設計並且製造以採用HCFC-123操作。
[0052]在現有設備中用本文所公開的包含基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb組成的製冷劑組分的組合物替換HCFC-123，可通過調節設備或操作條件或二者實現附加的優點。例如，可調節其中使用組合物作為工作流體替代物的離心式冷卻器中的葉輪直徑和葉輪端速。
[0053]作為另外一種選擇，在替代HCFC-123的方法中，本文所公開的包含基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb組成的製冷劑組分的組合物可用於新型設備中，如包括溢流式蒸發器的新型冷卻器或包括直接膨脹式蒸發器的新型壓縮機。
[0054]冷卻器設備
[0055]根據本發明，提供了冷卻器設備。冷卻器設備的特徵在於，包含含有E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb的製冷劑組合物。冷卻器設備通常包括蒸發器、壓縮機、冷凝器和減壓裝置，如閥門。冷卻器設備可具有多種類型，根據系統中包含的壓縮機類型，包括動力(例如離心式)設備和正位移(例如螺杆式)設備。
[0056]在冷卻器設備中特別有用的是其中製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC-245eb組成的那些實施例。還特別有用的是其中製冷劑是共沸或類共沸的那些實施例。
[0057]在一個實施例中，冷卻器設備可採用適於與HCFC-123(2，2_ 二氯-1，1，1-三氟乙烷)的蒸發器一起使用。
[0058]在冷卻器設備的一個實施例中，所述製冷劑組合物基本上由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz 組成，其中 E-HF0_1438mzz 的重量百分比基於 HFC_245eb 和 E-HF0_1438mzz的總量計為75重量％或更低。值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成的冷卻器設備，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為76重量％或更低。值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成的冷卻器設備，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為77重量％或更低。值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成的冷卻器設備，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC-245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為78重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成的冷卻器設備，其中E-HF0-1438mzz的重量百分比基於HFC_245eb和E-HF0_1438mzz的總量計為79重量％或更低。值得注意的是其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb以及由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz組成的冷卻器設備，其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為80重量％或更低。
[0059]還值得注意的是其中COP和體積冷卻容量方面的冷卻性能相對於最大可達性能在可接受界限內的冷卻器設備。對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成，並且E-HF0_1438mzz的量小於50重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成，並且E-HF0-1438mzz的量小於55重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成，並且E-HF0_1438mzz的量小於60重量％。而且對於可接受的冷卻性能，製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0_1438mzz組成，並且E-HF0_1438mzz的量小於65重量％。
[0060]在冷卻器設備的另一個實施例中，製冷劑組合物基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為至少35重量％的E-HFO-1438mzz。
[0061]在冷卻器設備的另一個實施例中，製冷劑組合物基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為至少40重量％的E-HFO-1438mzz。
[0062]在冷卻器設備的一個實施例中，製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz組成。
[0063]在冷卻器設備的另一個實施例中，製冷劑組合物基本上由E-HF0-1438mzz和HFC-245eb組成，其中製冷劑中的E-HF0_1438mzz為至少I重量％。
[0064]在冷卻器設備的另一個實施例中，製冷劑組合物基本上由HFC_245eb和E-HF0-1438mzz組成，並且E-HF0_1438mzz的量為20重量％至65重量％。
[0065]在冷卻器設備的另一個實施例中，製冷劑組合物基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成。值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由64重量％至45重量％的HFC-245eb和36重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成的冷卻器設備。還值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由63重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz組成的冷卻器設備。還值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由62重量％至45重量％的HFC-245eb和37重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成的冷卻器設備。還值得注意的是其中製冷劑組合物基本上由61重量％至45重量％的HFC-245eb和39重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz組成的冷卻器設備。
[0066]在冷卻器設備的另一個實施例中，製冷劑組合物基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HF0_1438mzz組成。
[0067]冷卻器是一種空調/製冷設備。本公開涉及蒸氣壓縮式冷卻器。此類蒸氣壓縮冷卻器可為溢流式蒸發冷卻器(其一個實施例示於圖1中)或直接膨脹式冷卻器(其一個實施例示於圖2中)。溢流式蒸發冷卻器和直接膨脹式冷卻器可以是氣冷的或水冷的。在其中冷卻器為水冷式的實施例中，此類冷卻器一般與冷卻塔相關聯，所述冷卻塔用於從系統排除的熱量。在其中冷卻器為氣冷式的實施例中，所述冷卻器配備有製冷劑至空氣翅式管冷凝器旋管和風扇，以排出來自系統的熱量。氣冷式冷卻器系統一般比同等製冷量的包括冷卻塔和水泵的水冷式冷卻器系統更加經濟。然而，在許多操作條件下，水冷式系統由於更低的冷凝溫度而更加有效。
[0068]包括溢流式蒸發冷卻器和直接膨脹式冷卻器的冷卻器可與空氣處理和分配系統聯接，以向大型商業建築物(包括賓館、辦公樓、醫院、大學等)提供舒適的空調(製冷和空氣除溼)。在另一個實施例中，已發現冷卻器(尤其是氣冷直接膨脹式冷卻器)在海軍潛艇和海軍水面艦艇中的額外用途。
[0069]為圖示冷卻器如何運行，參見附圖。
[0070]水冷溢流式蒸發冷卻器100示於圖1中。在該冷卻器中，第一傳熱介質(為溫熱液體，包含水，並且在一些實施例中包含添加劑如二醇(例如乙二醇或丙二醇))從冷卻系統如建築物冷卻系統進入冷卻器，顯示在箭頭3處，通過旋管或管束9，進入具有入口以及出口的蒸發器6中。溫熱的第一熱傳遞介質被傳遞到蒸發器中，其中它被示於蒸發器下部的液體製冷劑組合物冷卻。液體製冷劑組合物在低於流過旋管9的溫熱第一熱傳遞介質溫度的溫度下蒸發。如箭頭4所示，冷卻的第一熱傳遞介質經由旋管9的返回部分重新循環回到建築物冷卻系統中。圖1中蒸發器6的下部所示的液體製冷劑組合物蒸發並且進入壓縮機7中，所述壓縮機使製冷劑組合物蒸氣的壓力和溫度升高。所述壓縮機壓縮該蒸氣，使得在冷凝器5中，它可在比製冷劑組合物蒸氣離開蒸發器時的壓力和溫度更高的壓力和溫度下冷凝。在水冷式冷卻器的情況下為液體的第二熱傳遞介質從圖1中箭頭I處的冷卻塔，經由冷凝器5中的旋管或管束10進入冷凝器中。所述第二熱傳遞介質在過程中升溫，並且經由旋管10歸返迴路和箭頭2返回至冷卻塔或返回至環境中。該第二熱傳遞介質冷卻冷凝器中的蒸氣，並且使得蒸氣冷凝成液體製冷劑組合物，使得在如圖1中所示的冷凝器的下部中存在液體製冷劑組合物。冷凝器中經冷凝的液體製冷劑組合物經過膨脹裝置8流回到蒸發器中，所述膨脹裝置可為孔口、毛細管或膨脹閥。膨脹裝置8降低了液體製冷劑組合物的壓力，並且將液體製冷劑組合物部分地轉變成蒸氣，換句話講，當冷凝器與蒸發器之間的壓力下降時，液體製冷劑組合物閃蒸。閃蒸在蒸發器壓力下冷卻製冷劑組合物(即，液體製冷劑組合物和製冷劑組合物蒸氣)至飽和溫度，使得液體製冷劑組合物和製冷劑組合物蒸氣兩者存在於蒸發器中。
[0071]應當指出的是，對於單組分製冷劑組合物而言，蒸發器中蒸氣製冷劑組合物的組成與蒸發器中液體製冷劑組合物的組成相同。在這種情況下，蒸發將在恆定溫度下發生。然而，如果使用製冷劑共混物(或混合物)，如本發明中，則蒸發器中(或冷凝器中)的液體製冷劑組合物和製冷劑組合物蒸氣可具有不同的組成。這可導致系統無效和設備服務困難，因此單一組分的製冷劑組合物是更可取的。共沸或類共沸組合物在冷卻器中起到基本上如同單一組分製冷劑組合物的作用，使得液體製冷劑組合物和蒸氣製冷劑組合物基本上相同，減少了可能因使用非共沸或非類共沸組合物而造成的任何低效能。
[0072]製冷量高於700kW的冷卻器通常使用溢流式蒸發器，其中蒸發器和冷凝器中的製冷劑圍繞旋管或管束或其它導管以用於熱傳遞介質(即製冷劑組合物在殼程上)。溢流式蒸發器需要更大的製冷劑負荷，但可產生更近的接近溫度並且效率更高。製冷量低於700kW的冷卻器一般使用這樣的蒸發器，其中製冷劑組合物在管內流動並且熱傳遞介質位於蒸發器和冷凝器中並圍繞管，即熱傳遞介質位於殼程上。此類冷卻器被稱為直接膨脹型(DX)冷卻器。水冷直接膨脹式冷卻器的一個實施例示於圖2中。在如圖2所示的冷卻器中，為溫熱液體如溫水的第一液體冷卻介質在入口 14處進入蒸發器6'中。多數液體製冷劑組合物(含有少量製冷劑組合物蒸氣)在箭頭3,處進入蒸發器6,中的旋管或管束9』中並蒸發。因此，第一液體冷卻介質在蒸發器6'中冷卻，並且經冷卻的第一液體冷卻介質在出口16處離開蒸發器6'並且送至待冷卻的主體，例如建築物。在圖2的該實施例中，該冷卻的第一液體冷卻介質冷卻建築物或其它待冷卻的主體。所述製冷劑組合物蒸氣在箭頭4'處離開蒸發器6'，並且送至壓縮機7'，其中它被壓縮並且作為高溫高壓的製冷劑組合物蒸氣離開。這種製冷劑組合物蒸氣通過冷凝器旋管或管束10'在P處進入冷凝器5'。所述製冷劑組合物蒸氣由冷凝器5'中的第二液體冷卻介質如水冷卻並且變成液體。第二液體冷卻介質通過冷凝器熱傳遞介質入口 20進入冷凝器5，。第二液體冷卻介質從冷凝製冷劑組合物蒸氣中獲取熱量，該冷凝製冷劑組合物蒸氣變成液體製冷劑組合物，並且這加熱了冷凝器5'中的第二液體冷卻介質。所述第二液體冷卻介質通過冷凝器熱傳遞介質出口18離開。經冷凝的製冷劑組合物液體通過較低的旋管10』離開冷凝器5'並流動通過膨脹裝置12，所述膨脹裝置可為孔口、毛細管或膨脹閥。膨脹裝置12降低液體製冷劑組合物的壓力。由於膨脹而產生的少量蒸氣與液體製冷劑組合物一起通過旋管9』進入蒸發器6'，並且重複循環。
[0073]蒸氣壓縮式冷卻器可根據它們所用的壓縮機類型來辨別。本發明包括使用離心式壓縮機以及正位移壓縮機的冷卻器。在一個實施例中，如本文所公開的組合物用於使用離心式壓縮機，本文稱為離心式冷卻器的冷卻器中。
[0074]離心式壓縮機使用旋轉元件來徑向加速製冷劑，並且通常包括封裝於殼體中的葉輪和擴散器。離心式壓縮機通常在葉輪入口處或循環葉輪的中心入口處吸入流體，並且將其徑向離心加速。一定 的靜壓升出現在葉輪中，但是大多數壓升出現在殼體的擴散器段中，其中速度被轉化成靜壓。每個葉輪-擴散器組為壓縮機的一級。離心式壓縮機可由I至12級或更多的級組成，這取決於所需的最終壓力以及待處理的製冷劑體積。
[0075]壓縮機的壓力比或壓縮比為絕對出口壓力與絕對入口壓力的比率。由離心式壓縮機遞送的壓力在較寬的容量範圍內幾乎是恆定的。離心式壓縮機可產生的壓力取決於葉輪的端速。端速是在葉輪最外面的頂端處測得的葉輪速度，並且與葉輪直徑及其每分鐘轉速相關。離心式壓縮機的容量由通過葉輪的通道尺寸決定。這使得壓縮機的尺寸比容量更加取決於所需的壓力。
[0076]在另一個實施例中，如本文所公開的組合物用於使用正位移壓縮機的正位移冷卻器中，所述壓縮機可以為往復式壓縮機、螺杆式壓縮機或渦旋式壓縮機。利用螺杆式壓縮機的冷卻器在下文中被稱為螺杆式冷卻器。
[0077]容積式壓縮機將蒸氣吸入室中，並且使所述室的體積減小以壓縮蒸氣。在壓縮後，通過進一步將所述室的體積減小至零或幾乎為零而迫使蒸氣離開所述室。
[0078]往復式壓縮機使用由機軸驅動的活塞傳動。它們可以是固定式的或可攜式的，可以是單極的或多級的，並且可由電動馬達或內燃機驅動。5至30hp的小型往復式壓縮機可見於機動車應用中，並且通常用於間歇負載。至多IOOhp的較大型往復式壓縮機存在於大型工業應用中。出口壓力可在低壓至超高壓(>5000psi或35MPa)的範圍內。
[0079]螺杆式壓縮機使用兩個嚙合的旋轉容積式螺旋狀螺杆，以迫使氣體進入更小的空間中。螺杆式壓縮機通常用於商業和工業應用的連續操作中，並且可以是固定式的或可攜式的。它們的應用可為5hp(3.7kW)至500hp(375kW)以上，並且可為低壓至超高壓(>1200psi 或8.3MPa)。
[0080]渦旋式壓縮機與螺杆式壓縮機相似，並且包括兩個交錯的螺旋形渦輪來壓縮氣體。該出口比旋轉螺杆式壓縮機的出口更加脈衝化。
[0081]就使用渦旋式壓縮機或往復式壓縮機的冷卻器而言，蒸發器通常使用容量低壓150kff的銅釺焊板式換熱器，而不是大型冷卻器中所用的管殼式換熱器。銅釺焊板式換熱器降低系統體積以及製冷劑容量。
[0082]包含E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb的組合物可在與用於輔助去除水分的分子篩結合的冷卻器設備中使用。乾燥劑可由活性氧化鋁、矽膠或基於沸石的分子篩組成。在一些實施例中，最常用的分子篩具有約3埃、4埃或5埃的孔尺寸。代表性的分子篩包括MOLSIV XH-7、XH-6、XH-9 和 XH-11 (UOP LLC, Des Plaines, IL)。
[0083]鉬合物 [0084]尤其可用於冷卻器中的包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb的組合物是共沸或類共沸的。
[0085]在2011年2月4日提交的美國臨時專利申請序列號61/439，389 (現公布為PCT國際專利申請公開W02012/106656，於2012年8月9日公布)中已發現，E-HF0_1438mzz和HFC-245eb形成共沸和類共沸組合物。
[0086]共沸組合物在冷卻器設備的換熱器如蒸發器和冷凝器中將具有零滑移。共沸和類共沸組合物尤其可用於溢流式蒸發冷卻器中，因為當使用分餾的製冷劑組合物時，溢流式蒸發冷卻器的性能下降。當用於冷卻器中時，不為共沸或類共沸的製冷劑混合物分餾至一定程度。
[0087]值得注意的是不易燃的組合物E-HF0-1438mzz和HFC_245eb。期望經由標準測試ASTM681，包含E-HF0-1438mzz和HFC-245eb的某些組合物是不易燃的。尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb並且具有至少35重量％ E-HFO-1438mzz的組合物。還尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb並且具有至少36重量％ E-HFO-1438mzz的組合物。還尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb並且具有至少37重量％E-HF0-1438mzz的組合物。還尤其值得注意的是包含E-HF0_1438mzz和HFC_245eb並且具有至少38重量％ E-HF0-1438mzz的組合物。還尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC-245eb並且具有至少39重量％ E-HFO-1438mzz的組合物。尤其值得注意的是包含E-HF0-1438mzz和HFC_245eb並且具有至少40重量％ E-HFO-1438mzz的組合物。
[0088]本文所述的組合物中的任一種可用於冷卻器中。在本發明的一個實施例中，可用於冷卻器中的組合物包含:(I)基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成的製冷劑組分；和(2)適於在冷卻器中使用的潤滑劑；其中製冷劑組分中的E-HF0-1438mzz為至少I重量％。
[0089]值得注意的是其中製冷劑中E-HF0-1438mzz為75重量％或更少的組合物。還值得注意的是其中製冷劑組分基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HF0-1438mzz組成的組合物。尤其值得注意的是其中製冷劑組分基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz組成的組合物。
[0090]用於冷卻器中的潤滑劑可為聚亞烷基二醇、多元醇酯、聚乙烯醚、礦物油、烷基苯、合成鏈烷烴、合成環烷烴、聚(α -烯烴)、或它們的混合物。
[0091]有用的潤滑劑包括適於與冷卻器設備一起使用的那些。在這些潤滑劑中包括通常用於採用氯氟烴製冷劑的蒸氣壓縮製冷設備中的那些。在一個實施例中，潤滑劑包括在壓縮製冷潤滑領域中通常稱為「礦物油」的那些潤滑劑。礦物油包括鏈烷烴(即直鏈和支碳鏈飽和烴)、環烷烴(即環狀鏈烷烴)和芳烴(即包含一個或多個環的不飽和環狀烴，所述環的特徵在於交替的雙鍵)。在一個實施例中，潤滑劑包含在壓縮製冷潤滑領域中通常稱為「合成油」的那些潤滑油。合成油包括烷基芳烴(即直鏈和支化的烷基烷基苯)、合成鏈烷烴和環烷烴、以及聚U-烯烴)。代表性的常規潤滑劑為可商購獲得的BVM100N(由BVA Oils
出售的鏈烷烴礦物油)、以商品名Sunisoli 3GS和Simiso? 5GS從Crompton C0.商購獲得的
環烷烴礦物油、以商品名Sontex? 372LT從Pennzoil商購獲得的環烷烴礦物油、以商品名
CallimetR R0-30從Calumet Lubricants商購獲得的環燒烴礦物油、以商品名Zerol? 75、
Zerof 150和Zerol? 500從Shrieve Chemicals商購獲得的直鏈烷基苯、以及HAB22 (由NipponOil出售的支化烷基苯)。
[0092]可用的潤滑劑還可包括經設計用於與氫氟烴製冷劑一起使用並且可在壓縮製冷和空調設備操作條件下與本發明製冷劑混溶的那些。此類潤滑劑包括但不限於多元醇酯(POE),例如 Castl.0l+ 100 (Castrol (United Kingdom)、聚亞烷基二醇(PAG)(例如得自Dow (Dow Chemical (Midland, Michigan))的 RL-488A)、聚乙烯醚(PVE)、以及聚碳酸酯(PC)。
[0093]優選的潤滑劑為多元醇酯。
[0094]考慮給定的壓縮機要求以及潤滑劑將暴露的環境來選擇與本文所公開的製冷劑一起使用的潤滑劑。
[0095]在一個實施例中，如本文所公開的組合物中的任一種還可包含添加劑，所述添加劑選自增容劑、紫外線染料、增溶劑、示蹤劑、穩定劑、全氟聚醚(PFPE)和官能化全氟聚醚。
[0096]在一個實施例中，所述組合物中的任一種可以與0.01重量％至5重量％的穩定劑、自由基清除劑或抗氧化劑一起使用。其它此類添加劑包括但不限於硝基甲烷、受阻酚、羥胺、硫醇、亞磷酸鹽、或內酯。可以使用單一的添加劑或組合。
[0097]任選地，在另一個實施例中，對於本文所公開的組合物中的任一種，可按需要加入某些製冷空調系統添加劑，以增強性能和系統穩定性。這些添加劑是製冷和空調領域中已知的，並且包括但不限於抗磨劑、極壓潤滑劑、腐蝕和氧化抑制劑、金屬表面去活化劑、自由基清除劑、以及泡沫控制劑。一般來講，這些添加劑可以相對於總組合物較小的量存在於本發明的組合物中。通常使用濃度小於0.1重量％至多達3重量％的每種添加劑。這些添加劑分別根據系統要求來選擇。這些添加劑包括磷酸三芳基酯系列的EP(極壓)潤滑添加劑，例如丁基化磷酸三苯基酯(BTPP)，或其它烷基化磷酸三芳基酯(如得自Akzo Chemicals的Syn-0-Ad8478)、磷 酸三甲苯酯以及相關的化合物。此外，二烷基二硫代磷酸金屬鹽(例如二烷基二硫代磷酸鋅或ZDDP，Lubrizol 1375)以及此類化學物質的其它成員可被用於本發明的組合物中。其它抗磨添加劑包括天然產品油和非對稱性多羥基潤滑添加劑，例如Synergol TMS (International Lubricants)。類似地,可採用穩定劑,例如抗氧化劑、自由基清除劑、以及水清除劑。此類化合物可包括但不限於丁基化羥基甲苯、環氧化物、以及它們的混合物。腐蝕抑制劑包括十二烷基琥珀酸(DDSA)、磷酸胺(AP)、油醯肌氨酸、咪唑衍生物和取代的磺酸酯。
[0098]實魁
[0099]本文所描述的概念將在下列實例中進一步描述，所述實例不限制權利要求中描述的本發明的範圍。
[0100]實例I
[0101]俥用E-HF0-1438mzz的冷卻件能
[0102]該實例展示使用「純"E-HF0-1438mzz作為冷卻器中HCFC-123的替代物。表1中，Pevap是蒸發器的壓力；Pcond是冷凝器的壓力；PR是壓力比(Pcond/Pevap) ;C0P是性能係數(能量效率的量度)；並且體積CAP為體積容量。「純」E-HF0-1438mzz和HCFC-123的性能用以下條件測定:
[0103]蒸發器溫度=4.44°C
[0104]冷凝器溫度=37.8 °C
[0105]表1
【權利要求】
1.在具有蒸發器的冷卻器中產生冷卻的方法，其中蒸發製冷劑組合物以冷卻熱傳遞介質，並且將經冷卻的熱傳遞介質傳送出所述蒸發器至待冷卻的主體，所述方法包括在所述蒸發器中蒸發包含E-HF0-1438mZZ和任選的HFC_245eb的製冷劑組合物；其中所述冷卻器為離心式冷卻器。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述冷卻器蒸發器適於與HCFC-123—起使用。
3.根據權利要求1所述的方法，並且其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成，並且其中E-HF0_1438mzz的重量百分比基於HFC_245eb和E-HF0-1438mzz的總量計為75重量％或更低。
4.根據權利要求3所述的方法，其中經蒸發的製冷劑組合物中E-HF0-1438mzz的重量百分比基於HFC-245eb和E-HF0_1438mzz的總量計為至少40重量％。
5.根據權利要求1所述的方法，其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由E-HFO-1438mzz組成。
6.根據權利要求1所述的方法，其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由E-HFO-1438mzz和HFC-245eb組成，並且其中所述製冷劑中的E-HFO_1438mzz為至少I重量％。
7.根據權利要求6所述的方法，其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz組成。
8.根據權利要求6所述的方法，其中經蒸發的製冷劑組合物基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和 40重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz組成。
9.組合物，包含:(I)基本上由HFC-245eb和E-HFO-1438mzz組成的製冷劑組分；和(2)適於在冷卻器中使用的潤滑劑；其中所述製冷劑組分中的E-HFO-1438mzz為至少I重量％。
10.根據權利要求9所述的組合物，其中所述製冷劑中的E-HFO-1438mzz為75重量％或更低。
11.根據權利要求9所述的組合物，其中所述製冷劑組分基本上由65重量％至45重量％的HFC-245eb和35重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz組成。
12.根據權利要求9所述的組合物，其中所述製冷劑組分基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HFO_1438mzz組成。
13.根據權利要求9所述的組合物，還包含添加劑，所述添加劑選自增容劑、紫外線染料、增溶劑、示蹤劑、穩定劑、全氟聚醚和官能化全氟聚醚。
14.根據權利要求9所述的組合物，還包含0.01重量％至5重量％的穩定劑、自由基清除劑或抗氧化劑。
15.包含製冷劑組合物的離心式冷卻器設備，所述製冷劑組合物的特徵在於: 所述製冷劑組合物包含E-HFO-1438mzz和任選的HFC_245eb。
16.根據權利要求14所述的離心式冷卻器設備，其中所述製冷劑組合物包含60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重量％至55重量％的E-HFO-1438mzz。
17.根據權利要求14所述的離心式冷卻器設備，其中所述製冷劑組合物包含:(1)基本上由HFC-245eb和E-HF0-1438mzz組成的製冷劑組分；和⑵適於在冷卻器中使用的潤滑劑；其中所述製冷劑組分中的E-HF0-1438mzz為至少I重量％。
18.在經設計用於使用HCFC-123作為製冷劑組合物的離心式冷卻器中替代HCFC-123的方法，所述方法包括向所述離心式冷卻器中裝入包含製冷劑組分的組合物，所述製冷劑組分基本上由E-HF0-1438mzz和任選的HFC_245eb組成。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述製冷劑組分基本上由60重量％至45重量％的HFC-245eb和40重 量％至55重量％的E-HFO_1438mzz組成。
【文檔編號】C10M171/00GK103998562SQ201280062563
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月19日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】K.康託馬裡斯 申請人:納幕爾杜邦公司