用于冷卻器應用的反式-氯-3,3,3-三氟丙烯的制作方法
【專利說明】用于冷卻器應用的反式-氯-3, 3, 3-三氟丙稀
[0001] 本案是分案申請，其母案是申請日為2009年12月16日、申請?zhí)枮?200980102660. 8、發(fā)明名稱為"用于冷卻器應用的反式-氯-3, 3, 3-三氟丙烯"的申請。
[0002] 相關申請的交叉引用
[0003] 本發(fā)明要求2008年12月17日提交的美國臨時專利申請序號61/138, 245,和2009 年1月9日提交的美國申請序號12/351，807的優(yōu)先權，后者要求了 2008年1月10日提交 的美國臨時專利申請序號61/020, 390的優(yōu)先權。
技術領域
[0004] 本發(fā)明涉及在多種應用中具有用途的組合物，所述應用包括冷卻器（chiller)應 用，和利用這些組合物的方法和系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及在冷卻器應用中使用包含反式 1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（1233zd (E))的制冷劑組合物的方法。
【背景技術】
[0005] 以碳氟化合物為基礎的流體廣泛應用于制冷、熱泵、空調(diào)和冷卻器應用中。碳氟化 合物被用來將熱量從不需要的位置傳輸?shù)叫枰獰崃康奈恢?。制冷或空調(diào)系統(tǒng)的目的是從冷 區(qū)域移走能量。熱泵的目的是向熱的區(qū)域增加能量。
[0006] 制冷劑的物理性質(zhì)，如密度、蒸汽壓和汽化熱，幫助確定哪種應用對于制冷劑是最 好的。制冷劑的安全性和對環(huán)境的影響也應予以考慮。例如，可燃性、臭氧消耗潛勢（ODP) 和全球變暖潛勢（GWP)都應予以考慮。
[0007] 制冷劑的混合物通常用于與制冷系統(tǒng)或熱泵系統(tǒng)期望的物理性質(zhì)相匹配。然而， 離心式冷卻器只能適應純制冷劑或者共沸制冷劑，因為非共沸混合物在池沸騰蒸發(fā)器內(nèi)會 分離而降低系統(tǒng)的性能。
[0008] 對于用于冷卻器的新的制冷劑，需要考慮的重要因素是COP (以KW記的冷卻量與 以KW記的整個冷卻器消耗的能量之間的比率）。COP允許對冷卻器系統(tǒng)中不同的制冷劑進 行有效地比較。COP越高，系統(tǒng)將能量轉換成所需要冷卻的效率越高。
[0009] 發(fā)明概述
[0010] 本發(fā)明的各方面涉及在冷卻器系統(tǒng)中具有用途的組合物，和利用這種組合物的方 法和系統(tǒng)。
[0011] 本發(fā)明提供包含至少反式1-氯-3,3,3-三氟丙烯（12332(1出)）的組合物。在諸 如冷卻器的制冷應用中，從環(huán)境角度講，包含化合物1233zd(E)的組合物是合適的氯氟烴 的替代物。
[0012] 發(fā)明詳述
[0013] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，1233zd (E)(反式1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯）作為冷卻器應用中的制冷劑 特別有用。由于1233zd(E)在大氣中的壽命極短，這些分子的臭氧消耗潛勢和全球變暖潛 勢顯著小于目前使用的制冷劑R-123。另外發(fā)現(xiàn)，目前已有的低ODP分子中，在蒙特利爾協(xié) 定中沒有被規(guī)劃為逐漸淘汰的所有化合物中，1233zd(E)的COP最高。
[0014] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在冷卻器應用中，制冷劑1233zd(E)的表現(xiàn)優(yōu)于順式異構體 1233zd(Z)。1233zd(E)具有高得多的容量，因此傳遞相同的容量可以使用比1233zd(Z)或 R123系統(tǒng)更小的系統(tǒng)。1233zd(E)的COP略低于1233zd(Z)的，并且與R123的相當。
[0015] 可用于本發(fā)明的組合物包括反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯0〇^-12332(1?))。 雖然預期本發(fā)明的組合物可以包括寬范圍用量的1233zd(E)，但通常本發(fā)明的制冷劑組合 物所包含的1233zd(E)的量為總組合物的至少約50重量％，并且更特別地為至少約70重 量％。在多個實施方案中，本發(fā)明的傳熱組合物包含100%的1233zd(E)。
[0016] 用于本發(fā)明的1233zd(E)應該以足夠高的純度使用，以避免給所述系統(tǒng)的冷卻或 加熱性能帶來不利影響。
[0017] 本發(fā)明的組合物可包括其它組分，目的是加強或提供組合物的某種功能，或在某 些情況下，降低組合物的成本。例如，根據(jù)本發(fā)明的制冷劑組合物，特別是用于蒸汽壓縮系 統(tǒng)中的那些，包括潤滑劑，通常占組合物的約30至約50重量％。另外，本發(fā)明組合物還可 包括兼容劑，如丙烷和戊烷，目的是輔助潤滑劑的相容性和/或溶解度。這種兼容劑，包括 丙烷、丁烷和戊烷，優(yōu)選占組合物的約0. 5至約5重量％。表面活性劑和增溶劑的組合也 可以添加到本發(fā)明的組合物中，以輔助油溶性，如美國專利號6, 516, 837所披露的，該披露 內(nèi)容被引入作為參考。與氫氟烴（HFC)制冷劑共同用于制冷機械中的常用的制冷潤滑劑， 如多元醇酯（POEs)和聚亞烷基二醇（PAGs)、硅油、礦物油、烷基苯（ABs)和聚（α-烯烴） (PAO)，可與本發(fā)明的制冷劑組合物共同使用。還可以加入作為穩(wěn)定劑的硝基甲烷。
[0018] 許多現(xiàn)有制冷系統(tǒng)目前已適應與現(xiàn)有制冷劑共同使用，據(jù)信本發(fā)明的組合物可以 適用于許多這類系統(tǒng)，系統(tǒng)可以進行改造也可以不進行改造。在許多應用中，本發(fā)明的組 合物可以作為目前基于具有相對高容量的制冷劑的系統(tǒng)的替代物提供其優(yōu)勢。另外，在例 如因為成本的原因，希望使用本發(fā)明的較低容量的制冷劑組合物代替較高容量的制冷劑的 實施方案中，本發(fā)明組合物的這些實施方案提供一個潛在的優(yōu)勢。因此，在某些實施方案中 優(yōu)選使用本發(fā)明的組合物，特別是包含顯著比例的1233zd (E)，并且在一些實施方案中基本 上由1233zd(E)組成的組合物作為現(xiàn)有制冷劑如R-Il和R-123的替代物。在某些應用中， 本發(fā)明的制冷劑潛在地允許較大排量壓縮機的使用優(yōu)勢，從而導致較其它制冷劑如R_134a 具有更好的節(jié)能效率。因此，包括1233zd(E)的制冷劑組合物，提供了實現(xiàn)制冷劑替代應用 中以能量為基礎的競爭優(yōu)勢的可能性。
[0019] 預期包括1233zd(E)的組合物在通常連同工業(yè)空調(diào)系統(tǒng)使用的冷卻器中也有優(yōu) 勢（在原系統(tǒng)中或者當作為制冷劑如R-12和R-500的替代物使用時）。
[0020] 不需要易燃性抑制劑，因為1233zd(E)是不可燃的。此外，1233zd(E)可以作為易 燃性抑制劑添加到使用可燃制冷劑的冷卻器中。
[0021] 本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和組合物因此適用于連同汽車空調(diào)系統(tǒng)和設備、工業(yè)制冷系 統(tǒng)和設備、冷卻器、家用冰箱和冷凍機、一般空調(diào)系統(tǒng)、熱泵等一起使用。
[0022] 因此，所述組合物被用在多種方法和系統(tǒng)中，包括在用于傳遞熱量的方法和系統(tǒng) 中的傳熱流體中，如在制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中使用的制冷劑。
[0023] 例如，傳熱方法一般包括提供本發(fā)明的組合物，并造成熱量被傳輸?shù)浇M合物或從 組合物傳出而使組合物發(fā)生相變。例如，本發(fā)明方法提供了通過從流體或者制品吸熱以進 行冷卻，優(yōu)選地通過蒸發(fā)位于待冷卻物體或流體附近的本發(fā)明制冷劑組合物以得到包含本 發(fā)明組合物的蒸汽。優(yōu)選的方法包括壓縮制冷劑蒸汽的另外步驟，通常使用壓縮機或者類 似設備以得到相對壓力升高的本發(fā)明組合物的蒸