BRPI0718742A2 - "composiçôes azeotrópica ou quase azeotrópica, pulverizável, métodos para aumentar a capacidade de refrigeração, para a formação de uma espuma, para a supressão de chama, para a extinção ou supressão do fogo, para neutralizar uma área, para evitar um fogo ou explosão, processos para a produção de resfriamento, para a produção de aquecimento, para a produção de produtos aerosóis e agente de sopro de espuma" - Google Patents

"composiçôes azeotrópica ou quase azeotrópica, pulverizável, métodos para aumentar a capacidade de refrigeração, para a formação de uma espuma, para a supressão de chama, para a extinção ou supressão do fogo, para neutralizar uma área, para evitar um fogo ou explosão, processos para a produção de resfriamento, para a produção de aquecimento, para a produção de produtos aerosóis e agente de sopro de espuma" Download PDF

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Description

“COMPOSIÇÕES AZEOTRÓPICA OU QUASE AZEOTRÓPICA, PULVERIZÁVEL, MÉTODOS PARA AUMENTAR A CAPACIDADE DE REFRIGERAÇÃO, PARA A FORMAÇÃO DE UMA ESPUMA, PARA A SUPRESSÃO DE CHAMA, PARA A EXTINÇÃO OU SUPRESSÃO DO FOGO, PARA NEUTRALIZAR UMA ÁREA, PARA EVITAR UM FOGO OU
EXPLOSÃO, PROCESSOS PARA A PRODUÇÃO DE RESFRIAMENTO, PARA A PRODUÇÃO DE AQUECIMENTO, PARA A PRODUÇÃO DE PRODUTOS AEROSÓIS E AGENTE DE SOPRO DE ESPUMA”
Campo da Invenção
A presente invenção se refere às composições que compreendem
o 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno em que a proporção de isômero Z e E foi otimizada para o desempenho de refrigeração. Em particular, a presente invenção se refere às composições azeotrópicas ou quase azeotrópicas que compreendem o Z- e E-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno.
Antecedentes da Invenção
A indústria de refrigeração e ar condicionado, em resposta à fase de retirada dos refrigerantes existentes com alto potencial de aquecimento global (GWP), está interessada na identificação de novas composições refrigerantes e de transferência de calor. Os novos refrigerantes ou 20 composições de transferência de calor devem possuir baixo GWP1 baixo potencial de depleção do ozônio (ODP), não ser tóxico, ser inflamável e fornecer capacidade de refrigeração e eficiência de energia comparável aos materiais utilizados atualmente.
Existe uma necessidade em fornecer novos compostos que satisfaçam todos os critérios acima para substituir a composições refrigerantes e de transferência de calor de alto GWP.
As fluorõolefinas foram identificadas como compostos de composições refrigerantes e de transferência de calor novos potenciais. Em particular, certos trifluoropropenos, tetrafluoropropenos, e pentafluoropropenos possuem todas as características requeridas. O 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno (HFC-1225ye) foi descrito especificamente por possuir bom potencial como uma nova composição refrigerante ou de transferência de calor. O HFC-1225ye 5 compreende dois estereoisômeros diferentes, sendo os isômeros ZeE. Qualquer processo utilizado para fabricar o HFC-1225ye irá produzir uma mistura destes isômeros.
A presente descrição se refere às composições particulares que compreendem o E- e Z-1225ye que fornece desempenho superior no equipamento de refrigeração e ar condicionado.
Descrição Resumida da Invenção A presente invenção apresenta uma composição azeotrópica ou quase azeotrópica que compreende cerca de 0,1% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno (Z-1225ye) e de cerca de 99,9% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno (E- 1225ye).
A presente invenção também apresente um método para aumentar a capacidade de refrigeração para o 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno (HFC-1225ye) dito método compreende o aumento da quantidade de Z- isômero (Z-1225ye) com relação à quantidade de isômero E (E-1225ye).
Descrição Detalhada da Invenção O 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno (HFC-1225ye, CF3CF=CHF) pode ser uma dos dois estereoisômeros, E ou Z. Ambos Z-HFC-1225ye Z-HFC- 1225ye (referido no presente como Z-1225ye; CAS reg. no. [5528-43-8]) e E- 25 HFC-1225ye (referido no presente como E-1225ye; CAS reg. no. [5525-10-8]) pode ser preparado pela desidrofluoração da fase vapor 1,1,1,2,3,3- hexafluoropropano (HFC-236ea, CF3CHFCHF2). Em geral, a presente desidrofluoração pode ser realizada de modo similar aos processos conhecidos no estado da técnica. Os processos que são de utilidade particular utilizam qualquer catalisador de desidrofluoração, tal conforme descrito no pedido de patente US 2006/0106263 A1.
Na preparação do HFC-1225ye a partir do HFC-236ea, ambos 5 isômeros EeZ são produzidos. A quantidade de cada isômero na mistura do produto pode variar dependendo do catalisador e das variáveis da reação, tais como temperatura, pressão e tempo de contato do catalisador. A destilação pode ser utilizada para separar os isômeros ou para enriquecer uma mistura de ambos os isômeros no isômero Z-1225ye. Tais destilações podem incluir, por 10 exemplo, a destilação azeotrópica, conforme descrito no pedido de patente PCT/US07/19657, depositado em 7 de setembro de 2007.
Em uma realização, o presente relatório descritivo apresenta uma composição azeotrópica ou quase azeotrópica que compreendem cerca de
0,1% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1225ye e de cerca de 99,9% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1225ye.
Em outra realização, a presente descrição apresenta uma composição que compreende cerca de 60% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1225ye e de cerca de 40% em peso a cerca de 0,1% em peso de E- 1225ye.
Em outra realização, a presente descrição apresenta uma
composição que compreende cerca de 85% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1225ye e de cerca de 15% em peso a cerca de 0,1% em peso de E- 1225ye.
Ainda, em outra realização, a presente descrição apresenta uma composição que compreende cerca de 95% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1225ye e de cerca de 5% em peso a cerca de 0,1% em peso de E- 1225ye.
Estas composições possuem uma variedade de utilidades nos fluidos de trabalho, que incluem a utilização como agentes de expansão, solventes, propelentes aerossóis, agentes de extinção do fogo, esterilizantes, dielétricos gasosos, fluidos de trabalho do ciclo de inicialização ou meios de transferência de calor (tal como fluidos de transferência de calor e refrigerantes 5 para a utilização nos sistemas de refrigeração, refrigeradores, sistemas de ar condicionado, bombas de calor, resfriadores e similares) para citar alguns.
Um agente de expansão de espuma é uma composição volátil que expande uma matriz de polímero para formar uma estrutura celular (por exemplo, espumas de poliolefinas e poliuretano).
Um solvente é um fluido que remove um composto de um
substrato, ou deposita um material sobre um substrato ou transporta um material. Um propelente aerossol é uma composição volátil de um ou mais componentes que exercem uma pressão superior àquela da atmosfera para expelir um material de um recipiente.
Um agente de extinção do fogo é uma composição volátil que
extingue ou suprime uma chama.
Um esterilizante é um fluido biocida volátil ou mistura que contém um fluido biocida volátil que destrói um biologicamente material ativo ou similar.
Um meio de transferência de calor (também referido no presente como um fluido de transferência de calor, uma composição de transferência de calor ou uma composição fluida de transferência de calor) é um fluido de trabalho utilizado para transportar calor de uma fonte de calor pára um dissipador de calor.
Conforme utilizado no presente, as composições de transferência de calor são composições utilizadas para transferir, mover ou remover calor de um espaço, local, objeto ou corpo para um espaço, local, objeto ou corpo diferente por radiação, condução ou convecção. Uma composição de transferência de calor pode ser um líquido ou um gás fluido e pode funcionar como um colorante secundário ao fornecer meios de transferência para o resfriamento (ou aquecimento) a partir de um sistema de refrigeração remoto (ou aquecimento). Em alguns sistemas, as composições de transferência de calor podem permanecer em um estado constante por todo o processo de 5 transferência (isto é, não evaporar ou condensar). Alternativamente, os processo de resfriamento evaporativo também podem utilizar fluidos de transferência de calor.
Conforme utilizado no presente, uma fonte de calor pode ser definida como qualquer espaço, local, objeto ou corpo do qual é desejável 10 transferir, mover ou remover calor. Os exemplos de fontes de calor podem ser espaços (abertos ou fechados) que requerem refrigeração ou resfriamento, tal como refrigerador ou freezer em um supermercado, espaços de prédios que requerem ar condicionado, ou o compartimento do passageiro de um automóvel que requer ar condicionado. Um dissipador de calor pode ser 15 definido como qualquer espaço, local, objeto ou corpo capaz de absorver calor. Um sistema de refrigeração por compressão de vapor é um exemplo de tal dissipador de calor.
Um refrigerante é um composto ou mistura de compostos que funciona como uma composição de transferência de calor em um ciclo, em que a composição sofre uma mudança de fase de um líquido para um gás e volta para um líquido.
Embora o processo para a produção do HFC-1225ye façam realmente uma mistura de isômeros, foi descoberto de modo surpreendente que as misturas de Z-1225ye e E-1225ye com maiores níveis de Z-1225ye forneça melhor capacidade de refrigeração e, portanto, são mais desejáveis como refrigerantes ou composições de transferência de calor.
A capacidade de refrigeração é um termo para definir a mudança na entalpia de um refrigerante em um evaporador por libra de refrigerante circulado, isto é, o calor removido pelo refrigerante no evaporador em um dado tempo. A capacidade de refrigeração é uma medida da capacidade de uma composição refrigerante ou de transferência de calor de produzir resfriamento. Portanto, quanto maior a capacidade, maior o resfriamento que pode ser produzido.
Foi descoberto que as composições, conforme descritas no presente, são composições azeotrópicas ou quase azeotrópicas. Por composição azeotrópica entende-se uma mistura de ponto de ebulição constante de duas ou mais substâncias que se comportam como uma 10 substancia simples. Um modo de caracterizar uma composição azeotrópica é que o vapor produzido pela evaporação parcial ou destilação do líquido possui a mesma composição que o líquido do qual ele é evaporado ou destilado, isto é, a mistura destila/ refluxa sem mudança na composição. As composições de ponto de ebulição constante são caracterizadas como azeotrópicas porque elas 15 exibem um ponto de ebulição máximo ou mínimo, quando comparado com aquele da mistura não azeotrópica dos mesmos compostos. Uma composição azeotrópica não irá fracionar dentro de um sistema de refrigeração ou ar condicionado durante a operação, o que pode reduzir a eficiência do sistema. Adicionalmente, uma composição azeotrópica não irá fracionar no vazamento a 20 partir de um sistema dé refrigeração ou ar condicionado. Na situação onde um componente de uma mistura é inflamável, o fracionamento durante o vazamento poderia levar a uma composição inflamável dentro do sistema ou foram do mesmo.
Uma composição quase azeotrópica (também comumente referida como uma “composição do tipo azeotrópica”) é uma mistura líquida de duas ou mais substâncias de ponto de ebulição substancialmente constante que se comportam essencialmente como uma substancia simples. Um modo de caracterizar uma composição quase azeotrópica é que o vapor produzido pela evaporação parcial ou destilação do líquido possui substancialmente a mesma composição que o líquido do qual ele foi evaporado ou destilado, isto é, a mistura destila/ refluxa sem mudança substancial na composição. Outro modo de caracterizar uma composição quase azeotrópica é que a pressão do 5 ponto de orvalho e a pressão do ponto de bolha da composição em uma temperatura específica são substancialmente os mesmos. No presente, uma composição é quase azeotrópica se, após 50% em peso da composição ser removida, tal como por evaporação ou vaporização, a diferença na pressão de vapor entre a composição original e a composição remanescente, após 50% 10 em peso da composição original ser removida é inferior a cerca de 10%.
As composições azeotrópicas ou quase azeotrópicas não tendem a fracionar em um alto grau durante o vazamento do equipamento. Em algum equipamento, o refrigerante ou a composição de transferência de calor pode ser perdida durante a operação do equipamento através de vazamentos em 15 empanques, conexões de mangueira, juntas soldadas e linhas quebradas ou durante o reparo do equipamento e manutenção resultante na composição de transferência de calor sendo liberada na atmosfera. Se a composição refrigerante ou de transferência de calor no equipamento não for um componente puro, uma composição azeotrópica ou uma composição tipo 20 azeotrópica, a composição de transferência de calor pode mudar quando vazada ou descarregada para a atmosfera do equipamento. As mudanças na composição podem ocasionar a deterioração do desempenho de transferência de calor da composição.
As composições descritas no presente podem conter, adicionalmente, outros compostos selecionados a partir do grupo que consiste em fluoroolefinas, hidrofluorocarbonetos, hidrocarbonetos, dimetil éter, CF3I, dióxido de carbono (CO2) e amônia.
As fluoroolefinas que podem ser incluídas nas composições descritas no presente compreendem os compostos insaturados contendo carbono, flúor e, opcionalmente, hidrogênio. Tais fluoroolefinas podem incluir o
2,3,3,3-tetrafluoropropeno (CF3CF=CH2 ou HFC-1234yf); 1,3,3,3- tetrafluoropropeno (CF3CH=CHF ou HFC-1234ze); 3,3,3-trifluoropropeno (CF3CH=CH2 ou HFC-1243zf); e 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno (CF3CH=CHCF3 ou HFC-1336mzz), e outros conforme descrito no pedido de patente US 11/589.588, depositado em 30 de outubro de 2006.
Os compostos de fluoroolefina, assim como pode ser incluído nas composições descritas no presente, podem existir como isômeros ou 10 estereoisômeros configuracionais diferentes. A presente invenção pretende incluir todos os isômeros configuracionais simples, estereoisômeros simples ou qualquer combinação ou suas misturas. Por exemplo, o 1,3,3,3-tetra- fluoropropeno (or HFC-1234ze) pretende representar o isômero Z, isômero E ou qualquer combinação ou mistura de ambos os isômeros em qualquer 15 proporção.
Os hidrofluorocabonetos que podem ser incluídos nas composições descritas no presente compreendem os compostos saturados contendo carbono, hidrogênio e flúor. São de utilidade particular os hidrofluorocarbonetos que possuem de 1 a 7 átomos de carbono e possuem 20 um ponto de ebulição' normal de -90° C a 80° C. Os hidrofluorocarbonetos são produtos comerciais disponíveis a partir de uma série de fontes, tais como E. I. du Pont de Nemours and Company, Fluoroproducts, Wilmington, DE, 19898, EUA ou podem ser preparados pelos métodos conhecidos no estado da técnica. Os compostos de hidrofluorocarboneto representativos incluem, mas 25 não estão limitados a, fluorometano (CH3F, HFC-41), difluorometano (CH2F2, HFC-32), trifluorometano (CHF3, HFC-23), pentafluoroetano (CF3CHF2, HFC- 125), 1,1,2,2-tetrafluoroetano (CHF 2CHF2, HFC-134), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (CF3CH2F, HFC-134a), 1,1,1-trifluoroetano (CF3CH3, HFC-143a), 1,1- difluoroetano (CHF2CH3, HFC-152a), fluoroetano (CH3CH2F1 HFC-161),
1.1.1.2.2.3.3-heptafluoropropano (CF3CF2CHF2, HFC-227ca), 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano (CF3CHFCF3, HFC-227ea), 1,1,2,2,3,3,-hexafluoropropano (CHF2CF2CHF2, HFC-236ca), 1,1,1.2,2,3-hexafluoropropano (CF3CF3CH2F1
HFC-236cb), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropano (CF3CHFCHF2, HFC-236ea),
1.1.1.3.3.3-hexafluoropropano (CF3CH2CF3, HFC-236fa), 1,1,2,2,3- pentafluoropropano (CHF2CF2CH2F1 HFC-245ca), 1,1,1,2,2-pentafluoropropano (CF3CF2CH3, HFC-245cb), 1,1,2,3,3-pentafluoropropano (CHF2CHFCHF2, HFC-245ea), 1,1,1,2,3-pentafluoropropano (CF3CHFCH2F, HFC-245eb),
1,1,1,3,3-pentafluoropropano (CF3CH2CHF2, HFC-245fa), 1,2,2,3- tetrafluoropropano (CH2FCF2CH2F, HFC-254ca), 1,1,2,2-tetrafluoropropano (CHF2CF2CH3, HFC-254cb), 1,1,2,3-tetrafluoropropano (CHF2CHFCH2F, HFC- 254ea), 1,1,1,2-tetrafluoropropano (CF3CHFCH3, HFC-254eb), 1,1,3,3- tetrafluoropropano (CHF2CH2CHF2, HFC-254fa), 1,1,1,3-tetrafluoropropano 15 (CF3CH2CH2F, HFC-254fb), 1,1,1-trifluoropropano (CF3CH2CH3, HFC-263fb), 2,2-difluoropropano (CH3CF2CH3, HFC-272ca), 1,2-difluoropropano (CH2FCHFCH3, HFC-272ea), 1,3-difluoropropano (CH2FCH2CH2F, HFC-272fa), 1,1-difluoropropano (CHF2CH2CH3, HFC-272fb), 2-fluoropropano (CH3CHFCH3, HFC-281ea), 1-fluoropropano (CH2FCH2CH3, HFC-281fa), 1,1,2,2,3,3,4,4- 20 octafluorobutanò (CHF2CF2CF2CHF2, HFC-338pcc), 1,1,1,2,2,4,4,4- octafluorobutano (CF3CH2CF2CF3, HFC-338mf), 1,1,1,3,3-pentafluorobutano (CF3CH2CHF2, HFC-365mfc), 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoropentano (CF3CHFCHFCF2CF3, HFC-43-10mee), e 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7- tetradecafluoroheptano (CF3CF2CHFCHFCF2CF2CF3, HFC-63-14mee).
São importantes as composições conforme descritas no presente
contendo pelo menos um hidrofluorocarboneto selecionado a partir do grupo que consiste em HFC-32, HFC-125, HFC-134a, HFC-143a, HFC-152a, HFC- 227ea, HFC-236fa, HFC-245fa e HFC-365mfc. Os hidrocarbonetos que podem ser incluídos nas composições descritas no presente compreendem os compostos possuindo apenas carbono e hidrogênio. São de utilidade particular os compostos que possuem de 3 a 7 átomos de carbono.
Os hidrocarbonetos estão disponíveis comercialmente através de
numerosos fornecedores químicos. Os hidrocarbonetos representativos incluem, mas não estão limitados a propano, n-butano, isobutano, ciclo-butano, n-pentano, 2-metilbutano, 2,2-dimetilpropano, ciclo-pentano, n-hexano, 2- metilpentano, 2,2-dimetilbutano, 2,3-dimetilbutano, 3-metilpentano, ciclo- hexano, n-heptano e ciclo-heptano.
Outros compostos que podem ser incluídos nas composições descritas no presente compreendem pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em DME (dimetil éter), iodotrifluorometano (CF3I)1 dióxido de carbono (CO2) e amônia (NH3). Todos estes compostos estão disponíveis 15 comercialmente ou podem ser preparados pelos métodos conhecidos. Diversos outros componentes ou aditivos podem estar presentes nas composições conforme descritas no presente. Estes outros componentes incluem os lubrificantes tipicamente utilizados em sistemas de refrigeração e ar condicionado, incluindo os polialquileno glicóis (PAGs)1 poliol ésteres (POEs)1 20 poliviniléteres (PVEs)1 óleos minerais, alquilbenzenos, parafinas sintéticas, naftenos sintéticos e poli(alfa)olefinas. Adicionalmente, os estabilizantes, tais como os sequestrantes de água, sequestrantes de ácido, antioxidantes e outros, podem estar presentes nas composições descritas no presente.
Em uma realização, a presente descrição apresenta um método para aumentar a capacidade de refrigeração para o HFC-1225ye, dito método compreende o aumento da quantidade de isômero Z com relação à quantidade de isômero E. A quantidade de E-1225ye presente em uma mistura de Z- 1225ye e E-1225ye será dependente das variáveis do processo utilizadas no processo de produção. A quantidade de E-1225ye pode ser reduzida pela destilação, tal como a destilação azeotrópica conforme descrito no pedido de patente US 60/843,020. Port anto, é possível controlar a quantidade de E - 1225ye presente em uma mistura de Z-1225ye e E-1225ye e, deste modo, ajustar a capacidade de refrigeração produzida pela mistura.
A refrigeração por compressão a vapor, os sistemas de ar condicionado ou de bomba de calor incluem um evaporador, um compressor, um condensador e um dispositivo de expansão. Um ciclo de compressão de vapor reutiliza o refrigerante em etapas múltiplas produzindo um efeito refrescante em uma etapa e um efeito de aquecimento em uma etapa diferente. O ciclo pode ser descrito simplesmente conforme segue. O refrigerante líquido entre no evaporador através de um dispositivo de expansão, e o refrigerante líquido ferve no evaporador em uma baixa temperatura para formar um gás e produzir resfriamento. O gás de baixa pressão entra no compressor onde o gás é comprimido para aumentar sua pressão e temperatura. O refrigerante gasoso de maior pressão (comprimido) entra, então, no condensador, em que o refrigerante condensa e libera seu calor no ambiente. O refrigerante retorna ao dispositivo de expansão através do qual o líquido se expande a partir do nível de maior pressão no condensador para o nível de baixa pressão no evaporador, repetindo, deste modo, o ciclo.
A presente invenção se refere ainda a um processo para a produção de resfriamento que compreende a evaporação das composições da presente invenção na proximidade de um corpo a ser resfriado e assim condensa ditas composições.
A presente invenção ainda se refere a um processo para a
produção de calor que compreende a condensação das composições da presente invenção na proximidade do corpo a ser aquecido evaporando, deste modo, ditas composições. Em outra realização, a presente invenção se refere às composições do agente de expansão de espuma que compreendem as composições contendo fluoroolefina da presente invenção conforme descritas no presente para a utilização nas espumas de preparação. Em outras 5 realizações, a presente invenção apresenta composições espumáveis e, de preferência, composições de espuma de poliuretano e poliisocianato, e o método de preparação das espumas. Em tais realizações de espuma, uma ou mais das presentes composições contendo fluoroolefinas estão incluídas como um agente de expansão da espuma nas composições espumáveis, cuja 10 composição inclui, de preferência, um ou mais componentes adicionais capazes de reagir e espumar nas condições apropriadas para formar uma espuma ou estrutura celular. Qualquer dos métodos bem conhecidos no estado da técnica, tais como aqueles descritos em Polyurethanes Chemistry and Technology, Volumes I e II, Saunders and Frisch, 1962, John Wiley and Sons, 15 New York, N.Y., EUA, que é incorporado no presente como referência, pode ser utilizado ou adaptado para a utilização de acordo com as realizações da espuma da presente invenção.
A presente invenção ainda se refere a um método de formação de uma espuma que compreende: (a) a adição de uma composição contendo fluoroolefina a uma composição espumável da presente invenção; e (b) a reação da composição espumável nas condições efetivas para formar uma espuma.
Outra realização da presente invenção se refere à utilização das composições contendo fluoroolefina conforme descrito no presente para a 25 utilização como propelentes em composições pulverizáveis. Adicionalmente, a presente invenção se refere à uma composição pulverizável que compreende as composições contendo fluoroolefina conforme descrito no presente. O ingrediente ativo a ser pulverizado junto com os ingredientes inertes, solventes e outros materiais também pode estar presente em uma composição pulverizável. De preferência, a composição pulverizável é um aerossol. Os materiais ativos apropriados a serem pulverizados incluem, sem limitações, materiais cosméticos, tais como desodorantes, perfumes, sprays de cabelo, 5 limpadores e agentes de polimento, bem como materiais medicinais, tais como anti-asma e medicações anti-halitose.
A presente invenção ainda se refere a um processo para a produção de produtos aerossóis que compreendem a etapa de adição de uma composição contendo fluoroolefina, conforme descrito no presente, em ingredientes ativos em um recipiente de aerossol, em que dita composição funciona como um propelente.
Um aspecto adicional fornece métodos para a supressão da chama, ditos métodos compreendem o contato de uma chama com um fluido que compreende uma composição contendo fluoroolefina da presente 15 descrição. Quaisquer métodos apropriados para o contato da chama com a presente composição podem ser utilizados. Por exemplo, a composição contendo fluoroolefina da presente descrição pode ser pulverizada, despejada e similares sobre a chama ou pelo menos uma porção da chama pode ser imersão na composição de supressão da chama. Na Iuz dos ensinamentos do 20 presente, o técnico no assunto será rapidamente capaz de adaptar uma variedade de equipamentos convencionais e métodos de supressão da chama para a utilização na presente descrição.
Uma realização adicional apresenta métodos de extinção ou supressão do fogo em uma aplicação de inundação total que compreende 25 fornecer um agente que compreende uma composição contendo fluoroolefina da presente descrição; descartar o agente em um sistema de liberação pressurizado; e liberar o agente em uma área para extinguir ou suprimir os fogos naquela área. ft 14
Outra realização apresenta um método de neutralizar uma área para evitar um fogo ou explosão que compreende fornecer um agente compreendendo uma composição que contém fluoroolefina da presente descrição; descartar o agente em um sistema de liberação pressurizado; e liberar o agente na área para evitar que ocorra fogo ou explosão.
O termo “extinção” é geralmente utilizado para denotar a eliminação completa de um fogo; enquanto que “supressão” é freqüentemente utilizado para denotar a redução, mas não necessariamente a eliminação total, de um fogo ou explosão. Conforme utilizado no presente, os termos “extinção" 10 e “supressão” serão utilizados intercambiavelmente. Existem quatro tipos gerais de fogo de halocarbono e aplicações de proteção de explosão. (1) Nas aplicações de extinção e/ou supressão do fogo por inundação total, o agente é liberado em um espaço para obter uma concentração suficiente para extinguir ou suprimir um fogo existente. A utilização da inundação inclui a proteção de 15 espaços fechados, potencialmente ocupados, tais como, salas de computador, bem como espaços especializados, não ocupados, tais como nacele do motor de avião e compartimentos do motor em veículos. (2) Nas aplicações de corrente, o agente é aplicado diretamente sobre o fogo ou na região de um fogo. Isto é geralmente realizado utilizando unidades portáteis ou com rodas 20 operadas manualmente. Um segundo método, incluso como uma aplicação de corrente, utiliza um sistema “localizado”, que libera o agente em direção a um fogo a partir de um ou mais bocais fixos. Os sistemas localizados podem ser ativados manualmente ou automaticamente. (3) Na supressão da explosão, uma composição contendo fluoroolefina da presente descrição é liberada para 25 suprimir uma explosão que já foi iniciada. O termo “supressão” é normalmente utilizado nesta aplicação porque a explosão é geralmente auto-limitante. Entretanto, a utilização deste termo não implica necessariamente que a explosão não é extinta pelo agente. Nesta aplicação, um detector é geralmente utilizado para detectar uma bola de fogo em expansão a partir de uma explosão, e o agente é liberado rapidamente para suprimir a explosão. A supressão da explosão é utilizada, principalmente, mas não somente, nas aplicações de defesa. (4) Quando inerte, a composição contendo fluoroolefina 5 da presente descrição é liberada no espaço para evitar uma explosão ou que um fogo seja iniciado. Freqüentemente, um sistema similar ou idêntico àquela utilizado para a extinção ou supressão do fogo por inundação total é utilizado. Geralmente, a presença de uma condição perigosa (por exemplo, concentrações perigosas de gases inflamáveis e explosivos), e a composição 10 contendo fluoroolefina da presente descrição é então liberada para evitar que a explosão ou o fogo ocorram até a condição possa ser remediada.
O método de extinção pode ser realizado pela introdução da composição em uma área fechada que cerca um fogo. Qualquer um dos métodos conhecidos de introdução pode ser utilizado, contanto que as 15 quantidades apropriadas da composição sejam medidas na área fechada em intervalos apropriados. Por exemplo, uma composição pode ser introduzida por vaporização, por exemplo, utilizando equipamento de extinção do fogo portável (ou fixo) convencional; por névoa; ou por inundação, por exemplo, pela liberação (utilizando tubulação, válvulas e controles apropriados) da 20 composição em uma área fechada que cerca um fogo. A composição pode ser, opcionalmente, combinada com um propelente inerte, por exemplo, nitrogênio, argônio, produtos de décomposição de polímero de glicidil azida ou dióxido de carbono, para aumentar a taxa de liberação da composição do equipamento de corrente ou inundação utilizado.
De preferência, o processo de extinção envolve a introdução de
uma composição contendo fluoroolefina da presente descrição em um fogo ou chama em uma quantidade suficiente para extinguir o fogo ou chama. Um técnico no assunto irá reconhecer que a quantidade de supressor de chama necessário para extinguir um fogo particular irá depender da natureza e da extensão do perigo. Quando o supressor de chama deve ser introdução por inundação, os dados do teste de combustão são úteis na determinação da quantidade ou concentração de supressor de chama requerido para extinguir um tipo particular e tamanho de fogo.
Os testes de laboratório úteis para a determinação do intervalo de concentração efetiva das composições contendo fluoroolefina, quando utilizados em conjunto com a extinção ou supressão de um fogo em uma aplicação de inundação total ou neutralização do fogo são descritos, por exemplo, na patente US 5.759.430.
Exemplos Exemplo 1
Desidrofluoração do HFC-236ea para o HFC-1225ye (isômeros Ee Z) sobre o Catalisador Carbonáceo
Em um reator de liga de níquel Hastelloy (2,54 cm OD X 2,17
ID X 24,1 cm L) foi carregado 14,32 g (25 mL) do material carbonáceo poroso de matriz tridimensional (8 malhas) esférico preparado substancialmente conforme descrito na patente US 4.978.649, incorporado no presente como referência. A porção embalada do reator foi aquecida 20 por um aquecedor de banda de cerâmica 5” x 1” fixado no exterior do reator. Um termopar, posicionado entre a parede do reator e o aquecedor mediu a temperatura do reator. Após carregar o reator com o material carbonáceo, foi passado o nitrogênio (10 mL/ min, 1,7 x 10'7 m3/s) através do reator e a temperatura foi aumentada para 200° C durante um período 25 de uma hora e mantido nesta temperatura por 4 horas adicionais. A temperatura do reator foi então aumentada na temperatura de operação desejada e um fluxo de HFC-236ea e nitrogênio foi iniciado através do reator. Foi retirada uma amostra em série de uma porção do efluente do reator total para a análise do produto orgânico utilizando uma cromatografia a gás equipada com um detector de massa seletivo (GC-MS); os resultados estão resumidos na Tabela 1. O volume do efluente do reator contendo os 5 produtos orgânicos e também o ácido inorgânico, tal como o HF, foi tratado com cáustica aquosa para neutralização.
Tabela 1
Reator Alimentação Alimentação Porcentagem da área GC Z-1225ye E-1225ye HFC-236ea Unks não reagido 200 10 20 0,03 ND 99,97 ND 250 10 20 0,2 0,03 99,8 ND 300 10 20 1,4 0,22 98,4 0,01 350 10 20 5,4 0,96 93,1 0,5 400 10 20 38,1 9,0 51,7 1,1 400 10 10 37,9 8,7 51,6 1,8 400 10 5 42,6 9,5 46,7 1,2 400 10 40 13,2 2,5 71,6 12,7 ND = não detectado Unks = desconhecidos
Exemplo 2
Dados de Desempenho de Refrigeração A Tabela 2 mostra o desempenho de refrigeração para diversas misturas de E-1225ye e Z-1225ye quando comparado ao Z-1225ye puro. Na Tabela 2, Evap Pres é pressão do evaporador, Cond Pres é pressão do condensador, e Comp Disch T é temperatura de liberação do compressor. Os dados estão baseados nas condições seguintes. Temperatura do evaporador 40,0° F (4,4° C) Temperatura do condensador 110,0° F (43,3° C) Quantidade de subresfriamento 10,0° F (5,5° C) Temperatura do gás de retorno 60,0° F (15,6° C) A eficiência da compressão é 100% Observe que o superaquecimento está incluso na capacidade de
resfriamento.
Tabela 2
Composição Evap Evap Cond Cond Comp Comp Capacidade Capacidade Capacidade Z-1225ye/ E- Pres Pres Pres Pres Disch Disch (Btu/min) (kW) com relação 1225ye (Psia) (kPa) (Psia) (kPa) T(F) T(C) ao Z- (Porcentagem 1225ye em peso) puro 100/0 37,6 259 124,0 855 127,2 52,9 181,6 3,51 100% 99,9/0,1 37,6 259 124,0 855 127,2 52,9 181,6 3,51 100% 99/1 37,5 259 123,8 854 127,2 52,9 181,2 3,50 100% 95/5 37,2 256 122,7 846 127,2 52,9 179,4 3,47 99% 90/10 36,8 254 121,2 836 127,1 52,8 177,4 3,43 98% 85/15 36,5 252 119,8 826 126,9 52,7 175,7 3,40 97% 80/20 36,1 249 118,5 817 126,7 52,6 173,6 3,36 96% 70/30 35,4 244 115,7 798 126,6 52,6 169,9 3,29 94% 60/40 34,6 239 112,9 778 126,3 52,4 166,0 3,21 91% 50/50 33,8 233 110,2 760 126,2 52,3 162,1 3,14 89% 40/60 33,1 228 107,6 742 125,9 52,2 158,3 3,06 87% Os dados acima indicam que as composições com menos de cerca de 40% em peso de E-1225ye possui menos de cerca de 10% de perda na capacidade. Adicionalmente, as composições com menos de cerca de 15% em peso de E-1225ye mostram menos de cerca de 3% de perda na capacidade. Finalmente, as composições com menos de cerca de 5% em peso de E-1225ye possuem menos de cerca de 1% de perda na capacidade.
Exemplo 3
Impacto do Vazamento de Vapor Um recipiente é carregado com uma composição inicial em uma temperatura de 25° C1 e a pressão de vapor inicial da composição é medida. A composição é deixada vazar do recipiente, enquanto a temperatura é mantida 10 constante, até 50% em peso da composição inicial ser removida, em cujo tempo a pressão de vapor da composição que permanece no recipiente é medida. Os resultados calculados são mostrados na Tabela 3.
Tabela 3
Composição Pressão Pressão Pressão Pressão Mudança Z-1225ye/ E- inicial inicial após 50% após 50% na 1225ye (Psia) (kPa) de de pressão (Porcentagem vazamento vazamento (%) em peso) (Psia) (kPa) 0,1/99,9 62,7 432 62,7 432 0,0% 1/99 62,8 433 62,8 433 0,0% 10/90 63,8 440 63,7 439 0,2% 20/80 65,0 448 64,7 446 0,5% 30/70 66,1 456 65,8 454 0,5% 40/60 67,3 464 66,9 461 0,6% 50/50 68,5 472 68,1 470 0,6% 60/40 69,7 481 69,3 478 0,6% 70/30 70,8 488 70,6 487 0,3% Composição Pressão Pressão Pressão Pressão Mudança Z-1225ye/ E- inicial inicial após 50% após 50% na 1225ye (Psia) (kPa) de de pressão (Porcentagem vazamento vazamento (%) em peso) (Psia) (kPa) 80/20 71,9 496 71,7 494 0,3% 90/10 72,9 503 72,8 502 0,1% 99/1 73,7 508 73,7 508 0,0% 99,9/0,1 73,7 508 73,7 508 0,0% A diferença na pressão de vapor entre a composição original e a
composição remanescente após 50% em peso ser removido é inferior a cerca de 10% para as composições da presente invenção. Isto indica que as composições que compreendem cerca de 0,1% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1225ye e de cerca de 99,9% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1225ye são composições azeotrópicas ou quase azeotrópicas.

Claims (18)

1. COMPOSIÇÃO AZEOTRÓPICA OU QUASE AZEOTRÓPICA, que compreende uma composição A que compreende cerca de 0,1% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropeno e de cerca de 99,9% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno.
2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende cerca de 60% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropeno e de cerca de 40% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno.
3. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende cerca de 85% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropeno e de cerca de 15% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno.
4. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende cerca de 95% em peso a cerca de 99,9% em peso de Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropeno e de cerca de 5% em peso a cerca de 0,1% em peso de E-1,2,3,3,3-pentafluoropropeno.
5. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda um composto adicional selecionado a partir do grupo que consiste em fluoroolefinas, hidrofluorocarbonetos, hidrocarbonetos, dimetil éter, CF3I, dióxido de carbono (CO2) e amônia.
6. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, em que dito hidrofluorocarboneto compreende pelo menos um composto selecionado a partir do grupo que consiste em difluorometano, pentafluoroetano, 1,1,1,2- tetrafluoroetano, 1,1,1-trifluoroetano, 1,1-difluoroetano, 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano, 1,1,1,3,3- pentafluoropropano e 1,1,1,3,3-pentafluorobutano.
7. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, em que dita fluoroolefina compreende pelo menos um composto selecionado a partir do grupo que consiste em 2,3,3,3-tetrafluoropropeno; 1,3,3,3-tetrafluoropropeno; 3,3,3-trifluoropropeno; e 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.
8. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda um lubrificante selecionado a partir do grupo que consiste em polialquileno glicóis (PAGs), poliol ésteres (POEs), poliviniléteres (PVEs), óleos minerais, alquilbenzenos, parafinas sintéticas, naftenos sintéticos e poli(alfa)olefinas.
9. MÉTODO PARA AUMENTAR A CAPACIDADE DE REFRIGERAÇÃO, para o 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno, em que dito método compreende o aumento da quantidade de isômero Z com relação à quantidade de isômero E.
10. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE RESFRIAMENTO, que compreende a evaporação de uma composição conforme descrita na reivindicação 1, na proximidade de um corpo a ser resfriado e condensando assim dita composição.
11. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE AQUECIMENTO, que compreende a condensação de uma composição, conforme descrita na reivindicação 1, na proximidade de um corpo a ser aquecido e evaporando assim dita composição.
12. AGENTE DE SOPRO DE ESPUMA, que compreende a composição, conforme descrito na reivindicação 1.
13. MÉTODO PARA A FORMAÇÃO DE UMA ESPUMA, que compreende: (a) a adição de uma composição espumável da composição conforme descrito na reivindicação 1; e (b) a reação da composição espumável nas condições efetivas para formar uma espuma.
14. COMPOSIÇÃO PULVERIZÁVEL, que compreende a composição conforme descrito na reivindicação 1.
15. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PRODUTOS AEROSÓIS, que compreende a etapa de adição da composição, conforme descrita na reivindicação 1 em ingredientes ativos em um recipiente de aerossol, em que dita composição funciona como um propelente.
16. MÉTODO PARA A SUPRESSÃO DE CHAMA, que compreende o contato da chama com um fluido que compreende a composição conforme descrito na reivindicação 1.
17. MÉTODO PARA A EXTINÇÃO OU SUPRESSÃO DO FOGO, em uma aplicação de inundação total que compreende: (a) fornecer um agente que compreende uma composição conforme descrito na reivindicação 1; (b) descartar o agente em um sistema de liberação pressurizado; e (c) liberar o agente em uma área para extinguir ou suprimir os fogos naquela área.
18. MÉTODO PARA NEUTRALIZAR UMA ÁREA PARA EVITAR UM FOGO OU EXPLOSÃO, que compreende: (a) fornecer um agente compreendendo uma composição conforme descrita na reivindicação 1; (b) descartar o agente em um sistema de liberação pressurizado; e (c) liberar o agente na área para evitar que ocorra fogo ou explosão.
BRPI0718742-4A2A 2006-12-15 2007-12-12 "composiçôes azeotrópica ou quase azeotrópica, pulverizável, métodos para aumentar a capacidade de refrigeração, para a formação de uma espuma, para a supressão de chama, para a extinção ou supressão do fogo, para neutralizar uma área, para evitar um fogo ou explosão, processos para a produção de resfriamento, para a produção de aquecimento, para a produção de produtos aerosóis e agente de sopro de espuma" BRPI0718742A2 (pt)

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