ES2597677T5 - Uso de refrigerantes que comprenden E-1,3,3,3-tetrafluoropropeno y al menos un tetrafluoroetano para el enfriamiento - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
Uso de refrigerantes que comprenden E-1,3,3,3-tetrafluoropropeno y al menos un tetrafluoroetano para el enfriamiento
Campo de la invención
La presente descripción se refiere al uso de composiciones refrigerantes que comprenden E-1,3,3,3-tetrafluoroetano y al menos un tetrafluoroetano, que es CHF2CHF2, en refrigeradores.
Fundamento de la invención
La industria de la refrigeración ha estado trabajando durante las últimas décadas para encontrar refrigerantes de sustitución para los clorofluorocarbonos (CFCs) e hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) que reducen el ozono que se están eliminando gradualmente como resultado del Protocolo de Montreal. La solución para la mayoría de productores de refrigerante ha sido la comercialización de refrigerantes de hidrofluorocarbono (HFC). Los refrigerantes de HFC, que incluyen HFC-134a, tienen un potencial de reducción de ozono cero y por tanto no están afectados por la eliminación gradual reguladora actual como resultado del Protocolo de Montreal.
Regulaciones medioambientales adicionales pueden provocar finalmente la eliminación gradual global de ciertos refrigerantes de HFC. Actualmente, la industria automovilística se está enfrentando a regulaciones relacionadas con el potencial de calentamiento global para refrigerantes usados en la climatización del automóvil. Por lo tanto, hay una gran necesidad actual de identificar nuevos refrigerantes con potencial de calentamiento global reducido para el mercado de la climatización del automóvil. Si las regulaciones se aplicaran más ampliamente en el futuro, por ejemplo para sistemas de climatización y refrigeración estacionarios, una necesidad incluso mayor se sentirá de refrigerantes que puedan usarse en todas las áreas de la industria de la refrigeración y la climatización.
HFC-134a y HCFC-124 se usan en refrigeradores para proporcionar climatización confortable y enfriamiento para los procesos industriales, entre otros usos. Se buscan sustituciones con impacto medioambiental reducido para estos refrigerantes. En particular, se buscan sustituciones con bajo o ningún potencial de reducción de ozono y bajo PCG. El documento US 2008/0230738 A1 describe varias composiciones para usar en sistemas de refrigeración, climatización y bomba de calor en donde las composiciones comprenden una fluoroolefina y al menos un componente distinto.
El documento US 2004/0256594 A1 describe el uso de HFO-1234 en sistemas de refrigeración.
El documento WO 2011/101620 A2 (publicado el 25 de agosto de 2011) describe composiciones refrigerantes que comprenden 2 a 20% en peso de R-152a, de 5 a 60% en peso de R-134a y de 5 a 85% en peso de E-CF3CH=Ch F. El documento WO 2011/10162 A2 (publicado el 25 de agosto de 2011) describe composiciones refrigerantes que comprenden E-CF3-CH=CHF; R-134a y R-32.
El documento WO 2011/101622 A1 (publicado el 25 de agosto de 2011) describe composiciones refrigerantes que comprenden E-CF3CH=CHF, R-134a y R-161.
Compendio de la invención
La invención incluye un método para producir enfriamiento. El método comprende evaporar un refrigerante líquido que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea de aproximadamente 0,05 a 0,82 (por ejemplo, 0,1 a 0,8) en un evaporador, produciendo por lo tanto un vapor refrigerante, en donde el enfriamiento se produce en un refrigerador que comprende dicho evaporador, comprendiendo además pasar un medio de enfriamiento a través del evaporador, en donde dicha evaporación de refrigerante enfría el medio de enfriamiento, y pasar el medio de enfriamiento enfriado del evaporador a un cuerpo a enfriar; y en donde dicho refrigerador comprende además un compresor centrífugo, y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4 es CHF2CHF2.
La invención también incluye un método para sustituir refrigerante HCFC-124 o HFC-134a en un refrigerador diseñado para dicho refrigerante. El método comprende proporcionar una composición refrigerante de sustitución que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea de aproximadamente 0,05 a 0,82 (por ejemplo 0,1 a 0,8) en un refrigerador, produciendo por lo tanto un vapor refrigerante, en donde dicho refrigerador comprende un compresor centrífugo, y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4es CHF2CHF2. La invención también incluye un aparato refrigerador para el enfriamiento. El aparato refrigerador contiene un fluido de trabajo que comprende un refrigerante que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4
sea de aproximadamente 0,05 a 0,82 (por ejemplo 0,1 a 0,8), en donde el refrigerador comprende un compresor centrífugo, y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4es CHF2CHF2.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una realización de un aparato refrigerador de evaporador inundado que utiliza una composición que contiene E-CFaCH=CHF y (b) al menos un compuesto de la fórmula C2H2F4.
Antes de dirigirse a los detalles de las realizaciones descritas a continuación, algunos términos se definen o clarifican.
El potencial de calentamiento global (PCG) es un índice para estimar la contribución del calentamiento global relativo debido a la emisión atmosférica de un kilogramo de un gas de efecto invernadero particular (tal como un refrigerante o fluido de trabajo) en comparación con la emisión de un kilogramo de dióxido de carbono. El PCG puede calcularse para diferentes horizontes temporales que muestran el efecto de la duración atmosférica para un gas dado. El PCG para el horizonte temporal de 100 años es normalmente el valor referenciado. Cualquier valor para PCG presentado en esta memoria está basado en el horizonte temporal de 100 años.
El potencial de reducción de ozono (PRO) se define en “The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project”, sección 1.4.4, páginas 1.28 a 1.31 (véase el primer párrafo de esta sección). PRO representa la extensión de reducción de ozono en la estratosfera esperada a partir de un compuesto (tal como un refrigerante o fluido de trabajo) en una base masa por masa respecto al fluorotriclorometano (CFC-11).
La capacidad de refrigeración (a veces denominada como capacidad de enfriamiento) es un término para definir el cambio en la entalpía de un refrigerante en un evaporador por libra de refrigerante circulado, o el calor eliminado por el refrigerante en el evaporador por unidad de volumen de vapor de refrigerante que sale del evaporador (capacidad volumétrica). La capacidad de refrigeración es una medida de la capacidad de una composición refrigerante o de fluido de trabajo para producir enfriamiento. Por lo tanto, cuanto mayor sea la capacidad volumétrica, mayor será el enfriamiento que se produce. La tasa de enfriamiento se refiere al calor eliminado por el refrigerante en el evaporador por unidad de tiempo. La capacidad de calentamiento es el valor correspondiente para un sistema de calentamiento, tal como una bomba de calor.
El coeficiente de rendimiento (CDR) es la cantidad de calor eliminado en un ciclo dividido por la entrada de energía necesaria para operar el ciclo. Cuanto mayor sea el CDR, mayor será la eficiencia energética. El CDR está relacionado directamente con la relación de eficiencia energética (REE), es decir, la tasa de eficiencia para el equipo de refrigeración, climatización o bomba de calor a un conjunto específico de temperaturas internas y externas.
El gradiente de temperatura (a veces denominado sencillamente como “gradiente”) es el valor absoluto de la diferencia entre las temperaturas de partida y final de un procedimiento de cambio de fase mediante un refrigerante o fluido de trabajo en un componente de equipo de un sistema de ciclo de enfriamiento o calentamiento, exclusivo de cualquier subenfriamiento o supercalentamiento. Este término puede usarse para describir la condensación o evaporación de una composición casi azeótropa o no azeótropa. Cuando se refiere al gradiente de temperatura de un sistema de refrigeración, climatización o bomba de calor, es normal proporcionar el gradiente de temperatura promedio que es el promedio del gradiente de temperatura en el evaporador y el gradiente de temperatura en el condensador. El gradiente de temperatura moderado se considera que es el gradiente de temperatura menor que 0,1 y es aceptable en refrigeradores de evaporadores inundados como se describen en esta memoria.
Como se usa en esta memoria, un refrigerante es una composición que comprende un compuesto o mezcla de compuestos que funcionan como un fluido de trabajo en un ciclo en donde la composición experimenta un cambio de fase de un líquido a un vapor y vuelve en un ciclo de repetición. El ciclo de repetición puede tener lugar en cualquier sistema de refrigeración, refrigerador, congelador, sistema de climatización, acondicionador de aire, bomba de calor, refrigerador y similares.
El medio de enfriamiento se usa en esta memoria para describir un fluido de transferencia de calor, o sustancia que se usa en un bucle secundario para transportar el enfriamiento o calentamiento de un aparato refrigerador a una posición remota o cuerpo a enfriar. Los fluidos representativos que puede servir como medio de enfriamiento incluyen agua, glicoles, tal como etilenglicol y propilenglicol, y líquidos iónicos, entre otros.
La inflamabilidad es un término usado para indicar la capacidad de una composición de prenderse y/o propagar una llama. Para refrigerantes u otros fluidos de trabajo, el límite inferior de inflamabilidad (“LII”) es la concentración mínima del refrigerante o fluido de trabajo en el aire que es capaz de propagar una llama a través de una mezcla homogénea del refrigerante o fluido de trabajo y aire bajo condiciones de ensayo especificadas en la norma ASTM (Sociedad Americana de Ensayos y Materiales) E681-2001. El límite superior de inflamabilidad (“LSI”) es la máxima concentración del refrigerante o fluido de trabajo en aire que es capaz de propagar una llama a través de una mezcla homogénea de la composición y aire como se determina por la norma ASTM E-681. Cuando el contenido del componente no inflamable en una mezcla que comprende un componente inflamable y no inflamable aumenta, el LII y el LSI se aproximan el uno al otro. Cuando el contenido del componente no inflamable en la mezcla alcanza un
valor crítico, el LII y el LSI de la mezcla se quedan igual. Las composiciones que contienen más del componente no inflamable que este valor crítico son no inflamables. Para un refrigerante de componente único o una mezcla refrigerante azeotrópica, la composición no cambiará durante un escape y por lo tanto el cambio de composición durante los escapes no será un factor en la determinación de la inflamabilidad. Para muchas aplicaciones de refrigeración, climatización o bomba de calor, el refrigerante o fluido de trabajo se desea (si no es necesario) que sea no inflamable.
Una composición azeotrópica es una mezcla de dos o más componentes diferentes que, cuando están en forma líquida bajo una presión dada, hervirán a una temperatura sustancialmente constante, cuya temperatura puede ser mayor o menor que las temperaturas de ebullición de los componentes individuales, y que proporcionarán una composición de vapor esencialmente idéntica a la composición líquida total que experimenta la ebullición. (Véase, por ejemplo, M. F. Doherty y M. F. Malone, Conceptual Design of Distillation Systems, McGraw-Hill (Nueva York), 2001, 185-186, 351-359).
Por consiguiente, las características esenciales de una composición azeotrópica son que a una presión dada, el punto de ebullición de la composición líquida está fija y que la composición del vapor por encima de la composición de ebullición es esencialmente que de la composición líquida de ebullición total (es decir, sin que tenga lugar el fraccionamiento de los componentes de la composición líquida). Se reconoce que tanto el punto de ebullición como los porcentajes en peso de cada componente de la composición azeotrópica puede cambiar cuando la composición azeotrópica se somete a ebullición a diferentes presiones. Así, una composición azeotrópica puede definirse en términos de la única relación que existe entre los componentes o en términos de los intervalos composicionales de los componentes o en términos de porcentajes en peso exactos de cada componente de la composición caracterizada por un punto de ebullición fijo a una presión especificada.
Como se usa en esta memoria, una composición tipo azeótropo (también denominada como casi azeotrópica) significa una composición que se comporta esencialmente como una composición azeotrópica (es decir, tiene características de ebullición constantes o una tendencia a no fraccionarse en la ebullición o evaporación). Por tanto, durante la ebullición o evaporación, las composiciones en vapor y líquidas, si cambian algo, solo cambian en una extensión mínima o insignificante. Esto va a contrastar con composiciones tipo no azeótropas en que durante la ebullición o evaporación, las composiciones en vapor y líquidas cambian en un grado sustancial.
Además, las composiciones tipo azeótropas muestran virtualmente igual presión de punto de condensación y punto de ebullición. Esto es decir que la diferencia en la presión del punto de condensación y la presión del punto de ebullición a una temperatura dada será un valor pequeño, tal como 3% o 5% de diferencia o menos.
Una composición no azeotrópica o una composición tipo no azeótropa es una mezcla de dos o más sustancias que se comportan como una mezcla más que como una sustancia sencilla. Una forma de caracterizar una composición no azeotrópica es que el vapor producido por la evaporación o destilación parcial del líquido tiene una composición esencialmente diferente de la del líquido del que se evaporó o destiló, es decir, la mezcla destila/refluye con cambio sustancial de composición. Otra forma de caracterizar una composición no azeotrópica es que la presión de vapor del punto de ebullición y la presión de vapor del punto de condensación de la composición a una temperatura particular son sustancialmente diferentes. En esta memoria, una composición es no azeotrópica si la diferencia en la presión del punto de condensación y la presión del punto de ebullición es mayor que o igual a 5 por ciento (en base a la presión del punto de ebullición).
Como se usa en esta memoria, los términos “comprende”, “que comprende”, “incluye”, “que incluye”, “tiene”, “que tiene” o cualquier otra variación de los mismos, se pretende que cubran una inclusión no exclusiva. Por ejemplo, un procedimiento, método, artículo o aparato que comprende una lista de elementos no está necesariamente limitado a solo esos elementos sino que pueden incluir otros elementos no enumerados expresamente o inherentes a dicho procedimiento, método, artículo o aparato. Además, a menos que se afirme expresamente lo contrario, “o” se refiere a un o inclusivo y no a un o exclusivo. Por ejemplo, una condición A o B se satisface por cualquiera de lo siguiente: A es cierto (o está presente) y B es falso (o no está presente), A es falso (o no está presente) y B es cierto (o está presente), y tanto A como B son ciertos (o están presentes).
La frase de transición “que consisten en” excluye cualquier elemento, etapa o ingrediente no especificado. Si es en la reivindicación, dicha frase podría cerrar la reivindicación a la inclusión de materiales distintos de los enumerados excepto para impurezas asociadas normalmente con ellos. Cuando la frase “consiste en” aparece en una frase del cuerpo de una reivindicación, justo inmediatamente después del preámbulo, limita solo el elemento presentado en esa frase; otros elementos no están excluidos de la reivindicación como un todo.
La frase de transición “que consiste esencialmente en” se usa para definir una composición, método o aparato que incluye materiales, etapas, características, componentes o elementos, además de los descritos literalmente con tal que estos materiales, etapas, características, componentes o elementos incluidos adicionales afecten materialmente a la(s) característica(s) básica(s) y nueva(s) de la invención reivindicada. El término “que consiste esencialmente en” ocupa un nivel medio entre “que comprende” y “que consiste en”.
Donde los solicitantes han definido una invención o una parte de la misma con un término de final abierto tal como “que comprende”, debería entenderse fácilmente que (a menos que se afirme otra cosa) la descripción se interpretaría para describir también una invención tal usando los términos “que consiste esencialmente en” o “que consiste en”.
Además, el uso de “un” o “una” se emplean para describir elementos y componentes descritos en esta memoria. Esto se hace meramente por conveniencia y para dar un sentido general del alcance de la invención. Esta descripción debería leerse para incluir uno o al menos uno y el singular incluye también el plural a menos que sea obvio que significa otra cosa.
A menos que se defina otra cosa, todos los términos técnicos y científicos usados en esta memoria tienen el mismo significado que se entiende normalmente por un experto en la técnica a la que pertenece esta invención. Aunque métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en esta memoria pueden usarse en la práctica o ensayo de las realizaciones de la presente invención, se describen a continuación métodos y materiales adecuados. Todas las publicaciones, solicitudes de patente, patentes, y otras referencias mencionadas en esta memoria se incorporan por referencia en su totalidad, a menos que se cite un pasaje particular. En caso de conflicto, la presente memoria, incluyendo las definiciones, tendrá el control. Además, los materiales, métodos y ejemplos son ilustrativos solo y no pretenden ser limitantes.
Composiciones
Las composiciones como se describen para el uso en los actuales métodos incluyen refrigerantes que comprenden (a) E-CF3CH=CHF (E-HFO-1234ze o trans-HFO-1234ze) y (b) al menos un compuesto que es 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134, CHF2CHF2).
E-CF3CH=CHF está disponible comercialmente a partir de fabricantes de fluorocarbono o pueden estar hechos por métodos conocidos en la técnica. En particular, este compuesto puede prepararse por deshidrofluoración de un grupo de pentafluoropropanos, que incluyen 1,1,1,2,3-pentafluoropropano (HFC-245eb, CF3CHFCH2F), 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa, CF3CH2CHF2). La reacción de deshidrofluoración puede tener lugar en la fase vapor en presencia o ausencia de catalizador, y además en la fase líquida por reacción con un compuesto caustico, tal como NaOH o KOH. Estas reacciones se describen en más detalle en la Publicación de Patente de EE.UU. núm.
2006/0106263, incorporada en esta memoria por referencia.
Los compuestos de fórmula C2H2F4 pueden estar disponibles comercialmente o pueden prepararse por métodos conocidos en la técnica, por ejemplo mediante el método descrito en la Pat. del Reino Unido núm. 1578933 (incorporada en esta memoria por referencia) mediante la hidrogenación de tetrafluoroetileno. La última reacción puede efectuarse convenientemente a temperaturas normales o elevadas, por ejemplo hasta 250°C, en presencia de un catalizador de hidrogenación, por ejemplo, paladio en alúmina. Adicionalmente, HFC-134 puede hacerse mediante la hidrogenación de 1,2-dicloro-1,1,2,2-tetrafluoroetano (es decir, CCF2CCF2 o CFC-114) a 1,1,2,2-tetrafluoroetano como se presenta por J. L. Bitner et al. en U.S. Dep. Comm. Off. Tech. Serv/Rep. 136732, (1958), págs. 25-27, incorporado en esta memoria por referencia.
Según la invención, el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,82.
Composicion que comprende E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que tiene gradiente moderado de evaporador y condensador, o menos de 0,1°C de gradiente de temperatura, cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,68 (por ejemplo, de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,68). Estas composiciones se considera que tienen bajo gradiente de temperatura de evaporador y condensador, o menos de 0,05°C de gradiente de temperatura cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,55. Dignas de mención son las composiciones con la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,30 a 0,43, que se considera que tienen gradiente insignificante de temperatura de evaporador y condensador, o menos de 0,01°C de gradiente de temperatura.
Según la invención, el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,69. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que son no inflamables cuando la relación en peso de E-CF3Ch=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,69. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que son no inflamables cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,699. Dignas de mención son las composiciones que comprenden E-CF3Ch=CHF y CHF2CHF2 en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es menos de 0,70.
En una realización, el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a 0,70. Las composiciones que comprenden E
CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que proporcionan capacidad de enfriamiento volumétrico y CDR dentro del 4% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a 0,70 (por ejemplo, de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,44). Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que proporcionan capacidad de enfriamiento volumétrico y CDR dentro del 3% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,65. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que proporcionan capacidad de enfriamiento volumétrico y CDR dentro del 2% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,55 o de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,43). Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que proporcionan capacidad de enfriamiento volumétrico y CDR dentro del 1% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,35.
En una realización, el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,82. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que tienen PCG menor que 1000 cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,82 (por ejemplo, de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 0,82). Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que tienen PCG menor que 300 cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,73 a 0,82.
Son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,1 a 0,2. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,2 a 0,3. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,3 a 0,4. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,4 a 0,5. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,5 a 0,6. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,6 a 0,7. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,7 a 0,8.
Son dignas de mención la composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,1 a 0,2. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,2 a 0,3. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3Ch=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4). También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,4 a 0,5. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-Cf3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,5 a 0,6. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,6 a 0,7. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,7 a 0,8. Dignas de mención particular para las composiciones que comprenden
tanto CHF2CHF2 y CF3CH2F descritas anteriormente son las composiciones donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:1,25 (por ejemplo, 1,25:1 a aproximadamente 1:1,25). También se describe cuando el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,68. Se ha encontrado que las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 tienen gradiente moderado, o menos de 0,1°C de gradiente de temperatura, cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,68 y también cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,85 a 0,99. Estas composiciones se ha encontrado que tienen bajo gradiente de temperatura, o menos que 0,05°C de gradiente de temperatura cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,55 y también cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,92 a 0,99. Son dignas de mención las composiciones con la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,3 a 0,43, que se ha encontrado que tienen gradiente de temperatura insignificante, o menos que 0,01°C de gradiente de temperatura.
También se describen, por ejemplo como sustituciones para HCFC-124, las composiciones en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,85 a 0,69.
También se describe cuando el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,69. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se ha encontrado que son no inflamables cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es aproximadamente 0,01 a 0,69.
También se describe cuando el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,70. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se ha encontrado que proporcionan capacidad y CDR dentro del 4% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,70. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se ha encontrado que proporcionan capacidad y CDR dentro del 3% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-c F3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,65. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se ha encontrado que proporcionan capacidad y CDR dentro del 2% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,55. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se ha encontrado que proporcionan capacidad y CDR dentro del 1% del rendimiento máximo alcanzable cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,01 a 0,35.
También se describe cuando el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,99. Las composiciones que comprenden E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que tienen PCG menor que 1000 cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-c F3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,99. Las composiciones que comprenden E-F3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que tienen PCG menor que 300 cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,73 a 0,99. Las composiciones que comprenden E-F3CH=CHF y CHF2CHF2 se considera que tienen PCG menor que 150 cuando la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,87 a 0,99.
En una realización, las composiciones descritas en esta memoria pueden usarse en combinación con un desecante en un equipo de refrigeración o climatización (incluyendo refrigeradores), para ayudar en la eliminación de la humedad. Los desecantes pueden estar compuestos de alúmina activa, gel de sílice, o cribas moleculares con base de zeolita. Las cribas moleculares representativas incluyen MOLSIV XH-7, XH-6, XH-9 y XH-11 (UOP LLC, Des Plaines, IL). Son dignas de mención las cribas moleculares que tienen tamaño de poro nominal de aproximadamente 3 Angstroms a aproximadamente 6 Angstroms.
En una realización, las composiciones descritas en esta memoria pueden usarse en combinación con al menos un lubricante seleccionado del grupo que consiste en polialquilenglicoles, ésteres de poliol, poliviniléteres, aceites minerales, alquilbencenos, parafinas sintéticas, naftenos sintéticos y poli(alfa)olefinas.
En algunas realizaciones, los lubricantes útiles en combinación con las composiciones como se describen en esta memoria pueden comprender los adecuados para usar con aparatos de refrigeración o climatización. Entre estos lubricantes están los usados de forma convencional en aparatos de refrigeración por compresión de vapor que utilizan refrigerantes de clorofluorocarbono. En una realización, los lubricantes comprenden los conocidos normalmente como “aceites minerales” en el campo de la lubricación de refrigeración por compresión. Los aceites minerales comprenden parafinas (es decir, hidrocarburos saturados, de cadena lineal y cadena de carbono ramificada), naftenos (es decir, parafinas cíclicas) y compuestos aromáticos (es decir, hidrocarburos cíclicos insaturados que contienen uno o más anillos caracterizados por dobles enlaces alternos). En una realización, los
lubricantes comprenden los conocidos normalmente como “aceites sintéticos” en el campo de la lubricación de refrigeración por compresión. Los aceites sintéticos comprenden alquilarilos (es decir, alquil alquilbencenos lineales y ramificados), parafinas sintéticas y naftenos, y poli(alfaolefinas). Los lubricantes convencionales representativos son el BVM 100 N comercialmente disponible (aceite mineral parafínico vendido por BVA Oils), aceite mineral nafténico disponible comercialmente de Crompton Co. bajo las marcas registradas Suniso® 3GS y Suniso® 5GS, aceite mineral nafténico disponible comercialmente de Pennzoil bajo la marca registrada Sontex® 372LT, aceite mineral nafténico disponible comercialmente de Calumet Lubricants bajo la marca registrada Calumet® RO-30, alquilbencenos lineales disponibles comercialmente de Shrieve Chemicals bajo las marcas registradas Zerol® 75, Zerol® 150 y Zerol® 500, y HAB 22 (alquilbenceno ramificado vendido por Nippon Oil).
En otras realizaciones, los lubricantes pueden comprender además los que se han diseñado para usar con refrigerantes de hidrofluorocarbono y son miscibles con refrigerantes de la presente invención bajo condiciones de operación de aparatos de refrigeración y climatización por compresión. Dichos lubricantes incluyen, aunque no están limitados a, ésteres de poliol (POEs) tales como Castrol® 100 (Castrol, Reino Unido), polialquilenglicoles (PAGs) tal como RL-488A de Dow (Dow Chemical, Midland, Michigan), poliviniléteres (PVEs) y policarbonatos (PCs).
Los lubricantes se seleccionan considerando unas necesidades de compresor dadas y el ambiente al que el lubricante estará expuesto.
Dignos de mención particular son los lubricantes seleccionados del grupo que consiste en POEs, PAGs, PVEs y PCs para usar con las composiciones que comprenden (a) E-CFaCH=CHF y (b) al menos un compuesto de la fórmula C2H2F4.
En una realización, las composiciones que comprenden como las que se describen en esta memoria pueden comprender además un aditivo seleccionado del grupo que consiste en compatibilizadores, tintes UV, agentes de solubilización, indicadores, estabilizadores, perfluoropoliéteres (PFPE) y perfluoropoliéteres funcionalizados, y mezclas de los mismos. Son dignas de mención las composiciones que comprenden de aproximadamente 1 por ciento en peso a aproximadamente 10 por ciento en peso de compatibilizadores hidrocarbonados para lubricante de aceite mineral (por ejemplo, propano, ciclopropano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, y/o neopentano). Son dignos de mención particular los compatibilizadores hidrocarbonados que incluyen ciclopropano, ciclobutano, nbutano, isobutano, isobuteno y n-pentano. También son dignas de mención las composiciones que comprenden de aproximadamente 1 por ciento en peso a aproximadamente 5 por ciento en peso de dichos compatibilizadores hidrocarbonados.
En una realización, las composiciones pueden usarse con aproximadamente 0,01 por ciento en peso a aproximadamente 5 por ciento en peso de un estabilizador, barredor de radicales libres o antioxidante. Tales aditivos distintos incluyen aunque no están limitados a, nitrometano, fenoles impedidos, hidroxilaminas, tioles, fosfitos o lactonas. Pueden usarse aditivos individuales o combinaciones.
Opcionalmente, en otra realización, pueden añadirse ciertos aditivos del sistema de refrigeración o climatización, como se desee, a las composiciones como se describe en esta memoria para mejorar el rendimiento y la estabilidad del sistema. Estos aditivos se conocen en el campo de la refrigeración y climatización, e incluyen, aunque no están limitados a, agentes resistentes al desgaste, lubricantes de presión extrema, inhibidores de la corrosión y oxidación, desactivadores de la superficie metálica, barredores de radicales libres y agentes de control de espuma. En general, estos aditivos pueden estar presentes en las composiciones inventivas en pequeñas cantidades respecto a la composición total. Típicamente se usan las concentraciones de menos de aproximadamente 0,1 por ciento en peso a como mucho aproximadamente 3 por ciento en peso de cada aditivo. Estos aditivos se seleccionan en la base de las necesidades del sistema individual. Estos aditivos incluyen miembros de la familia de triarilfosfato de aditivos de lubricidad a PE (presión extrema), tales como trifenilfosfatos butilados (BTPP), u otros ésteres de triarilfosfato alquilado, por ejemplo Syn-0-Ad 8478 de Akzo Chemicals, tricresilfosfatos y compuestos relacionados. Adicionalmente, los ditiofosfatos de dialquilo y metal (por ejemplo, ditiofosfato de dialquilo y zinc (o ZDDP), Lubrizol 1375 y otros miembros de esta familia de compuestos químicos pueden usarse en composiciones de la presente invención. Otros aditivos resistentes al desgaste incluyen aceites de productos naturales y aditivos de lubricación de polihidroxilo asimétricos, tales como Synergol TMS (international Lubricants). De forma similar, pueden emplearse estabilizadores tales como antioxidantes, barredores de radicales libres y barredores de agua. Los compuestos en esta categoría pueden incluir, aunque no están limitados a, hidroxitolueno butilado (BHT), epóxidos y mezclas de los mismos. Los inhibidores de la corrosión incluyen ácido dodecilsuccínico (DDSA), fosfato de amina (AP), sarcosina de oleoilo, derivados de imidazona y sulfonatos sustituidos. Los desactivadores de la superficie metálica incluyen areoxalil-bis(bencilideno)hidrazida (núm. reg. CAS 6629-10-3), N,N'-bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidrocinnamoilhidrazina (núm. reg. CAS 32687-78-8), 2,2,'-oxamidobis-etil-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidrocinnamato (núm. reg. CAS 70331-94-1), N,N'-(disaliciclideno)-1,2-diaminopropano (núm. reg. CAS 94-91 7) y ácido etilenodiaminatetra-acético (núm. reg. CAS 60-00-4) y sus sales, y mezclas de los mismos.
En otras realizaciones, los aditivos adicionales incluyen estabilizadores que comprenden al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en fenoles impedidos, tiofosfatos, trifenilfosforotionatos butilados, organofosfatos, o fosfitos, arilalquiléteres, terpenos, terpenoides, epóxidos, epóxidos fluorados, oxetanos, ácido ascórbico, tioles, lactonas, tioéteres, aminas, nitrometano, alquilsilanos, derivados de benzofenona, sulfuros de arilo,
ácido diviniltereftálico, ácido difeniltereftálico, líquidos iónicos y mezclas de los mismos. Los compuestos estabilizadores representativos incluyen aunque no están limitados a tocoferol, hidroquinona, t-butilhidroquinona, monotiofosfatos y ditiofosfatos, disponibles comercialmente de Ciba Specialty Chemicals, Basel, Suiza, en adelante “Ciba”, bajo la marca registrada Irgalube® 63; ésteres de dialquiltiofosfato, disponibles comercialmente de Ciba bajo las marcas registradas Irgalube® 353 e Irgalube® 350, respectivamente; trifenilfosforotionatos butilados, disponibles comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irgalube® 232; fosfatos de amina, disponibles comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irgalube® 349 (Ciba); fosfitos impedidos, comercialmente disponibles de Ciba como Irgafos® 168; un fosfato tal como (Tris-(di-terc-butilfenilo), disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irgafos® OPH; (Di-n-octilfosfito); e iso-decil-difenil-fosfito, disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irgafos® DDPP; anisol; 1,4-dimetoxibenceno; 1,4-dietoxibenceno; 1,3,5-trimetoxibenceno; d-limoneno; retinal; pineno; mentol; vitamina A; terpineno; dipenteno; licopeno; beta-caroteno; bornano; óxido de 1,2-propileno; óxido de 1,2-butileno; n-butilglicidiléter; trifluorometiloxirano; 1,1-bis(trifluorometil)oxirano; 3-etil-3-hidroximetiloxetano, tal como OXT-101 (Toagosei Co., Ltd ); 3-etil-3-((fenoxi)metil)-oxetano, tal como OXT-211 (Toagosei Co., Ltd); 3-etil-3-((2-etil-hexiloxi)metil)-oxetano, tal como OXT-212 (Toagosei Co., Ltd); ácido ascórbico; metanotiol (metilmercaptano); etanotiol (etilmercaptano); coenzima A; ácido dimercaptosuccínico (DMSA); mercaptano de pomelo ((R)-2-(4-metilciclohex-3-enil)propano-2-tiol)); cisteína (ácido (R)-2-amino-3-sulfanil-propanoico); lipoamida (1,2-ditiolano-3-pentanamida); 5,7-bis(1,1-dimetiletil)-3-[2,3(o 3,4)-dimetil-fenil]-2(3H)-benzofuranona, disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irganox® HP-136; sulfuro de bencilfenilo; sulfuro de difenilo; diisopropilamina; 3,3'-tiodipropionato de dioctadecilo, disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irganox® PS 802 (Ciba); 3,3'-tiopropionato de didodecilo, disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Irganox® PS 800; di(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)sebacato, disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Tinuvin® 770; poli-(N-hidroxietil-2,2,6,6-tetrametil-4-hidroxi-piperidilsuccinato, disponible comercialmente de Ciba bajo la marca registrada Tinuvin® 622LD (Ciba); metil bis amina de sebo; bis amina de sebo; fenol-alfanaftilamina; bis(dimetilamino)metilsilano (DMAMS); tris(trimetilsilil)silano (TTMSS); viniltrietoxisilano; viniltrimetoxisilano; 2,5-difluorobenzofenona; 2',5'-dihidroxiacetofenona; 2-aminobenzofenona; 2-clorobenzofenona; sulfuro de bencilfenilo; sulfuro de difenilo; sulfuro de dibencilo; líquidos iónicos; y otros.
En una realización, los estabilizadores líquidos iónicos comprenden al menos un líquido iónico. Los líquidos iónicos son sales orgánicas que son líquidas o tienen puntos de fusión por debajo de 100°C. En otra realización, los estabilizadores líquidos iónicos comprenden sales que contienen cationes seleccionados del grupo que consiste en piridinio, piridazinio, pirimidinio, pirazinio, imidazolio, pirazolio, tiazolio, oxazolio y triazolio; y aniones seleccionados del grupo que consiste en [BF4]-, [PFa]-, [SbFa]-, [CF3SO3]-, [HCF2CF2SO3] [CF3HFCCF2SO3]-, [HCCFCF2SO3]-, [(CF3SO2)2N]-, [CF3CF2SO2)2N]-, [(CF3So 2)3C] [CF3CO2] y F-. Estabilizadores líquidos iónicos representativos incluyen emim BF4 (tetrafluoroborato de 1 -etil-3-metilimidazolio), bmim BF4 (tetraborato de 1 -butil-3-metilimidazolio); emim PFa (hexafluorofosfato de 1 -etil-3-metilimidazolio); y bmim PFa (hexafluorofosfato de 1 -butil-3-metilimidazolio), todos los cuales están disponibles de Fluka (Sigma-Aldrich).
En una realización, las composiciones como se describen en esta memoria pueden usarse con un aditivo de perfluoropoliéter. Una característica común de los perfluoropoliéteres es la presencia de restos de perfluoroalquiléter. El perfluoropoliéter es sinónimo de perfluoropolialquiléter. Otros términos sinónimos frecuentemente usados incluyen “PFPE”, “PFAE”, “aceite PFPE”, “fluido PFPE” y “PFPAE”. Por ejemplo, un perfluoropoliéter, que tiene la fórmula de CF3-(CF2)2-O-[CF(CF3)-CF2-O]j-R'f, está disponible comercialmente de DuPont bajo la marca registrada Krytox®. En la fórmula, j' es 2-100, inclusive y R'f es CF2CF3, un grupo perfluoroalquilo C3 a Ca, o combinaciones de los mismos.
Otros PFPEs, disponibles comercialmente de Ausimont de Milán, Italia, bajo las marcas registradas Fomblin® y Galden®, y producidos por fotooxidación de perfluoroolefina, también pueden usarse. El PFPE disponible comercialmente bajo la marca registrada Fomblin®-Y puede tener la fórmula de CF3O(CF2CF(CF3)-O-)m(CF2-O-)n-R-if. También es adecuado CF3O[CF2CF(CF3)O]m'(CF2CF2O)o'(CF2O)n'-R-if. En las fórmulas R f es CF3, C2F5, C3F7, o combinaciones de dos o más de los mismos; (m'+n') es 8-45 inclusive; y m/n es 20-1000 inclusive; o' es 1; (m'+n'+o') es 8-45 inclusive; m'/n' es 20-1000 inclusive.
El PFPE disponible comercialmente bajo la marca registrada Fomblin®-Z puede tener la fórmula de CF3O(CF2CF2-O-)p(CF2-O)q CF3 donde (p'+q') es 40-180 y p'/q' es 0,5-2 inclusive.
Otra familia de PFPE, disponible comercialmente bajo la marca registrada Demnum™ de Daikin Industries, Japón, puede usarse también. Puede producirse por oligomerización secuencial y fluoración de 2,2,3,3-tetrafluorooxetano, dando la fórmula de F-[(CF2)3-O]t-R2f donde R2f es CF3, C2F5 o combinaciones de los mismos y t' es 2-200 inclusive.
Refrigeradores
En una realización de la presente invención se proporciona un aparato refrigerador para enfriar (por ejemplo, para enfriar aire), conteniendo dicho aparato un fluido de trabajo que comprende un refrigerante que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,82, en donde el refrigerador comprende un compresor centrífugo, y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4es CHF2CHF2.
Un refrigerador es un tipo de aparato de climatización/refrigeración. La presente descripción se dirige a un refrigerador de compresión de vapor mecánico. Dichos refrigeradores de compresión de vapor pueden ser o bien refrigeradores de evaporador inundado, una de cuyas realizaciones se muestra en la Figura 1, o refrigeradores de expansión directa, una de cuyas realizaciones se muestra en la Figura 2. Tanto un refrigerador de evaporador inundado como un refrigerador de expansión directa pueden estar enfriados por aire o enfriados por agua. En la realización donde los refrigeradores están enfriados por agua, dichos refrigeradores se asocian generalmente con torres de refrigeración para eliminación de calor del sistema. En la realización donde los refrigeradores están enfriados por aire, los refrigeradores están equipados con serpentines condensadores de tubo con aletas de refrigerante a aire y ventiladores para eliminar el calor del sistema. Los sistemas refrigeradores enfriados por aire son generalmente menos costosos que los sistemas refrigeradores enfriados por agua de capacidad equivalente, incluyendo la torre de refrigeración y la bomba de agua. Sin embargo, los sistemas enfriados por agua pueden ser más eficientes bajo muchas condiciones de operación debido a menores temperaturas de condensación.
Los refrigeradores, incluyendo los refrigeradores de evaporador inundado y de expansión directa, pueden estar acoplados con un sistema de manejo y distribución de aire para proporcionar climatización confortable (refrigeración y deshumidificación del aire) a grandes centros comerciales, incluyendo hoteles, edificios de oficinas, hospitales, universidades y similares. En otra realización, los refrigeradores, lo más probablemente refrigeradores de expansión directa enfriados por aire, han encontrado utilidad adicional en submarinos y buques de superficie. Son dignos de mención los refrigeradores que proporcionan refrigeración en ambientes con altas temperaturas ambientales, tales como en climas muy cálidos o algunos ambientes industriales.
De acuerdo con la invención es el uso de refrigeradores que usan compresores centrífugos.
Un compresor centrífugo usa elementos rotatorios para acelerar el fluido de trabajo de forma radial, y típicamente incluye un impulsor y un difusor alojados en una carcasa. Los compresores centrífugos normalmente meten fluido de trabajo en un ojo impulsor, o entrada central de un impulsor circulante, y lo aceleran radialmente hacia afuera. Se da algo de aumento de presión en la sección impulsora, pero la mayoría del aumento de presión se da en la sección difusora de la carcasa, donde la velocidad se convierte en presión estática. Cada conjunto de impulsor-difusor es una etapa del compresor. Los compresores centrífugos están construidos con de 1 a 12 o más etapas, dependiendo de la presión final deseada y el volumen de refrigerante que se maneja.
La relación de presión, o relación de compresión, de un compresor es la relación de la presión absoluta de descarga a la presión absoluta de entrada. La presión repartida mediante un compresor centrífugo puede ser prácticamente constante durante un intervalo relativamente amplio de capacidades. La presión que puede desarrollar un compresor centrífugo depende de la velocidad punta del impulsor. La velocidad punta es la velocidad del impulsor medida en su punta y está relacionada con el diámetro del impulsor y sus revoluciones por minuto. La velocidad punta necesaria en una aplicación específica depende del trabajo del compresor que se necesita para elevar el estado termodinámico del fluido de trabajo desde las condiciones del evaporador a las del condensador. La capacidad de flujo volumétrico del compresor centrífugo se determina por el tamaño de los pasos a través del impulsor. Esto hace al tamaño del compresor más dependiente de la presión necesaria que de la capacidad de flujo volumétrico necesario.
Para ilustrar como operan los refrigeradores, se hace referencia a las Figuras. Un refrigerante de evaporador inundado, enfriado por agua, se muestra ilustrado en la Figura 1. En este refrigerador un primer medio de refrigeración, que es un líquido caliente, que comprende agua, y, en algunas realizaciones, aditivos, tales como un glicol (por ejemplo, etilenglicol o propilenglicol), entra en el refrigerador desde un sistema de refrigeración, tal como un sistema de refrigeración de un edificio, mostrado entrando en la flecha 3, a través del serpentín 9, en un evaporador 6, que tiene una entrada y una salida. El primer medio de refrigeración caliente se reparte al evaporador, donde se enfría mediante refrigerante líquido, que se muestra en la parte inferior del evaporador. El refrigerante líquido se evapora a una temperatura menor que el primer medio de refrigeración caliente que fluye a través del serpentín 9. El primer medio de refrigeración enfriado recircula de vuelta al sistema de refrigeración del edificio, como se muestra por la flecha 4, por medio de una parte de vuelta del serpentín 9. El refrigerante líquido, mostrado en la parte inferior del evaporador 6 en la Figura 1, se vaporiza y se mete en un compresor 7, que aumenta la presión y la temperatura del vapor refrigerante. El compresor comprime este vapor de manera que puede condensarse en un condensador 5 a una mayor presión y temperatura que la presión y temperatura del vapor refrigerante cuando sale del evaporador. Un segundo medio de refrigeración, que es un líquido en el caso de un refrigerador enfriado por agua, entra en el condensador por medio de un serpentín 10 en el condensador 5 desde una torre de refrigeración en la fleca 1 en la Figura 1. El segundo medio de refrigeración se calienta en el proceso y vuelve por medio de un bucle de retorno del serpentín 10 y la flecha 2 a una torre de refrigeración o al medioambiente. Este segundo medio de refrigeración enfría el vapor en el condensador y provoca que el vapor condense a refrigerante líquido, de manera que hay refrigerante líquido en la parte inferior del condensador como se muestra en la Figura 1. El refrigerante líquido condensado en el condensador fluye de vuelta al evaporador a través de un dispositivo de expansión 8, que puede ser un orificio, tubo capilar o válvula de expansión. El dispositivo de expansión 8 reduce la presión del refrigerante líquido, y convierte el refrigerante líquido parcialmente a vapor, es decir que el refrigerante líquido vaporiza rápidamente como caídas de presión entre el condensador y el evaporador. La vaporización instantánea enfría el refrigerante, es decir, tanto el refrigerante líquido como el refrigerante vapor a
la temperatura saturada a la presión del evaporador, de manera que tanto el refrigerante líquido como el refrigerante vapor están presentes en el evaporador.
Debería notarse que para una composición refrigerante de componente único, la composición del refrigerante vapor en el evaporador es la misma que la composición del refrigerante líquido en el evaporador. En este caso, la evaporación se dará a una temperatura constante. Sin embargo, si se usa una combinación (o una mezcla) refrigerante, como en la presente invención, el refrigerante líquido y el refrigerante vapor en el evaporador (o en el condensador) pueden tener diferentes composiciones. Esto puede llevar a sistemas ineficaces y dificultades en el servicio del equipamiento, por tanto un refrigerante de único componente es más deseable. Una composición azeótropa o tipo azeótropa funcionará esencialmente como un refrigerante de componente único en un refrigerador, de manera que la composición líquida y la composición de vapor son esencialmente la misma reduciendo cualquier ineficacia que surgiera del uso de una composición no azeótropa o tipo no azeótropa.
Los refrigeradores con capacidades de enfriamiento por encima de 700 kW emplean generalmente evaporadores inundados, donde el refrigerante en el evaporador y el condensador rodea una serie de tubos, serpentín u otro conducto para el medio de refrigeración (es decir, el refrigerante está en el lado de la carcasa). Los evaporadores inundados necesitan mayores cargas de refrigerante, pero permiten temperaturas de aproximación más cercanas y mayores eficacias. Los refrigerantes con capacidades por debajo de 700 kW normalmente emplean evaporadores con refrigerante fluyendo dentro de los tubos y el medio de refrigeración en el evaporador y el condensador que rodea los tubos, es decir, el medio de refrigeración está en el lado de la carcasa. Dichos refrigeradores se denominan refrigeradores de expansión directa (DX). Una realización de un refrigerador de expansión directa enfriado con agua se ilustra en la Figura 2. En el refrigerador como se ilustra en la Figura 2, el primer medio de refrigeración líquido, que es un líquido caliente, tal como agua caliente, entra en un evaporador 6' por la entrada 14. La mayoría de refrigerante líquido (con una pequeña cantidad de vapor refrigerante) entra en un serpentín 9' en el evaporador de la flecha 3' y se evapora, volviendo a vapor. Como resultado, el primer medio de refrigeración líquido se enfría en el evaporador, y un primer medio de refrigeración líquido enfriado sale del evaporador a la salida 16, y se manda a un cuerpo a enfriar, tal como un edificio. En esta realización de la Figura 2, es este primer medio de refrigeración líquido enfriado el que enfría el edificio u otro cuerpo a enfriar. Este vapor refrigerante sale del evaporador en la flecha 4' y se manda a un compresor 7', donde se comprime y sale como vapor refrigerante de alta temperatura, alta presión. Este vapor refrigerante entra en un condensador 5' a través de un serpentín condensador 10' a 1'. El vapor refrigerante se enfría mediante un segundo medio de refrigeración líquido, tal como agua, en el condensador y se vuelve líquido. El segundo medio de refrigeración líquido entra en el condensador a través de una entrada de medio de refrigeración de condensador 20. El segundo medio de refrigeración líquido extrae calor del vapor refrigerante de condensación, que se vuelve refrigerante líquido, y esto calienta el segundo medio de refrigeración líquido en el condensador. El segundo medio de refrigeración líquido sale a través del condensador a través de la salida de medio de refrigeración del condensador 18. El líquido refrigerante condensado sale del condensador a través del serpentín inferior 10' como se muestra en la Figura 2 y fluye a través de un dispositivo de expansión 12, que puede ser un orificio, tubo capilar o válvula de expansión. El dispositivo de expansión 12 reduce la presión del refrigerante líquido. Una pequeña cantidad de vapor, producida como resultado de la expansión, entra en el evaporador con el refrigerante líquido a través del serpentín 9' y el ciclo se repite.
Los refrigeradores de compresión de vapor mecánico pueden identificarse por el tipo de compresor que emplean. Según la invención, las composiciones descritas en esta memoria son útiles en un refrigerador que utiliza un compresor centrífugo, en adelante denominado como un refrigerador centrífugo, como se describirá a continuación. Métodos
En una realización se proporciona un método para producir enfriamiento que comprende evaporar un refrigerante líquido que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,82, en un evaporador, produciendo así un vapor refrigerante, en donde el enfriamiento se produce en un refrigerador que comprende dicho evaporador, y el método comprende además pasar un medio de refrigeración a través del evaporador, por lo que dicha evaporación de refrigerante enfría el medio de refrigeración, y pasar el medio de refrigeración enfriado del evaporador a un cuerpo a enfriar, en donde el refrigerador usa un compresor centrífugo.
Un cuerpo a enfriar puede ser cualquier espacio, objeto o fluido que pueda enfriarse. En una realización, un cuerpo a enfriar puede ser una habitación, edificio, compartimiento de pasajeros de un automóvil, refrigerador, congelador o supermercado o vitrina de tienda. De forma alternativa, en otra realización, un cuerpo a enfriar puede ser un medio de refrigeración o fluido de transferencia de calor, y en donde C2H2F4es CHF2CHF2.
Digno de mención particular es una realización en donde el medio de refrigeración es agua y el cuerpo a enfriar es aire para la refrigeración del espacio.
En otra realización, el medio de refrigeración puede ser un líquido de transferencia de calor industrial, en donde el cuerpo a enfriar es una corriente de proceso químico, que incluye líneas de proceso y equipo de proceso tal como columnas de destilación. Son dignos de mención los líquidos de transferencia de calor que incluyen líquidos iónicos,
diversas salmueras tales como cloruro de calcio o sodio acuoso, glicoles tales como propilenglicol o etilenglicol, metanol y otros medios de transferencia de calor tales como los enumerados en la sección 4 de 2006 ASHRAE Handbook on Refrigeration.
Son dignos de mención los métodos, en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,5 a 0,82; particularmente los métodos en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,6 a 0,82; y más particularmente métodos en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,74 a 0,82, en donde C2H2F4es CHF2CHF2.
Según la invención, el método para producir enfriamiento comprende además comprimir el vapor refrigerante en un compresor centrífugo.
En una realización del método para producir componente de refrigeración (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es menor que 0,7 (por ejemplo, de aproximadamente 0,05 a 0,68).
En una realización del método para producir componente de refrigeración (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,82.
En una realización del método para producir componente de refrigeración (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a 0,70.
En una realización, el método para producir enfriamiento comprende producir enfriamiento en un refrigerador de evaporador inundado como se describe anteriormente con respecto a la Figura 1. En este método, la composición refrigerante líquida se evapora para formar un vapor refrigerante cerca de un primer medio de refrigeración. El medio de refrigeración es un líquido caliente, tal como agua, que se transporta al evaporador por medio de una tubería desde un sistema de refrigeración. El líquido caliente se enfría y se pasa a un cuerpo a enfriar, tal como un edificio. El vapor refrigerante se condensa entonces cerca de un segundo medio de refrigeración, que es un líquido enfriado que se trae desde, por ejemplo, una torre de refrigeración. El segundo medio de refrigeración enfría el vapor refrigerante de manera que se condensa para formar un refrigerante líquido. En este método, un refrigerador de evaporador inundado puede usarse también para enfriar hoteles, edificios de oficinas, hospitales y universidades.
En otra realización, el método para producir enfriamiento comprende producir enfriamiento en un refrigerador de expansión directa como se describe anteriormente con respecto a la Figura 2. En este método, la composición refrigerante líquida se pasa a través de un evaporador y se evapora para producir un vapor refrigerante. Un primer medio de refrigeración líquida se enfría mediante el refrigerante de evaporación. El primer medio de refrigeración líquido se saca del evaporador a un cuerpo a enfriar. En este método, el refrigerador de expansión directa puede usarse también para enfriar hoteles, edificios de oficinas, hospitales, universidades, además de submarinos navales o buques de superficie navales.
En cualquier método para producir enfriamiento en cualquiera de un refrigerador de evaporador inundado o en refrigerador de expansión directa, el refrigerador incluye un compresor que es un compresor centrífugo.
En otra realización de la invención se proporciona un método para sustituir refrigerante HCFC-124 o HFC-134a en un refrigerador diseñado para dicho refrigerante que comprende proporcionar una composición refrigerante de sustitución que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4, en donde C2H2F4 es CHF2CHF2, con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,82. Es digno de mención el método para sustituir HCFC-124 o HFC-134a en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de componente E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,05 a 0,68. También es digno de mención el método para sustituir HCFC-124 o HFC-134a en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de componente E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,09 a 0,82. También es digno de mención el método para sustituir HCFC-124 o HFC-134a en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de componente E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,05 a 0,70. También son dignos de mención los métodos para sustituir HCFC-124 o HFC-134a en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,5 a 0,82; los métodos para sustituir HCFC-124 o HFC-134a en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,6 a 0,82; y los métodos para sustituir HCFC-124 o HFC-134a en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,74 a 0,82.
En la sustitución de HFC-134a con las composiciones como se describen en esta memoria en equipo existente, las ventajas adicionales pueden realizarse haciendo ajustes al equipo o condiciones de operación o ambos. Por ejemplo, el diámetro de impulsor y la velocidad del impulsor pueden ajustarse en un refrigerador centrífugo donde una composición como se describe en esta memoria se está usando como un fluido de trabajo de sustitución.
En una realización, en el método para sustituir HCFC-124 o HFC-134a, el refrigerador comprende un compresor centrífugo, que tiene un impulsor, que comprende además ajustar (por ejemplo, aumentar o disminuir) la velocidad rotacional del impulsor.
En una realización, en el método para sustituir HCFC-124 o HFC-134a, el refrigerador comprende un compresor centrífugo, que tiene un impulsor, que comprende además sustituir el impulsor del compresor con un impulsor de diámetro diferente (por ejemplo, mayor o menor).
Los refrigerantes y fluidos de transferencia de calor que se necesita que se sustituyan, en base a cálculos de PCG publicados por el Panel Intergubernamental en Cambio Climático (IPCC), incluyen aunque no están limitados a HCFC-124 y HFC-134a. El refrigerador del presente método puede ser un refrigerador de evaporador inundado o un refrigerador de expansión directa.
En este método de sustitución de HCFC-124 o HFC-134a, las composiciones descritas en esta memoria son útiles en refrigeradores centrífugos que pueden diseñarse y fabricarse originalmente para operar con HCFC-124 o HFC-134a.
En una realización, el método de sustitución de HCFC-124 o HFC-134a comprende además aumentar la velocidad rotacional del impulsor del compresor centrífugo para ajustar mejor la capacidad de refrigeración alcanzada con el refrigerante HCFC-124 o HFC-134a. En otra realización, el método de sustitución de HCFC-124 o HFC-134a comprende además disminuir la velocidad rotacional del impulsor del compresor centrífugo para ajustar mejor la capacidad de refrigeración alcanzada con el refrigerante HCFC-124 o HFC-134a.
De forma alternativa, en otra realización, el método de sustitución de HCFC-124 o HFC-134a comprende además sustituir el impulsor del compresor centrífugo con un impulsor de mayor diámetro para ajustar mejor la capacidad de enfriamiento alcanzada con el refrigerante HCFC-124 o HFC-134a. En otra realización, el método de sustitución de HCFC-124 o HFC-134a comprende además sustituir el impulsor del compresor centrífugo con un impulsor de menor diámetro para ajustar mejor la capacidad de refrigeración alcanzada con el refrigerante HCFC-124 o HFC-134a. De forma alternativa, en el método de sustitución de HCFC-124 o HFC-134a, las composiciones como se describen en esta memoria pueden ser útiles en nuevo equipo, tal como un nuevo refrigerador de evaporador inundado o un nuevo refrigerador de expansión directa. En dicho nuevo equipo, un compresor centrífugo y los evaporadores y condensadores usados con él, pueden usarse.
Son dignas de mención como sustituciones las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,1 a 0,2. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,2 a 0,3. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CFsCH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,3 a 0,4. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,4 a 0,5. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,5 a 0,6. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,6 a 0,7. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,7 a 0,8. Son dignos de mención particular los métodos en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,05 a 0,68. También son dignos de mención particular los métodos en donde el componente (b) es CHF2CHF2 y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,82.
Son dignas de mención como sustituciones las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,1 a 0,2. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,2 a 0,3. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,3 a 0,4. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E
CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,4 a 0,5. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,5 a 0,6. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,6 a 0,7. También son dignas de mención las composiciones en donde el componente (b) es una mezcla de CHF2CHF2 y CF3CH2F, en donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es al menos aproximadamente 1:4 (por ejemplo, de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:4) y la relación en peso de E-Cf3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF, CHF2CHF2 y CF3CH2F es de aproximadamente 0,7 a 0,8. Dignas de mención particular para las composiciones que comprenden tanto CHF2CHF2 y CF3CH2F descrito anteriormente son las composiciones donde la relación en peso de CHF2CHF2 a CF3CH2F es de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:1,25 (por ejemplo 1,25:1 a aproximadamente 1:1,25).
Ejemplos
Los conceptos descritos en esta memoria se describirán adicionalmente en los siguientes ejemplos, que no limitan el alcance de la invención descrita en las reivindicaciones.
Ejemplo 1: Sustitución de HFC-134a en un refrigerador centrífugo
Condiciones de operación prescritas:
Este ejemplo demuestra que la mezcla E-HFO-1234ze/HFC-134 que contiene 25 por ciento en peso de E-HFO-1234ze (designada como Mezcla “A”) puede sustituir al HFC-134a en un refrigerador. La velocidad punta del impulsor para esta mezcla está cerca también de aquella para HFC-134a y por lo tanto la Mezcla A podría usarse en un refrigerador centrífugo existente con solo modificaciones de equipo menores.
Ejemplo 2: Sustitución de HFC-134a en refrigerador centrífugo
Condiciones de operación prescritas:
Este ejemplo demuestra que la mezcla E-HFO-1234ze/HFC-134 que contiene 75 por ciento en peso de E-HFO-1234ze (designada como Mezcla “B”) puede sustituir al HFC-134a en un refrigerador. La velocidad punta del impulsor para esta mezcla también está cerca de aquella para HFC-134a y por lo tanto la Mezcla B podría usarse en un refrigerador centrífugo existente con solo modificaciones de equipo menores.
Ejemplo 3: Sustitución de HCFC-124 en el refrigerador de desplazamiento positivo que opera a alta temperatura ambiente
Condiciones de operación prescritas:
Este ejemplo demuestra que la mezcla E-HFO-1234ze/HFC-134 que contiene 50 por ciento en peso de E-HFO-1234ze (designada como Mezcla “C”) puede sustituir HFC-124 en un refrigerador.
Ejemplo 4: Ensayo de inflamabilidad de composiciones que contienen E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2
Una composición que contiene 70 por ciento en peso de E-CF3CH=CHF (E-HFO-1234ze) y 30 por ciento en peso de CHF2CHF2 (HFC-134) se ensayó según el procedimiento de ensayo de la norma ASTM E681-2001 a una temperatura de 60°C y se encontró que era inflamable. Una composición que contenía 69,9 por ciento en peso de E-CF3CH=CHF (E-HFC-1234ze) y 30,1 por ciento en peso de CHF2CHF2 (HFC-134) se ensayó bajo las mismas condiciones y se encontró que no era inflamable.
Ejemplo 5: Ensayo de inflamabilidad de composiciones que contienen E-CF3CH=CHF y CF3CH2F (NO DE ACUERDO CON LA INVENCIÓN REIVINDICADA)
Una composición que contenía 82,5 por ciento en peso de E-CF3CH=CHF (E-HFO-1234ze) y 17,5 por ciento en peso de CF3CH2F (HFC-134a) se ensayó según el procedimiento de ensayo de la norma ASTm E681-2001 a una temperatura de 60°C y se encontró que era inflamable. Una composición que contenía 81,3 por ciento en peso de E-CF3CH=CHF y 18,7 por ciento en peso de CF3CH2F se ensayó bajo las mismas condiciones y se encontró que era inflamable con un único valor para LSI y LII. Una composición que contenía 80 por ciento en peso de E-CF3CH=CHF y 20 por ciento en peso de CF3CH2F se ensayó bajo las mismas condiciones y se encontró que no era inflamable. Una composición que contenía 81,25 por ciento en peso de E-CF3CH=CHF y 18,75 por ciento en peso de CF3CH2F se ensayó bajo las mismas condiciones y se encontró que no era inflamable.
Ejemplo 6: Sustitución de HFC-134a en un refrigerador centrífugo (NO DE ACUERDO CON LA INVENCIÓN REIVINDICADA)
Condiciones de operación prescritas:
Este ejemplo demuestra que la mezcla E-HFO-1234ze/HFC-134a que contiene 80 por ciento en peso de E-HFO-1234ze (designada como Muestra “D”) puede sustituir HFC-134a en un refrigerante. Adicionalmente, el PCG para la Mezcla D es solo 291 comparado con el PCG de HFC-134a igual a 1430, proporcionando una mejora significativa.
Claims (9)
1. Un método para producir enfriamiento que comprende evaporar un refrigerante líquido que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea de aproximadamente 0,05 a 0,82, en un evaporador, produciendo así un vapor refrigerante; en donde el enfriamiento se produce en un refrigerador que comprende dicho evaporador, que comprende además pasar un medio de refrigeración a través del evaporador, por lo que dicha evaporación de refrigerante enfría el medio de refrigeración, y pasar el medio de refrigeración enfriado del evaporador a un cuerpo a enfriar; en donde dicho refrigerador comprende además un compresor centrífugo; y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4es CHF2CHF2
2. El método según la reivindicación 1, en donde el medio de refrigeración es agua y el cuerpo a enfriar es aire para el enfriamiento del espacio o en donde el medio de enfriamiento es un líquido de transferencia de calor industrial y el cuerpo a enfriar es una corriente de proceso químico.
3. El método según la reivindicación 1, en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es menos que 0,7, preferiblemente de aproximadamente 0,05 a 0,68; o en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,82.
4. El método según la reivindicación 1, en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,5 a 0,82, preferiblemente de aproximadamente 0,6 a 0,82, más preferiblemente de aproximadamente 0,74 a 0,82.
5. Un método para sustituir refrigerante HCFC-124 o HFC-134a en un refrigerador diseñado para dicho refrigerante que comprende proporcionar una composición refrigerante de sustitución que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea de aproximadamente 0,05 a 0,82; en donde dicho refrigerador comprende un compresor centrífugo, y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4es CHF2CHF2.
6. El método según la reivindicación 5, en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y CHF2CHF2 es de aproximadamente 0,09 a 0,82.
7. El método según la reivindicación 5, en donde la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 es de aproximadamente 0,5 a 0,8.
8. El método según la reivindicación 5, en donde el compresor centrífugo tiene un impulsor, que comprende además ajustar la velocidad rotacional del impulsor, o que comprende además sustituir el impulsor del compresor con un impulsor de diámetro diferente.
9. Un aparato refrigerador para enfriar, conteniendo dicho aparato un fluido de trabajo que comprende un refrigerante que comprende (a) E-CF3CH=CHF y (b) al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4; con tal que la relación en peso de E-CF3CH=CHF a la cantidad total de E-CF3CH=CHF y C2H2F4 sea de aproximadamente 0,05 a 0,82; en donde el refrigerador comprende un compresor centrífugo, y en donde el al menos un tetrafluoroetano de la fórmula C2H2F4es CHF2CHF2.
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