Composición de refrigerante.

Una composición de refrigerante que consiste esencialmente en un componente de hidrofluorocarburo que consiste en una mezcla de:

a) R125 del 66 al 84,7 %

R143a del 15 al 30 %

y un aditivo de hidrocarburo que consiste en de un 0,1 a un 5 % de 2-metilpropano, o propano; o

b) R125 del 62 al 84,4 %

R143a del 15 al 30 %

y un aditivo de hidrocarburo que consiste en una mezcla de un 0,1 a un 5 % de 2-metilpropano y de un 0,1 % a un 5 % de propano.

Composición de refrigerante

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un refrigerante en particular, pero no de forma exclusiva, para sistemas de refrigeración. Especialmente, el sistema se refiere a composiciones refrigerantes que no tienen efecto adverso alguno sobre la capa de ozono atmosférica y a composiciones que se usan en sistemas de refrigeración diseñados para usar Sustancias que Agotan el Ozono (ODS) incluyendo CFC502 (un azeótropo de cloropentafluorometano y clorodifluorometano) y HCFC22 (clorodifluorometano) . Estas composiciones refrigerantes son compatibles con los lubricantes que comúnmente se encuentran en sistemas de refrigeración y de acondicionamiento de aire y también con lubricantes que contienen oxígeno incluyendo, pero sin quedar restringidos a, un éster de poliol y aceites de polialquilen glicol.

Las composiciones de la presente invención también se pueden usar en un equipo nuevo.

Aunque se toman precauciones para evitar fugas de refrigerante a la atmósfera, en ocasiones esto sucede. En algunos territorios, la emisión de hidrocarburos se regula para minimizar la generación de ozono troposférico provocada por el efecto de la luz solar sobre los hidrocarburos mezclados con oxígeno. Para minimizar la contribución de hidrocarburos a la atmósfera por medio de fugas de las mezclas que son el objeto de la presente invención, el contenido de hidrocarburos debería ser preferentemente menor de un 5 %, más preferentemente menor de un 3 %.

Antecedentes de la invención

Los clorofluorocarburos (CFC, por ejemplo, CFC 11, CFC 12, CFC502) y los hidroclorofluorocarburos (HCFC por ejemplo HCFC 22, HCFC 123) son estables, de baja toxicidad y no son inflamables, proporcionando condiciones de trabajo de escaso peligro cuando se usan en sistemas de refrigeración y acondicionamiento de aire. Si se liberan, permean a la estratosfera y atacan a la capa de ozono que protege el medio ambiente de los efectos nocivos de los rayos ultravioletas. El Protocolo de Montreal, un acuerdo internacional suscrito por más de 160 países, establece la eliminación de CFC y HCFC de acuerdo con una planificación temporal acordada.

Los CFC y HCFC se han sustituido en los nuevos equipos de acondicionamiento de aire, refrigeración y bomba de calor por hidrofluorocarburos (HFC por ejemplo HFC 134a, HFC 125, HFC 32, HFC 143a, HFC 152a) ya sea en forma de fluidos puros o como mezclas. No obstante, los HFC no tienen la solubilidad apropiada en los lubricantes tradicionales tales como aceites minerales y aceites de alquilbenceno de modo que se han introducido específicamente los lubricantes sintéticos que contienen oxígeno para los equipos nuevos. Estos nuevos lubricantes son caros e higroscópicos.

Algunos refrigerantes, tales como R407C, tienen cambios de temperatura amplios (> 4º C) en el evaporador y condensador. Los fabricantes de equipos, basándose en su experiencia con los fluidos individuales de CFC/HCFC o azeótropos, prefieren refrigerantes con bajos cambios. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar mezclas de HCF/hidrocarburos que puedan sustituir R22 y azeótropo R502 (CFC 115/HCFC 22) con el fin de permitir el uso continuado de lubricantes de hidrocarburos en el equipo y minimizando los cambios de temperatura en los intercambiadores de calor proporcionando formulaciones azeotrópicas o casi azeotrópicas.

Se han usado diversos términos en la bibliografía de patentes para describir las mezclas de refrigerantes. Se toman las siguientes definiciones a partir del Patrón ASHRAE 34; Azeótropo: una mezcla azeotrópica es una que contiene dos o más refrigerantes cuyas composiciones de vapor de equilibrio y de fase líquida son las mismas a una presión concreta. Las mezclas azeotrópicas exhiben cierta separación de componentes en otras condiciones. El alcance de la separación depende del azeótropo particular y la aplicación.

Temperatura azeotrópica: la temperatura a la cual las fases de líquido y vapor de una mezcla tienen la misma separación molar de cada componente en equilibrio para una presión especificada.

Casi azeótropo: una mezcla azeotrópica con un cambio de temperatura suficientemente pequeño que se puede despreciar sin el error consiguiente en el análisis para una aplicación específica.

Zeótropo: mezclas que comprenden componentes múltiples de diferentes volatilidades que, cuando se usan en ciclos de refrigeración, modifican la composición volumétrica y las temperaturas de saturación a medida que se evaporan (bullen) o se condensan a presión constante.

Cambio de temperatura: el valor absoluto de la diferencia entre las temperaturas de comienzo y final de un proceso de cambio de fase por medio de un refrigerante dentro de un componente de un sistema de refrigeración, exclusivo

de cualquier subenfriamiento o recalentamiento. Normalmente, esta expresión describe condensación o evaporación de un zeótropo.

La presente invención se refiere a composiciones refrigerantes azeotrópicas, casi azeotrópicas o zeotrópicas, que no son inflamables en todas las condiciones de separación como se define en el Patrón ASHRAE 34, y que se pueden usar para sustituir ODS en una unidad existente o nueva sin necesidad de modificar el lubricante o hacer ningún cambio significativo en el soporte físico del sistema.

Aunque se conoce en la técnica que la adición de una pequeña cantidad de hidrocarburo a una composición refrigerante que contiene HFC o mezclas de HFC puede tener como resultado la disolución suficiente de hidrocarburo suficiente en el lubricante objeto de transporte alrededor del sistema para que se mantenga la lubricación del compresor en todo momento, no se comprende bien el modo de lograr composiciones no inflamables en todas las condiciones incluyendo la separación de las composiciones de refrigerante que puedan tener lugar durante una fuga del refrigerante a partir del sistema o durante el almacenamiento.

No todos los HFC son inflamables como se define en el Patrón ASHRAE 34. HFC 134a no ha recibido la calificación de inflamable por parte de ASHRAE. La presente invención se refiere a composiciones de refrigerantes que cubren mezclas de HFC125 no inflamable con HFC143a inflamable e hidrocarburos en proporciones seleccionadas de manera que todas las composiciones son no inflamables durante la separación al tiempo que proporcionan efectos de refrigeración similares y rendimientos termodinámicos como ODS a los que sustituyen, concretamente R502 y R22.

Al tiempo que la presente invención se refiere a composiciones refrigerantes que se pueden usar con lubricantes tradicionales tales como aceites minerales y de alquilbenceno, también son apropiados para su uso con lubricantes que contienen oxígeno sintético.

Para evitar la inflamabilidad de la mezcla, o de una fracción generada por una fuga, por ejemplo como se define por medio del Patrón ASHRAE 34, se debería minimizar la cantidad total de hidrocarburos. Al mismo tiempo, es necesario maximizar la cantidad de mezcla de hidrocarburos disuelta en el aceite para un buen retorno de aceite, especialmente en aquellas ubicaciones del circuito que muestren cierta solubilidad más elevada en el aceite que un hidrocarburo en ebullición tal como propano. No obstante, como resultado de una fuga, por ejemplo a partir de un cilindro, un hidrocarburo de alto punto de ebullición se concentra en la fase líquida. Por tanto, es necesario limitar la cantidad de hidrocarburo con el fin de evitar la generación de una mezcla inflamable hacia el final de la fuga.

Se puede evitar este problema por medio del uso únicamente de un hidrocarburo de bajo punto de ebullición tal como propano. No obstante, esto presenta dos desventajas. En primer lugar, los hidrocarburos de bajo punto de ebullición son menos solubles que los hidrocarburos de punto de ebullición más elevado en lubricantes de hidrocarburos en el evaporador, cuando están presentes en porcentajes en peso similares como se formula en la mezcla. Por consiguiente, son menos eficaces para garantizar un bueno retorno de aceite. En segundo lugar, debido a su elevada volatilidad, tienden a concentrarse en la fase de vapor de la mezcla. Su concentración, por tanto, requiere una restricción para evitar la generación de mezclas inflamables al comienzo de la fuga. Este problema va aumentado si el HFC de bajo punto de ebullición también es inflamable.

La proporción de R143a con respecto a R125 y la presencia de propano de bajo punto de ebullición (R290) con isobutano de alto punto de ebullición (2-metilpropano, R600a) tiene como resultado una mezcla no inflamable en la peor separación de casos, como viene definido por el Patrón ASHRAE 34. Se llevaron... [Seguir leyendo]

1. Una composición de refrigerante que consiste esencialmente en un componente de hidrofluorocarburo que consiste en una mezcla de: 5 a) R125 del 66 al 84, 7 % R143a del 15 al 30 %

y un aditivo de hidrocarburo que consiste en de un 0, 1 a un 5 % de 2-metilpropano, o propano; o b) R125 del 62 al 84, 4 % R143a del 15 al 30 %

y un aditivo de hidrocarburo que consiste en una mezcla de un 0, 1 a un 5 % de 2-metilpropano y de un 0, 1 % a un 5 % de propano.

2. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 del 82, 4 al 71 % R143a del 17 al 25 % 2-metilpropano del 0, 3 al 2, 5 % propano del 0, 3 al 1, 5 %.

3. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 del 79, 8 al 75 % R143a del 19 al 22 % 2-metilpropano del 0, 6 al 2 % propano del 0, 6 al 1 %.

4. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 77, 5 % R143a 20 % 2-metilpropano 1, 9 % propano 0, 6 %.

5. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 73, 07 % R143a 23, 87 % propano 0, 6 % 2-metilpropano 2, 46 %.

6. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3 que consiste esencialmente en:

R125 77 % R143a 20 % 2-metilpropano 2 % propano 1 %.

7. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 del 82, 7 al 71, 5 % R143a del 17 al 25 % 2-metilpropano del 0, 3 al 3, 5 %.

8. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 del 82, 7 al 73 % R143a del 17 al 25 % propano del 0, 3 al 2 %.

9. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 del 80, 4 al 75 % R143a del 19 al 22 % 2-metilpropano del 0, 6 al 3 %.

10. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en una de las siguientes composiciones:

(i) R125 73, 07 % R143a 23, 87 % 2-metilpropano 3, 06 %

(ii) R125 77, 5 % R143a 20 5 2-metilpropano 2, 5 %

(iii) R125 78 % R143a 20 % 2-metilpropano 2 %

(iv) R125 79 % R143a 18 % 2-metilpropano 3 %

(v) R125 77, 2 % R143a 20 % 2-metilpropano 2, 8 %.

11. Una composición de refrigerante tal como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste esencialmente en:

R125 del 80, 7 al 76, 5 % R143a del 19 al 22 % propano del 0, 3 al 1, 5.

12. Un refrigerante tal como se reivindica en cualquier reivindicación anterior usado en una unidad de refrigeración

con un aceite mineral o un aceite de alquilbenceno, hidrocarburo sintético o lubricante sintético que contiene oxígeno.