Composiciones de tipo azeótropo de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano.

Una composición de tipo azeótropo que comprende HFO-1234ze y CF3I.

Composiciones de tipo azeótropo de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano

Campo de la invención

La presente invención proporciona composiciones de tipo azeótropo de trans-1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano, y usos de las mismas.

Antecedentes

Fluidos basados en fluorocarbonos han encontrado un amplio uso en la industria en un cierto número de aplicaciones, incluidas como refrigerantes, propulsores de aerosol, agentes de soplado, medios de transferencia de calor y dieléctricos gaseosos. Dados los problemas medioambientales de los que se sospecha, asociados con el uso de algunos de estos fluidos, incluidos los potenciales de calentamiento global relativamente elevados, asociados con los mismos, es deseable utilizar fluidos con un potencial de agotamiento del ozono bajo o incluso nulo tal como hidrofluorocarbonos (“HFCs”) . Así, es deseable el uso de fluidos que no contengan clorofluorocarbonos (“CFCs”) o hidroclorofluorocarbonos (“HCFCs”) . Además de ello, algunos fluidos de HFC pueden tener potenciales de calentamiento global relativamente elevados asociados con los mismos, y es deseable utilizar fluidos hidrofluorocarbonados u otros fluidos fluorados con potenciales de calentamiento global lo más bajo posibles, al tiempo que conserven el comportamiento deseado en las propiedades de uso. Adicionalmente, es deseable el uso de fluidos de un solo componente o mezclas de tipo azeótropo que no se fraccionen sustancialmente tras la ebullición y evaporación. Sin embargo, la identificación de nuevas mezclas seguras para el medio ambiente y que no se fraccionan es complicada debido al hecho de que no es fácilmente predecible la formación de azeótropos.

La industria está en continua búsqueda de nuevas mezclas basadas en fluorocarbonos que ofrezcan alternativas a y se consideren sustitutos de CFCs y HCFCs más seguros para el medio ambiente. De particular interés son mezclas que contienen tanto hidrofluorocarbonos como otros compuestos fluorados, ambos de bajos potenciales de agotamiento del ozono. Mezclas de este tipo y sus usos son el objeto de esta invención.

Descripción de realizaciones preferidas

La presente invención ha desarrollado varias composiciones que ayudan a satisfacer la necesidad continua de alternativas a CFCs y HCFCs. De acuerdo con determinadas realizaciones, la presente invención proporciona composiciones que comprenden y, preferiblemente, composiciones de tipo azeótropo que comprenden trans-1, 1, 1, 3tetrafluoropropeno (“HFO-1234ze”) y trifluoroyodometano (“CF3I”) .

Las composiciones preferidas de la invención tienden tanto a no ser inflamables como a exhibir potenciales de calentamiento global (“GWPs” – siglas en inglés) , relativamente bajos, preferiblemente menores que aproximadamente 1000, más preferiblemente menores que aproximadamente 500 e incluso más preferiblemente menores que aproximadamente 150. Por consiguiente, la solicitante ha reconocido que este tipo de composiciones se puede utilizar con una gran ventaja en un cierto número de aplicaciones, incluidos como reemplazos de CFCs tal como diclorodifluorometano (CFC-12) , HCFCs, tal como clorodifluorometano (HCFC-22) , HFCs tal como tetrafluoroetano (HFC-134a) y combinaciones de HFCs y CFCs tal como la combinación de CFC-12 y 1, 1difluroetano (HFC-152a) (la combinación CFC-12:HFC-152a en una relación en masa de 73, 8:26, 2 es conocida como R-500) en refrigerantes, aerosoles y otras aplicaciones.

Adicionalmente, la solicitante ha reconocido, de manera sorprendente, que se pueden formar composiciones de tipo azeótropo de HFO-1234ze y CF3I. Por consiguiente, en otras realizaciones, la presente invención proporciona métodos para producir composiciones y, preferiblemente, composiciones de tipo azeótropo, que comprenden una combinación de HFO-1234ze y CF3I, preferiblemente en cantidades eficaces para producir una composición de tipo azeótropo.

El término “HFO-1234” se utiliza en esta memoria para aludir a todos los tetrafluoropropenos. Entre los tetrafluoropropenos se incluyen HFO-1234yf y tanto cis-como trans-1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze) . El término HFO-1234ze se utiliza en esta memoria genéricamente para referirse a 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno, independientemente de si se encuentra en la forma cis o trans. Los términos “cisHFO-1234ze” y “transHFO-1234ze” se utilizan en esta memoria para describir las formas cis y trans de 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno, respectivamente. Por A pesar de que las propiedades de cisHFO-1234ze y transHFO-1234ze difieren al menos en algunos aspectos, y aunque las presentes composiciones de tipo azeótropo se basan principalmente en transHFO-1234ze, se contempla que la forma cisHFO-1234ze pueda estar presente en determinadas realizaciones en cantidades que no niegan la naturaleza esencial de la composición de tipo azeótropo. Por consiguiente, se ha de entender que los términos “HFO-1234ze” y 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno se refieren ambos a estereoisómeros, y el uso de este término pretende indicar que se aplica cada una de estas formas cis y trans y/o es útil para el fin establecido, a menos que se indique de otra manera.

Compuestos de HFO-1234 son materiales conocidos y están listados en las bases de datos de Chemical Abstracts. La producción de fluoropropenos tales como CF3CH=CH2 mediante fluoración en fase de vapor catalítica de diversos compuestos C3 con contenido en halógeno, saturados e insaturados, se describe en las patentes de EE.UU. nºs: 2.889.379; 4.798.818 y 4.465.786. El documento EP 974.571, también incorporado en esta memoria como referencia, describe la preparación de 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno poniendo en contacto 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropropano (HFC-245fa) en la fase de vapor con un catalizador basado en cromo a temperatura elevada, o en la fase líquida con una disolución alcohólica de KOH, NaOH, Ca (OH) 2 o Mg (OH) 2. Además, métodos para producir compuestos de acuerdo con la presente invención se describen en general en relación con la solicitud de patente de Estados Unidos, en tramitación, titulada “Procedimiento para producir fluoropropenos”, publicada como US 2005/0090698.

Además, la solicitante ha reconocido que las presentes composiciones, preferiblemente composiciones de tipo azeótropo, de la presente invención exhiben propiedades que las hacen ventajosas para uso como o en numerosas aplicaciones, incluidas como composiciones de transferencia de calor (incluidas como refrigerantes, en la climatización de automóviles y sistemas de bomba de calor, y en el acondicionamiento de aire estacionario, bomba de calor y sistemas de refrigeración) , agentes de soplado, propulsores y agentes esterilizantes. Por consiguiente, todavía en otras realizaciones, la presente invención proporciona composiciones y métodos asociados con estos y otros usos.

Composiciones de tipo azeótropo

Tal como se utiliza en esta memoria, la expresión “de tipo azeótropo” pretende incluir, en su sentido amplio, tanto composiciones que son estrictamente azeotrópicas como composiciones que se comportan como mezclas azeotrópicas. A partir de principios fundamentales, el estado termodinámico de un fluido se define por la presión, temperatura, composición del líquido y composición del vapor. Una mezcla azeotrópica es un sistema de dos o más componentes, en el que la composición líquida y la composición de vapor son iguales a la presión y temperatura establecidas. En la práctica, esto significa que los componentes de una mezcla azeotrópica están en constante ebullición y no pueden ser separados durante un cambio de fases.

Las composiciones de tipo azeótropo de la invención pueden incluir componentes adicionales que no formen nuevos sistemas de tipo azeótropo, o componentes adicionales que no estén en el primer corte de la destilación. El primer corte de la destilación es el primer corte tomado después de que la columna de destilación exhiba una operación en estado estacionario bajo condiciones de reflujo total. Un modo de determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema de tipo azeótropo con el fin de que se encuentre fuera de esta invención consiste en destilar una muestra de la composición con el componente bajo condiciones de las que cabría esperar que una mezcla no azeotrópica se separara en sus componentes separados. Si la mezcla que contiene el componente adicional no es de tipo azeótropo, el componente... [Seguir leyendo]

1. Una composición de tipo azeótropo que comprende HFO-1234ze y CF3I.

2. Una composición de tipo azeótropo de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en HFO-1234ze y CF3I.

3. La composición de tipo azeótropo de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde dicho HFO-1234ze consiste esencialmente en transHFO-1234ze.

4. La composición de tipo azeótropo de cualquier reivindicación precedente, que consiste esencialmente en mas de cero a 85 por ciento en peso de HFO-1234ze y de 15 a menos de 100 por ciento en peso de CF3I, preferiblemente de 1 a 40 por ciento en peso de HFO-1234ze y de 60 a 99 por ciento en peso de CF3I.

5. La composición de tipo azeótropo de cualquier reivindicación precedente, que tiene un punto de ebullición de 25ºC a -21ºC a una presión de aproximadamente 99, 42 kPa (14, 42 psia) .

6. La composición de tipo azeótropo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende, además, al menos un adyuvante seleccionado del grupo que consiste en lubricantes, compatibilizadores, tensioactivos, supresores de la llama, agentes solubilizantes, agentes dispersantes, estabilizadores de celdillas, cosméticos, agentes de pulido, medicamentos, limpiadores, agentes retardadores de la llama, colorantes, esterilizantes químicos, estabilizadores, polioles, componentes de la pre-mezcla de poliol y combinaciones de dos o más de éstos.

7. Una composición de transferencia de calor que comprende una composición de tipo azeótropo de cualquier reivindicación precedente.

8. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 7, que comprende, además, al menos un adyuvante, y en donde dicho adyuvante comprende al menos un lubricante seleccionado del grupo que consiste en aceite mineral, aceite de silicona, polialquil-bencenos (PABs) , ésteres de poliol (POEs) , polialquilenglicoles (PAGs) , ésteres de polialquilenglicol (ésteres de PAG) , polivinil-éteres (PVEs) , poli (alfa-olefinas) y combinaciones de éstos.

9. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 8, en donde dicho adyuvante incluye, además, al menos un compatibilizador.

10. La composición de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende, además, uno o más co-refrigerantes seleccionados del grupo que consiste en CFC-11, CFC-12, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-152a, HFC-227ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-356mfc, agua y CO2.

11. Un refrigerante que comprende la composición de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.

12. Un sistema de refrigeración que comprende un refrigerante de la reivindicación 11.

13. Un sistema de refrigeración de la reivindicación 12, seleccionado del grupo que consiste en sistemas de acondicionamiento de aire para automóviles, sistemas de acondicionamiento de aire residenciales, sistemas de acondicionamiento de aire comerciales, sistemas de refrigerador residenciales, sistemas de congelador residenciales, sistemas de refrigerador comerciales, sistemas de congelador comerciales, sistemas de acondicionamiento de aire de neveras, sistemas de refrigeración de neveras, sistemas de bomba de calor y combinaciones de dos o más de éstos.

14. Un método para reemplazar un refrigerante existente contenido en un sistema refrigerante, que comprende separar al menos una parte de dicho refrigerante existente procedente de dicho sistema y reemplazar al menos una parte de dicho refrigerante existente al introducir en dicho sistema una composición refrigerante que comprende la composición de tipo azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

15. El método de la reivindicación 14, en el que dicho refrigerante existente se selecciona del grupo que consiste en HFC-134a, R-12, HFC-143a, HFC-125, HFC-32, R-500, HFC-152a y HFC-22, y combinaciones de éstos.

16. El método de la reivindicación 14 o la reivindicación 15, en el que dicho refrigerante de acuerdo con l.

17. Un método para calentar o enfriar un artículo, que comprende condensar una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y, después de ello, evaporar dicha composición en la proximidad del artículo a calentar o enfriar.