Composiciones de tipo azeótropo de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano.

Una composición de tipo azeótropo que comprende cantidades eficaces de HFO-1234yf y CF3I.

Composiciones de tipo azeótropo de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano

Campo de la invención

La presente invención proporciona composiciones de tipo azeótropo de 1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano y usos de las mismas.

Antecedentes

Los fluidos a base de fluorocarburo han encontrado un uso extendido en la industria en una serie de aplicaciones, incluyendo como refrigerantes, propelentes en aerosol, agentes formadores de burbujas, medios de transferencia del calor y dieléctricos gaseosos. Debido a los problemas medioambientales sospechados asociados al uso de algunos de estos fluidos, incluyendo los potenciales de reducción de ozono relativamente altos asociados a los mismos, es deseable usar fluidos con un potencial de reducción de ozono bajo o incluso cero, tales como hidrofluorocarburos ("los HFC") . Así, es deseable el uso de fluidos que no contengan clorofluorocarburos ("los CFC") o hidroclorofluorocarburos ("los HCFC") . Además, algunos fluidos de HFC pueden presentar potenciales de calentamiento global relativamente altos asociados a los mismos y es deseable usar hidrofluorocarburos u otros fluidos fluorados con potenciales de calentamiento global tan bajo como sea posible aunque manteniendo la realización deseada en propiedades de uso. Adicionalmente, es deseable el uso de fluidos o mezclas de tipo azeótropo de un solo componente, que no se fraccionan sustancialmente en la ebullición y evaporación. Sin embargo, la identificación de nuevas mezclas sin fraccionamiento, medioambientalmente seguras es complicada debido al hecho de que no se puede predecir fácilmente la formación de azeótropo.

La industria está continuamente buscando nuevas mezclas a base de fluorocarburos que ofrezcan alternativas y se consideren sustitutos medioambientalmente seguros de los CFC y los HCFC. Son de particular interés las mezclas que contienen tanto hidrofluorocarburos como otros compuestos fluorados, potenciales tanto de reducción de ozono muy bajo o cero como de calentamiento global bajo. Algunas mezclas y sus usos son el objeto de esta invención.

Descripción de realizaciones preferidas

Los presentes autores han desarrollado diversas composiciones que ayudan a satisfacer la necesidad continua de alternativas a los CFC y los HCFC. Según ciertas realizaciones, la presente invención proporciona composiciones de tipo azeótropo que comprenden 1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno ("HFO-1234yf") y trifluoroyodometano ("CF3I”) .

Las composiciones preferidas de la invención tienden tanto a ser no inflamables como a presentar potenciales de calentamiento global relativamente bajos ("los GWP, por sus siglas en inglés") , preferiblemente menores que aproximadamente 1.000, más preferiblemente menores que aproximadamente 500 e incluso más preferiblemente menores que aproximadamente 150. De acuerdo con esto, los solicitantes han reconocido que se pueden usar tales composiciones con gran ventaja en una serie de aplicaciones, incluyendo como sustitutos de los CFC, tales como diclorodifluorometano (CFC-12) , los HCFC, tales como difluoroclorometano, (HCFC-22) , los HFC, tales como HFC-134a y combinaciones de los HFC y los CFC, tales como la combinación de CFC-12 y 1, 1-difluoretano (HFC-152a) (siendo conocida la combinación CFC-12:HFC-152a en una relación en masa de 73, 8:26, 2 como R-500) en refrigerante, aerosol y otras aplicaciones. Adicionalmente, los solicitantes han reconocido sorprendentemente que se pueden formar composiciones de tipo azeótropo de HFO-1234yf y CF3I. De acuerdo con esto, en otras realizaciones, la presente invención proporciona métodos de producción de una composición de tipo azeótropo que comprende combinar HFO-1234yf y CF3I en cantidades eficaces para producir una composición de tipo azeótropo.

El término "HFO-1234" se usa en la presente memoria para referirse a todos los tetrafluoropropenos. Entre los tetrafluoropropenos se incluye HFO-1234yf y cualquiera y todos los estereoisómeros o isómeros geométricos de los mismos. Los términos HFO-1234yf y HFO-1234ze se usan en la presente memoria de manera genérica para referirse a 1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno y 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno, respectivamente, independiente de su esteroisomería.

Aunque las propiedades de HFO-1234yf y HFO-1234ze difieren en al menos algunos aspectos y aunque las presentes composiciones de tipo azeótropo se basan principalmente en HFO-1234yf, se considera que HFO-1234ze puede estar presente en ciertas realizaciones en cantidades que no niegan la naturaleza esencial de la composición de tipo azeótropo.

Los compuestos HFO-1234 son materiales conocidos y se enumeran en las bases de datos Chemical Abstracts. La producción de fluoropropenos tales como CF3CH=CH2 por fluoración en fase vapor catalítica de diversos compuestos C3 que contienen halógeno insaturado se describe en las Patentes de EE.UU. Nos. 2.889.379; 4.798.818 y 4.465.786. La patente europea EP 974.571, también incorporada en la presente memoria por referencia, desvela la preparación de 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno poniendo en contacto 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropropano (HFC-245fa) en la fase vapor con un catalizador a base de cromo a temperatura elevada o en la fase líquida con una disolución alcohólica de KOH, NaOH, Ca (OH) 2 oMg (OH) 2. Además, se describen en general métodos de producción de compuestos según la presente invención con respecto a la Solicitud de Patente de EE.UU. en tramitación US 2005/0090698 A1 titulada “Process for Producing Fluoropropenes" que soporta el número de expediente del abogado (H0003789 (26.267) ) .

Además, los solicitantes han reconocido que las composiciones de tipo azeótropo de la presente invención presentan propiedades que las hacen ventajosas para uso como o en, numerosas aplicaciones, incluyendo como composiciones de transferencia de calor, incluyendo como refrigerantes en sistemas de aire acondicionado y bomba de calor del automóvil y en acondicionamiento de aire estacionario, agentes formadores de burbujas de bomba de calor y de refrigeración, propelentes y agentes esterilizantes. De acuerdo con esto, en otras realizaciones más, la presente invención proporciona composiciones y métodos asociados con estos y otros usos.

Composiciones de tipo azeótropo

Como se usa en la presente memoria, se pretende que el término "de tipo azeótropo" en su sentido amplio incluya tanto las composiciones que son estrictamente azeotrópicas como las composiciones que se comportan como mezclas azeotrópicas. A partir de principios fundamentales, el estado termodinámico de un fluido se define por presión, temperatura, composición del líquido y composición del vapor. Una mezcla azeotrópica es un sistema de dos

o más componentes en que la composición del líquido y la composición del vapor son iguales a la presión y temperatura indicada. En la práctica, esto significa que los componentes de una mezcla azeotrópica tienen ebullición constante y no se pueden separar durante un cambio de fase.

Las composiciones de tipo azeótropo de la invención pueden incluir componentes adicionales que no forman nuevos sistemas de tipo azeótropo o componentes adicionales que no están en el primer corte de destilación. El primer corte de destilación es el primer corte tomado después de que la columna de destilación indica operación de estado estacionario en condiciones de reflujo total. Una manera de determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema de tipo azeótropo de manera que esté fuera de esta invención es destilar una muestra de la composición con el componente en condiciones en que se esperaría separar una mezcla no azeotrópica en sus componentes separados. Si la mezcla que contiene el componente adicional es de tipo no azeótropo, el componente adicional se fraccionará de los componentes de tipo azeótropo. Si la mezcla es de tipo azeótropo, se obtendrá alguna cantidad finita de un primer corte de destilación que contenga todos los componentes de la mezcla que está en ebullición constante o se comporta como una sola sustancia.

Se deduce de esto que otra característica de las composiciones de tipo azeótropo es que hay una serie de composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones variables que son de tipo azeótropo o de ebullición constante. Se pretende que todas esas composiciones estén cubiertas por los términos "de tipo azeótropo" y "de ebullición constante". Como ejemplo, se sabe que a presiones diferentes, la composición de un azeótropo... [Seguir leyendo]

1. Una composición de tipo azeótropo que comprende cantidades eficaces de HFO-1234yf y CF3I.

2. La composición de tipo azeótropo de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en de 25 a menos de 100 por ciento en peso HFO-1234yf y de mayor que cero a 75 por ciento en peso de CF3I.

3. La composición de tipo azeótropo de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en de 50 a 60 por ciento en

peso HFO-1234yf y de 40 a 50 por ciento en peso de CF3I. 10

4. La composición de tipo azeótropo de cualquier reivindicación precedente con un punto de ebullición de desde -28r

C a -31rC y una presión de aproximadamente 98, 32 kPa absolutos (14, 26 psia) .

5. La composición de tipo azeótropo según cualquier reivindicación precedente, que comprende además al menos un

adyuvante seleccionado del grupo que consiste en lubricantes suplementarios, compatibilizantes, tensioactivos, retardantes de llama suplementarios, agentes solubilizantes, estabilizantes celulares, cosméticos, agentes de abrillantado, medicamentos, limpiadores, agentes retardantes de llama, colorantes, esterilizantes químicos, estabilizantes, polioles, componentes de premezcla de poliol y combinaciones de dos o más de éstos.

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

7. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 6, que comprende además al menos un adyuvante y en la que dicho adyuvante comprende al menos un lubricante seleccionado del grupo que consiste en: aceite de

parafina, aceite de silicona, polalquilbencenos (los PAB) , ésteres de poliol (los POE) , polialquilenglicoles (los PAG) , ésteres de polialquilenglicol (ésteres de PAG) , polivinil éteres (los PVE) , poli (alfa-olefinas) y combinaciones de éstos.

8. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 7 en la que dicho adyuvante incluye además al menos

un compatibilizador. 30

9. La composición de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, 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.

10. Un refrigerante que comprende la composición de transferencia de calor de cualquiera de las reivindicaciones 6 a

9.

11. Un sistema de refrigeración que comprende un refrigerante de la reivindicación 10.

12. Un sistema de refrigeración de la reivindicación 11 seleccionado del grupo que consiste en: sistemas de aire acondicionado de los automóviles, sistemas de aire acondicionado residenciales, sistemas de aire acondicionado comerciales, sistemas de refrigerador residencial, sistemas de congelador residencial, sistemas de refrigerador comerciales, sistemas de congelador comerciales, sistemas de aire acondicionado de neveras, sistemas de refrigeración de enveras, sistemas de bomba de calor y combinaciones de dos o más de éstos.

13. un método para sustituir un refrigerante existente contenido en un sistema refrigerante que comprende retirar al menos una porción de dicho refrigerante existente de dicho sistema y sustituir al menos una porción de dicho refrigerante existente por introducción en dicho sistema de una composición refrigerante que comprende la composición de tipo azeótropo de las reivindicaciones 1 a 5.

14. El método de la reivindicación 13, 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.

15. El método de la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en el que dicho refrigerante según reivindicación 10

55 presenta un Potencial de Calentamiento Global (GWP) no mayor que aproximadamente 1.000, preferiblemente menor que 500 e incluso más preferiblemente menor que 150.