Composiciones esencialmente ininflamables de bajo calentamiento global.

Una composición parecida a un azeótropo que comprende tetrafluoropropeno y heptafluorobuteno.

Composiciones esencialmente ininflamables de bajo calentamiento global.

Campo de la Invención Esta invención se refiere a composiciones de heptafluorobutenos y tetrafluoropropenos, y específicamente a 5 composiciones de 1, 1, 1, 2, 4, 4, 4-heptafluorobuteno con 1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno, 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno o mixturas de los mismos, especialmente útiles como refrigerantes de bajo calentamiento global (GWP) .

Antecedentes de la Invención La preocupación por el impacto humano sobre el cambio climático impulsó una conferencia de las Naciones Unidas en 1997 en Kyoto, Japón. El Protocolo de Kyoto Resultante trata de estabilizar los gases de invernadero en la 10 atmósfera "a un nivel que pudiera prevenir la interferencia antropogénica peligrosa con el sistema climático".

Los compuestos perfluorocarbonos (PFC's) , compuestos hidrofluorocarbonos (HFC's) , clorofluorocarbonos (CFC's) , compuestos hidroclorofluorocarbonos (HCFC's) , y sus análogos, han sido utilizados ampliamente en una gran diversidad de aplicaciones y usos industriales, comerciales, de consumidor y de uso público. Recientemente ha aumentado la preocupación acerca del deterioro potencial de la atmósfera y el clina de la Tierra, y ciertos 15 compuestos perfluorocarbonos (PFC's) , hidrofluorocarbonos (HFC's) , clorofluorocarbonos (CFC's) , hidroclorofluorocarbonos (HCFC's) , y sus análogos, han sido identificados como particularmente problemáticos a este respecto, debido al menos en parte al efecto de gases de invernadero y potenciales relativamente altos de calentamiento global (GWP) asociados con estos compuestos. Teniendo en cuenta el GWP relativamente alto de estos compuestos, se han realizado intensas investigaciones para compuestos alternativos de menor GWP a fin de reemplazar estos compuestos de mayor GWP en dichos usos, aplicaciones y composiciones para ser utilizados en tales aplicaciones y usos.

La entrada en vigor de Protocolo de Kyoto en fecha 16 de febrero de 2005 ha acelerado la necesidad de eliminación o reducción notable del uso de composiciones GWP. Por ello, existe una investigación continuada en busca de nuevas composiciones de fluorocarbonos e hidrofluorocarbonos para utilización, especialmente en usos de acondicio25 namiento de aire y refrigeración, a fin de reducir el calentamiento global y disminuir el posible agotamiento de la capa de ozono. Existe particularmente necesidad de nuevas composiciones de este tipo que sean esencialmente ininflamables y esencialmente no tóxicas, y que no tengan un efecto deletéreo sobre la atmósfera. Como candidatos para tales composiciones se han propuesto los propenos hidrofluoroolefínicos (HFO) . Sin embargo, estos propenos HFO son inflamables conforme a los estándares ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air

Conditioning Engineers, Inc) .

Adicionalmente, desde la introducción comercial de R-134a (1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano) y otros HFCs similares, se han construido compresores para aprovechar la ventaja de su excelente estabilidad química. Así, las nuevas composiciones de bajo GWP diseñadas para uso como refrigerantes deberían tener preferiblemente estabilidad similar, además de ser ininflamables y tener un punto de ebullición dentro de un intervalo razonable de tal modo que las 35 presiones deberían ser similares a los refrigerantes actualmente en uso. Si bien se han propuesto cierto número de composiciones y mixturas como solución a este problema de desarrollo de composiciones de trabajo adecuadas con GWP bajo no se ha desarrollado todavía una composición o mixtura de composiciones que tenga una combinación aceptable de punto de ebullición, estabilidad química, GWP bajo e ininflamabilidad. Por ejemplo, el dióxido de carbono es un ejemplo de un refrigerante que es estable y tiene GWP bajo pero cuyas presiones son significativamente mayores que las de los refrigerantes actualmente en uso. Esta deficiencia genera problemas importantes en el intento de implementar su uso en la industria de la refrigeración. Así pues, existe todavía una necesidad importante de desarrollar una composición o mixtura de composiciones que tenga una combinación aceptable de punto de ebullición, estabilidad química, GWP bajo e ininflamabilidad.

Sumario de la Invención 45 Los autores de la presente invención han descubierto que mixturas de heptafluorobuteno y tetrafluoropropeno son esencialmente ininflamables, tienen un GWP bajo, puntos de ebullición apropiados y estabilidad química aceptablemente satisfactoria.

WO 2005/103188 da a conocer composiciones parecidas a azeótropos que comprenden tetrafluoropropeno y pentafluoropropeno.

US 2004/127383 da a conocer composiciones parecidas a azeótropos que comprenden pentafluoropropeno y un fluido seleccionado de 3, 3, 3-trifluoropropeno, 1, 1-difluoroetano y trans-1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno.

Los autores de la presente invención han descubierto mixturas de heptafluorobuteno con tetrafluoropropenos que proporcionan composiciones que tienen puntos de ebullición dentro de un intervalo aceptable, tienen estabilidad química satisfactoria, GWP bajo y son esencialmente ininflamables. Entre tales composiciones se prefieren las de 55 1, 1, 1, 2, 4, 4, 4-heptafluorobuteno con HFO-1234yf (1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno) o HFO-1234ze (1, 1, 1, 3

tetrafluoropropeno) o mixturas de tetrafluoropropenos. El heptafluorobuteno puede ser heptafluoro-1-buteno o heptafluoro-2-buteno, pero preferiblemente es un heptafluoro-2-buteno. Tales composiciones son ininflamables de acuerdo con el estándar ASHRAE 34 (2004) . Aunque las nuevas composiciones de esta invención son particularmente útiles como composiciones refrigerantes para acondicionamiento de aire, las mismas tienen cierto número de otros usos, con inclusión pero sin carácter limitante, del uso en refrigeración y acondicionamiento de aire, bombas de calor, como propelentes, como agentes espumantes, como disolventes y como agentes de limpieza.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención, en sus diversos aspectos, es como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Esta invención proporciona composiciones de GWP bajo, esencialmente ininflamables, y químicamente estables,

que tienen un punto de ebullición aceptable, siendo la composición parecida a un azeótropo. Mientras que los tetrafluoropropenos, v.g., HFO-1234ze, son inflamables, las composiciones de esta invención que contienen tales tetrafluoropropenos son ininflamables.

Como se utiliza en esta memoria, el término "parecidas a azeótropos" debe considerarse que incluye en su sentido amplio tanto como composiciones que son estrictamente azeotrópicas como composiciones que se comportan como mixturas azeotrópicas. A partir de los principios fundamentales, el estado termodinámico de un fluido se define por presión, temperatura, composición del líquido, y composición del vapor. Una mixtura azeotrópica es un sistema de dos o más componentes en el cual la composición del líquido y la composición del vapor son iguales a la presión y temperatura consideradas. En la práctica, esto significa que los componentes de una mixtura azeotrópica tienen punto de ebullición constante y no pueden separarse durante un cambio de fase.

De esto se sigue que otra característica de las composiciones parecidas a azeótropos es que existe una gama de composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones variables que son parecidas a azeótropos o de ebullición constante. La totalidad de tales composiciones deben considerarse abarcadas por los términos "parecidas a azeótropos" y "de ebullición constante". Como ejemplo, es bien sabido que, a diferentes presiones, la composición de un azeótropo dado variará al menos ligeramente, a medida que lo hace el punto de ebullición de la composición. Así, un azeótropo de A y B representa un tipo único de relación, pero con una composición variable que depende de la temperatura y/o la presión. De ello se sigue que, para las composiciones parecidas a azeótropos, existe un intervalo de composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones variables que son parecidas a azeótropos. La totalidad de dichas composiciones deben considerarse abarcadas por el término parecidas a azeótropos como se utiliza en esta memoria.

De acuerdo con ciertas realizaciones preferidas, las composiciones de la presente invención comprenden, y con preferencia están constituidas esencialmente por, cantidades eficaces de HFO-1234ze o HFO-1234yf o mixturas de los mismos con 1, 1, 1, 2, 4, 4, 4-heptafluorobuteno. Preferiblemente, las composiciones de esta invención comprenden cantidades cualesquiera adecuadas de tetrafluoropropeno (s) y heptafluorobuteno tales que las composiciones resultantes... [Seguir leyendo]

1. Una composición parecida a un azeótropo que comprende tetrafluoropropeno y heptafluorobuteno.

2. Una composición parecida a un azeótropo de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende desde 50% hasta

menos de 100% en peso de tetrafluoropropeno y desde más de 0% hasta 50% en peso de heptafluorobuteno, 5 basado en el peso total de estos dos componentes.

3. Una composición parecida a un azeótropo de la reivindicación 1 constituida esencialmente por desde aproximadamente 90% hasta 99% en peso de tetrafluoropropeno y desde 10% hasta 1% en peso de heptafluorobuteno, basado en el peso total de estos dos componentes, seleccionándose dicho tetrafluoropropeno del grupo constituido por 1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno, 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno y mixturas de los mismos, y dicho heptafluorobuteno es 1, 1, 1, 2, 4, 4, 4-heptafluorobuteno.

4. Una composición parecida a un azeótropo de la reivindicación 1, en donde la composición cumple sustancialmente el estándar de ininflamabilidad de ASHRAE-34 (2004) y tiene un GWP de 10 o menos.

5. Una composición parecida a un azeótropo de acuerdo con la reivindicación 1 que tiene un punto de ebullición dentro del intervalo de -25ºC a -20ºC a una presión de 99 kPa (14, 42 psia) .

6. Una composición parecida a un azeótropo de acuerdo con la reivindicación 1 para uso como composición de refrigeración, composición de acondicionamiento de aire, composición de agente soplante de espuma, composición susceptible de pulverización, o composición disolvente.

7. Un sistema de refrigeración que comprende una composición parecida a un azeótropo que comprende tetrafluoropropeno y heptafluorobuteno.

8. El sistema de refrigeración de la reivindicación 7 en donde dicha composición parecida a un azeótropo está constituida esencialmente por desde 90% hasta 99% en peso de tetrafluoropropeno y desde 10% hasta 1% en peso de heptafluorobuteno, basado en el peso total de estos dos componentes, seleccionándose dicho tetrafluoropropeno del grupo constituido por 1, 1, 1, 2-tetrafluoropropeno, 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno y mixturas de los mismos, y dicho heptafluorobuteno es 1, 1, 1, 2, 4, 4, 4-heptafluorobuteno.

9. Un sistema de acondicionamiento de aire que comprende una composición parecida a un azeótropo que comprende tetrafluoropropeno y heptafluorobuteno.

10. Un método de calentamiento o enfriamiento de un artículo que comprende evaporar o condensar una composición parecida a un azeótropo que comprende tetrafluoropropeno y heptafluorobuteno en la proximidad con dicho artículo.

11. Un método de formación de espuma que comprende añadir a una composición susceptible de transformación en espuma un agente de soplado que comprende una composición parecida a un azeótropo que comprende cantidades eficaces de tetrafluoropropeno y heptafluorobuteno.