Composiciones que comprenden fluoroolefinas y usos de las mismas.

Una composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos una fluoroolefina de fórmula E- o Z-R1CH≥

CHR2 en la que R1 y R2 son, independientemente, grupos perfluoroalquilo C1 a C6.

Composiciones que comprenden fluoroolefinas y usos de las mismas Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones para uso en sistemas de refrigeración, acondicionamiento de aire o bombas de calor, composiciones que comprenden por lo menos una fluoroolefina. Las composiciones de la presente invención son útiles en procesos para producir refrigeración o calor, como fluidos de transferencia de calor y muchos otros usos.

Antecedentes de la invención Durante las últimas décadas la industria de la refrigeración ha estado trabajando para encontrar refrigerantes sustitutivos de los clorofluorocarbonos (CFC) e hidroclorofluorocarbonos (HCFC) destructores del ozono y cuyo uso está disminuyendo progresivamente como consecuencia del Protocolo de Montreal. La solución para la mayoría de los productores de refrigerantes ha sido la comercialización de refrigerantes del tipo de hidrofluorocarbonos (HFC) . Los nuevos refrigerantes HFC, de los que el HFC-134a es el más usado en este momento, tienen un potencial cero de destrucción del ozono y, por lo tanto, no están afectados por la actual regulación restrictiva derivada del Protocolo de Montreal.

Regulaciones medioambientales adicionales pueden originar finalmente la prohibición global de ciertos refrigerantes HFC. Actualmente, la industria del automóvil se está enfrentando a regulaciones relativas al potencial de calentamiento global de refrigerantes usados en acondicionamiento móvil de aire. Por lo tanto, actualmente en el mercado del acondicionamiento móvil de aire hay una gran necesidad de identificar nuevos refrigerantes con potencial reducido de calentamiento global. Si las regulaciones se aplicaran más estrictamente en el futuro, se tendría una necesidad aún mayor de refrigerantes que se pudieran usar en todos los campos de la industria de la refrigeración y acondicionamiento de aire.

La sustitución actualmente propuesta de refrigerantes por el HFC-134a incluye el HFC-152a, hidrocarburos puros como butano o propano, o refrigerantes “naturales” como CO2. Muchos de estos sustitutivos sugeridos son tóxicos e inflamables y/o tienen baja eficiencia energética. Por lo tanto, se están buscando nuevos refrigerantes alternativos.

El objeto de la presente invención es proporcionar nuevas composiciones de refrigerantes y de fluidos de transferencia de calor que proporcionen características excepcionales que satisfagan las demandas de potencial cero de destrucción del ozono y potencial menor de calentamiento global comparadas con refrigerantes actuales.

Se describen refrigerantes y fluidos de transferencia de calor que comprenden una olefina con fluoro terminal en los documentos US-A-5.037.573, JP 04 110388, JP 05 085970, WO 2004/037913, US 2005/233932, US 2004/127383, US-A-3.723.318, US-B-6.258.292 y EP-A-1.191.080.

Se describe un fluido de transferencia de calor que comprende una olefina perfluorada interna, por ejemplo, octafluoro-2-buteno, en Proceedings of the 31st Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, IEEE, Estados Unidos, vol. 2, 11 de agosto de 1996, pág. 1.506-1.511.

En el documento EP-A-1.016.839 se describen refrigerantes que comprenden diversas olefinas fluoradas.

En el documento EP-A-0.670.295 se describe la olefina 1, 1, 1, 4, 4, 4-hexafluoro-2-buteno como compuesto intermedio en la síntesis de 1, 1, 1, 4, 4, 4-hexafluorobutano.

Breve resumen de la invención La presente invención se refiere a una composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos una fluoroolefina de fórmula E- o Z-R1CH=CHR2 en la que R1 y R2 son, independientemente, grupos perfluoroalquilo C1 a C6.

La presente invención se refiere además a una composición que comprende: (i) por lo menos una fluoroolefina como la definida en el párrafo anterior y (ii) por lo menos un refrigerante inflamable.

La presente invención se refiere además a un método de usar una composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor en un aparato de refrigeración, acondicionamiento de aire o bomba de calor, comprendiendo el citado método introducir la citada composición en los citados aparatos que tienen (a) un compresor centrífugo, (b) un compresor centrífugo de varias etapas o (c) un cambiador de calor de una sola placa/uno solo paso, en el que la citada composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor se emplea en los citados aparatos para originar calentamiento o enfriamiento y en el que la citada composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor comprende por lo menos una fluoroolefina de fórmula E-o Z-R1CH=CHR2 en la que R1 y R2 son, independientemente, grupos perfluoroalquilo C1 a C6.

Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a composiciones que comprenden por lo menos una fluoroolefina. “Fluoroolefina”

significa cualquier compuesto que contiene carbono, flúor y opcionalmente hidrógeno u oxígeno y que contiene también por lo menos un doble enlace. Estas fluoroolefinas pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas.

Estas composiciones tienen diversas aplicaciones en fluidos de trabajo, que incluyen su uso como agentes de espumación, agentes de expansión, agentes de extinción de incendios, medios de transferencia de calor (como fluidos de transferencia de calor y refrigerantes para uso en sistemas de refrigeración, refrigeradores, sistemas de acondicionamiento de aire, bombas de calor, enfriadores, etc.) , por mencionar unos pocos.

Un fluido de transferencia de calor (denominado también en la presente memoria composición de transferencia de calor o composición de fluido de transferencia de calor) es un fluido de trabajo usado para llevar calor desde una fuente de calor a un disipador de calor.

Un refrigerante es un compuesto o mezcla de compuestos que funciona como fluido de transferencia de calor en un ciclo en el que el fluido experimenta un cambio de fase de líquido a gas y viceversa.

La presente invención proporciona fluoroolefinas de fórmula E- o Z-R1CH=CHR2 (fórmula I) en la que R1 y R2 son, independientemente, grupos perfluoroalquilo C1 a C6. Ejemplos de grupos R1 y R2 incluyen, pero sin carácter

limitativo, CF3, C2F5, CF2CF2CF3, CF (CF3) 2, CF2CF2CF2CF3, CF (CF3) CF2CF3, CF2CF (CF3) 2, C (CF3) 3, CF2CF2CF2CF2CF3, CF2CF2CF (CF3) 2, C (CF3) 2C2F5, CF2CF2CF2CF2CF2CF3, CF (CF3) CF2CF2C2CH5 y C (CF3) 2CF2C2F5. En una realización, hay por lo menos 5 átomos de carbono en la molécula. Ejemplos no limitativos de compuestos de fórmula I se presentan en la tabla 1.

Tabla 1 Los compuestos de formula I se pueden preparar poniendo en contacto un yoduro de fluoroalquilo de fórmula R1I con una perfluoroalquiltrihidroolefina de fórmula R2CH=CH2 para formar un trihidroyodoperfluoroalcano de fórmula R1CH2IR2. Después, este trihidroyodoperfluoroalcano se puede deshidroyodar para formar R1CH=CHR2. Alternativamente, la olefina R1CH=CHR2 se puede preparar por deshidroyodación de un trihidroyodoperfluoroalcano de fórmula R1CHICH2R2 formado a su vez por reacción de un yoduro de perfluoroalquilo de fórmula R2I con una perfluoroalquiltrihidroolefina de fórmula R1CH=CH2.

Código Estructura Nombre químico

F11E CF3CH=CHCF3 1, 1, 1, 4, 4, 4-hexafluoro-2-buteno

F12E CF3CH=CHC2F5 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 5-octufluoro-2-penteno

F13E CF3CH=CHCF2C2F5 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-2-hexeno

F13iE CF3CH=CHCF (CF3) 2 1, 1, 1, 4, 5, 5, 5-heptafluoro-4- (trifluorometil) -2-penteno

F22E C2F5CH=CHC2F5 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-3-hexeno

F14E CF3CH=CH (CF3) 2CF3 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 7-dodecafluoro-2-hepeno

F14iE CF3CH=CHCF2CF (CF3) 2 1, 1, 1, 4, 4, 5, 6, 6, 6-nonafluoro-5- (trifluorometil) -2-hexeno

F14sE CF3CH=CHCF (CF3) C2F5 1, 1, 1, 4, 5, 5, 6, 6, 6-nonafluoro-4- (trifluorometil) -2-hexeno

F14tE CF3CH=CHC (CF3) 3 1, 1, 1, 5, 5, 5-hexafluoro-4, 4-bis (trifluorometil) -2-penteno

F23E C2F5CH=CHCF2C2F5 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 7-dodecafluoro-3-hepteno

F23iE C2F5CH=CHCF (CF3) 2 1, 1, 1, 2, 2, 5, 6, 6, 6-nonafluoro-5- (trifluorometil) -3-hexeno

F15E CF3CH=CH (CF2) 4CF3 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-tetradecafluoro-2-octeno

F15it CF3CH=CHCF2CF2CF (CF3) 2 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 7, 7, 7-undecafluoro-6- (trifluorometil) -2-hepteno

F15tE CF3CH=CHC (CF3) 2C2F5 1, 1, 1, 5, 5, 6, 6, 6-octafluoro-4, 4-bis (trifluorometil) -2-hexeno

F24E C2F5CH=CH (CF3) 2CF3 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-tetradecafluoro-3-octeno

F24iE C2F5CH=CHCF2CF (CF3) 2 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 7, 7, 7-undecafluoro-6- (trifluorometil) -3-hepteno

F24sE C2F5CH=CHCF (CF3) 2C2F5 1, 1, 1, 2, 2, 5, 6, 6, 7, 7, 7-undecafluoro-5-... [Seguir leyendo]

1. Una composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos una fluoroolefina de fórmula E– o Z–R1CH=CHR2 en la que R1 y R2 son, independientemente, grupos perfluoroalquilo C1 a C6.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un refrigerante inflamable.

3. Un proceso para enfriar, comprendiendo el citado proceso condensar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 y evaporar después la citada composición en la proximidad de un cuerpo que ha de ser enfriado.

4. Un proceso para calentar, comprendiendo el citado proceso evaporar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 y condensar después la citada composición en la proximidad de un cuerpo que ha de ser calentado.

5. Un método para producir calentamiento o enfriamiento en un aparato de refrigeración, acondicionamiento de aire

o bomba de calor, comprendiendo el citado método introducir una composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor en el citado aparato que tiene (a) un compresor centrífugo, (b) un compresor centrífugo de varias etapas, o (c) un cambiador de calor de una sola placa/un solo paso, en el que la citada composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor comprende por lo menos una fluoroolefina de fórmula E– o Z– R1CH=CHR2 en la que R1 y R2 son, independientemente, grupos perfluoroalquilo C1 a C6.

6. Un método de usar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 para reducir el riesgo de incendio en un aparato de refrigeración, un aparato de acondicionamiento de aire o un aparato de bomba de calor, en el que los citados aparatos comprenden un refrigerante inflamable y el citado método comprende introducir la citada composición en los citados aparatos y añadir opcionalmente un lubricante a la citada composición añadida.

7. Un método de usar la composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 1 para reducir la inflamabilidad de un refrigerante inflamable, comprendiendo el citado método combinar el citado refrigerante inflamable con la citada composición.

8. Un método para reemplazar el uso de un refrigerante de potencial de calentamiento global alto, comprendiendo el citado método proporcionar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 en un aparato de refrigeración, acondicionamiento de aire o bomba de calor en lugar de, o combinado con, un refrigerante de potencial de calentamiento global alto en el citado aparato.

9. Un método de usar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 para bajar el potencial de calentamiento global de una composición original de refrigerante o fluido de transferencia de calor, comprendiendo el citado método combinar la citada composición original de refrigerante o fluido de transferencia de calor con la composición de acuerdo con la reivindicación 1 para producir una segunda composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor, en el que la segunda composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor tiene un potencial de calentamiento global menor que la citada composición original de refrigerante o fluido de transferencia de calor.

10. Un método para reducir el potencial de calentamiento global de una composición original de refrigerante o fluido de transferencia de calor en un aparato de refrigeración, acondicionamiento de aire o bomba de calor, en el que el citado refrigerante o fluido de transferencia de calor original tiene un potencial de calentamiento global de aproximadamente 150 o más, comprendiendo el citado método introducir en el citado aparato de refrigeración, acondicionamiento de aire o bomba de calor una segunda composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor con un potencial de calentamiento global menor.

11. Un método para reemplazar una composición original de refrigerante o fluido de transferencia de calor por una segunda composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor, que comprende proporcionar como segunda composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor una composición que comprende por lo menos una fluoroolefina, en el que la citada composición original de refrigerante o fluido de transferencia de calor se selecciona del grupo que consiste en:

(i) 1, 1, 2-tricloro-1, 2, 2-trifluoroetano (R113) y en el que el citado R113 está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-2-hexeno (F13E) y 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 6, 6decafluoro-3-hexeno (F22E) ,

(ii) 1, 1, 1, 2, 3, 4, 4, 5, 5, 5-decafluoropentano (R43-10mee) y en el que el citado R43-10mee está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-2-hexeno (F13E) y 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-3-hexeno (F22E) ,

(iii) C4F9OCH3 y en el que el citado C4F9OCH3 está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-2-hexeno (F13E) y 1, 1, 1, 22, 2, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro3-hexeno (F22E) .

(iv) 1, 1, 1, 3, 3-pentafluorobutano (R365mfc) y en el que el citado R365mfc está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 6-decafluoro-2-hexeno (F13E) y 1, 1, 1, 2, 2, 5, 5, 6, 6, 6decafluoro-3-hexeno (F22E) ,

(v) fluorotriclorometano (R11) y en el que el citado R11 está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 1, 4, 4, 4-hexafluoro-2-buteno (F11E) y 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 5-octafluoro-2-penteno (F12E) ,

(vi) 2, 2-dicloro-1, 1, 1-trifluoroetano (R123) y en el que el citado R123 está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 1, 4, 4, 4-hexafluoro-2-buteno (F11E) y 1, 1, 1, 4, 4, 5, 5, 5-octafluoro-2penteno (F12E) ,

(vii) 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropropano (R245fa) y en el que el citado R245fa está sustituido por una segunda composición de refrigerante o de fluido de transferencia de calor que comprende por lo menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1, 1, 1, 4, 4, 4, -hexafluoro-2-buteno (R11E) .

12. Un método de usar la composición de acuerdo con la reivindicación 1 como composición de fluido de transferencia de calor, comprendiendo el citado método transportar la citada composición desde una fuente de calor a un disipador de calor.

13. Un método para preparar la composición de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo el citado método (i) tomar de un contenedor de refrigerante un volumen de uno o más componentes de una composición refrigerante, (ii) eliminar impurezas lo suficientemente para permitir la reutilización de los citados uno o más componentes tomados, y opcionalmente (iii) combinar todo o parte del volumen tomado de componentes con por lo menos un componente o composición de refrigerante adicional.

14. Un aparato de refrigeración, acondicionamiento de aire o bomba de calor que contiene una composición de acuerdo con la reivindicación 1.

15. Un aparato móvil de refrigeración o acondicionamiento de aire que contiene la composición de acuerdo con la reivindicación 1.