Composición de tipo azeotrópico de 1,1,1-trifluoro-3-cloropropeno y acetato de metilo.

Una composición de tipo azeotrópico que comprende cantidades eficaces de 1,1,1-trifluoro-3-cloropropeno y acetato de metilo.

Composición de tipo azeotrópico de 1, 1, 1-trifluoro-3-cloropropeno y acetato de metilo CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones de tipo azeotrópico de 1, 1, 1-trifluoro-3-cloropropeno (HCFO1233zd) y acetato de metilo y sus usos.

ANTECEDENTES

Los fluidos basados en fluorocarbonos han encontrado un amplio uso en la industria en un número de aplicaciones, incluyendo como refrigerantes, propelentes de aerosoles, agentes de expansión, medios de transferencia térmica y dieléctricos gaseosos. Debido a los problemas medioambientales sospechados asociados con el uso de algunos de estos fluidos, incluyendo los potenciales de calentamiento global relativamente altos asociados con los mismos, es deseable usar fluidos que tengan un potencial de agotamiento de ozono bajo o incluso nulo. Adicionalmente, es deseable el uso de fluidos de un solo componente o mezclas azeotrópicas, que no se fraccionan durante la ebullición y la evaporación. Sin embargo, la identificación de nuevas mezclas medioambientalmente seguras que no se fraccionen es complicada debido al hecho de que la formación de un azeótropo no es fácilmente predecible.

La industria está buscando continuamente nuevas mezclas basadas en fluorocarbonos que ofrezcan alternativas, y se consideren sustitutos medioambientalmente más seguros de CFC y HCFC.

El Protocolo de Montreal para la protección de la capa de ozono, firmado en octubre de 1987, obliga a la reducción progresiva del uso de clorofluorocarbonos (CFC) . Materiales más "benévolos" para la capa de ozono, tales como hidrofluorocarbonos (HFC) , p. ej. HFC-134a, reemplazaron a los clorofluorocarbonos. Los últimos compuestos han resultado ser gases con efecto invernadero, que provocan el calentamiento global y fueron regulados por el Protocolo de Kioto sobre el Cambio Climático, firmado en 1998. Se observó que los materiales de sustitución emergentes, los hidrofluoropropenos, eran medioambientalmente aceptables, es decir, tenían un potencial de agotamiento de ozono (ODP) nulo y un GWP bajo aceptable.

Refrigerantes de sustitución para hidrofluorocarbonos tales como HFC-134a actualmente propuestos incluyen HFC152a, hidrocarburos puros tales como butano o propano, o refrigerantes "naturales" tales como CO2. Muchos de estos sustitutos sugeridos son inflamables y/o tienen baja eficacia energética. Por lo tanto, se están buscado nuevos refrigerantes alternativos. Materiales fluoroolefínicos tales como hidrofluoropropenos y/o hidroclorofluoropropenos han generados interés como sustitutos de HFC.

US 2005/285076 se refiere a composiciones para el uso en sistemas de refrigeración y aire acondicionado que comprenden 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4-nonafluoro-4-metoxobutano y al menos un clorocarbono, alcohol, éter, éster, N (difluorometil) -N, N-dimetilamina, o sus mezclas.

WO 2007/002703 divulga diversos usos de fluoroalquenos, incluyendo tetrafluoropropenos, particularmente (HFO1234) en una variedad de aplicaciones, incluyendo como agentes de expansión.

El objetivo de la presente invención es proporcionar nuevas composiciones que puedan servir como fluidos refrigerantes y de transferencia de calor así como agentes de expansión, limpiadores al disolvente, etc. que proporcionen características únicas para cumplir las demandas de potencial de agotamiento del ozono bajo o nulo y el potencial de calentamiento global inferior en comparación con los actuales HFC.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una gráfica del logaritmo de la presión frente a la temperatura La Figura 2 es una gráfica del punto de ebullición frente a la fracción molar de acetato de metilo DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

Los presentes inventores han desarrollado varias composiciones que ayudan a satisfacer la necesidad vigente de alternativas para CFC y HCFC. Según ciertas realizaciones, la presente invención proporciona composiciones de tipo azeotrópico que comprenden 1, 1, 1-trifluoro-3-cloropropeno (HCFO-1233zd) y acetato de metilo. El término HFCO-1233zd se usa en la presente memoria genéricamente para referirse al 1, 1, 1-trifluo-3-cloropropeno, independientemente de si es la forma cis o trans y por lo tanto incluye dentro de su alcance cis-HFCO-1233zd, transHFCO-1233zd y todas las combinaciones y mezclas de estos.

Las composiciones preferidas de la invención tienden tanto a ser no inflamables como a exhibir potenciales de calentamiento global ("GWP") relativamente bajos. Según esto, los solicitantes han apreciado que tales composiciones se pueden usar muy ventajosamente en un número de aplicaciones, incluyendo como sustitutos de CFC, HCFC y HFC (tales como HCFC123, HFC134a, HFC 245fa, HFC365mfc, etc.) en aplicaciones como refrigerantes, aerosoles y otras.

Adicionalmente, los solicitantes han apreciado sorprendentemente que se pueden formar composiciones de tipo azeotrópico de HCFO-1233zd y acetato de metilo. Según esto, en otras realizaciones, la presente invención proporciona métodos para producir una composición de tipo azeotrópico que comprenden combinar HCFO-1233zd y acetato de metilo en cantidades eficaces para producir una composición de tipo azeotrópico.

Además, los solicitantes han apreciado que las composiciones de tipo azeotrópico de la presente invención exhiben propiedades que las hacen ventajosas para el uso como, o en, composiciones refrigerantes y en agentes de expansión de espuma. Según esto, en otras realizaciones adicionales, la presente invención proporciona composiciones refrigerantes y/o agentes de expansión y disolventes que comprenden una composición de tipo azeotrópico de HCFO-1233zd y acetato de metilo.

Composiciones de tipo azeotrópico Según se usa en la presente memoria, el término "de tipo azeotrópico" pretende en su sentido más amplio incluir 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, la temperatura, la composición del líquido y la composición del vapor. Una mezcla azeotrópica es un sistema de dos o más componentes en el que la composición del líquido y la composición del vapor son iguales a la presión y la temperatura indicadas. En la práctica, esto significa que los componentes de una mezcla azeotrópica son de ebullición constante y no se pueden separar durante un cambio de fase.

Las composiciones de tipo azeotrópico de la presente invención pueden incluir componentes adicionales que no forman nuevos sistemas de tipo azeotrópico, o componentes adicionales que no están en la primera fracción de destilación. La primera fracción de destilación tomada después de la columna de destilación presenta un funcionamiento en estado estacionario bajo condiciones de reflujo total. Un modo de determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema de tipo azeotrópico de modo que esté fuera de esta invención es destilar una muestra de la composición con el componente bajo condiciones que se espera que separen una mezcla no azeotrópica en sus componentes separados. Si la mezcla que contiene el componente adicional no es de tipo azeotrópico, el componente adicional se fraccionará de los componentes de tipo azeotrópico. Si la mezcla es de tipo azeotrópico, se obtendrán una cantidad finita de una primera fracción de destilación que contiene todos los componentes de la mezcla que tiene ebullición constante o se comporta como una sola sustancia.

Resulta de esto que otra característica de las composiciones de tipo azeotrópico es que hay una gama de composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones variables que son de tipo azeotrópico o de ebullición constante. Todas estas composiciones pretenden estar cubiertas por los términos "de tipo azeotrópico" y "de ebullición constante". Como un ejemplo, se sabe bien que a diferentes presiones, la composición de un azeótropo dado variará al menos ligeramente, como 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 dependiendo de la temperatura y/o la presión. Resulta que, para composiciones de tipo azeotrópico, hay una gama de composiciones que contienen los mismos componentes en proporciones variables que son de tipo azeotrópico. Todas estas composiciones pretenden estar cubiertas por el término de tipo azeotrópico que se usa en la presente memoria.

Se sabe en la técnica que no es posible predecir la formación de azeótropos. Los solicitantes han descubierto inesperadamente que el HCFO-1233zd y el acetato de metilo forman azeótropos o mezclas de tipo azeotrópico.

1. Una composición de tipo azeotrópico que comprende cantidades eficaces de 1, 1, 1-trifluoro-3-cloropropeno y acetato de metilo.

2. La composición de tipo azeotrópico según la reivindicación 1, que consiste esencialmente en de

aproximadamente 47 a aproximadamente 18 por ciento en moles de 1, 1, 1-trifluoro-3-cloropropeno y de aproximadamente 53 a aproximadamente 82 por ciento en moles de acetato de metilo.

3. La composición de tipo azeotrópico según la reivindicación 1, que tiene un punto de ebullición de aproximadamente 35, 8º C a aproximadamente 41, 3º C a una presión de aproximadamente 1, 01 bar (14, 7 psia) .

4. La composición según la reivindicación 1, que comprende además un lubricante.

5. La composición según la reivindicación 4, en la que dicho lubricante se selecciona del grupo que consiste en un aceite mineral, alquilbencenos, poliolésteres, polialquilenglicoles y combinaciones de dos o más de los mismos.

6. Una composición refrigerante que comprende una composición de tipo azeotrópico según la reivindicación 1.

7. Un sistema de refrigeración que comprende un refrigerante según la reivindicación 6.

8. Un método para enfriar un artículo que comprende condensar una composición refrigerante según la

reivindicación 6 y posteriormente evaporar dicha composición refrigerante en la proximidad del artículo que se va a enfriar.

9. Un método para calentar un artículo que comprende condensar una composición refrigerante según la reivindicación 6 en la proximidad del artículo que se va a calentar y posteriormente evaporar dicha composición refrigerante.

10. Una composición pulverizable que comprende un material que se va a pulverizar y un propelente que comprende una composición de tipo azeotrópico según la reivindicación 1.

11. Una composición pulverizable según la reivindicación 10, en donde la composición pulverizable es un aerosol.

12. Un agente de expansión que comprende una composición de tipo azeotrópico según la reivindicación 1.

13. Un disolvente que comprende una composición de tipo azeotrópico según la reivindicación 1.