Composiciones semejantes a azeótropo de tetrafluoropropeno e hidrofluorocarbonos.

Una composición semejante a azeótropo que comprende trans-1,3,

3,3-tetrafluoropropeno (transHFO-1234ze) y un compuesto seleccionado del grupo consistente en 1,1-difluoroetano ("HFC-152a"), 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano ("HFC-227ea"), 1,1,1,2-tetrafluoroetano ("HFC-134a"), y 1,1,1,2,2-pentafluoroetano ("HFC-125") que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de HFC-134a; o que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de HFC-125; o que consiste esencialmente en desde más de cero hasta 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de HFC-152a; o que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de HFC-227ea y desde aproximadamente 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de transHFO-1234ze.

Composiciones semejantes a azeótropo de tetrafluoropropeno e hidrofluorocarbonos.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a composiciones que comprenden 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno. Más 5 específicamente, la presente invención proporciona composiciones semejantes a azeótropo que comprenden 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno y usos de las mismas.

ANTECEDENTES

Los fluidos basados en fluorocarbonos han encontrado uso generalizado en la industria en diversas aplicaciones, que incluyen refrigerantes, propelentes de aerosoles, agentes de soplado, medios de transmisión de calor, y 10 dieléctricos gaseosos. Debido a los problemas ambientales que se sospecha están asociados con el uso de algunos de estos fluidos, con inclusión de los potenciales de calentamiento global relativamente altos asociados con ellos, es deseable utilizar fluidos que tengan potencial de agotamiento del ozono escaso o incluso nulo, tales como hidrofluorocarbonos ("HFCs") . Así pues, es deseable el uso de fluidos que no contengan clorofluorocarbonos ("CFCs") o hidroclorofluorocarbonos ("HCFCs") . Adicionalmente, algunos fluidos HFC pueden tener potenciales de 15 calentamiento global relativamente altos asociados con ellos, siendo deseable utilizar hidrofluorocarbonos u otros fluidos fluorados que tengan potenciales de calentamiento global lo más bajos posible, manteniendo al mismo tiempo la eficiencia deseada en las propiedades de utilización. Adicionalmente, es deseable el uso de fluidos monocomponente o mezclas semejantes a azeótropo, que no se fraccionan sustancialmente durante la ebullición y evaporación. Sin embargo, la identificación de nuevas mezclas ambientalmente seguras y que no se fraccionen es complicada debido al hecho de que la formación de azeótropos no es fácilmente predecible.

La industria está buscando continuamente nuevas mezclas basadas en fluorocarbonos que ofrezcan alternativas, y se consideren sustitutos ambientalmente más seguros para los CFCs y HCFCs. De interés particular son mezclas que contengan a la vez hidrofluorocarbonos y otros compuestos fluorados, ambos con potenciales de agotamiento del ozono bajos. Tales mezclas y sus usos son el objeto de esta invención.

JP 04 110388 describe un medio de transmisión de calor que comprende un compuesto de la fórmula molecular C3HmFn (donde m es de 1 a 5, n es de 1 a 5 y m+n = 6) y que tiene un enlace doble en la estructura molecular.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

Los presentes inventores han desarrollado varias composiciones que contribuyen a satisfacer la necesidad continuada de alternativas a los CFCs y HCFCs. De acuerdo con ciertas realizaciones, la presente invención proporciona composiciones semejantes a azeótropo que consisten esencialmente en 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno: ("HFO-1234ze") , preferiblemente trans-1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno ("transHFO-1234ze") y al menos un componente compuesto seleccionado del grupo consistente en 1, 1-difluoroetano ("HFC-152a") , 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-heptafluoropropano ("HFC-227ea") , 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano ("HFC-134a") , 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoroetano ("HFC-125") y combinaciones de dos o más de éstos.

En particular, la invención proporciona una composición semejante a azeótropo que comprende trans-1, 3, 3, 3tetrafluoropropeno (transHFO-1234ze) y un compuesto seleccionado del grupo consistente en 1, 1-difluoroetano ("HFC-152a") , 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-heptafluoropropano ("HFC-227ea") , 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano ("HFC-134a") , y 1, 1, 1, 2, 2pentafluoroetano ("HFC-125") que consiste esencialmente en desde más de cero a 75% en peso de transHFO1234ze y desde 25 hasta menos de 100% en peso de HFC-134a; o que consiste esencialmente en desde más de cero a 75% en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100% en peso de HFC-125; o que consiste esencialmente en desde más de cero hasta 75% en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100% en peso de HFC-152a; o que consiste esencialmente en desde más de cero a 75% en peso de HFC-227ea y desde aproximadamente 25 hasta menos de 100% en peso de transHFO-1234ze. Así, la presente invención resuelve los inconvenientes arriba mencionados por proporcionar composiciones semejantes a azeótropo que están, en 45 realizaciones preferidas, sustancialmente exentas de CFCs y HCFCs y que exhiben características de punto de ebullición y presión de vapor relativamente constantes.

Las composiciones preferidas de la invención tienden a exhibir características que las hacen particularmente deseables para uso en varias aplicaciones, que incluyen refrigerantes de acondicionamiento de aire para automóviles y sistemas de bomba de calor, y en acondicionamiento y refrigeración de aire estacionarios. En 50 particular, los solicitantes han reconocido que las presentes composiciones tienden a exhibir potenciales de calentamiento global ("GWPs") relativamente bajos, con preferencia menores que aproximadamente 1000, con más preferencia menores que aproximadamente 500, y de modo aún más preferible menores que aproximadamente 150. Realizaciones preferidas de las presentes composiciones tienden también a exhibir capacidad de refrigeración similar o mayor que muchos refrigerantes HFC convencionales, por ejemplo, HFC-134a. De acuerdo con ello, los 55 solicitantes han reconocido que tales composiciones pueden utilizarse con gran ventaja en varias aplicaciones, que incluyen sustitutivos de CFCs tales como diclorodifluorometano (CFC-12) , HCFCs, tales como clorodifluorometano (HCFC-22) , y HFCs, tales como tetrafluoroetano (HFC-134a) y combinaciones de HFCs y CFCs, tales como la

combinación de CFC-12 y 1, 1-difluoroetano (HFC-152a) (la combinación CFC-12:HFC-152a en una ratio másica 73, 8:26, 2 que se conoce como R-500) en aplicaciones refrigerantes, de aerosoles, y otras.

Adicionalmente, los solicitantes han reconocido sorprendentemente que las presentes composiciones semejantes a azeótropo de la presente invención existen y pueden formarse fácilmente teniendo en cuenta la doctrina contenida 5 en esta memoria. De acuerdo con ello, se describen métodos de producción de composiciones semejantes a azeótropo que comprenden el paso de combinar HFO-1234, preferiblemente HFO-1234ze, y de modo aún más preferible transHFO-1234ze, y un compuesto seleccionado del grupo consistente en 1, 1-difluoroetano ("HFC-152a") , 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-heptafluoropropano ("HFC-227ea") , 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano ("HFC-134a") , 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoroetano ("HFC-125") y combinaciones de dos o más de éstos, en cantidades eficaces para producir una composición semejante a un azeótropo.

El término "HFO-1234" se utiliza en esta memoria para hacer referencia a todos los tetrafluoropropenos. Entre los tetrafluoropropenos se incluyen HFO-1234yf y tanto cis-como trans-1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno (HFO-1234ze) . El término HFO-1234ze se utiliza en esta memoria genéricamente para hacer referencia a 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno, con independencia de si es 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, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno respectivamente. El término "HFO1234ze" incluye por tanto dentro de su alcance cisHFO-1234ze, transHFO-1234ze, y todas las combinaciones y mezclas de éstos.

Aunque las propiedades de cisHFO-1234ze y transHFO-1234ze difieren en al menos algunos aspectos, y si bien las presentes composiciones semejantes a azeótropo están basadas principalmente en transHFO-1234ze, se contempla que la forma cisHFO-1234ze puede estar presente en ciertas realizaciones en cantidades que no niegan la naturaleza esencial de la composición semejante a azeótropo. De acuerdo con ello, debe entenderse que los términos "HFO-1234ze" y 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno se refieren a ambos estereoisómeros, y el uso de este término tiene por objeto indicar que cada una de las formas cis y trans se aplica y/o es útil para el propósito expuesto a no ser que se indique otra cosa.

Los compuestos HFO-1234 son materiales conocidos y se enumeran en bases de datos de Chemical Abstracts. La producción de fluoropropenos tales como CF3CH=CH2 por fluoración catalítica en fase vapor de diversos compuestos C3 saturados e insaturados que contienen halógeno se describe en las patentes U.S. Nos. 2.889.379;

4.798.818 y 4.465.786.

EP 974571 da a conocer la preparación de 1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno por contacto de 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropropano (HFC-245fa) en fase vapor con un catalizador basado en cromo a temperatura elevada, o en fase líquida con una solución alcohólica de KOH, NaOH, Ca (OH) 2, Mg (OH) 2. Adicionalmente, métodos para producción de compuestos de acuerdo con la presente invención se describen... [Seguir leyendo]

1. Una composición semejante a azeótropo que comprende trans-1, 3, 3, 3-tetrafluoropropeno (transHFO-1234ze) y un compuesto seleccionado del grupo consistente en 1, 1-difluoroetano ("HFC-152a") , 1, 1, 1, 2, 3, 3, 35 heptafluoropropano ("HFC-227ea") , 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano ("HFC-134a") , y 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoroetano ("HFC-125") que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de HFC-134a; o que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de HFC-125; o que consiste esencialmente en desde más de cero hasta 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de HFC-152a; o que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de HFC-227ea y desde aproximadamente 25 hasta menos de 100 por ciento en peso de transHFO-1234ze.

2. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en desde más de cero hasta 60 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 40 a menos de 100 por ciento en peso de HFC-134a.

3. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en 5 a 35 por ciento 15 en peso de transHFO-1234ze y desde 65 a 95 por ciento en peso de HFC-134a.

4. Una composición semejante a azeótropo conforme a la reivindicación 1 que consiste esencialmente en desde más de cero a 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 a menos de 100 por ciento en peso de HFC134a, que tiene un punto de ebullición que va desde -26º C a -23º C a una presión de aproximadamente 99 kPa (14, 4 psia) .

5. Una composición semejante a azeótropo conforme a la reivindicación 2 o la reivindicación 3 que tiene un punto de ebullición que va desde -26º C a -23º C a una presión de aproximadamente 99 kPa (14, 4 psia) .

6. La composición semejante a un azeótropo de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en 2 a 15 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 85 a 98 por ciento en peso de HFC-125.

7. Una composición semejante a un azeótropo conforme a la reivindicación 1 que consiste esencialmente en

desde más de cero a 75 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 25 a menos de 100 por ciento en peso de HFC-125, que tiene un punto de ebullición de -50º C a -44º C a una presión de aproximadamente 96 kPa (14 psia) .

8. Una composición semejante a azeótropo conforme a la reivindicación 6 que tiene un punto de ebullición que va desde -50º C a -44º C a una presión de aproximadamente 96 kPa (14 psia) .

9. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en desde más de 30 cero a 50 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 50 a menos de 100 por ciento en peso de HFC-152a.

10. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en desde más de cero a 40 por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 60 a menos de 100 por ciento en peso de HFC-152a.

11. Una composición semejante a azeótropo conforme a la reivindicación 1 que consiste esencialmente en 15 a

por ciento en peso de transHFO-1234ze y desde 70 a 85 por ciento en peso de HFC-152a, que tiene un punto de 35 ebullición que va desde -26º C a -23º C a una presión de aproximadamente 99 kPa (14, 4 psia) .

12. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en desde más de cero a 60 por ciento en peso de HFC-227ea y desde 40 a menos de 100 por ciento en peso de transHFO-1234ze.

13. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en desde 1 a 40 por ciento en peso de HFC-227ea y desde 60 a 99 por ciento en peso de transHFO-1234ze.

14. Una composición semejante a azeótropo conforme a la reivindicación 1, que consiste esencialmente en desde 5 a 35 por ciento en peso de HFC-227ea y desde 65 a 95 por ciento en peso de transHFO-1234ze que tiene un punto de ebullición que va desde -17º C a -19º C a una presión de aproximadamente 99 kPa (14, 4 psia) .

15. Una composición que comprende la composición de la reivindicación 1 y al menos un adyuvante seleccionado del grupo consistente en lubricantes, compatibilizadores, surfactantes, supresores de la llama, agentes 45 solubilizantes, agentes dispersantes, estabilizadores de celdillas, cosméticos, agentes de pulimentación, medicamentos, limpiadores, agentes retardantes de la llama, colorantes, esterilizadores químicos, estabilizadores, polioles, componentes de premezclas de poliol y combinaciones de dos o más de éstos.

16. Una composición de transmisión de calor que comprende la composición de la reivindicación 15 y en la que dicho adyuvante comprende al menos un lubricante.

17. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 16, en la que dicho lubricante se selecciona del grupo consistente en aceite mineral, aceite de silicona, polialquilbencenos (PABs) , ésteres poliol (POEs) , 14

polialquilenglicoles (PAGs) , ésteres de polialquilenglicol (ésteres PAG) , polivinil-éteres (PVEs) , poli (alfa-olefinas) (PAOs) , y combinaciones de éstos.

18. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 17, en la que dicho adyuvante incluye adicionalmente al menos un compatibilizador.

19. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 18, en la que dicho o dichos lubricantes están presentes juntos en una cantidad de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento en peso de la composición de transmisión de calor.

20. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 16, que comprende uno o más supresores de la llama.

21. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 16 en la que dicho (s) uno o más supresores de la llama están presentes juntos en una cantidad de 0, 5% a 30% en peso de la composición de transmisión de calor.

22. Una composición de transmisión de calor que comprende una composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.

23. Una composición de transmisión de calor que comprende al menos 50% en peso de la composición de la 15 reivindicación 1.

24. Un sistema de refrigeración que comprende una composición de trasmisión de calor de la reivindicación 16.

25. Un sistema de refrigeración de la reivindicación 24 seleccionado del grupo consistente en sistemas de acondicionamiento de aire para automóviles, sistemas de acondicionamiento de aire residenciales, sistemas de acondicionamiento de aire comerciales, sistemas de refrigeración residenciales, sistemas congeladores

residenciales, sistemas refrigeradores comerciales, sistemas congeladores comerciales, sistemas enfriadores de acondicionamiento de aire, sistemas de refrigeración de congeladores, sistemas de bomba de calor, y combinaciones de dos o más de éstos.

26. Un agente de soplado que comprende una composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.

27. Un agente de soplado que comprende al menos 5% en peso de la composición semejante a azeótropo de la 25 reivindicación 1.

28. Un agente de soplado que comprende al menos 50% en peso de la composición de la reivindicación 1.

29. Una composición susceptible de transformación en espuma que comprende uno o más componentes capaces de formar espuma y la composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.

30. La composición susceptible de transformación en espuma de la reivindicación 29 en la que dichos uno o más

componentes capaces de formar espuma comprenden uno o más componentes capaces de formar espuma seleccionados del grupo consistente en espumas termoplásticas, espumas de poliestireno, espumas de polietileno, espumas de polietileno de baja densidad, espumas termoplásticas extrudidas, espumas de poliuretano, espumas fenólicas y espumas de poliisocianurato.

31. La composición susceptible de transformación en espuma de la reivindicación 30 que comprende adicionalmente al menos un aditivo seleccionado del grupo consistente en agentes dispersantes, estabilizadores de celdillas, surfactantes, retardantes de la llama y combinaciones de dos o más de éstos.

32. La composición susceptible de transformación en espuma de cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31, que es una composición susceptible de transformación en espuma de dos o más partes.

33. Una espuma formada a partir de la composición susceptible de transformación en espuma de la 40 reivindicación 29.

34. Una espuma de celdillas cerradas que comprende la espuma de la reivindicación 33.

35. Un método de reemplazamiento de un refrigerante existente contenido en el sistema refrigerante que comprende retirar al menos una porción de dicho refrigerante existente de dicho sistema y reemplazar al menos una porción de dicho refrigerante existente por introducción en dicho sistema de una composición refrigerante que

comprende la composición de la reivindicación 1.

36. El método de la reivindicación 35 en el que dicho refrigerante existente se selecciona del grupo consistente en HFC-134a, R-12, R-500, HFC-152a y HFC-22, y combinaciones de éstos.

37. El método de la reivindicación 35, en el que dicho sistema refrigerante existente comprende al menos un primer compresor que tiene un primer desplazamiento y que comprende adicionalmente el paso de retirar dicho

primer compresor del sistema e insertar en dicho sistema al menos un segundo compresor que tiene un desplazamiento mayor que dicho primer compresor.

38. El método de la reivindicación 35, en el que dicho sistema refrigerante existente se selecciona del grupo consistente en sistemas de acondicionamiento de aire para automóviles, sistemas de acondicionamiento de aire residenciales, sistemas de acondicionamiento de aire comerciales, sistemas de refrigeración residenciales, sistemas congeladores residenciales, sistemas refrigeradores comerciales, sistemas congeladores comerciales, sistemas enfriadores de acondicionamiento de aire, sistemas congeladores de refrigeración, sistemas de bomba de calor, y combinaciones de dos o más de éstos.

39. El método de la reivindicación 35, en el que dicho refrigerante conforme a la reivindicación 1 tiene un 10 Potencial de Calentamiento Global (GWP) no mayor que aproximadamente 1000.

40. Una composición susceptible de pulverización que comprende un material a pulverizar y un propelente que comprende una composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1.

41. Un método de esterilización de un artículo que comprende poner en contacto dicho artículo con una composición que comprende la composición de la reivindicación 1.

42. Un método para enfriamiento de un artículo que comprende condensar una composición de la reivindicación 1 y evaporar después de ello dicha composición en la proximidad del artículo a enfriar.

43. Un método para calentamiento de un artículo que comprende condensar una composición de la reivindicación 1 en la proximidad del artículo a calentar y evaporar después de ello dicha composición.

44. Uso de una composición conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 como propelente en una 20 composición susceptible de pulverización, opcionalmente en combinación con propelentes conocidos.