Composiciones semejantes a azeótropos de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano.

Una composición semejante a azeótropo que comprende HFO-1234ze y CF3I.

Composiciones semejantes a azeótropos de tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano.

Campo de la invención

La presente invención proporciona composiciones semejantes a azeótropos de trans-1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno y trifluoroyodometano, y usos de las mismas.

Antecedentes

Los fluidos basados en fluorocarbono han encontrado uso generalizado en la industria en numerosas aplicaciones, que incluyen refrigerantes, propelentes de aerosoles, agentes de soplado, medios de transmisión de calor, y 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 bajo o incluso nulo de agotamiento del ozono, tales como los hidrofluorocarbonos ("HFCs") . Así, es deseable el uso de fluidos que no contengan clorofluorocarbonos ("CFCs") o hidroclorofluorocarbonos ("HCFCs") . Además, algunos fluidos HFC pueden tener potenciales relativamente altos de calentamiento global asociados con ellos, y es deseable utilizar hidrofluorocarbonos u otros fluidos fluorados que tengan potenciales de calentamiento global lo más bajos posible al tiempo que mantienen la eficiencia deseada en las propiedades de utilización. Adicionalmente, es deseable el uso de fluidos monocomponente o mixturas semejantes a azeótropos, que no se fraccionan sustancialmente en la ebullición y evaporación, . Sin embargo, la identificación de nuevas mixturas ambientalmente seguras y no fraccionables es complicada debido al hecho de que la formación de azeótropos no es fácilmente predecible.

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

Descripción de las realizaciones preferidas

Los autores de la presente invención han desarrollado varias composiciones que contribuyen a satisfacer la necesidad continuada de alternativas a los CFCs y HCFCs. Según ciertas realizaciones, la presente invención proporciona composiciones que comprenden y preferiblemente composiciones semejantes a azeótropos que comprenden trans1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno ("HFO-1234ze") y trifluoroyodometano ("CF3I") .

Las composiciones preferidas de la invención tienden a la vez a ser ininflamables y a exhibir potenciales relativamente bajos de calentamiento global ("GWPs") , preferiblemente menores que aproximadamente 1000, más preferiblemente menores que aproximadamente 500, e incluso más preferiblemente menores que aproximadamente 150. Según ello, los solicitantes han reconocido que tales composiciones pueden utilizarse con gran ventaja en numerosas aplicaciones, que incluyen como sustitutivos para los CFCs, tales como diclorodifluorometano (CFC-12) , HCFCs, tales como clorodifluorometano (HCFC-22) , 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) (siendo conocida la combinación CFC-12:HFC-152a en una ratio másica 73, 8:26, 2 como R-500) en aplicaciones como refrigerantes, aerosoles, y otras.

Adicionalmente, los solicitantes han reconocido sorprendentemente que pueden formarse composiciones de HFO1234ze y CF3I semejantes a azeótropos. Según ello, en otras realizaciones, la presente invención proporciona métodos de producción de composiciones y preferiblemente composiciones semejantes a azeótropos, que comprenden una combinación de HFO-1234ze y CF3I, preferiblemente en cantidades efectivas para producir una composición semejante a 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 ambos cis-y trans-1, 1, 1, 3-tetrafluoropropenos (HFC-1234ze) . El término HFO-1234ze se utiliza en esta memoria genéricamente para hacer referencia a 1, 1, 1, 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, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno respectivamente. El término "HFO1234ze" incluye por tanto dentro de su alcance cisHFO-1234ze, transHFO-1234ze, y todas las combinaciones y mixturas de éstos.

Aunque las propiedades de cisHFO-1234ze y transHFO-1234ze difieren al menos en algunos aspectos, y si bien las presentes composiciones semejantes a azeótropos están basadas principalmente en transHFO-1234ze, se contempla que la forma cisHFO-1234ze puede estar presente en ciertas realizaciones en cantidades que no anulen la naturaleza esencial de la composición semejante a azeótropo. Según ello, debe entenderse que los términos "HFO1234ze" y 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno se refieren a ambos estereoisómeros, y se entiende que el uso de este término indica que ambas formas cis y trans son aplicables y/o son útiles para el propósito expresado a no ser que se indique otra cosa.

Los compuestos HFO-1234 son materiales conocidos y están incluidos en la base 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 halógenos se describe en las Patentes U.S. Núms. 2.889.379;

4.798.818 y 4.465.786. EP 974.571 describe la preparación de 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropeno por contacto de 1, 1, 1, 3, 3pentafluoropropano (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 o Mg (OH) 2. Adicionalmente, métodos para producir compuestos de acuerdo con la presente invención se describen generalmente en conexión con US 10/694272, titulado "Process for Producing Fluoropropenes".

Adicionalmente, los solicitantes han reconocido que las presentes composiciones, preferiblemente composiciones semejantes a azeótropos, de la presente invención exhiben propiedades que hacen ventajosas las mismas para uso como, o en, numerosas aplicaciones, que incluyen composiciones de transmisión de calor (con inclusión de refrigerantes de acondicionamiento de aire para automóviles y sistemas de bomba de calor, y sistemas estacionarios de acondicionamiento de aire, bomba de calor y refrigeración) , agentes de soplado, propelentes y agentes de esterilización. Según ello, en otras realizaciones adicionales, la presente invención proporciona composiciones y métodos asociados con estos y otros usos.

Composiciones Semejantes a Azeótropos

Como se utiliza en esta memoria, el término "semejante a azeótropo" se emplea en su sentido amplio que incluye tanto 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 indicadas. En la práctica, esto significa que los componentes de una mixtura azeotrópica hierven a temperatura constante y no pueden separarse durante un cambio de fase.

Las composiciones semejantes a azeótropos de la invención pueden incluir componentes adicionales que no forman nuevos sistemas semejantes a azeótropos, o componentes adicionales que no se encuentran en el primer corte de destilación. El primer corte de destilación es el primer corte obtenido después que la columna de destilación exhibe operación de estado estacionario en condiciones de reflujo total. Una forma de determinar si la adición de un componente forma un nuevo sistema semejante a azeótropo para que quede fuera de esta invención consiste en destilar una muestra de la composición con el componente en condiciones que podría esperarse separaran una mixtura no azeotrópica en sus componentes separados. Si la mixtura que contiene el componente adicional no es semejante a un azeótropo, el componente adicional se separará por fraccionamiento de los componentes semejantes a azeótropo. Si la mixtura es semejante... [Seguir leyendo]

1. Una composición semejante a azeótropo que comprende HFO-1234ze y CF3I.

2. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1 constituida esencialmente por HFO-1234ze y CF3I.

3. La composición semejante a azeótropo de la reivindicación 1 en donde dicho HFO-1234ze está constituido esencialmente por trans HFO-1234ze.

4. La composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones anterior, constituida esencialmente por una cantidad que va desde mayor que 0 a 85 por ciento en peso de HFO-1234ze y desde 15 a menos de 100 por ciento en peso de CF3I.

5. La composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, constituida esencialmente por 1 a 40 por ciento en peso de HFO-1234ze y 60 a 99 por ciento en peso de CF3I.

6. La composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que está constituida esencialmente por 5 a 35 por ciento en peso de HFO-1234ze y 65 a 95 por ciento en peso de CF3I.

7. La composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene un punto de ebullición que va desde -25ºC a -21ºC a una presión de 14, 42 psia (99, 42 kPa) .

8. Una composición que comprende la composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores y al menos un adyuvante seleccionado del grupo constituido por lubricantes, compatibilizadores, agentes tensioactivos, supresores de la llama, agentes solubilizantes, agentes dispersantes, estabilizadores de celdillas, cosméticos, agentes pulimentadores, medicamentos, limpiadores, agentes resistentes al fuego, colorantes, esterilizadores químicos, estabilizadores, polioles, componentes de premezclas de polioles y combinaciones de dos o más de éstos.

9. La composición de la reivindicación 8, en donde el adyuvante es un estabilizador, en donde el estabilizador está presente en una cantidad efectiva como estabilizador, y en donde el estabilizador se selecciona del grupo constituido por compuestos basados en dienos, fosfatos, compuestos fenólicos y epóxidos, y combinaciones de dos o más de los mismos.

10. La composición de la reivindicación 9, en donde dicho estabilizador está presente en una cantidad que va desde 0, 001 a 10 por ciento en peso basada en el peso total de estabilizador y yodocarbono en la composición.

11. Una composición de transmisión de calor que comprende una composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

12. Una composición de transmisión de calor según la reivindicación 11, en donde esta composición comprende adicionalmente al menos un adyuvante, y en donde dicho adyuvante comprende al menos un lubricante.

13. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 12 en donde dicho lubricante se selecciona del grupo constituido por aceite mineral, aceite de silicona, polialquilbencenos (PABs) , poliol-ésteres (POEs) , polialquilenglicoles (PAGs) , polialquilenglicol-ésteres (PAG-ésteres) , polivinil-ésteres (PVEs) , poli (alfaolefinas) (PAOs) , y combinaciones de éstos.

14. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente desde 0, 5 a 5 por ciento en peso de al menos un compatibilizador.

15. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en donde dicho o dichos lubricantes juntos están presentes en una cantidad de 5 a 50 por ciento en peso de la composición de transmisión de calor.

16. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 11 que comprende uno o más supresores de la llama.

17. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 16 en donde dichos uno o más supresores de la llama juntos están presentes en una cantidad que va desde 0, 5 por ciento a 30 por ciento en peso de la composición de transmisión de calor.

18. Una composición de transmisión de calor según la reivindicación 11, en donde esta composición comprende al menos 50 por ciento en peso de la composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a

7.

19. La composición de transmisión de calor de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente uno o más co-refrigerantes seleccionados del grupo constituido por CFC-11, CFC-12, HFC-32, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-152a, HFC-227ea, HFC-236fa, HFC-245fa, HFC-365mfc, agua y CO2.

20. Un refrigerante que comprende la composición de transmisión de calor de la reivindicación 18.

21. Un sistema de refrigeración que comprende una composición de transmisión de calor de la reivindicación 18.

22. Un sistema de refrigeración de la reivindicación 21 seleccionado del grupo constituido por 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 de frigoríficos comerciales, sistemas congeladores comerciales, sistemas enfriadores de acondicionamiento de aire, sistemas enfriadores de refrigeración, sistemas de bomba de calor, y combinaciones de dos o más de estos.

23. Un agente de soplado que comprende una composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

24. Un agente de soplado según la reivindicación 23, en donde este agente de soplado comprende al menos 5 por ciento en peso de la composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

25. Una combinación susceptible de transformación en espuma que comprende uno o más componentes capaces de formar espuma y la composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

26. La composición susceptible de transformación en espuma de la reivindicación 25 en donde dichos uno o más componentes capaces de formar espuma comprenden uno o más componentes capaces de formar espuma seleccionados del grupo constituido por espumas termoplásticas, espumas de poliestireno, espumas de polietileno, espumas de polietileno de baja densidad, espumas termoplásticas extrudidas, espumas de poliuretano, espumas de poliisocianurato.

27. Una espuma formada a partir de la composición susceptible de transformación en espuma de la reivindicación 26.

28. Una espuma según la reivindicación 27, en donde la espuma es una espuma de celdillas cerradas.

29. Un método de reemplazamiento de un refrigerante existente contenido en un 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 semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

30. El método de la reivindicación 29, en donde dicho refrigerante existente se selecciona del grupo constituido por HFC-134a, R-12, HFC-143a, HFC-125, HFC-32, R-500, HFC-152a, y HFC-22 y combinaciones de éstos.

31. El método de la reivindicación 30, en donde dicho 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.

32. El método de la reivindicación 31 en donde la capacidad del sistema después de dicho paso de reemplazamiento es al menos 90 por ciento de la capacidad del sistema antes de dicho paso de retirada.

33. El método de la reivindicación 29, en donde dicho refrigerante según la reivindicación 1 tiene un Potencial de Calentamiento Global (GWP) no mayor que 1000.

34. Una composición susceptible de pulverización que comprende un material a pulverizar y un propelente que comprende una composición semejante a azeótropo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

35. Un método de esterilización de un artículo que comprende poner en contacto dicho artículo con una composición que comprende la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

36. Un método de calentamiento o enfriamiento de un artículo que comprende condensar una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y evaporar después de ello dicha composición en la proximidad del artículo a calentar o enfriar.