[发明专利]传热方法

说明书

本发明涉及借助于包含氢氟烯烃的组合物的能量转化方法。更具体地，本发明涉及包含氢氟烯烃的组合物在有机兰金循环体系中的用途。

随着能量价格的持续提高，对于能量的使用和回收的优化存在增长的需要。而且，用于提高对减少二氧化碳排放的需要的意识的活动显示出能量回收的重要性。

能量回收的原理是将未使用的能量转化为电。流体如气体的膨胀将动能转化为机械能。因此，涡轮机通过如下产生电：利用膨胀现象驱动轮子并产生电。

兰金循环构成用于由液态水/蒸汽产生能量的在工业水平上的基本循环。其由以下阶段组成：(i)加热；(ii)在恒温下进行蒸发直至达到饱和；(iii)等熵膨胀(理想情况)；(iv)在恒温下冷凝；和(v)等熵压缩。

兰金循环可应用于其它热力学体系，尤其是使用除蒸汽外的流体的热力学体系。有机兰金循环使得可利用这些其它流体的性能。

在蒙特利尔商议了由损耗大气臭氧层(具有臭氧损耗潜势，ODP)的物质导致的问题，在蒙特利尔签署了要求减少氯氟烃(CFC)的制造和使用的议定书。已经对该议定书进行了修正，要求放弃CFC并且扩展至对其它产品的控制。

氢氟烃(HFC)已经代替CFC和/或氢氯氟烃(HCFC)。

因此，已经提出1，1，3，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)作为用于有机兰金循环体系的流体，其中在140°F-300°F(60-149℃)的温度下对HFC-245fa进行加热(WO 2006/113902)。

文献WO 2005/085398公开了多氟化醚和多氟化酮的用途，它们作为在HFC-245fa的临界温度(154℃)或高于该临界温度，用于将热能转化为机械能(尤其是用于有机兰金循环体系)的流体。

采用这些多氟化醚或酮所遇到的问题是在冷凝器处的低压，从而促进空气渗透到装置中。湿气和氧气在装置中的存在导致机械部件的腐蚀和破坏。

本申请人现已发现：包含氢氟烯烃的组合物非常特别地适合作为用于在有机兰金循环体系(尤其是在60-150℃的低温下操作的体系)中的能量转化的流体。而且，这些组合物具有可忽略的ODP和低于现有流体的GWP(全球增温潜势)。这些混合物还具有高于150℃的临界温度，因此可在较高的温度下在有机兰金循环体系中使用。

流体对于温室效应的贡献由标准GWP量化，所述GWP概括升温效应，其以二氧化碳作为参考值1。

有机兰金循环体系在一个或多个级中使用称为制冷剂的流体操作。

本发明涉及使用涡轮机系统的能量转化方法，所述涡轮机系统具有至少一个相继包括如下步骤的级：制冷剂的蒸发步骤、在涡轮机中的膨胀步骤、在内交换器中的去过热(降温，desuperheating)步骤、所述流体的冷凝步骤、以及在泵中的液体压缩步骤，特征在于所述制冷剂包含至少一种由式(I)R¹CH＝CHR²表示的具有至少4个碳原子的氢氟烯烃，其中R¹和R²独立地表示用至少一个氟原子取代的、任选地用至少一个氯原子取代的、具有1-6个碳原子的烷基。

优选地，所述氢氟烯烃的至少一个烷基被氟原子完全取代。

优选地，制冷剂的冷凝温度大于或等于空气或天然冷源(湖泊或水流)的环境温度，取决于季节和地理位置，所述环境温度通常为-40℃～50℃。

优选地，制冷剂的蒸发温度为60-150℃、且有利地为80℃-150℃。

作为特别有利的式(I)的氢氟烯烃，我们可特别提及1，1，1，4，4，4-六氟丁-2-烯、1，1，1，4，4，5，5，5-八氟戊-2-烯、1，1，1，4-四氟丁-2-烯、1，1，1，4，4-五氟丁-2-烯、1，1，4-三氟丁-2-烯、1，1，1-三氟丁-2-烯、4-氯-1，1，1-三氟丁-2-烯、4-氯-4，4-二氟丁-2-烯。

优选的式(I)的氢氟烯烃可为顺式或反式、或者两者的混合。

除了式(I)的氢氟烯烃外，制冷剂可包含至少一种选自氢氟烃、烃、(氢)氟醚、氢氯氟丙烯、氢氟丙烯、醚、醇、甲酸甲酯、二氧化碳和反式-1，2-二氯乙烯的化合物。