Brevet FR3000093A1 — publié le 20140627

- 1 - COMPOSITION AZEOTROPIQUE OU QUASI-AZEOTROPIQUE DE CHLOROMETHANE La présente invention concerne des compositions quasi-azéotropique ou azéotropique comprenant du chlorométhane. Les fluides à bases d'halogénocarbones ont trouvés de nombreuses applications dans des domaines industrielles variés, notamment en tant que fluide de transfert de chaleur, propulseurs, agents moussants, agents gonflants, diélectriques gazeux, milieu de polymérisation ou monomère, fluides supports, agents pour abrasifs, agents de séchage et fluides pour unité de production d'énergie. Une importance particulière est donnée aux fluides ayant un faible impact sur l'environnement. L'avantage d'utiliser des fluides azéotropiques ou quasi-azéotropiques est qu'ils ne fractionnent pas lors de processus d'évaporation et agissent (quasiment) comme un corps pur. Cependant il est difficile d'identifier de nouveaux fluides répondant à ces caractéristiques, puisque les azéotropes ne sont pas prévisible. L'invention concerne ainsi une composition azéotropique ou quasi-azéotropique comprenant du chloromethane et au moins un ou plusieurs composé(s) choisi parmi le 2,3,3,3-tetrafluoropropene, le 3,3,3-trifluoropropene, le 1,1,1,2-tetrafluoroethane, le 1,1,1,2,2-pentafluoropropane, le E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene, le E/Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropene, le 1,1-difluoroethane, le E-1,3,3,3-tetrafluoropropene. L'expression « quasi-azéotropique » a un sens large et est destinée à inclure les compositions qui sont strictement azéotropique et celles qui se comportent comme un mélange azéotropique. Un mélange est azéotropique lorsque que la pression au point de rosée est égale à celle au point de formation de bulles, ce qui signifie que la composition de vapeur est égale à celle du liquide condensée. Un mélange est considéré comme quasi-azéotropique lorsque la différence de pression entre la pression au point de rosée et la pression au point de formation de bulles est inférieure ou égale à 5 %, sur la base de la pression au point de formation de bulles. Selon un mode de mise en oeuvre, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, soit (de) 0,5 à 70 % en mole de chlorométhane et de 99,5 à 30 % en mole d' au moins un composé choisi parmi le 2,3,3,3-tetrafluoropropene, le 1,1-difluoroethane, le 3,3,3-trifluoropropene, et le 1,1,1,2- tetrafluoroethane, soit (de) 55 à 95 % en mole de chlorométhane et (de) 45 à 5 % en - 2 - mole d' au moins un composé choisi parmi le 1,1,1,2,2-pentafluoropropane, le E/Z1,1,3,3,3-pentafluoropropene, le E/Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, le E-1,3,3,3- tetrafluoropropene. Selon un mode de réalisation préféré, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, du chloromethane, de préférence de à 50% molaire, et d'au moins composé(s) choisi(s) parmi le 2,3,3,3- tetrafluoropropene, le 3,3,3-trifluoropropene, le E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene, le E/Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, le E-1,3,3,3-tetrafluoropropene, préférentiellement le 2,3,3,3-tetrafluoropropene, de préférence représentant 50 à 90% molaire. 10 Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 10 % à 45 % en mole de chloromethane et (de) 90 % à 55 % mole de 2,3,3,3-tetrafluoropropene. Dans un mode de mise en oeuvre, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 0,5 % à 50 % en mole de chloromethane et (de) 95,5% à 50% en mole de 1,1,1,2-tetrafluoroethane. Dans un autre mode de mise en oeuvre, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 35 % à 65 % en mole de chloromethane et (de) 65 % à 35 % en mole de 3,3,3-trifluoropropene. Selon un mode de réalisation, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 60 % à 90 % en mole de chloromethane et (de) 40% à 10% en mole de 1,1,1,2,2-pentafluoropropane. Selon un autre mode de réalisation, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 55 % à 85 % en mole de chloromethane et (de) 45% à 15% en mole de E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene. Selon une possibilité offerte par l'invention, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 60 % à 90 % en mole de chloromethane et (de) 40% à 10% en mole de E/Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropene. Dans un mode de mise oeuvre, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 5 % à 70 % en mole, de préférence de 10 à 60% molaire de chloromethane et (de) 95 % à 30 % en mole, de préférence 40 à 90% molaire de 1,1-difluoroethane. Dans un autre mode de mise oeuvre, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 65 % à 95 % en mole de chloromethane et (de) 35 % à 5 % en mole de E-1,3,3,3-tetrafluoropropene. Selon une possibilité offerte par l'invention, la composition peut comprendre en outre du fluorure d'hydrogène. -3 Selon une possibilité offerte par l'invention particulièrement préférée, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 20 % à 45 % en mole de HF, 5 % à 20 % en mole de chloromethane et 35 % à 70 % en mole de 2,3,3,3-tetrafluoropropene. Selon un mode de réalisation, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 15 % à 45 % en mole de HF, 35 % à 60 % en mole de chloromethane et 15 % à 30 % en mole de 1,1,1,2,2- pentafluoropropane. Selon un autre mode de réalisation, la composition selon l'invention est caractérisée en ce que qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 15 % à 45 % en mole de HF, 1 % à 30 % en mole de chloromethane et 30 % à 85 % en mole de 1,1-difluoroethane. Selon un mode de mise en oeuvre, la composition selon l'invention comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, (de) 15 % à 40 % en mole de HF, 40 % à 70 % en mole de chloromethane et 10 % à 30 % en mole de E/Z-1,3,3,3- tetrafluoropropene. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la composition selon l'invention a une température d'ébullition comprise entre -40 °C à 70 °C à une pression comprise entre 1 et 15 bars. L'invention concerne également l'utilisation d'un fluide comprenant la composition selon l'invention en tant que fluide de transfert de chaleur, propulseurs, agents moussants, agents gonflants, diélectriques gazeux, milieu de polymérisation ou monomère, fluides supports, agents pour abrasifs, agents de séchage et fluides pour unité de production d'énergie. De préférence, l'invention concerne l'utilisation d'un fluide comprenant la composition selon l'invention en tant que fluide de transfert de chaleur dans une installation de réfrigération ou pompe à chaleur. L'invention concerne également une installation de transfert de chaleur comprenant un circuit de compression de vapeur contenant un fluide comprenant une composition selon l'invention en tant que fluide de transfert de chaleur ou contenant un fluide de transfert de chaleur tel que décrit ci-dessus. Selon un mode de réalisation, l'installation est choisie parmi les installations mobiles ou stationnaires de chauffage par pompe à chaleur, de climatisation, et notamment de climatisation automobile ou de climatisation stationnaire centralisée, de réfrigération, de congélation et les cycles de Rankine ; et qui est de préférence une installation de climatisation. -4 L'invention concerne également un procédé de chauffage ou de refroidissement d'un fluide ou d'un corps au moyen d'un circuit de compression de vapeur contenant un fluide de transfert de chaleur, ledit procédé comprenant successivement l'évaporation du fluide de transfert de chaleur, la compression du fluide de transfert de chaleur, la condensation du fluide de chaleur et la détente du fluide de transfert de chaleur, dans lequel le fluide de transfert de chaleur est un fluide comprenant une composition selon l'invention. Par « fluide de transfert de chaleur », on entend un fluide susceptible d'absorber de la chaleur en s'évaporant à basse température et basse pression et de rejeter de la chaleur en se condensant à haute température et haute pression, dans un circuit de compression de vapeur. Un fluide de transfert de chaleur comprend éventuellement un ou plusieurs additifs qui ne sont pas des composés de transfert de chaleur pour l'application envisagée. Les additifs peuvent notamment être choisis parmi les lubrifiants, les nanoparticules, les stabilisants, les tensioactifs, les agents traceurs, les agents fluorescents, les agents odorants et les agents de solubilisation, tel que bien connus de l'homme du métier. Dans ce qui suit, les composés suivants représentent : - chloromethane : HCC-40 ou F40 - 2,3,3,3-tetrafluoropropene : HF0-1234yf ou F1234yf - 3,3,3-trifluoropropene : HF0-1243zf ou F1243zf - 1,1,1,2-tetrafluoroethane : HFC-134a ou F134a - 1,1,1,2,2-pentafluoropropane : HFC-245cb ou F245cb - E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene : HF0-1225zc ou F1225zc - E/Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropene : HF0-1225ye ou F1225ye - 1,1-difluoroethane : HFC-152a ou F152a - E-1,3,3,3-tetrafluoropropene : HF0-1234ze-E ou F1234ze-E Les compositions azéotropiques représentatives de l'invention, de manières non limitatives, à différentes températures et pressions sont présentées dans le tableau 1 ci-dessous :35 -5 Tableau 1 Pression : 1 bar absolu Pression 3 bars absolu Azéotrope Température Mole (%) Mole (%) Température Mole (%) Mole (%) (°C) F40 Composé 2 °C F40 Composé 2 F40/F1234yf -30 34 66 -2.0 34 66 F40/F1243zf -27 53 47 1 54 46 F40/F134a -28 35 65 0 22 78 F40/F245cb -26 76 24 3 76 24 F40/F1225zc -25 70 30 3 69 31 F40/F1225ye -25 74 26 3.0 72 28 F40/F152a -25 54 46 3.0 42 58 F40/F1234ze-E -24 80 20 4.0 81 19 Table 1 i Pressure 10 bars absolu Pressure 15 bars absolu Azéotrope Température (CC) Mole (A) Mole (/0) Température Mole (%) Mole (%) F40 Compose 2 °C F40 Composé 2 F40/F1234yf 38 66 34 55 65 35 F40/F1243zf 40 55 45 59 56 44 F40/F134a 39 3 97 - - - F40/F245cb 44 78 22 60 78 22 F40/F1225zc 44 68 32 60 68 32 F40/F1225ye 43 70 30 60 69 31 F40/F152a 43 27 73 59 21 79 F40/F1234ze-E 45 83 17 62 84 16 L'invention concerne également une composition comprenant du, préférentiellement consistant essentiellement en, chloromethane, de préférence de 20 à 50% molaire, et en 2,3,3,3-tetrafluoropropene, de préférence représentant 50 à 10 80% molaire. REVENDICATIONS1. Composition azéotropique ou quasi-azéotropique comprenant du chloromethane et au moins un ou plusieurs composé(s) choisi parmi le 2,3,3,3- tetrafluoropropene, le 3,3,3-trifluoropropene, le 1,1,1,2-tetrafluoroethane, le 1,1,1,2,2- pentafluoropropane, le E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene, le E/Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropene, le 1,1-difluoroethane, le E-1,3,3,3-tetrafluoropropene. 2. Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, soit de 0,5 à 70 % en mole de chlorométhane et au moins de 99,5 à 30 % en mole d'un composé choisi parmi le 2,3,3,3-tetrafluoropropene, le 1,1-difluoroethane, le 3,3,3-trifluoropropene et le 1,1,1,2- tetrafluoroethane, soit de 55 à 95 % en mole de chlorométhane et au moins de 45 à 5 % en mole d'un ou plusieurs composé(s) choisi parmi le 1,1,1,2,2-pentafluoropropane, le E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene, le E/Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, e E-1,3,3,3- tetrafluoropropene. 3. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la composition comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, du chloromethane et au moins un ou plusieurs composé(s) choisi parmi le 2,3,3,3- tetrafluoropropene, le 3,3,3-trifluoropropene, le E/Z-1,1,3,3,3-pentafluoropropene, le E/Z-1,2,3,3,3-pentafluoropropene, le E-1,3,3,3-tetrafluoropropene, préférentiellement le 2,3,3,3-tetrafluoropropene. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend de, préférentiellement consistant essentiellement en, 20 % à 50 % en mole de chloromethane et de 80 % à 50 % en mole de 2,3,3,3-tetrafluoropropene. 5. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 0,5 % à 50 % en mole de chloromethane et de 95,5% à 50% en mole de 1,1,1,2-tetrafluoroethane. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 35 % à 65 % en mole de chloromethane et de 65 % à 35 % en mole de 3,3,3-trifluoropropene. -7 -. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 60 % à 90 % en mole de chloromethane et de 40 % à 10 % en mole de 1,1,1,2,2-pentafluoropropane. 8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 55 % à 85 % en mole de chloromethane et de 45 % à 15 % en mole de E/Z-1,1,3,3,3- pentafluoropropene. 9. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 60 % à 90 % en mole de chloromethane et de 40 % à 10 % en mole de E/Z-1,2,3,3,3- pentafluoropropene. 10. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 5 % à 70 % en mole de chloromethane et de 95 % à 30 % en mole de 1,1-difluoroethane. 20 11. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 65 % à 95 % en mole de chloromethane et de 35 % à 5 % en mole de E-1,3,3,3-tetrafluoropropene. 12. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisée en ce qu'elle comprend au moins du fluorure d'hydrogène. 13. Composition selon la revendication 12 caractérisée en ce que qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 20 % à 45 % en mole de HF, 5 % à 20 % en mole de chloromethane et 35 % à 70 % en mole de 2,3,3,3- 30 tetrafluoropropene. 14. Composition selon la revendication 12 caractérisée en ce que qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 15 % à 45 % en mole de HF, 35 % à 60 % en mole de chloromethane et 15 % à 30 % en mole de 1,1,1,2,2- 35 pentafluoropropane. 10 15-8- 15. Composition selon la revendication 12 caractérisée en ce que qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 15 % à 45 % en mole de HF, 1 % à 30 % en mole de chloromethane et 30 % à 85 % en mole de 1,1- difl uoroethane. 16. Composition selon la revendication 12 caractérisée en ce que qu'elle comprend, préférentiellement consistant essentiellement en, de 15 % à 40 % en mole de HF, 40 % à 70 % en mole de chloromethane et 10 % à 30 % en mole de E/Z1,3,3,3-tetrafluoropropene. 17. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle a une température d'ébullition comprise entre -40 °C à 70 °C et une pression comprise entre 1 et 15 bars.