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WO2005028605A1 - Solution de nettoyage - Google Patents

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WO2005028605A1
WO2005028605A1 PCT/FR2004/002230 FR2004002230W WO2005028605A1 WO 2005028605 A1 WO2005028605 A1 WO 2005028605A1 FR 2004002230 W FR2004002230 W FR 2004002230W WO 2005028605 A1 WO2005028605 A1 WO 2005028605A1
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oil
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poe
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Gérard Guilpain
Laurent Caron
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Arkema
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    • C11D7/22—Organic compounds
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/28—Organic compounds containing halogen
    • C11D7/30—Halogenated hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to a rinsing (cleaning) composition. More particularly, it relates to an internal cleaning composition for heat transfer systems.
  • Heat transfer systems include refrigerators, heat pumps and air conditioning systems.
  • a refrigerant of suitable boiling point is evaporated at low pressure, taking heat in a first surrounding medium (or zone).
  • the vapor thus formed is then compressed by means of a compressor and then passes through a condenser in which it is transformed into the liquid state giving rise to a release of heat in a second surrounding area.
  • the liquid thus condensed then circulates in a pressure reducer at the outlet of which it transforms into a two-phase mixture of liquid and vapor, which is finally introduced into the evaporator where the liquid is again evaporated at low pressure, which completes the cycle .
  • the mechanical energy required to compress the vapor and circulate the fluid is provided by an electric or internal combustion engine. As in any mechanical device, it is necessary that the moving parts are properly lubricated.
  • the lubricants used are an integral part of the heat transfer system and condition both its performance and its lifespan by maintaining adequate lubrication over time.
  • the refrigerant which is in each passage in the compressor in contact with the lubricant present on its moving parts tends to take away a certain quantity, which accompanies the refrigerant in its cycle and is therefore found in the evaporator.
  • the latter is generally brought to a low temperature, at which the viscosity of the lubricant is particularly high, so that the latter risks accumulating in the evaporator and therefore no longer has the possibility of returning to the compressor, this return being qualified in this text as "oil return".
  • the oil return is insufficient, the quantity of lubricant present on the moving parts of the compressor cannot be kept constant over time, which therefore affects the proper functioning of said compressor and its lifetime.
  • R-22 or monochlorodifluoromethane is an HCFC (HydroChloroFluoroCarbure) type refrigerant widely used in heat transfer applications including fixed air conditioning, commercial and industrial refrigeration, as well as for heat pumps.
  • HCFC HydroChloroFluoroCarbure
  • the lubricants used since they are suitable for R-22, in particular as regards the oil return, are either mineral oils or al-benzenzene oils.
  • R-22 has a very low ozone-depleting potential (hereinafter ODP)
  • ODP ozone-depleting potential
  • new products based on HFCs HydroFluoroCarbons
  • R-407C was notably developed to replace R-22 in air conditioning applications.
  • This product is a mixture combining R-32, R-125, R-134a in the proportions of 23/25/52% by weight.
  • R-32 is the common name in the art of difluoromethane
  • R-125 is pentafluoroethane
  • R-134a denotes 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane.
  • R-407C has thermodynamic properties that closely approximate those of R-22. As a result, R-407C can be used in older systems designed to work with R-22, thus allowing the replacement of an HCFC fluid with an HFC fluid safer with respect to the stratospheric ozone layer, as part of a procedure to convert these old systems.
  • 5,750,046 describes a composition containing 75% by weight of butyl oleate, 12.5% by weight of ethoxylated polyoxypropylene having a molecular weight of 2000, 10% by weight of a phosphate alcohol ester and ethoxylated in the form of its potassium salt and 2.5% of a surfactant such as nonylphenol ether and polyethylene glycol ether.
  • a composition comprising a mixture of tetrafluoroethane, 2,3-dihydroperfluoropentane and a polyol ester has also been described in US Pat. No. 6,403,540.
  • the subject of the present invention is an internal cleaning composition for heat transfer systems.
  • It also relates to a cleaning composition for eliminating or reducing the rate of impurities (debris from soldering or mixing, solid stains) being in the circuit of heat transfer systems. It relates more particularly to a cleaning composition for eliminating or reducing the level of the old oil in the conversion procedure.
  • the rinsing composition according to the present invention comprises one or more non-flammable HFC type propellant (A), one or more compound (B) chosen from propane, butane, isobutane , propylene, trans 1,2-dichloroethylene, ethyl chloride, dimethyl ether or methoxymethane and carbon dioxide and from 5 to 85% by weight, preferably from 20 to 40% by weight of one or more lubricating oil (s), of polyolester type (POE) or polyalkylene glycol type (PAG).
  • A non-flammable HFC type propellant
  • B propane, butane, isobutane , propylene, trans 1,2-dichloroethylene, ethyl chloride, dimethyl ether or methoxymethane and carbon dioxide
  • s lubricating oil
  • POE polyolester type
  • PAG polyalkylene glycol type
  • the rinsing composition preferably comprises from 12 to 94% by weight of propellant (s) A, from 0.15 to 19% by weight of compound (s) B and from 5 to 85% by weight of one or more oils (s) lubrication.
  • the advantageously preferred rinsing composition comprises from 54 to 79% by weight of propellant (s) A, from 0.6 to 8% by weight of compound (s) B and from 20 to 40% by weight of one or more oils (s) lubrication.
  • the polyolester type oil (POE) is particularly suitable for the rinsing composition.
  • the propellant (A) can be chosen from R-134a, R-125 and R-227ea (1, 1, 1, 2,3,3,3 - heptafluoropropane).
  • compositions mention may be made in particular of the following compositions: the lubricating oil with R-134a and isobutane, R-134a and carbon, R-134a and trans 1,2-dichloroethylene, R-134a and butane, R-125 and (iso) butane or R-227a and (iso) butane.
  • compositions are the following: - 67.9% by weight of R-134a, 2.1% by weight of butane and 30% by weight of POE, - 68.3% by weight of R-134a, 1.7 % by weight of isobutane and 30% by weight of POE, - 66.5% by weight of R-125, 3.5% by weight of butane or isobutane and 30% by weight of POE, - 66.5 % by weight of R-227ea, 3.5% by weight of butane and 30% by weight of POE, - 68.6% by weight of R-227ea, 1.4% by weight of isobutane and 30% by weight of POE.
  • One means of implementing the invention consists in connecting a container containing the cleaning composition to all or part of the refrigeration installation.
  • the cleaning composition (solution) circulates in the installation, causing dirt (impurities) and old oil.
  • the mixture of propellant (s) (A) and compound (s) (B) can be extracted by drawing the installation under vacuum. It can easily reduce the level of residual mineral or alkylbenzene oil in the new POE or PAG oil suitable for HFCs.
  • Oil return A load of 10 g of Suniso 3GS mineral oil is introduced into a refrigerated coil (1) placed in a cryostat (2) at 0 ° C. This coil is connected upstream, via a pipe fitted with a stop valve (3) and a pressure sensor (4) to a bottle (5) containing the composition to be tested, equipped with 'a dip tube and placed in a 30 ° C bath. The coil is extended downstream by a pipe fitted with a control valve (6) and a stop valve (7) which arrives in the lower part of a recovery bottle (8) placed in a heating bath. at 60 ° C. A pipe coming from the upper part of the recovery bottle is provided with a gas meter (9).
  • the circuit described in FIG. 1 is representative of a refrigeration circuit in the vicinity of the evaporator, and the oil return test consists in measuring the fraction of the oil charge placed in the coil which is carried away by the composition. to test.
  • a current of the composition to be tested or of R-134a is circulated for 15 minutes, by initial opening of the stop valve (7) and then of the stop valve (3), at a rate d '' about 1 m 3 / h measured at room temperature and under 1 atmosphere, through the circuit described above and in particular in the coil containing the oil charge.
  • the quantity of oil recovered in the bottle (8) is weighed.
  • the recovery rate or "oil return" (expressed as a percentage) is equal to the weight of the oil thus recovered divided by the weight of the oil charge initially placed in the coil.

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Abstract

Composition de rinçage comprenant un ou plusieurs propulseur(s) (A) de type HFC ininflammable et un ou plusieurs composé(s) (B) choisi(s) parmi le propane, le butane, l'isobutane, le propylène, le trans 1,2-dichloroéthylène, le chlorure d'éthyle, l'éther de diméthyle ou méthoxyméthane et le dioxyde de carbone et d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification.

Description

SOLUTION DE NETTOYAGE La présente invention a pour objet une composition de rinçage (nettoyage). Elle a plus particulièrement pour objet une composition de nettoyage interne des systèmes de transfert de chaleur. Les systèmes de transfert de chaleur incluent notamment les réfrigérateurs, les pompes à chaleur et les systèmes d'air conditionné. Dans de tels dispositifs, un fluide frigorifique de point d'ébullition convenable est évaporé à basse pression, en prenant de la chaleur dans un premier milieu (ou zone) environnant. La vapeur ainsi formée est alors compressée au moyen d'un compresseur et passe ensuite dans un condenseur dans lequel elle est transformée à l'état liquide en donnant lieu à un dégagement de chaleur dans une deuxième zone environnante. Le liquide ainsi condensé circule ensuite dans un détendeur à la sortie duquel il se transforme en un mélange biphasique de liquide et de vapeur, lequel est enfin introduit dans l'évaporateur où le liquide est de nouveau évaporé à basse pression, ce qui complète le cycle. L'énergie mécanique requise pour assurer la compression de la vapeur et la circulation du fluide est assurée par un moteur électrique ou à combustion interne. Comme dans tout dispositif mécanique, il est nécessaire que les parties en mouvement soient convenablement lubrifiées. Les lubrifiants utilisés font partie intégrante du système de transfert de chaleur et conditionnent à la fois ses performances et sa durée de vie par le maintien dans le temps d'une lubrification convenable. En particulier, le fluide frigorifique qui est à chaque passage dans le compresseur en contact avec le lubrifiant présent sur ses parties mobiles, tend à en emporter une certaine quantité, laquelle accompagne le fluide frigorifique dans son cycle et se retrouve donc dans l'évaporateur. Or ce dernier est généralement porté à une basse température, à laquelle la viscosité du lubrifiant est particulièrement élevée, de telle sorte que ce dernier risque de s'accumuler dans l'évaporateur et n'a donc plus la possibilité de revenir vers le compresseur, ce retour étant qualifié dans le présent texte de "retour d'huile". Ainsi, si le retour d'huile est insuffisant, la quantité de lubrifiant présente sur les parties mobiles du compresseur ne peut être maintenue constante dans le temps, ce qui porte donc atteinte au fonctionnement convenable du dit compresseur et à sa durée de vie. Il est donc nécessaire d'utiliser un couple fluide frigorifique/huile qui soit parfaitement compatible, notamment en ce qui concerne le retour d'huile. Le R-22 ou monochlorodifluorométhane est un réfrigérant de type HCFC (HydroChloroFluoroCarbure) largement utilisé dans des applications de transfert de chaleur incluant la climatisation fixe, la réfrigération commerciale et industrielle, ainsi que pour les pompes à chaleur. Il existe actuellement de nombreux systèmes de transfert de chaleur conçus pour le R-22 ; les lubrifiants mis en œuvre, car adaptés au R-22 notamment en ce qui concerne le retour d'huile, sont soit des huiles minérales soit des huiles al ylbenzène. Bien que le R-22 ait un potentiel de destruction d'ozone (ci-après ODP) très faible, son utilisation est cependant également l'objet de restriction, et de nouveaux produits à base d'HFC (HydroFluoroCarbures) ont été développés, particulièrement avantageux pour la couche d'ozone stratosphérique, puisque les HFC présentent un ODP nul. Parmi ces produits, le R-407C a notamment été développé pour remplacer le R-22 dans des applications de conditionnement d'air. Ce produit est un mélange associant les R-32, R-125, R-134a dans les proportions de 23/25/52 % en poids. Le R-32 est la dénomination usuelle dans le métier du difluorométhane, le R-125 est le pentafluoroéthane, et le R-134a désigne le 1 ,1 ,1 ,2-tétrafluoroéthane. Le R-407C possède des propriétés thermodynamiques qui approchent étroitement celles du R-22. De ce fait, le R-407C peut être utilisé dans les anciens systèmes conçus pour fonctionner avec le R-22, permettant ainsi le remplacement d'un fluide HCFC par un fluide HFC plus sûr vis à vis de la couche d'ozone stratosphérique, dans le cadre d'une procédure de conversion de ces anciens systèmes. Ces nouveaux produits à base d'HFC, et notamment le R-407C, ne sont cependant pas compatibles avec les huiles minérales ou alkylbenzène utilisées pour les systèmes fonctionnant avec le R-22 en ce qui concerne la lubrification des organes mécaniques, notamment en raison d'un retour d'huile insuffisant. Ils nécessitent ainsi l'utilisation de nouvelles huiles, de type PolyOlEster (POE) ou PolyalkylèneGlycol (PAG). Le remplacement du R-22, dans les nombreux systèmes de transfert de chaleur existants qui ont été conçus pour fonctionner avec du R-22, par un fluide présentant des performances thermodynamiques proches et un potentiel de destruction de l'ozone égale à 0, nécessite donc, outre le remplacement du fluide frigorigène, le changement de l'huile de lubrification, voire des changements de certains composants du circuit frigorifique tels que les joints et tuyaux de connexion. Une telle procédure de conversion nécessite plusieurs rinçages avec la nouvelle huile pour éliminer la totalité de l'ancienne huile. La préconisation actuelle la plus courante est que le taux d'huile ancienne (minérale ou AlkylBenzene) dans l'huile nouvelle (POE ou PAG) soit inférieur à 5 voire 1% en poids après les rinçages. On connaît le R-141b ( 1 ,1-dichloro,1-fluoroéthane ) un HCFC comme solution de nettoyage. Suite à sa disparition du fait des diverses réglementations une composition comprenant le R-134a et une huile du type POE a été proposée en application nettoyage. Toutefois cette composition s'avère peu performante. Plusieurs compositions de rinçage (ou nettoyage) ont été proposées. Ainsi, le brevet US 5 750 046 décrit une composition contenant 75 % en poids d'oléate de butyle, 12,5 % en poids de polyoxypropylène éthoxylé ayant un poids moléculaire de 2000, 10 % en poids d'un ester d'alcool phosphaté et éthoxylé sous la forme de son sel de potassium et de 2,5 % d'un tensioactif tel que l'éther de nonylphénol et de polyéthylène glycol. Une composition comprenant un mélange de tetrafluoroéthane, 2,3-dihydroperfluoropentane et d'un polyol ester a également été décrite dans le brevet US 6 403 540. La présente invention a pour objet une composition de nettoyage interne des systèmes de transfert de chaleur. Elle a également pour objet une composition de nettoyage pour éliminer ou réduire le taux d'impuretés ( débris de soudure ou de brassure, de souillures solides ) se trouvant dans le circuit des systèmes de transfert de chaleur. Elle a plus particulièrement pour objet une composition de nettoyage pour éliminer ou réduire le taux de l'ancienne huile dans la procédure de conversion. La composition de rinçage, selon la présente invention, comprend un ou plusieurs propulseur(s) (A) de type HFC ininflammable, un ou plusieurs composé(s) (B) choisi(s) parmi le propane, le butane, l'isobutane, le propylene, le trans 1 ,2-dichloroéthylène, le chlorure d'éthyle, l'éther de diméthyle ou methoxymethane et le dioxyde de carbone et de 5 à 85 % en poids, de préférence de 20 à 40 % en poids d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification, de type polyolester (POE) ou type polyalkylèneglycol (PAG). La composition de rinçage comprend de préférence de 12 à 94 % en poids de propulseur(s) A, de 0,15 à 19 % en poids de composé(s) B et de 5 à 85 % en poids d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification. La composition de rinçage avantageusement préférée comprend de 54 à 79 % en poids de propulseur(s) A, de 0,6 à 8 % en poids de composé(s) B et de 20 à 40 % en poids d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification. L'huile de type polyolester (POE) convient tout particulièrement à la composition de rinçage. Le propulseur (A) peut être choisi parmi le R-134a, le R-125 et le R-227ea (1 ,1 ,1 ,2,3,3,3 - heptafluoropropane). Comme composition de rinçage, on peut citer notamment les compositions suivantes : l'huile de lubrification avec le R-134a et l'isobutane, le R-134a et le dioxyde de carbone, le R-134a et le trans 1 ,2-dichloroéthylène, le R-134a et le butane, le R-125 et l'(iso)butane ou le R-227a et l'(iso)butane. Les compositions préférées sont les suivantes : - 67,9 % en poids de R-134a, 2,1 % en poids de butane et 30 % en poids de POE, - 68,3 % en poids de R-134a, 1 ,7 % en poids d'isobutane et 30 % en poids de POE, - 66,5 % en poids de R-125, 3,5 % en poids de butane ou d'isobutane et 30 % en poids de POE, - 66,5 % en poids de R-227ea, 3,5 % en poids de butane et 30 % en poids de POE , - 68,6 % en poids de R-227ea, 1 ,4 % en poids d'isobutane et 30% en poids de POE. Un moyen de mettre en œuvre l'invention consiste à brancher un récipient contenant la composition de nettoyage à tout ou partie de l'installation frigorifique. Ainsi pressurisée par la présence du propulseur (A), la composition (solution) de nettoyage circule dans l'installation en entraînant salissures ( impuretés) et ancienne huile. Le mélange de propulseur(s) (A) et de composé(s) (B) est extractible par tirage sous vide de l'installation. Il peut réduire facilement le taux d'huile minérale ou alkylbenzène résiduel dans la nouvelle huile POE ou PAG adaptée aux HFC.
Exemples : Diverses compositions ont été préparées et soumises aux tests suivants. Retour d'huile : Une charge de 10 g d'huile minérale Suniso 3GS estlntroduite dans un serpentin réfrigéré (1 ) placé dans un cryostat (2) à 0°C. Ce serpentin est relié en amont, par l'intermédiaire d'une conduite munie d'une vanne d'arrêt (3) et d'un capteur de pression (4) à une bouteille (5) contenant la composition à tester, équipée d'un tube plongeur et placée dans un bain à 30°C. Le serpentin est prolongé en aval par une conduite munie d'une vanne de régulation (6) et d'une vanne d'arrêt (7) qui arrive dans la partie inférieure d'une bouteille de récupération (8) placée dans un bain chauffant à 60 °C. Une conduite issue de la partie supérieure de la bouteille de récupération est munie d'un compteur à gaz (9). Le circuit décrit sur la figure 1 est représentatif d'un circuit frigorifique au voisinage de l'évaporateur, et le test de retour d'huile consiste à mesurer la fraction de la charge d'huile placée dans le serpentin qui est emportée par la composition à tester. On fait circuler pendant 15 minutes, par ouverture initiale de la vanne d'arrêt (7) puis de la vanne d'arrêt (3), un courant de la composition à tester ou de R-134a, à raison d'un débit d'environ 1 m3/h mesuré à température ambiante et sous 1 atmosphère, à travers le circuit décrit précédemment et notamment dans le serpentin contenant la charge d'huile. A la fin de l'essai, la quantité d'huile récupérée dans la bouteille (8) est pesée. Le taux de récupération ou "retour d'huile" (exprimé en pourcentage) est égal au poids de l'huile ainsi récupérée divisée par le poids de la charge d'huile placée initialement dans le serpentin. Tableau 1
Figure imgf000007_0001
Les résultats de ce tableau montrent que l'ajout de R-600a ( isobutane ), de C02 ou de transdichloroéthylène accroît la quantité d'huile minérale entrainée par le R-134a pur

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition de rinçage comprenant un ou plusieurs propulseur(s) (A) de type HFC ininflammable, un ou plusieurs composé(s) (B) choisi(s) parmi le propane, le butane, l'isobutane, le propylene, le trans 1 ,2-dichloroéthylène, le chlorure d'éthyle, l'éther de diméthyle ou methoxymethane et le dioxyde de carbone, et de 5 à 85 % en poids, de préférence de 20 à 40 % en poids d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification.
2. Composition selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'huile de lubrification est de type polyolester (POE) ou type polyalkylèneglycol (PAG).
3. Composition selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comprend de 12 à 94 % en poids de propulseur A, de 0,15 à 19 % en poids de composé(s) B et de 5 à 85 % en poids d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification.
4. Composition selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comprend de 54 à 79 % en poids de propulseur(s) A, de 0,6 à 8 % en poids de composé(s) B et de 20 à 40 % en poids d'une ou plusieurs huile(s) de lubrification.
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