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    • 专利摘要:
    提供一種將來自熱源之熱轉化成機械能之方法。該方法包含使用從熱源供應之熱加熱工作流體；及使經加熱之工作流體膨脹以降低工作流體的壓力及當工作流體的壓力降低產生機械能。該方法特徵在於使用包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。亦提供含有工作流體之動力循環裝置以轉化熱成機械能。該裝置特徵在於含有包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。亦提供包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。該工作流體(i)進一步包含E-HFO-1336mzz(ii)具有高於其臨界溫度之溫度或(i)及(ii)二者。
    公开号:TW201323707A
    申请号:TW101140687
    申请日:2012-11-02
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Konstantinos Kontomaris
    申请人:Du Pont；
    IPC主号:C09K5-00
    专利说明:
    含1,1,1,2,3-五氟丙烷及可選擇地Z-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯之組成物於動力循環中的應用【相關申請案之交互參照】
    本申請案主張於2011年11月2日申請之美國臨時專利申請案第61/554,791號之優先權。
    本發明係關於用於在動力循環(例如有機朗肯循環)中產生機械能之組成物。
    動力循環(例如有機朗肯循環)需要低全球暖化潛勢工作流體。該材料必須對環境衝擊低，如藉由低全球暖化潛勢及低臭氧耗竭潛勢所評量。
    本發明涉及含1,1,1,2,3-五氟丙烷(HFC-245eb)及可選擇地Z-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(Z-HFO-1336mzz)之組成物。
    本發明實施例涉及化合物HFC-245eb之單獨或與一或多個如詳述於下文之其他化合物結合。
    根據本發明，提供用於將來自熱源的熱轉化成機械能之方法。該方法包含使用從熱源供應之熱加熱工作流體；及使經加熱之工作流體膨脹以降低工作流體的壓力及當工作流體的壓力降低產生機械能。該方法特徵在於使用包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。
    根據本發明，提供含有工作流體之動力循環裝置以轉化熱成機械能。該裝置特徵在於含有包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。
    根據本發明，提供包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。該工作流體(i)進一步包含E-HFO-1336mzz或(ii)具有高於其臨界溫度之溫度或(i)及(ii)二者。
    亦根據本發明，提供一種方法用於提高含有第一工作流體之現有朗肯循環系統的最高可行蒸發溫度。該方法包含以包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之第二工作流體置換第一工作流體。
    在提出下述實施例之細節前，先對某些術語加以定義或闡明。
    全球暖化潛勢(GWP)為一種指數，其係以二氧化碳之一公斤排放為基準，評估一公斤特定溫室氣體之大氣排放的相對全球暖化貢獻。透過計算不同時間範圍之GWP，可瞭解一特定氣體於大氣中留存時間之效應。通常以百年時間範圍之GWP為參考值。
    淨循環動力輸出為膨脹機(例如渦輪)處的機械功產生率減去壓縮機(例如液體泵)所消耗的機械功率。
    動力產生之容積為在動力循環(例如有機朗肯循環)中進行循環之工作流體每單位體積的淨循環動力輸出(如在膨脹機出口處之條件下量測)。
    循環效率(又稱為熱效率)為淨循環動力輸出除以在動力循環(例如有機朗肯循環)加熱階段被工作流體接受的熱比率。
    過冷為在一定壓力下低於液體之飽和點之該液體溫度的減少。飽和點是蒸氣組成物完全冷凝為液體之溫度(又稱為泡點)。但過冷持續將液體於一定壓力冷卻為更低溫度的液體。過冷量為低於飽和溫度的冷量(以度計)或一液體組成物被冷卻至低於其飽和溫度的程度。
    過熱為定義使蒸氣組成物加熱至高於蒸氣組成物的飽和蒸氣溫度的程度之術語。飽和氣態溫度為如果使蒸氣組成物冷卻，第一滴液體形成之溫度，亦稱作「露點」。
    一共沸組成物係為兩種或以上之不同組分的混合物，當其為液體形式且在一給定壓力，其會在一實質上恆定之溫度沸騰，該溫度可能高於或低於個別組份的沸點，且產生一蒸氣組成物，該蒸氣組成物與沸騰中之整體液體組成物基本上相同。(參見如M.F.Doherty及M.F.Malone,Conceptual Design of Distillation系統，McGraw-Hill(新穎York),2001,185-186,351-359)。
    因此，共沸組成物之主要特徵為在一特定壓力下，液體組成物之沸點為固定，且沸騰組成物上方之蒸氣組成物實質上係為整體沸騰液體組成物(即不會發生液體組成物組分分餾)。亦如本領域中所認知，當共沸組成物於不同壓力下沸騰時，各組分之沸點及重量百分比可能會改變。因此，共沸組成物可就特定壓力下具有固定沸點之組成物的各組分之確切重量百分比來定義，或就組分的組成範圍來定義，或就存在於組份間的獨特關係來定義。
    為本發明之目的，類共沸物組成物意指表現實質上類似共沸組成物之組成物(即具有固定沸騰特性或在沸騰或蒸發時不會分餾之傾向)。因此，在沸騰或蒸發時，蒸氣及液體組成物若有任何改變，此改變也僅是極少或屬可忽略之程度。此與非類共沸物組成物於沸騰或蒸發時該蒸氣及液體組成物會大幅改變可形成對比。
    如本文所用之術語「包含」、「包括」、「具有」或其任何其他變型意欲涵蓋非排他性的包括物。例如，含有清單列出的複數元素的一組成物、製程、方法、製品或裝置不一定僅限於清單上所列出的這些元素而已，而是可以包括未明確列出但卻是該組成物、製程、方法、製品或設裝置固有的其他元素。此外，除非有相反的明確說明，「或」是指涵括性的「或」，而不是指排他性的「或」。例如，以下任何一種情況均滿足條件A或B：A是真實的(或存在的)且B是虛假的(或不存在的)，A是虛假的(或不存在的)且B是真實的(或存在的)，以及A和B都是真實的(或存在的)。
    連接詞「由……所組成」(consisting of)排除任何未具體說明之元件、步驟或成分。若用於申請專利範圍，除了通常與其相關之雜質外，此語應將該項申請專利範圍侷限於其所列舉材料之範圍。當「由構成」這一措辭出現在一請求主文之一子句中，而非立即跟隨在前文之後時，其僅限制在該子句中提出的元件；其他元素上不會從申請專利範圍整體(the claim as a whole)中被排除。
    該連接詞「主要由……所組成」(consisting essentially of)係用於定義一包括文字所揭露者以外之材料、步驟、特徵、組分或元件的組成物、方法或裝置，前提是該等額外包括之材料、步驟、特徵、組分或元件確實實質上影響本發明基本及新穎特徵。「主要由……所組成」一語之涵義介於「包含」與「由所組成」之間。
    若申請人以開放式用語如「包含」定義一發明或其部分，則表示(除非另有說明)該敘述應解讀為亦以「主要由……所組成」或「由……所組成」描述該發明。
    又，使用「一」或「一個」來描述本文所述的元件和組件。這樣做僅僅是為了方便，並且對本發明範疇提供一般性的意義。除非很明顯地另指他意，這種描述應被理解為包括一個或至少一個，並且該單數也同時包括複數。
    除非另有定義，本文所用之所有技術與科學術語均與本發明所屬技術領域具有一般知識者所通常理解的意義相同。儘管類似或同等於本文所述內容之方法或材料可用於本發明之實施例的實施或測試，但合適的方法與材料仍如下所述。除非引用特定段落，否則本文中所提及之所有公開案、專利申請案、專利及其他參考文獻均以引用方式全文併入本文中。在發生衝突的情況下，以包括定義在內之本說明書為準。此外，該等材料、方法及實例僅係說明性質，而不意欲為限制拘束。
    HFC-245eb或1,1,1,2,3-五氟丙烷(CF3CHFCH2F)可製備如下：藉由1,1,1,2,3-五氟-2,3,3-三氯丙烷(CF3CClFCCl2F或CFC-215bb)在碳上鈀催化劑的氫化作用，如美國專利公開案第2009-0264690 A1號(以其整體併入本文)所揭露或藉由使1,2,3,3,3-五氟丙烯(CF3CF=CFH或HFO-1225ye)的氫化作用，如美國專利第5,396,000號(以參照方式併入本文)所揭露。
    可利用本領域已知的方法製備Z-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(又稱為Z-HFO-1336mzz或順-HFO-1336mzz，且具有順-CF3CH=CHCF3之結構)，例如藉由2,3-二氯-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯之氫化脫氯反應，其係描述於美國專利申請案公開第2009/0012335 A1號中，該文係併入本文作參考。 動力循環方法
    次臨界有機朗肯循環(ORC)係定義為用於循環之有機工作流體在低於有機工作流體臨界壓力之壓力下接收熱的朗肯循環且在整個循環中該工作流體始終維持低於其臨界壓力。
    跨臨界ORC係定義為用於循環之有機工作流體在高於有機工作流體臨界壓力之壓力下接收熱的朗肯循環。在跨臨界循環中，工作流體並未在整個循環中處於高於其臨界壓力之壓力下。
    超臨界動力循環係定義為在高於用於循環之有機工作流體的臨界壓力之壓力下操作的動力循環且涉及下列步驟：壓縮；加熱；膨脹；冷卻。
    提供一種將來自熱源之熱轉化成機械能之方法。該方法包含：使用從熱源供應之熱加熱包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體；及使經加熱之工作流體膨脹以降低工作流體的壓力及當工作流體的壓力降低產生機械能。
    本發明之方法典型用於有機朗肯動力循環中。相較於蒸汽(無機)動力循環，在相對低溫可得的熱可透過使用包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體之朗肯循環用於產生機械動力。在本發明之方法中，包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體在被加熱之前受壓縮。可藉由泵提供壓縮，其將工作流體泵至熱傳單元(例如熱交換器或蒸發器)，在熱傳單元中，來自熱源的熱被用於加熱工作流體。然後將經加熱之工作流體膨脹、降低其壓力。在使用膨脹機使工作流體膨脹期間產生機械能。膨脹機的實例包括渦輪或動力式膨脹機，例如渦輪，及正排量膨脹機，例如螺旋式膨脹機、渦卷式膨脹機及活塞式膨脹機。膨脹機的實例亦包括轉葉式膨脹機(Musthafah b.Mohd.Tahir,Noboru Yamada,and Tetsuya Hoshino,International Journal of Civil and Environmental Engineering 2：1 2010)。
    機械動力可被直接使用(例如驅動壓縮機)或透過使用發電機轉化成電力。在工作流體係重複使用之動力循環中，將經膨脹的工作流體冷卻。冷卻可在工作流體冷卻單元(例如熱交換器或冷凝器)中完成。冷卻的工作流體可被用於重複的循環(亦即壓縮、加熱、膨脹等)。與壓縮使用相同的泵可用於傳送來自冷卻階段的工作流體。
    值得注意的是將來自熱源之熱轉化成機械能之方法，其中工作流體主要由HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz所組成。亦值得注意的是將來自熱源之熱轉化成機械能之方法，其中工作流體主要由HFC-245eb組成。亦值得注意的是將來自熱源之熱轉化成機械能之方法，其中工作流體主要由HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz所組成。值得特別注意的是主要由HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz所組成之共沸及類共沸工作流體。亦值得注意的是將來自熱源之熱轉化成機械能之方法，其中工作流體主要由HFC-245eb組成。
    雖然純的HFC-245eb可符合動力循環工作流體的需要，但其可藉由加入例如Z-HFO-1336mzz之組分而改良。加入Z-HFO-1336mzz至HFC-245eb中提供降低工作流體壓力及降低GWP之優點。
    在另一實施例中，不可燃組成物對於用於動力循環係理想的。值得注意的是包含至少41重量百分比Z-HFO-1336mzz及不超過59重量百分比HFC-245eb之不可燃組成物。
    此外，在另一實施例中，以Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb摻合物(含有約71重量百分比或更多Z-HFO-1336mzz)操作之動力循環將具有低於符合ASME Boiler and Pressure Vessel Code規定之需求門檻的蒸氣壓力。該組成物對於用於動力循環係理想的。
    進一步，在另一實施例中，低GWP組成物係理想的。值得注意的是包含至少49.5重量百分比Z-HFO-1336mzz及不超過50.5重量百分比HFC-245eb之組成物，其具有少於150的GWP。
    在另一實施例中，用於轉化熱成機械能之方法的組成物可包含從約0至41重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至59重量百分比HFC-245eb。在另一實施例中，有用的組成物主要由從約0至41重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至59重量百分比HFC-245eb所組成。及在另一實施例中，有用的組成物由從約0至41重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至59重量百分比HFC-245eb所組成。此組成物的範圍對動力產生提供較高的能量效率及較高的容積(相對於具有較高Z-HFO-1336mzz含量之組成物)，同時仍然提供良好的GWP值及足夠低的蒸氣壓力(相對於245 fa)以維持低設備成本。
    在另一實施例中，有用於轉化熱成機械能之方法的組成物可包含從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比HFC-245eb。在另一實施例中，有用的組成物主要由從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比HFC-245eb所組成。及在另一實施例中，有用的組成物由從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比HFC-245eb所組成。此組成物範圍已增加了不可燃性之優點及甚至降低GWP值，包括低於150之值(其使受可預見的氣候保護規定限制的風險最小化)同時對動力產生仍然維持高能量效率、維持高容積及低蒸氣壓力。
    應注意到含有多於約50重量百分比Z-HFO-1336mzz之組成物相較於系統理想值對動力產生具有較低能量效率及較低容積。
    在一實施例中，本發明係關於使用次臨界循環將來自熱源之熱轉化成機械能之方法。此方法包含下列步驟：(a)壓縮液體工作流體至低於其臨界壓力之壓力；(b)使用由熱源供應之熱加熱來自(a)之受壓縮之液體工作流體以形成蒸氣工作流體；(c)使來自(b)之蒸氣工作流體膨脹以降低工作流體壓力及產生機械能；(d)使來自(c)之經膨脹工作流體冷卻以形成經冷卻的液態工作流體；以及(e)將來自(d)之經冷卻的液態工作流體循環至(a)進行壓縮。
    包括使用一或多個內部熱交換器(例如復熱器)及/或在串級系統系統使用多於一個循環的實施例係意圖落於本發明之次臨界ORC動力循環之範疇中。
    在一實施例中，本發明係關於使用跨臨界循環將來自熱源之熱轉化成機械能之方法。此方法包含下列步驟：(a)將一液體工作流體壓縮至高於該工作流體之臨界壓力；(b)使用由熱源供應之熱加熱來自(a)之受壓縮之工作流體；(c)使來自(b)之經加熱工作流體膨脹以降低工作流體壓力至低於其臨界壓力及產生機械能；(d)使來自(c)之經膨脹工作流體冷卻以形成經冷卻的液態工作流體；以及(e)將來自(d)之經冷卻的液態工作流體循環至(a)進行壓縮。
    在上述跨臨界有機朗肯循環(ORC)系統的第一步驟中，將呈液相的包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體壓縮至高於臨界壓力。在第二步驟中，在流體進入膨脹機之前使該工作流體通過欲加熱之熱交換器達到較高溫度，其中熱交換器係與該熱源熱性連通。熱交換器藉由任何已知的熱傳手段接收來自熱源的熱能。ORC系統工作流體循環通過熱供應熱交換器，流體因此獲得熱。
    在下一步驟中，至少一部分經加熱之工作流體從熱交換器移除及導向膨脹機，在膨脹機的膨脹過程會使至少一部份工作流體的熱能量轉換成機械軸能。根據理想的速度及所需扭矩，此軸能可藉由使用皮帶、滑輪、齒輪、傳動及類似裝置的傳統配置而作任何機械功。在一實施例中，該軸亦可連接至一電力產生設備，例如感應發電機。所產生的電力可於局部使用或傳送至區域柵極。將工作流體的壓力降至低於工作流體的臨界壓力，藉此產生蒸氣相工作流體。
    在下一步驟中，使工作流體從膨脹機傳送至冷凝器，其中將蒸氣相工作流體冷凝以製造液體工作流體。上述步驟形成迴圈系統及可重複許多次。
    包括使用一或多個內部熱交換器(例如復熱器)及/或在串級系統系統使用多於一個循環的實施例係意圖落於本發明之跨臨界ORC動力循環之範疇中。
    此外，對跨臨界有機朗肯循環而言，有數種不同操作模式。
    在一種操作模式中，在跨臨界有機朗肯循環的第一步驟中，實質上等熵地將工作流體壓縮至高於工作流體的臨界壓力。在下一步驟中，將工作流體在固定壓力(等壓)條件下加熱至高於其臨界溫度。在下一步驟中，在將工作流體維持在蒸氣相的溫度將工作流體實質上等熵地膨脹。在膨脹終點，工作流體為在低於其臨界溫度之溫度的過熱蒸氣。在此循環的最後步驟，使工作流體冷卻並冷凝，同時將熱排至冷卻介質。在此步驟期間，將工作流體冷凝成液體。工作流體可在此冷卻步驟終點為過冷。
    在跨臨界ORC動力循環的另一操作模式中，在第一步驟中，實質上等熵地將工作流體壓縮至高於工作流體的臨界壓力。然後在下一步驟中，工作流體在固定壓力條件下加熱至高於其臨界溫度，但僅至該下列程度：在下一步驟中，當工作流體實質上等熵地膨脹及其溫度降低，工作流體充分接近為飽和蒸氣，其部分冷凝或工作流體霧可發生。然而在步驟終點，工作流體仍然為稍微過熱蒸氣。在最後步驟中，使工作流體冷卻並冷凝，同時將熱排至冷卻介質。在此步驟期間，將工作流體冷凝成液體。工作流體可在此冷卻/冷凝步驟終點為過冷。
    在跨臨界ORC動力循環的另一操作模式中，在第一步驟中，實質上等熵地將工作流體壓縮至高於工作流體的臨界壓力。在下一步驟中，將工作流體在固定壓力條件下加熱至低於或僅稍微高於其臨界溫度。在此階段中，工作流體溫度係使得當工作流體實質上等熵地膨脹，在下一步驟中，工作流體係部分冷凝。在最後步驟中，使工作流體冷卻並完全冷凝，及將熱排至冷卻介質。工作流體在此步驟終點可為過冷。
    雖然上述跨臨界ORC循環的實施例顯示實質上等熵地膨脹及壓縮，及等壓地加熱或冷卻，其他其中未維持該等熵或等壓條件但循環還是完成了的循環係在本發明的範疇中。
    在一實施例中，本發明係關於使用超臨界循環將來自熱源之熱轉化成機械能之方法。此方法包含下列步驟：(a)從高於其臨界壓力之壓力將工作流體壓縮至更高壓力；(b)使用由熱源供應之熱加熱來自(a)之經壓縮之工作流體；(c)使來自(b)之經加熱工作流體膨脹以降低工作流體壓力至低於其臨界壓力之壓力及產生機械能；(d)將來自(c)之經膨脹的工作流體冷卻形成高於其臨界壓力之冷卻工作流體；以及(e)將來自(d)之經冷卻的液態工作流體循環至(a)進行壓縮。
    包括使用一或多個內部熱交換器(例如復熱器)及/或在串級系統系統使用多於一個循環的實施例係意圖落於本發明之超臨界ORC動力循環之範疇中。
    典型地，在次臨界朗肯循環操作的例子中，大部分供應至工作流體的熱係在工作流體蒸發期間供應。因此，工作流體溫度基本上在從熱源熱傳遞至工作流體期間是恆定的。相反地，當流體在高於其臨界壓力下，等壓加熱而無相變化時，工作流體溫度可變化。因此當熱源溫度變化，相較於次臨界熱抽取的例子，使用高於其臨界壓力之流體來抽取來自熱源之熱使得熱源溫度及工作流體溫度間搭配地更好。因此，在超臨界循環或跨臨界循環的熱交換製程的效率經常高於次臨界循環(參見Chen,et al.,Energy,36,(2011)549-555及其參考文獻)。
    HFC-245eb的臨界溫度及壓力分別為165.6℃及3.06 MPa。Z-HFO-1336mzz的臨界溫度及壓力分別為約171.3℃及約2.9 MPa。HFC-245eb或其與Z-HFO-1336mzz的混合物作為工作流體的應用使在超臨界循環或跨臨界循環中以高於其臨界溫度之溫度從熱源接收熱之朗肯循環成為可能。較高溫度熱源導致較高的循環能量效率及動力產生容積(相對於較低溫度熱源)。當在高於其臨界溫度使用工作流體接收熱時，使用具有特定壓力及出口溫度(基本上等於膨脹機入口溫度)之流體加熱器代替用於傳統的次臨界朗肯循環之蒸發器(或鍋爐)。
    在一上述方法的實施例中，轉化熱成機械能(循環效率)的效率至少約2%。在一適當的實施例中，效率(效率數)可選自下列數：約2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、20.5、21、21.5、22、22.5、23、23.5、24、24.5及約25%。
    在另一實施例中，效率係選自具有任意二上述效率數之端點(含)的範圍。
    對次臨界循環而言，典型地，使用來自熱源之熱加熱工作流體達到的溫度係在從約50℃至約160℃之範圍，較佳地，從約80℃至約160℃，更佳地，從約125℃至160℃。對跨臨界及超臨界循環而言，典型地，使用來自熱源之熱加熱工作流體達到的溫度係在從約175℃至約400℃之範圍，較佳地，從約175℃至約300℃，更佳地，從約185℃至250℃。
    在適當的實施例中，在膨脹機入口的操作溫度可為下列溫度之任意一者，或在任意二個下列數所定義之範圍內(含)：約50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162及約163、164、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、178、179、180、181、182、183、184、185、186、187、188、189、190、191、192、193、194、195、196、197、198、199、200、201、202、203、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234、235、236、237、238、239、240、241、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、261、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、323、323、324、325、326、327、328、329、330、331、323、333、334、335、336、337、338、339、340、341、342、343、344、345、346、347、348、349、350、351、352、353、354、355、356、357、358、359、360、361、362、363、364、365、366、367、368、369、370、371、372、373、374、375、376、377、378、379、380、381、382、383、384、385、386、387、388、389、390、391、392、393、394、395、396、397、398、399、400℃。
    膨脹機中工作流體的壓力係從膨脹機入口壓力降低至膨脹機出口壓力。超臨界循環典型的膨脹機入口壓力係在從約5 MPa至約15 MPa之範圍內，較佳在從約5 MPa至約10 MPa之範圍內及更佳在從約5 MPa至約8 MPa之範圍內。超臨界循環典型的膨脹機出口壓力係在高於臨界壓力的1 MPa內。
    跨臨界循環的典型膨脹機入口壓力係在從約臨界壓力至約15 MPa之範圍內，較佳從約臨界壓力至約10 MPa之範圍內，及更佳從約臨界壓力至約5 MPa之範圍內。跨臨界循環典型的膨脹機出口壓力係在從約0.025 MPa至約1.60 MPa之範圍內，更典型在從約0.05 MPa至約1.10 MPa之範圍內，更典型在從約0.10 MPa至約0.60 MPa之範圍內。
    次臨界循環的典型膨脹機入口壓力係在從低於臨界壓力之約0.25 MPa至約0.1 MPa之範圍內，較佳從低於臨界壓力之約0.5 MPa至約0.1 MPa之範圍內，及更佳從低於臨界壓力之約1 MPa至約0.1 MPa之範圍內。次臨界循環典型的膨脹機出口壓力係在從約0.025 MPa至約1.60 MPa之範圍內，更典型在從約0.05 MPa至約1.10 MPa之範圍內，更典型在從約0.10 MPa至約0.60 MPa之範圍內。
    當須要針對較高壓力的設計時，動力循環裝置的成本會增加。因此，一般至少有初始成本優勢來限制最高循環操作壓力。值得注意的是其中最高操作壓力(典型存在於工作流體加熱器或蒸發器中及膨脹機入口)不超過2.2 MPa之循環。
    本發明之新穎的工作流體可用於ORC系統中，以自相對低溫熱源抽出或接受的熱產生機械能，相對低溫熱源例如低壓蒸汽、工業廢熱、太陽能、地熱水、低壓地熱蒸汽(主要或次要配置)或分散式動力產生設備，其利用燃料電池或原動機，例如渦輪、微型渦輪或內燃機。低壓蒸氣的一種來源可為稱為二元地熱朗肯循環之製程中。大量的低壓蒸氣可在許多場所發現，例如化石燃料驅動的電力產生電廠。
    其他熱源包括回收自移動式內燃機(例如貨車或軌道柴油引擎)排放氣體之廢熱、固定式內燃機(例如固定式柴油引擎發電機)排放氣體之廢熱、來自燃料電池之廢熱、得自熱、冷及電力共生或區域性冷熱共生廠之熱、生質能源驅動引擎之廢熱、天然氣或甲烷氣體燃燒器或甲烷燃燒鍋爐或或甲烷燃料電池(例如位於分散式發電設備者)之熱，其係利用各種來源之甲烷運轉，包括生物沼氣、掩埋氣體及煤床甲烷，以及來自造紙/紙漿廠之樹皮及木質素燃燒產生之熱、來自焚化爐之熱、來自在傳統蒸汽發電廠之低壓蒸汽之熱(驅動「底」朗肯循環)及地熱。
    在本發明朗肯循環的一實施例中，地熱係供應至在地上循環之工作流體(意即雙循環地熱發電廠)。在本發明朗肯循環的另一實施例中，本發明新穎的工作流體組成物同時用作朗肯循環工作流體及地熱載體(其於地下深井處循環)，其流大部分或全部藉由溫度誘導流體密度差驅動，已知為「熱虹吸效應」(例如參見Davis,A.P.及E.E.Michaelides："Geothermal power production from abandoned oil wells",Energy,34(2009)866-872；Matthews,H.B.United States Patent 4,142,108-Feb.27,1979)
    其他熱源包括來自太陽能板陣列(包括拋物面太陽能板陣列)之太陽熱、來自聚光式太陽能廠之太陽熱、為冷卻光伏(PV)系統以維持高PV系統效能而自PV太陽能系統移除之熱。
    在其他實施例中，本發明亦使用其他種類的ORC系統，例如使用微渦輪或小尺寸正排量膨脹機的小規模(例如1至500 kW，較佳5至250 kW)朗肯循環系統(例如Tahir,Yamada and Hoshino："Efficiency of compact organic Rankine cycle system with rotary-vane-type expander for low-temperature waste heat recovery",Int’l.J.of Civil and Environ.Eng 2：1 2010)，組合，多階段及串級朗肯循環及具有復熱器以從膨脹機排出之蒸氣回收熱的朗肯循環系統。
    其他熱源包括至少一種與至少一種選自由下列組成之群組的工業有關的操作：煉油廠、石化廠、石油及煤氣管線、化學工業、商用建築、飯店、購物中心、超級市場、烘焙業、食品處理工業、餐廳、塗料硬化烘箱、傢俱製造、塑料模製機、水泥窯、木材窯、煅燒運轉、鋼鐵工業、玻璃工業、鑄造廠、熔煉、空調、冷凍及中央加熱。
    在另一實施例中，提供一種方法用於提高含有第一工作流體之現有朗肯循環系統的最高可行蒸發溫度。該方法包含以包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之第二工作流體置換第一工作流體。
    相較於HFC-245fa其他較高壓力的現役工作流體(亦即具有較低正常沸點的流體)，HFC-245eb及HFC-245eb/Z-HFO-1336mzz摻合物具有較低的蒸發壓力(在給定的蒸發溫度)及較高臨界溫度。因此，不超過設備可允許的最高工作壓力或工作流體臨界溫度，相對於HFC-245fa及其他較高壓力流體，HFC-245eb及HFC-245eb/Z-HFO-1336mzz摻合物使現有ORC系統能夠在較高蒸發溫度抽取熱及得到較高能量效率。
    HFC-245fa的臨界溫度為154℃。表1提供含有HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz之組成物的臨界溫度(Tcr)。表1顯示具有設計用於該等高溫之設備，在臨界溫度或正好低於臨界溫度可能達到蒸發器操作溫度。
    動力循環裝置
    根據本發明，提供轉化熱成機械能之動力循環裝置。該裝置含有包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。本發明裝置典型包括熱交換單元(工作流體可在熱交換單元中加熱)及膨脹機(在膨脹機中可藉由降低經加熱之工作流體壓力使其膨脹產生機械能)。膨脹機包括渦輪或動力式膨脹機，例如渦輪，及正排量膨脹機，例如螺旋式膨脹機、渦卷式膨脹機、活塞式膨脹機及轉葉式膨脹機。機械動力可被直接使用(例如驅動壓縮機)或透過使用發電機轉化成電力。該裝置典型亦包括用於將經膨脹之工作流體冷卻之工作流體冷卻單元(例如冷凝器或熱交換器)及用於將冷卻的工作流體壓縮之壓縮機。
    在一實施例中，動力循環裝置包含熱交換單元、膨脹機、工作流體冷卻單元及壓縮機，其全部係以所列順序流體連通及透過這些裝置，工作流體在重複循環中從一組件流至下一個。
    在一實施例中，動力循環裝置包含：(a)一熱交換單元，於其中可將工作流體加熱；(b)一膨脹機(與熱交換單元流體連通)，其中可藉由使經加熱之工作流體膨脹降低其壓力而產生機械能；(c)一工作流體冷卻單元(與膨脹機流體連通)，用於冷卻經膨脹的工作流體；及(d)一壓縮機(與工作流體冷卻單元流體連通)，用於壓縮經冷卻的工作流體，該壓縮機進一步與熱交換單元流體連通使得工作流體在一重複循環中重複流經組件(a)、(b)、(c)及(d)。因此，該動力循環裝置包含(a)一熱交換單元；(b)一膨脹機(與熱交換單元流體連通)；(c)一工作流體冷卻單元(與膨脹機流體連通)；及(d)一壓縮機(與工作流體冷卻單元流體連通)，該壓縮機進一步與熱交換單元流體連通使得工作流體在一重複循環中重複流經組件(a)、(b)、(c)及(d)。
    圖1繪示一利用來自熱源的熱的ORC系統之一實施例的示意圖。熱供應熱交換器40傳遞熱源46供應的熱至工作流體(以液相進入該熱供應熱交換器40)。熱供應熱交換器40與熱源熱性連通(連通可藉由直接接觸或其他手段)。換言之，熱供應熱交換器40以任一種已知的熱傳手段接收來自熱源46的熱能。ORC系統工作流體循環通過熱供應熱交換器40並在其內獲得熱。在熱供應熱交換器(在一些例子中為蒸發器)40中至少一部分液體工作流體轉化成蒸氣。
    此時蒸氣形式的工作流體被導向至膨脹機32，此時膨脹製程會使至少一部份由熱源供應的熱能轉換成機械軸能。根據理想的速度及所需扭矩，此軸動力可藉由使用皮帶、滑輪、齒輪、傳動及類似裝置的傳統配置而作任何機械功。在一實施例中，該軸亦可連接至一電力產生設備，例如感應發電機30。所產生的電力可於局部使用或傳送至柵極。
    離開膨脹機32之仍處於蒸氣形式的工作流體繼續導向至冷凝器34，於該處充分的排熱可使流體冷凝成液體。
    理想上是具有一液體緩衝槽36位於冷凝器34與泵38之間，以確保常時可充分供應液相之工作流體至泵吸入口。液相之工作流體流到泵38，其將流體壓力提高，使流體可被導回到熱供應熱交換器40內，藉此完成朗肯循環迴圈。
    在另一實施例中，亦可使用在熱源及ORC系統間運轉的第二熱交換迴圈。在圖2中顯示有機朗肯循環系統，尤其是用於使用第二熱交換迴圈之系統。主要的有機朗肯循環係如上圖1所述操作。圖2所示之第二熱交換迴圈如下：使用熱傳介質(亦即第二熱交換迴圈流體)將來自熱源46'熱傳送至熱供應熱交換器40'。熱傳介質從熱供應熱交換器40'流至泵42'，其將熱傳介質泵回至熱源46'。此種配置提供另一種自熱源移除熱並將其傳送至ORC系統的手段。此種配置藉由促進各種用於顯熱傳遞之流體的使用而提供了彈性。
    事實上，本發明之工作流體可用作為第二熱交換迴圈流體，若迴圈內的壓力係維持在大於或等於迴圈內流體溫度的流體飽和壓力。另一方面，本發明之工作流體可用作為第二熱交換迴圈流體或熱載流體，以自運轉模式中的熱源抽出熱，其中工作流體可在熱交換過程中蒸發，藉此產生大的流體密度差異而足以維持流體流動(熱虹吸效應)。此外，可使用高沸點流體例如二醇類、鹽水、聚矽氧或其他基本上非揮發性流體以於上述第二迴圈配置中進行顯熱傳送。第二熱交換迴圈可使熱源或ORC系統之維護更為容易，因為這兩個系統可更容易地隔離或分開。與具有一包括高質量流/低熱通量部與緊跟著的高熱通量/低質量流部之熱交換器相比，此種作法可簡化熱交換器設計。有機化合物通常具有溫度上限，高於此溫度上限會發生熱分解。熱分解的開始與化學物質的特定結構有關，因此對於不同化合物會有所不同。為了能夠利用經由工作流體進行直接熱交換的高溫源，前述的熱通量及質量流設計考量可被用來促進熱交換，同時可將工作流體維持在低於其熱分解開始溫度。於此種情形中的直接熱交換通常需要有額外的工程學及機械特點，因此會增加成本。於此種情形中，藉由溫度控管，第二迴圈的設計可促進高溫熱源的利用，同時避免直接熱交換情形下所引發的問題。
    其他用於第二熱交換迴圈實施例的ORC系統元件基本上與圖1所示者相同。液體泵42使第二流體(例如熱傳介質)在第二迴圈內循環，使其進入熱源46內的迴圈部分而由其獲得熱。流體之後通過熱交換器40，而第二流體於此處將熱交給ORC工作流體。
    在上述製程的一實施例中，蒸發器溫度(藉由工作流體抽取熱時的溫度)係低於工作流體的臨界溫度。其中操作溫度為下列溫度之任一個或在任意二個下列數字所定義之範圍內(含)的實施例係被包括的：約40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170及約171℃。
    在上述製程的一實施例中，蒸發器操作壓力係低於約3.06 MPa。其中操作壓力為下列壓力之任一個或在任意二個下列數字所定義之範圍內(含)的實施例係被包括的：約0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.05、2.10、2.15、2.20、2.25、2.30、2.35、2.40、2.45、2.50、2.55、2.60、2.65、2.70、2.75、2.80、2.85、2.90、2.95、3.00、3.05及約3.06 MPa。
    使用低價設備組件實質擴張了有機朗肯循環的實際可行性(參見Joost J.Brasz,Bruce P.Biederman and Gwen Holdmann：“Power Production from a Moderate-Temperature Geothermal Resource”,GRC Annual Meeting,September 25-28th,2005；Reno,NV,USA)。舉例而言，將最大蒸發壓力限制在約2.2 MPa可讓該類低價設備組件的使用廣泛的應用在HVAC工業。
    在一實施例中，有用於動力循環裝置的組成物可包含從約0至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至50重量百分比HFC-245eb。在另一實施例中，有用的組成物主要由從約0至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至50重量百分比的HFC-245eb所組成。及在另一實施例中，有用的組成物由從約0至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至50重量百分比的HFC-245eb所組成。
    在另一實施例中，有用於動力循環裝置的組成物可包含從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比HFC-245eb。在另一實施例中，有用的組成物主要由從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比的HFC-245eb所組成。及在另一實施例中，有用的組成物由從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比的HFC-245eb所組成。
    注意到含有多於約50重量百分比Z-HFO-1336mzz之組成物相較於該系統理想值對動力產生具有較低能量效率及較低容積。
    該裝置可包括分子篩以幫助移除濕氣。乾燥劑可包含活性氧化鋁、矽膠或沸石為主的分子篩。在某些實施例中，較佳的分子篩具有約3埃、4埃或5埃之孔洞尺寸。代表性的分子篩包括MOLSIV XH-7、XH-6、XH-9以及XH-11(UOP LLC,Des Plaines,IL)。 動力循環組成物
    特別有用於動力循環(包括有機朗肯循環)之包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之組成物係共沸或類共沸。
    HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz用於共沸及類共沸組成物已被揭露於2011年3月2日申請之美國臨時專利申請案序號第61/448,241號(現在為WO2012/106565A2，於2012年8月9日公開)。
    在動力循環裝置的熱交換器(例如蒸發器及冷凝器)中，共沸組成物將具有零滑移。
    值得注意的是HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz與E-HFO-1438mzz之至少一者之組成物是不可燃的。已藉由標準測試ASTM 681測定某些包含HFC-245eb結合Z-HFO-1336mzz及/或E-HFO-1438mzz之組成物是不可燃的。值得特別注意的是含有至少41重量百分比Z-HFO-1336mzz及HFC-245eb之組成物。
    值得注意的是包含從約0至41重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約100至59重量百分比HFC-245eb之組成物。在另一實施例中，有用的組成物主要由從大於0至約50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從小於100至約50重量百分比的HFC-245eb所組成。及在另一實施例中，有用的組成物主要由從約大於0至約50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從小於100至約50重量百分比的HFC-245eb所組成。
    值得特別注意的是包含從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比HFC-245eb之組成物。在另一實施例中，有用的組成物主要由從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比的HFC-245eb所組成。及在另一實施例中，有用的組成物由從約41至50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從約59至50重量百分比的HFC-245eb所組成。
    根據本發明，提供包含HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz之工作流體。工作流體包含HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz及(i)進一步包含E-HFO-1336mzz或(ii)具有高於其臨界溫度之溫度，或(i)及(ii)二者。值得注意的是主要由HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz所組成之組成物及(i)進一步包含E-HFO-1336mzz，或(ii)具有高於其臨界溫度之溫度，或(i)及(ii)二者。
    亦值得注意的是主要由高於其臨界溫度及壓力的HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz所組成之工作流體。
    亦值得注意的是其中組成物具有高於工作流體臨界溫度之溫度及適合用於該溫度之潤滑劑。
    包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體也包括潤滑劑，其可含有選自由下列組成群組之潤滑劑：聚烷二醇、聚醇酯、聚乙烯醚、礦物油、烷基苯、合成石蠟、合成環烷及聚(α)烯烴。
    有用的潤滑劑包括該等適合與動力循環裝置使用者。尤其是現有使用於蒸氣壓縮冷凍裝置(利用氟氯碳化物冷媒)的潤滑劑。在一實施例中，潤滑劑包含在壓縮冷凍潤滑領域中通常已知為「礦物油」者。礦物油包含石蠟(亦即直鏈或支鏈之碳鏈飽和烴)、環烷(亦即環狀石蠟)與芳族(亦即不飽和的環烴，其含有一或多個特徵為交替雙鍵的環)。在一實施例中，潤滑劑包含在壓縮冷凍潤滑領域中通常已知為「合成油」者。合成油包括烷基芳族物質(即直鏈及支鏈烷基烷基苯類)、合成石蠟及環烷以及聚(α烯烴)。代表性的傳統潤滑劑為市售的BVM 100 N(由BVA Oils販售的石蠟性礦物油)、可購自Crompton Co.且商標為Suniso® 3GS及Suniso® 5GS之環烷礦物油、可購自Pennzoil且商標為Sontex® 372LT之環烷礦物油、可購自Calumet Lubricants且商標為Calumet® RO-30之環烷礦物油、可購自Shrieve Chemicals且商標為Zerol® 75、Zerol® 150及Zerol® 500之直鏈烷苯以及HAB 22(Nippon Oil販售的支鏈烷苯)。
    有用的潤滑劑亦可包括已設計為與氫氟碳化物冷凍劑一同使用的潤滑劑，並且在動力循環之操作條件下，可與本發明之工作流體互溶。此類潤滑劑包括但不限於聚醇酯(POE)如Castrol® 100(Castrol,United Kingdom)、聚烷二醇(PAG)如RL-488A(來自Dow(Dow Chemical,Midland,Michigan))、聚乙烯醚(PVE)以及聚碳酸酯(PC)。
    潤滑劑係藉由考量一給定之壓縮機要求下與該潤滑劑將曝露之環境下而選擇。
    值得注意的是在高溫具安定性的高溫潤滑劑。該動力循環能達到之最高溫度將決定所需之潤滑劑。
    特別值得注意的是在高達約200℃具安定性的聚α烯烴(POA)潤滑劑及在高達約200至220℃之溫度具有安定性的聚醇酯(POE)潤滑劑。同樣特別值得注意的是在約220至約350℃之溫度具安定性的全氟聚醚潤滑劑。PFPE潤滑劑包括可購自DuPont(Wilmington,DE)且商品名為Krytox®者，例如在高達約300至350℃仍具熱安定性的XHT系列。其他PFPE潤滑劑包括由Daikin Industries(Japan)販售且商品名為DemnumTM者，其在高達約280至330℃仍具熱安定性，以及購自Ausimont(Milan,Italy)且商品名為Fomblin®及Galden®者，例如可購得商品名為Fomblin®-Y Fomblin®-Z者，其在高達約220至260℃仍具熱安定性。
    在另一實施例中，所提供的工作流體包含HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz及進一步包含E-HFO-1336mzz。值得注意的是其中其他化合物(包括例如E-HFO-1336mzz)的總量係從大於零(亦即100百萬分之一或更多)至約8重量百分比之組成物。
    值得注意的是工作流體，其包含或主要由HFC-245eb、Z-HFO-1336mzz及E-HFO-1336mzz所組成(例如從100 ppm至8重量百分比E-HFO-1336mzz)。
    亦值得注意的是包含至少49.5重量百分比Z-HFO-1336mzz及HFC-245eb之組成物，其具有少於150的GWP。
    提供一組成物用於朗肯循環其轉化熱成機械能。該組成物包含如上所述之包含HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz之工作流體。該組成物可在高於工作流體組件之臨界溫度的溫度，尤其當如上所述用於在跨臨界或超臨界朗肯循環中產生動力時。組成物亦可包含至少一種潤滑劑，該潤滑劑適合用於至少約175℃之溫度。值得注意的是組成物，其包含至少一適合用於在從約175℃至約400℃範圍的溫度之潤滑劑。本發明組成物亦可包括其他組件，例如安定劑、增容劑及示蹤劑。 實例
    此處所描述的概念將以下列實例進一步說明之，該等實例不限制申請專利範圍中所描述發明之範疇。 實例1 使用HFC-245eb作為工作流體之有機朗肯循環
    表2比較在相同條件下，使用HFC-245eb作為工作流體之有機朗肯循環(ORC)與使用HFC-245fa作為工作流體之ORC的性能：Tevap=135℃；Tcond=40℃；過熱=10℃；過冷=10℃；膨脹機效率=0.8；壓縮機(液體泵)效率=0.6。
    表2顯示HFC-245eb除了具有比HFC-245fa低的GWP，其亦能使ORC具有比HFC-245fa更高的能量效率。此外，HFC-245eb的蒸發壓力低於HFC-245fa，這對能以較低的最高可允許工作壓力使用設備會是有利的。在一些例子中，HFC-245eb可用於置換現有ORC設備中的HFC-245fa以降低工作流體的GWP，增加能量效率及增加可允許的蒸發溫度。
    實例2 使用HFC-245eb/Z-HFO-1336mzz摻合物作為工作流體之有機朗肯循環
    表3比較在相同條件下使用不可燃摻合物A(Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 41/59 wt%)或不可燃摻合物B(Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 50/50 wt%)作為工作流體之有機朗肯循環(ORCs)的性能與使用HFC-245fa作為工作流體之ORC性能：Tevap=135℃；Tcond=40℃；過熱=10℃；過冷=10℃；膨脹機效率=0.8；壓縮機(液體泵)效率=0.6。
    表3顯示摻合物A及B除了具有比HFC-245fa低的GWP值外，其比HFC-245fa能使ORCs具有一些更高的能量效率。此外，摻合物A及B的蒸發壓力實質上低於HFC-245fa的蒸發壓力，這對能以較低的最高可允許工作壓力使用設備會是有利的。在一些例子中，摻合物A或摻合物B可用於置換現有ORC設備中的HFC-245fa(或CFC-114)以降低工作流體的GWP，允許較高的蒸發溫度(不超過設備的最高可允許工作壓力或工作流體的臨界溫度)及實現較高能量效率。摻合物C在容積上顯示比該系統理想值更大的損失。
    表3
    30‧‧‧感應發電機
    32‧‧‧膨脹機
    34‧‧‧冷凝器
    36‧‧‧緩衝槽
    38‧‧‧泵
    40‧‧‧熱供應熱交換器
    46‧‧‧熱源
    30’‧‧‧感應發電機
    32’‧‧‧膨脹機
    34’‧‧‧冷凝器
    36’‧‧‧緩衝槽
    38’‧‧‧泵
    40’‧‧‧熱供應熱交換器
    42’‧‧‧泵
    46’‧‧‧熱源
    圖1為根據本發明進行直接熱交換之有機朗肯循環系統與熱源之方塊圖。
    圖2為根據本發明之熱源及有機朗肯循環系統方塊圖，其使用第二迴圈配置從熱源提供熱至熱交換器以轉化成機械能。
    30‧‧‧感應發電機
    32‧‧‧膨脹機
    34‧‧‧冷凝器
    36‧‧‧緩衝槽
    38‧‧‧泵
    40‧‧‧熱供應熱交換器
    46‧‧‧熱源
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] 一種將來自熱源之熱轉化成機械能之方法，包含：使用從熱源供應之熱加熱包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體；以及使經加熱之工作流體膨脹以降低該工作流體的壓力及隨著工作流體的壓力降低而產生機械能。
    [2] 如請求項1所述之方法，其中該工作流體係在加熱之前經壓縮，以及使經膨脹的工作流體冷卻及壓縮用於重複的循環。
    [3] 如請求項2所述之方法，其中使用次臨界循環將來自熱源之熱轉化成機械能，包含：(a)壓縮液體工作流體至低於其臨界壓力之壓力；(b)使用由熱源供應之熱加熱來自(a)之經壓縮之液體工作流體以形成蒸氣工作流體；(c)使來自(b)之蒸氣工作流體膨脹以降低工作流體壓力及產生機械能；(d)使來自(c)之經膨脹工作流體冷卻以形成冷卻的液態工作流體；以及(e)將來自(d)之經冷卻的液態工作流體循環至(a)進行壓縮。
    [4] 如請求項2所述之方法，其中使用跨臨界循環將來自熱源之熱轉化成機械能，包含：(a)將一液體工作流體壓縮至高於該工作流體之臨界壓力；(b)使用由熱源供應之熱加熱來自(a)之經壓縮之工作流體；(c)使來自(b)之經加熱工作流體膨脹以降低工作流體壓力至低於其臨界壓力及產生機械能；(d)使來自(c)之經膨脹工作流體冷卻以形成冷卻的液態工作流體；以及(e)將來自(d)之經冷卻的液態工作流體循環至(a)進行壓縮。
    [5] 如請求項2所述之方法，其中使用超臨界循環將來自熱源之熱轉化成機械能，包含：(a)從高於其臨界壓力之壓力將工作流體壓縮至更高壓力；(b)使用由熱源供應之熱加熱來自(a)之受壓縮之工作流體；(c)使來自(b)之經加熱工作流體膨脹以降低工作流體壓力至低於其臨界壓力之壓力及產生機械能；(d)將來自(c)之經膨脹的工作流體冷卻形成高於其臨界壓力之冷卻工作流體；以及(e)將來自(d)之經冷卻的液態工作流體循環至(a)進行壓縮。
    [6] 如請求項1所述之方法，其中該工作流體是不可燃組成物，主要由HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz所組成。
    [7] 如請求項1所述之方法，其中該工作流體包含從多於0至約50重量百分比Z-HFO-1336mzz及從少於100至約48重量百分比HFC-245eb。
    [8] 如請求項1所述之方法，其中該工作流體由HFC-245eb組成。
    [9] 一種含有工作流體之動力循環裝置，其將熱轉化成機械能，其特徵在於：該裝置含有包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之工作流體。
    [10] 如請求項9所述之動力循環裝置，包含(a)一熱交換單元；(b)一膨脹機(與熱交換單元流體連通)；(c)一工作流體冷卻單元(與膨脹機流體連通)；及(d)一壓縮機(與工作流體冷卻單元流體連通)，該壓縮機進一步與熱交換單元流體連通使得工作流體在一重複循環中重複流經組件(a)、(b)、(c)及(d)。
    [11] 一種包含HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz之工作流體，其(i)進一步包含E-HFO-1336mzz(ii)具有高於其臨界溫度之溫度，或(i)及(ii)二者。
    [12] 如請求項11所述之工作流體，主要由高於其臨界溫度及壓力的HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz所組成。
    [13] 一種適合用於有機朗肯裝置之組成物，包含請求項11所述之工作流體及潤滑劑。
    [14] 如請求項13所述之組成物，其中該組成物的工作流體組分主要由HFC-245eb及Z-HFO-1336mzz所組成。
    [15] 如請求項13所述之組成物，其中該組成物具有高於工作流體臨界溫度之溫度及適合用於該溫度之潤滑劑。
    [16] 一種用於提高含有第一工作流體之現有朗肯循環系統的最高可行蒸發溫度之方法，包含：以包含HFC-245eb及可選擇地Z-HFO-1336mzz之第二工作流體置換第一工作流體。
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