CN102822310A - 具有包含锂盐和含有相同阴离子的有机盐的吸附剂的吸收式热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸收式热泵,其包括吸收介质,所述吸收介质包含锂盐和至少一种含有有机阳离子Q+的有机盐,其中锂盐和有机盐含有相同的阴离子,所述阴离子的摩尔质量不大于200g/mol并且不是卤离子,并且所述有机阳离子Q+的摩尔质量不大于200g/mol。所述吸收式热泵表现出由制冷剂和吸收介质组成的工作介质的改善的脱气范围。
Description
技术领域
本发明涉及具有改进的工作介质脱气范围的吸收式热泵。
背景技术
传统的热泵基于经由蒸发器和冷凝器的制冷剂的回路。在蒸发器中,制冷剂被蒸发并且因制冷剂带走蒸发热而从第一介质吸热。然后用压缩机使蒸发的制冷剂达到较高的压力并在比蒸发时更高的温度下在冷凝器中冷凝,导致蒸发热又被释放并且热量在较高温度水平被传递至第二介质。液化的制冷剂而后再被降压至蒸发器的压力。
传统的热泵的缺点是,它们消耗大量机械能来压缩气态制冷剂。另一方面,吸收式热泵减少了机械能需求。除了传统的热泵的制冷剂、蒸发器和冷凝器之外,吸收式热泵还具有吸收介质、吸收器和解吸器。在吸收器中,蒸发的制冷剂在蒸发压力下被吸附在吸收介质中,而后制冷剂通过在更高的冷凝压力下输入热量在解吸器中再从吸收介质解吸。与在传统热泵中压缩制冷剂蒸气相比,压缩由制冷剂和吸收介质组成的液态工作介质需要较少的机械能;机械能的消耗被用于解吸制冷剂的热能所代替。
操作吸收式热泵所需的吸收介质经由吸收器和解吸器的回路的尺寸基本上由吸收式热泵的工作介质的脱气范围确定;为了该目的,工作介质是经由吸收式热泵的吸收器和解吸器的回路中的制冷剂和吸收介质的混合物,并且术语“脱气范围”指的是在制冷剂耗尽的工作介质和制冷剂富集的工作介质之间的制冷剂含量之间的差异。因此,为了使得能够构造紧凑且便宜的吸收式热泵,需要具有大的脱气范围的吸收式热泵。
用于工业中的大部分吸收式热泵使用包括水作为制冷剂以及溴化锂作为吸收介质的工作介质。但是,该工作介质在许多应用中具有不令人满意的脱气范围,因为在工作介质由水和溴化锂组成的情形中,工作介质中的水浓度不能低于35-40重量%,因为否则溴化锂会结晶,从而会发生工作介质的固化。
WO 2005/113702描述了一种吸收式热泵,其使用具有离子液体作为吸收介质的工作介质,该离子液体优选地具有与制冷剂无限制的混溶性。尽管在使用离子液体作为吸收介质时可以避免吸收介质的结晶的问题,但是,实现的脱气范围一般不会优于由水和溴化锂组成的工作介质的情形,尤其不会优于包含水作为制冷剂的工作介质的情形。
WO 2006/134015在实施例VII a)中描述了利用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑鎓氢氧化物作为由溴化锂和水组成的工作介质的添加剂,以为了降低吸收介质的结晶温度。但是,其并没有公开在工作介质中水、溴化锂和离子液体应当存在的比例,并且没有公开添加剂对工作介质的脱气范围的影响。
在Korean J.Chem.Eng.,23(2006)113-116,K.-S.Kim et al.中,提出由水、溴化锂和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓溴化物组成的工作介质,该工作介质包含重量比为4:1和7:1的溴化锂和离子液体。在这些工作介质中,离子液体作为反结晶添加剂,增大了溴化锂的溶解度并降低了结晶温度。但是,并不能从公开的溶解性、粘度和表面张力推出所公开的工作介质的脱气范围。
US 6,155,057描述为了防止吸收介质结晶将包括烷基铵离子或杂环阳离子的有机盐加入包含作为吸附介质的卤化锂的工作介质中。
发明内容
已意外地发现,使用包含锂盐和至少一种摩尔质量不大于200g/mol的有机阳离子Q+的有机盐(其中锂盐和有机盐具有相同的其摩尔质量不大于200g/mol的阴离子)作为吸收介质的工作介质可达到与在单独使用锂盐或有机盐时相比更高的工作介质脱气范围。
因此,本发明提供吸收式热泵,其包括吸收器、解吸器、冷凝器、蒸发器、挥发性制冷剂及包含锂盐和至少一种含有有机阳离子Q+的有机盐的吸收介质,其中锂盐和有机盐具有相同的阴离子,所述阴离子的摩尔质量不大于200g/mol并且不是卤离子,并且所述有机阳离子Q+的摩尔质量不大于200g/mol。
本发明的吸收式热泵包括吸收器、解吸器、冷凝器、蒸发器、挥发性制冷剂和吸收介质。吸收式热泵的工作介质是吸收介质和制冷剂的混合物。在本发明的吸收式热泵运转过程中,气态制冷剂在吸收器中被吸收在缺少制冷剂的工作介质中产生富含制冷剂的工作介质并且释放吸收热。在解吸器中,通过供热,气态制冷剂从所得的富含制冷剂的工作介质解吸产生缺少制冷剂的工作介质,其被再循环至吸收器。在解吸器中所得的气态制冷剂在冷凝器中被冷凝释放凝结热,所得的液态制冷剂在蒸发器中蒸发,带走蒸发热,并将在该过程中所得的气态制冷剂再循环至吸收器。
术语“吸收式热泵”,在本发明中使用时,涵盖通过其在低温水平吸收热并再在较高温度水平下放热且通过向解吸器供热而被驱动的所有装置。因此,本发明的吸收式热泵包括吸收式制冷装置和更窄意义上的吸收式热泵,其中吸收器和蒸发器在比解吸器和冷凝器更低的工作压力下操作,还包括吸收式热转换器,其中吸收器和蒸发器在比解吸器和冷凝器更高的工作压力下操作。在吸收式制冷装置中,蒸发器中的蒸发热的摄取被用于冷却介质。在更窄意义上的吸收式热泵中,在冷凝器和/或吸收器中释放的热量被用于加热介质。在吸收式热转换器中,在吸收器中释放的吸收热被用于加热介质,吸收热在比将热提供给解吸器的更高的温度水平下获得。在一个优选的实施方式中,吸收式热泵作为吸收式制冷装置进行操作,并且热量从在蒸发器中待冷却的介质获取。
本发明的吸收式热泵包括含有锂盐和至少一种含有有机阳离子Q+的有机盐的吸收介质。锂盐和有机盐具有相同的阴离子。锂盐和有机盐在所述吸收介质中的比例优选大于50重量%,特别优选大于80重量%。所述吸收介质,除了所述锂盐之外,还可包含具有与所述有机盐的阴离子不同的阴离子的其它锂盐。含有不同阴离子的锂盐在锂盐总量中的比例优选小于20重量%,特别优选小于10重量%。
所述吸收介质所含的锂盐和有机盐的摩尔比优选地使锂盐和有机盐的混合物的熔点低于锂盐和有机盐各自的熔点。所述吸收介质所含的锂盐和有机盐的摩尔比特别优选地与锂盐和有机盐的低共熔混合物的摩尔比偏差不大于25%。在锂盐和有机盐的优选摩尔比下,实现特别宽的工作介质脱气范围,并且工作介质可在特别宽的温度范围内在吸收式热泵中使用。
在有机盐中,有机阳离子Q+的摩尔质量不大于200g/mol,优选不大于165g/mol。根据本发明,为了实现宽的工作介质脱气范围,重要是使用一种或多种含有低摩尔质量的有机阳离子Q+的有机盐。
适合的有机阳离子具体是通式(I)-(V)的阳离子:
R1R2R3R4N+ (I)
R1R2R3R4P+ (II)
R1R2R3S+ (III)
R1R2N+=C(NR3R4)(NR5R6) (IV)
R1R2N+=C(NR3R4)(XR5) (V)
其中
R1、R2、R3、R4、R5、R6相同或不同,并且各为氢、直链或枝化的脂肪族或烯族的烃基、脂环族或环烯族的烃基、芳香族烃基、烷基芳基、被OH、OR’、NH2、N(H)R’或N(R’)2末端官能化的直链或枝化的脂肪族或烯族的烃基,或者式-(R7-O)n-R8的聚醚,其中在式(V)的阳离子的情况中R5不是氢,
R’是脂肪族或烯族的烃基,
R7是含有2或3个碳原子的直链或枝化的亚烷基,
n是1-3,
R8是氢,或是直链或枝化的脂肪族或烯族的烃基,
X是氧原子或硫原子,和
其中基团R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少一个并且优选每个不是氢。
适合的还有式(I)-(V)的阳离子,其中基团R1和R3一起形成4至10元,优选5至6元环。
其它适合的阳离子是在环中含有至少一个季氮原子的杂芳族阳离子,所述原子带有如上定义的基团R1,优选地在所述氮原子上的取代基是吡咯、吡唑、咪唑、噁唑、异噁唑、噻唑、异噻唑、吡啶、嘧啶、吡嗪、吲哚、喹啉、异喹啉、噌啉、喹喔啉或酞嗪的衍生物。
有机阳离子Q+优选包含季氮原子。所述有机阳离子Q+优选为1,3-二烷基咪唑鎓离子、1,3-二烷基咪唑啉鎓离子、N-烷基吡啶鎓离子、N,N-二烷基吡咯烷鎓离子或者具有R1R2R3R4N+结构的铵离子,其中R1、R2和R3彼此独立地各为氢、烷基或羟乙基,并且R4是烷基。
有机阳离子Q+特别优选为1,3-二烷基咪唑鎓离子,其中烷基独立地选自甲基、乙基、正丙基和正丁基。有机阳离子Q+特别优选为1,3-二甲基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-(正丁基)-3-甲基咪唑鎓或1-(正丁基)-3-乙基咪唑鎓。
在另一个特别优选的实施方案中,所述有机盐是胆碱盐。
有机盐优选地在高达150℃的温度下热稳定。优选使用与水可无限混合并且水解稳定的有机盐。水解稳定的有机盐当在80℃下储存8000小时时在含有50重量%水的混合物中水解表现出小于5%分解率。
锂盐和有机盐包含相同的摩尔质量不大于200g/mol的阴离子并且不是卤离子。所述阴离子可带有一价、二价或者多价负电荷,并且优选是一价负电荷,特别优选一元酸的阴离子。所述阴离子的摩尔质量限制在小于200g/mol改进了工作介质的脱气范围。
适合作为所述锂盐和有机盐共有的阴离子是,一元无机酸的阴离子优选硝酸根、亚硝酸根和氰酸根,以及一元有机酸的阴离子,优选羧酸,例如,甲酸根、乙酸根、丙酸根和苯甲酸根。同样适合的可以是,二元无机酸的一价阴离子和二价阴离子,优选硫酸根、硫酸氢根、碳酸根和碳酸氢根,以及二元有机酸的一价阴离子和二价阴离子,优选草酸根、琥珀酸根和丙二酸根。其它适合的阴离子是三元无机酸的一价阴离子、二价阴离子和三价阴离子,优选磷酸根、磷酸氢根和磷酸二氢根。此外,适合的是二元和三元无机酸的偏酯,优选甲基硫酸根、甲基磷酸根和二甲基磷酸根。特别优选硝酸根、甲酸根、乙酸根、氰酸根、硫酸根、甲基硫酸根、碳酸根、草酸根、琥珀酸根、甲基磷酸根、二甲基磷酸根、磷酸氢根和磷酸二氢根,特别是乙酸根。
在一个优选的实施方案中,锂盐和有机盐共有的阴离子的pKb大于5,优选大于7。选择具有如此pKb的阴离子的盐可改进在吸收操作过程中有机盐对分解的稳定性。
本发明的吸收式热泵,作为制冷剂,优选包含水、甲醇、乙醇、2-丙醇、三氟乙醇、二氧化硫、二氧化碳或氨,特别优选水、乙醇、2-丙醇或三氟乙醇,最优选水。
在一个优选的实施方案中,选择有机盐和制冷剂以使锂盐在制冷剂中的溶液(其在35℃下饱和)的蒸气压高于具有相同的制冷剂重量比例的有机盐和制冷剂的混合物的蒸气压。优选使用水、甲醇、乙醇、2-丙醇或三氟乙醇,特别优选水,作为制冷剂。这样的实施方案的实例是1-乙基-3-甲基咪唑鎓硝酸盐作为有机盐、硝酸锂作为锂盐并且水作为制冷剂,以及1-(正丁基)-3-甲基咪唑鎓乙酸盐作为有机盐、乙酸锂作为锂盐并且水作为制冷剂。通过相应地选择有机盐和制冷剂实现工作介质脱气范围的进一步改进。
本发明的吸收式热泵,在工作介质中,除了吸收介质和制冷剂之外,还可包含其它添加剂,优选腐蚀抑制剂和/或促润湿的添加剂。腐蚀抑制剂占所述吸收介质质量的比例优选为10-50 000ppm,特别优选100-10 000ppm。促润湿的添加剂占所述吸收介质质量的比例优选为10-50 000ppm,特别优选100-10 000ppm。
现有技术已知的适合于吸收式热泵中所用材料的所有非挥发性腐蚀抑制剂可用作腐蚀抑制剂。
优选选自非离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂中的一种或多种表面活性剂用作促润湿的添加剂。
适合的非离子型表面活性剂是烷基胺烷氧基化物、酰胺基胺、烷醇酰胺、烷基膦氧化物、烷基-N-葡萄糖酰胺、烷基葡萄糖苷、胆汁酸、烷基烷氧基化物、山梨聚糖酯、山梨聚糖酯乙氧基化物、脂肪醇、脂肪酸乙氧基化物、酯乙氧基化物和聚醚硅氧烷。
适合的两性离子型表面活性剂是甜菜碱、烷基甘氨酸、sultains、两性基丙酸盐、两性基乙酸盐、叔胺氧化物和硅基甜菜碱(silicobetaine)。
适合的阳离子型表面活性剂是含有1或2个含有8-20个碳原子的取代基的季铵盐,特别是相应的四烷基铵盐、烷基吡啶鎓盐、酯季铵盐(esterquats)、二酰胺基胺季铵盐(diamidoamine quats)、咪唑啉鎓季铵盐、烷氧基烷基季铵盐、苄基季铵盐和聚硅氧烷季铵盐。
在一个优选的实施方案中,所述促润湿的添加剂包含一种或多种通式R(OCH2CHR’)mOH的非离子型表面活性剂,其中m是4-40,并且R是含有8-20个碳原子的烷基、含有8-20个碳原子的烷基芳基,或者含有3-40个环氧丙烷单元的聚环氧丙烷基团,并且R’是甲基,或者优选氢。
在另一个优选的实施方案中,所述促润湿的添加剂包含聚醚-聚硅氧烷共聚物,其含有大于10重量%的[Si(CH3)2O]单元和大于10重量%的[CH2CHR-O]单元,其中R是氢或甲基。特别优选通式(VI)-(VIII)的聚醚-聚硅氧烷共聚物:
(CH3)3Si-O-[SiR1(CH3)-O]n-Si(CH3)3 (VI)
R2O-Ap-[B-A]m-Aq-R2 (VII)
R2O-[A-Z]p-[B-Si(CH3)2-Z-O-A-Z]m-B-Si(CH3)2[Z-O-A]qO1-qR2 (VIII)
其中
A是式-[CH2CHR3-O]r-的二价基团,
B是式-[Si(CH3)2-O]s-的二价基团,
Z是含有2-20个碳原子的二价直链或枝化的亚烷基,优选-(CH2)3-,
n是1-30,
m是2-100,
p、q各为0或1,
r是2-100,
s是2-100,
基团R1中的1-5个是通式-Z-O-A-R2的基团并且剩余的基团R1各是甲基,
R2是氢,或是脂肪族或烯族的烷基或含有1-20个碳原子的酰基,和
R3是氢或甲基。
所述促润湿的添加剂是本领域技术人员从现有技术已知的用于水溶液的添加剂,并且可通过现有技术已知的方法制备。
在本发明的吸收式热泵的一个优选实施方案中,含制冷剂的蒸气相与含吸收介质的液相被吸收器和/或解吸器中的半渗透膜彼此分隔,其中所述半渗透膜可渗透所述制冷剂而不可渗透所述吸收介质。
所述半渗透膜优选为溶解扩散膜。溶解扩散膜几乎没有孔隙。对于溶解扩散膜,膜对制冷剂的选择渗透性是因为制冷剂溶于膜的材料中并且通过膜扩散,而吸收介质不溶于膜的材料。因此,对于本发明的吸收式热泵,溶解扩散膜的适合性可由本领域的技术人员通过对制冷剂和吸收介质在膜的材料中的溶解性的简单试验来确定。
对于用水作为制冷剂的实施方案,可使用本领域技术人员从渗析、反渗透和全蒸发技术领域得知的适合于从盐水溶液除去盐的任何无孔的膜作为溶解扩散膜。
用于溶解扩散膜的材料优选为亲水性或亲水官能化的聚合物,其包含聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并咪唑酮、聚酰胺酰肼、纤维素酯、乙酸纤维素酯、二乙酸纤维素酯、三乙酸纤维素酯、丁酸纤维素酯、硝酸纤维素酯、聚脲、聚呋喃、聚乙二醇、聚(辛基甲基硅氧烷)、聚硅氧烷、聚烷基硅氧烷、聚二烷基硅氧烷、聚酯-聚醚嵌段共聚物、聚砜、磺酸化的聚砜、聚酰胺,特别是芳香族聚酰胺、聚醚、聚醚醚酮、聚酯、聚醚-脲复合材料、聚酰胺-脲复合材料、聚醚砜、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸或聚丙烯腈。也可使用这些聚合物中的两种或更多种的混合物或共聚物。特别优选由乙酸纤维素酯、交联聚乙二醇、交联聚二甲基硅氧烷或聚酯-聚醚嵌段共聚物组成的溶解扩散膜。
在另一个优选的实施方案中,所述半渗透膜是微孔膜。出于本发明的目的,微孔膜是具有穿过膜的孔的膜,孔的最小直径为0.3nm-100μm。所述膜的孔优选为0.3nm-0.1μm。
优选使用不被由吸收介质和制冷剂组成的工作介质润湿的微孔膜。在此,术语“润湿”是指工作介质与微孔膜之间的接触角小于90度,致使工作介质因毛细管力而渗透入膜的孔中。工作介质与微孔膜之间的接触角优选大于120度,特别优选大于140度。非润湿性微孔膜的使用在液态工作介质侧的压力高于蒸气侧的情况中还可防止液态工作介质经过膜的孔流至膜的蒸气侧。因此,对于本发明的吸收式热泵,微孔膜的适合性可由本领域技术人员通过测定工作介质与膜之间的接触角来确定。
对于使用水作为制冷剂的实施方案,优选使用疏水性微孔膜作为半渗透膜。适合的疏水性微孔膜是作为防水但水蒸汽可透过的膜的功能布料技术领域中的技术人员已知的。
优选使用由聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯或氟烷基改性的聚合物组成的疏水性微孔膜。也可使用这些聚合物中的两种或更多种的混合物或共聚物。其它适合的膜是包含无机疏水性微孔材料的无机疏水性微孔膜或复合膜,例如由硅岩(silicalite)或疏水化的二氧化硅形成其孔的膜。
所述半渗透膜优选被安置于多孔支撑层上。安置在多孔支撑层上可获得即使在使用薄的半渗透膜时也机械上稳定的膜元件。这允许通过所述膜更快速地传质,故此吸收器的构造更小且更紧凑。所述支撑层优选被安置在毗邻蒸气相的半渗透膜侧上。支撑层的所述安置与在面向液态工作介质的膜侧上安置支撑层相比产生更低的传质阻力。
多孔支撑层可包含无机或有机材料。所述膜优选被安置于由疏水性聚合物特别是聚烯烃、聚酯或聚偏二氟乙烯组成的多孔支撑层上。所述支撑层还可包含增强材料,例如利用织物层。
在一个优选的实施方案中,所述半渗透膜以中空纤维的形式安置。中空纤维形式的膜的实施方案赋予吸收器和/或解吸器特别紧凑的构造,并且允许在蒸气相与液相之间压差较高的情况下运转。
本发明的吸收式热泵优选具有两级或多级特别优选两级的构造,正如在例如F.Ziegler,R.Kahn,F.Summerer,G.Alefeld″Multi-Effect absorptionchillers″,Rev.Int.Froid 16(1993)301-311中对于吸收式制冷机的描述。
本发明的吸收式热泵优选具有额外的热交换器,利用其在从解吸器供至吸收器的缺少制冷剂的工作介质与从吸收器供至解吸器的富含制冷剂的工作介质之间进行热交换。逆流热交换器特别优选用于此目的。
在一个优选的实施方案中,系统部件吸收器、解吸器、冷凝器和蒸发器中至少其一具有由聚合物材料制得的壁表面,通过其与环境进行热交换。所述聚合物材料在此情况中优选为聚酰胺、聚酰亚胺或聚醚醚酮。作为聚酰胺,优选使用聚酰胺12。作为聚酰亚胺,优选使用二苯甲酮四羧酸二酐的聚酰亚胺以及甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯(methylenedi(phenyl diisocyanate))的混合物,其可从Evonik Fibres以商品名P84获得。可通过使用聚合物材料避免热交换表面的腐蚀。同时,可通过使用聚酰胺、聚酰亚胺或聚醚醚酮达到高传热系数,赋予吸收式热泵紧凑的构造。
以下实施例说明本发明而不限制本发明的主题。
实施例
实施例1-8水用作制冷剂的脱气范围
在蒸发器和吸收器中10mbar的压力、吸收器中35℃的温度,解吸器和冷凝器中70mbar的压力,以及解吸器中80℃的最大温度下,运转吸收式制冷机,测定可达到的最大脱气范围。为此,将吸收介质与不同量的水混合,在每种情况中测定蒸气压,以此方式测定水含量,在该含水量下,含有吸收介质的混合物分别在35℃下的蒸气压为10mbar或者在80℃下的蒸气压为70mbar。在35℃下蒸气压为10mbar的混合物对应于可用于吸收式制冷机运转的最富含制冷剂的工作介质。可用于吸收式制冷机运转的最缺少制冷剂的工作介质是在80℃下蒸气压为70mbar的混合物。以最富含制冷剂的工作介质与最缺少制冷剂的工作介质在制冷剂水的质量分数的差异计算脱气范围。结果示于表1中。
表1中的数据表明,根据本发明,若阴离子不是卤离子,用具有相同阴离子的有机盐和锂盐的吸收介质达到较高的脱气范围。与工业用的吸收介质溴化锂相比,也实现脱气范围的改进。
表1:用水作为制冷剂的吸收介质的脱气范围
*非本发明
**锂盐与有机盐的摩尔比,
EMIMBr=1-乙基-3-甲基咪唑鎓溴盐
EMIMOAc=1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐
EMIMNO3=1-乙基-3-甲基咪唑鎓硝酸盐
BMIMBr=1-丁基-3-甲基咪唑鎓溴盐
HMIMCl=1-甲基咪唑鎓氯盐
HMIMOAc=1-甲基咪唑鎓乙酸盐
Claims (16)
1.吸收式热泵,其包括吸收器、解吸器、冷凝器、蒸发器、挥发性制冷剂和吸收介质,其特征在于所述吸收介质包含锂盐和至少一种含有有机阳离子Q+的有机盐,其中锂盐和有机盐含有相同的阴离子,所述阴离子的摩尔质量不大于200g/mol并且不是卤离子,并且所述有机阳离子Q+的摩尔质量不大于200g/mol。
2.权利要求1的吸收式热泵,其特征在于所述吸收介质所含的所述锂盐和所述有机盐的摩尔比使锂盐和有机盐的混合物的熔点低于所述锂盐和所述有机盐各自的熔点。
3.权利要求2的吸收式热泵,其特征在于所述吸收介质所含的所述锂盐和所述有机盐的摩尔比与锂盐和有机盐的低共熔混合物的摩尔比的偏差不大于25%。
4.权利要求1-3中的任一项的吸收式热泵,其特征在于锂盐和有机盐在所述吸收介质中的比例大于50重量%。
5.权利要求1-4中的任一项的吸收式热泵,其特征在于所述制冷剂选自水、甲醇、乙醇、2-丙醇、三氟乙醇、二氧化硫、二氧化碳和氨。
6.权利要求5的吸收式热泵,其特征在于所述制冷剂是水。
7.权利要求1-6中的任一项的吸收式热泵,其特征在于在35℃下饱和的所述锂盐在所述制冷剂中的溶液的蒸气压高于具有相同重量比例的制冷剂的所述有机盐和所述制冷剂的混合物的蒸气压。
8.权利要求1-7中的任一项的吸收式热泵,其特征在于所述有机阳离子Q+选自1,3-二烷基咪唑鎓离子、1,3-二烷基咪唑啉鎓离子、N-烷基吡啶鎓离子、N,N-二烷基吡咯烷鎓离子和具有R1R2R3R4N+结构的铵离子,其中R1、R2和R3彼此独立地为氢、烷基或羟乙基,并且R4是烷基。
9.权利要求1-8中的任一项的吸收式热泵,其特征在于所述阴离子选自硝酸根、甲酸根、乙酸根、氰酸根、硫酸根、甲基硫酸根、碳酸根、草酸根、琥珀酸根、甲基磷酸根、二甲基磷酸根、磷酸氢根和磷酸二氢根。
10.权利要求1-9中的任一项的吸收式热泵,其特征在于所述阴离子的pKb大于5。
11.权利要求1-10中的任一项的吸收式热泵,其特征在于所述阴离子具有一价负电荷。
12.权利要求11的吸收式热泵,其特征在于所述阴离子是一元酸的阴离子。
13.权利要求1-12中的任一项的吸收式热泵,其特征在于其作为吸收式制冷机操作,并且在蒸发器中从待冷却的介质吸收热量。
14.权利要求1-13中的任一项的吸收式热泵,其特征在于其具有两级构造。
15.权利要求1-14中的任一项的吸收式热泵,其特征在于含制冷剂的蒸气相和含吸收介质的液相被所述吸收器和/或解吸器中的半渗透膜彼此分隔,并且所述半渗透膜可渗透所述制冷剂而不可渗透所述吸收介质。
16.权利要求1-15中的任一项的吸收式热泵,其特征在于吸收器、解吸器、冷凝器和蒸发器各部件中至少其一具有由选自聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚醚酮的聚合物材料制得的壁表面,通过其与环境进行热交换。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105264040A (zh) * | 2013-05-28 | 2016-01-20 | 徐延杰 | 包括双重制冷剂和液体工作流体的制冷系统 |
CN109477671A (zh) * | 2016-04-06 | 2019-03-15 | 华氏有限公司 | 吸附式热泵和用于运行吸附式热泵的方法 |
CN111426092A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-17 | 中南大学 | 余热吸收制冷循环方法及装置 |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2088389B1 (de) * | 2008-02-05 | 2017-05-10 | Evonik Degussa GmbH | Absorptionskältemaschine |
EP2087930A1 (de) * | 2008-02-05 | 2009-08-12 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren zur Absorption eines flüchtigen Stoffes in einem flüssigen Absorptionsmittel |
DE102009000543A1 (de) | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren, Absorptionsmedien und Vorrichtung zur Absorption von CO2 aus Gasmischungen |
DE102009047564A1 (de) | 2009-12-07 | 2011-06-09 | Evonik Degussa Gmbh | Arbeitsmedium für eine Absorptionskältemaschine |
EP2380940A1 (de) * | 2010-04-20 | 2011-10-26 | Evonik Degussa GmbH | Absorptionswärmepumpe mit Sorptionsmittel umfassend Lithiumchlorid und ein organisches Chloridsalz |
MY153070A (en) * | 2010-11-08 | 2014-12-31 | Evonik Degussa Gmbh | Working medium for absorption heat pumps |
DE102011077377A1 (de) | 2010-11-12 | 2012-05-16 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Absorption von sauren Gasen aus Gasmischungen |
EP2780098A1 (de) | 2011-11-14 | 2014-09-24 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von sauren gasen aus einer gasmischung |
DE102012200907A1 (de) | 2012-01-23 | 2013-07-25 | Evonik Industries Ag | Verfahren und Absorptionsmedium zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung |
DE102012207509A1 (de) | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Absorption von CO2 aus einer Gasmischung |
DE102015004266A1 (de) | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Hans-Jürgen Maaß | Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von Energie zur Wärme-und Kälteerzeugung mit Salzschmelzen |
DE102015212749A1 (de) | 2015-07-08 | 2017-01-12 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen |
SG11201805127RA (en) * | 2015-12-24 | 2018-07-30 | Keppel Offshore & Marine Tech Ct Pte Ltd | Low motion semi-submersible |
WO2017205807A1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | Yazaki Corporation | Eutectic mixtures of ionic liquids in absorption chillers |
DE102016210483A1 (de) | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren und Absorptionsmittel zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen |
DE102016210478A1 (de) | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen |
DE102016210481B3 (de) | 2016-06-14 | 2017-06-08 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zum Reinigen einer ionischen Flüssigkeit |
EP3257568B1 (de) | 2016-06-14 | 2019-09-18 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren zur entfeuchtung von feuchten gasgemischen mit ionischen flüssigkeiten |
EP3257569A1 (de) | 2016-06-14 | 2017-12-20 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren zur entfeuchtung von feuchten gasgemischen |
DE102016210484A1 (de) | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Entfeuchtung von feuchten Gasgemischen |
EP3257843A1 (en) | 2016-06-14 | 2017-12-20 | Evonik Degussa GmbH | Method of preparing a high purity imidazolium salt |
JP7201161B2 (ja) * | 2017-09-04 | 2023-01-10 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 吸収式冷凍機用作動媒体及びこれを用いた吸収式冷凍機 |
IL273219B2 (en) | 2017-09-29 | 2024-01-01 | Res Triangle Inst | Methods and device to generate hydrogen |
WO2020114576A1 (en) | 2018-12-04 | 2020-06-11 | Evonik Operations Gmbh | Process for dehumidifying moist gas mixtures |
EP3810578B1 (en) * | 2019-01-15 | 2023-01-04 | Yazaki Corporation | Ionic liquid additives for use as an absorbent in absorption chillers |
JP2023500312A (ja) | 2019-11-08 | 2023-01-05 | ピアスクラフト・アイピー・リミテッド | 地面効果クラフト |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990012848A1 (en) * | 1989-04-24 | 1990-11-01 | Gas Research Institute | Improved aqueous absorption fluids |
US6155057A (en) * | 1999-03-01 | 2000-12-05 | Arizona Board Of Regents | Refrigerant fluid crystallization control and prevention |
WO2006134015A1 (de) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Evonik Degussa Gmbh | Neuartige arbeitsmedien für kälteprozesse |
CN1957057A (zh) * | 2004-05-21 | 2007-05-02 | 巴斯福股份公司 | 用于吸收式热泵、吸收式制冷机和热转换器的新的工作物对 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4524587A (en) * | 1967-01-10 | 1985-06-25 | Kantor Frederick W | Rotary thermodynamic apparatus and method |
JPS5991188A (ja) * | 1982-11-17 | 1984-05-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 吸収液 |
NL8403517A (nl) * | 1984-11-19 | 1986-06-16 | Rendamax Ag | Absorptie-resorptie warmtepomp. |
JPS6273055A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-03 | 日本鋼管株式会社 | 吸収式ヒ−トポンプ |
US5255534A (en) * | 1992-06-25 | 1993-10-26 | Gas Research Institute | System and process for operating and absorption cycle around a crystallization curve of the solution |
JP2776200B2 (ja) * | 1993-05-25 | 1998-07-16 | 日本鋼管株式会社 | 吸収式製氷蓄冷装置 |
US8506839B2 (en) * | 2005-12-14 | 2013-08-13 | E I Du Pont De Nemours And Company | Absorption cycle utilizing ionic liquids and water as working fluids |
EP2380940A1 (de) * | 2010-04-20 | 2011-10-26 | Evonik Degussa GmbH | Absorptionswärmepumpe mit Sorptionsmittel umfassend Lithiumchlorid und ein organisches Chloridsalz |
-
2010
- 2010-04-20 EP EP10160434A patent/EP2380941A1/de not_active Withdrawn
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990012848A1 (en) * | 1989-04-24 | 1990-11-01 | Gas Research Institute | Improved aqueous absorption fluids |
US6155057A (en) * | 1999-03-01 | 2000-12-05 | Arizona Board Of Regents | Refrigerant fluid crystallization control and prevention |
CN1957057A (zh) * | 2004-05-21 | 2007-05-02 | 巴斯福股份公司 | 用于吸收式热泵、吸收式制冷机和热转换器的新的工作物对 |
WO2006134015A1 (de) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Evonik Degussa Gmbh | Neuartige arbeitsmedien für kälteprozesse |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KI-SUB KIM ETAL.: "Surface tension and viscosity of 1-butyl-3-methylimidazolium iodide and 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, and solubility of lithium bromide+1-butyl-3-methylimidazolium bromide in water", 《KOREAN J. CHEM. ENG.》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105264040A (zh) * | 2013-05-28 | 2016-01-20 | 徐延杰 | 包括双重制冷剂和液体工作流体的制冷系统 |
CN109477671A (zh) * | 2016-04-06 | 2019-03-15 | 华氏有限公司 | 吸附式热泵和用于运行吸附式热泵的方法 |
CN109477671B (zh) * | 2016-04-06 | 2021-04-27 | 华氏有限公司 | 吸附式热泵和用于运行吸附式热泵的方法 |
CN111426092A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-17 | 中南大学 | 余热吸收制冷循环方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2561032A1 (de) | 2013-02-27 |
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