CN103540295A

CN103540295A - 吸收式溴化锂循环混合介质及其制备方法

Info

Publication number: CN103540295A
Application number: CN201310452431.7A
Authority: CN
Inventors: 吴冬琪
Original assignee: City Of Kunshan Week City Lithium-Bromide Solution Factory
Current assignee: City Of Kunshan Week City Lithium-Bromide Solution Factory
Priority date: 2013-09-28
Filing date: 2013-09-28
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种吸收式溴化锂循环混合介质及其制备方法。所述混合介质在25℃下呈液态，所述混合介质以其组分的质量百分比含量计算为：溴化锂10～20%；溴化铵1～3%；非离子型表面活性剂1～5%；其余为水。该介质既缓解溴化锂循环工质易结晶和对系统的腐蚀性，改善溴化锂工质的热力学特性，又保证了体系的较高的循环性能系数，从而提高溴化锂吸收式制冷循环的热转换效率，节约制备成本。

Description

吸收式溴化锂循环混合介质及其制备方法

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种吸收式溴化锂循环混合介质及其制备方法。

背景技术

溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。

溴化锂，分子式：LiBr。白色立方晶系结晶或粒状粉末，极易溶于水，溶解度为254g/100ml水（90℃）；溶于乙醇和乙醚，微溶于吡啶，可溶于甲醇、丙酮、乙二醇等有机溶剂。易潮解，在100g水中的溶解度为142.7g(0℃),243.6g(82℃)。可溶于乙醚、乙醇、戊醇等溶剂中。有一水合物、二水合物、三水合物，常温时多为二水合物，160℃以上转变为无水物。

溴化锂制冷机还存在溴化锂溶液易腐蚀、易结晶等常见问题，使得其仅仅在具有废热废气等低品质能源地区具有实用价值，限制了其普及推广。提高溴化锂制冷机能效比并减少溴化锂溶液结晶的一个方法是提高吸收器内溴化锂溶液的温度，但是，当溴化锂溶液温度升高时其吸收能力却会大幅降低，影响机器的正常运转和制冷效果。因此，如何在保证溴化锂溶液最佳吸收效果的前提下升高吸收器内溴化锂溶液的温度，就成为溴化锂制冷技术领域日前一个亟需解决的技术难题。

在节能减排的重大需求下，以低品位热驱动的溴化锂吸收式制冷/热泵机组有广泛的应用前景，但是现有的吸收式溴化锂循环混合介质在应用中存在易结晶和对系统腐蚀的缺陷，因此改进吸收式溴化锂循环混合介质，可以改善工质的热力学特性，缓解其易结晶和对系统的腐蚀性，提高溴化锂吸收式制冷循环的热转换效率。如：专利US3541013将硫氰酸锂添加到溴化锂水溶液中，形成三元体系的吸收循环工质，增大了溶液的溶解度，降低了溶液的比热容，以利提高循环性能，同时使粘度和腐蚀性下降。专利AU18362/88中提出向溴化锂水溶液中添加氯化锂、碘化锂和硝酸锂，可以提高溶液的亲水性，使溶液蒸气压下降；同时扩大溶质的溶解范围，缓解溶液易结晶的问题。但该专利技术容易产生不稳定的中间产物，本发明因此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种吸收式溴化锂循环混合介质，该混合介质可以作为溴化锂制冷机的制冷剂，可以很好的吸收水蒸气，并且显著解决了现有技术中溴化锂溶液的结晶问题等缺陷。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种吸收式溴化锂循环混合介质，所述混合介质在25℃下呈液态，所述混合介质以其组分的质量百分比含量计算为：

溴化锂 10～20%，

溴化铵 1～3%，

非离子型表面活性剂 1～5%，

其余为水。

优选的技术方案是：所述混合介质中溴化锂与溴化铵的质量比为（5:1）～（10:1）。

优选的技术方案是：所述混合介质中非离子型表面活性剂选自蔗糖酯、吐温或司盘。

优选的技术方案是：所述混合介质中非离子型表面活性剂选自吐温-20、吐温-60、吐温-80、司盘-20、司盘-60或司盘-80。

本发明的另一目的在于提供一种所述的吸收式溴化锂循环混合介质的制备方法，所述方法包括将适宜的溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂，搅拌均匀后，再加入溴化铵均匀即可。

本发明涉及吸收式循环领域，具体是一种改进的吸收式溴化锂循环混合介质的制备方法，所制备的吸收式溴化锂循环混合介质适用于单效、双效等各种形式的溴化锂吸收式制冷/热泵机组。

本发明提出了一种改进吸收式溴化锂循环混合介质的制备方法，在溴化锂水溶液工质中加入适量的亲水性、高溶解度的离子液体做添加剂，既缓解溴化锂循环工质易结晶和对系统的腐蚀性，改善溴化锂工质的热力学特性，又保证了体系的较高的循环性能系数，从而提高溴化锂吸收式制冷循环的热转换效率，节约制备成本。本发明技术方案中针对不同的添加剂优选配比，可以最大程度改善溴化锂工质的热力学特性。

相对于现有技术，本发明具有以下技术特点：

本发明针对溴化锂水溶液循环介质提出以适当质量比例的溴化铵和非离子表面活性剂作为添加剂，可以获得如下效果：

(1)降低溶液的饱和蒸气压。在相同温度下配制，饱和溶液蒸汽压较溴化锂饱和溶液蒸汽压降低9～15％。

(2)增大溶液的溶解度。在相同浓度下，溶液的结晶温度可以降低8～17℃，缓解了溴化锂溶液作为循环工质的结晶问题，使吸收制冷循环有更宽的热源工作范围。

(3)使循环工质的热物性得到改善，同时循环工质的浓度变化范围扩大，循环中产生单位制冷量的溶液循环量下降，以致循环热转换效率得以提高。在操作工况为发生温度为85℃、冷凝温度为40℃，蒸发温度为10℃，以及吸收温度为30℃时，循环性能系数可以提高5％～10％。

(4)使溴化锂水溶液工质的腐蚀性得到缓解。

(5)单位循环工质的原材料以及制备成本下降5％～15％。

本发明技术方案得到的混合介质制备工艺温和，采用的反应条件为一般的技术条件，操作简便，合成时间短，而且反应过程无副产物，易于产物分离和精制，可以直接作为溴化锂水溶液工质使用，可以显著改善溴化锂水溶液工质易结晶和腐蚀性的缺陷，显著提高溴化锂吸收式制冷循环的热转换效率，改善溴化锂吸收式循环性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1吸收式溴化锂循环混合介质配制

组分	重量
		溴化锂	1000g
溴化铵	100g
		吐温-60	200g
水	8000g

室温下，用按照配方用量，向溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂吐温-60，搅拌均匀后，再加入溴化铵搅拌均匀即可配制完混合介质，进行浓缩至饱和溶液，经测定饱和溶液的沸点为164.0℃。而在同样温度下，溶质质量分数为60％的溴化锂饱和溶液的沸点为155.5℃。两者相比，新工质的沸点升高8.5℃，溶解度增加15.0％。体系的沸点升高意味着体系的蒸气压下降，此时的溶液对水蒸气有相对强的吸收特性。溶液浓度越高沸点升得也越高，但是结晶温度又限制了溶液的浓度。给定温度下，饱和工质溶液的盐浓度越高，且沸点升高值明显，则表明工质性能优良。

实施例2吸收式溴化锂循环混合介质配制

组分	重量
		溴化锂	1500g
溴化铵	300g
		司盘-80	300g
水	8000g

室温下，用按照配方用量，向溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂司盘-80，搅拌均匀后，再加入溴化铵搅拌均匀即可配制完混合介质，进行浓缩至饱和溶液，经测定饱和溶液的沸点为161.5℃。而同样温度下，浓度质量分数为60％的溴化锂饱和溶液的沸点为155.5℃。两者相比，沸点升高6.0℃，溶解度增加30.0％。

实施例3吸收式溴化锂循环混合介质配制

组分	重量
		溴化锂	1300g
溴化铵	300g
		吐温-60	400g
水	8000g

室温下，用按照配方用量，向溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂吐温-60，搅拌均匀后，再加入溴化铵搅拌均匀即可配制完混合介质，进行浓缩至饱和溶液，经测定饱和溶液的沸点为161.0℃。而同样温度下，浓度质量分数为60％的溴化锂饱和溶液的沸点为155.5℃。两者相比，新工质的沸点升高5.5℃，溶解度增加6.7％。

实施例4吸收式溴化锂循环混合介质配制

组分	重量
		溴化锂	1300g
溴化铵	300g
		吐温-60	400g
水	8000g

室温下，用按照配方用量，向溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂吐温-60，搅拌均匀后，再加入溴化铵搅拌均匀即可配制完混合介质，进行浓缩至饱和溶液，经测定饱和溶液的沸点为163.0℃。而同样温度下，浓度质量分数为60％的溴化锂饱和溶液的沸点为155.5℃。两者相比，新工质的沸点升高7.5℃，溶解度增加6.8％。

实施例5吸收式溴化锂循环混合介质配制

组分	重量
		溴化锂	1300g
溴化铵	400g
		吐温-60	300g
水	8000g

室温下，用按照配方用量，向溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂吐温-60，搅拌均匀后，再加入溴化铵搅拌均匀即可配制完混合介质，进行浓缩至饱和溶液，经测定饱和溶液的沸点为162.0℃。而同样温度下，浓度质量分数为60％的溴化锂饱和溶液的沸点为155.5℃。两者相比，新工质的沸点升高6.5℃，溶解度增加6.8％。

应用于单效吸收式制冷循环进行测试。该循环的操作工况分别为：发生温度100℃、冷凝温度40℃、蒸发温度10℃、以及吸收温度30℃。此时循环的性能系数为0.91。在相同的操作工况下，不添加离子液体的单效循环的性能系数为0.84。两者相比，性能系数提高了8.3％。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种吸收式溴化锂循环混合介质，其特征在于所述混合介质在25℃下呈液态，所述混合介质以其组分的质量百分比含量计算为：

溴化锂 10～20%，

溴化铵 1～3%，

非离子型表面活性剂 1～5%，

其余为水。

2.根据权利要求1中所述的吸收式溴化锂循环混合介质，其特征在于所述混合介质中溴化锂与溴化铵的质量比为（5:1）～（10:1）。

3.根据权利要求1中所述的吸收式溴化锂循环混合介质，其特征在于所述混合介质中非离子型表面活性剂选自蔗糖酯、吐温或司盘。

4.根据权利要求3中所述的吸收式溴化锂循环混合介质，其特征在于所述混合介质中非离子型表面活性剂选自吐温-20、吐温-60、吐温-80、司盘-20、司盘-60或司盘-80。

5.一种权利要求1～4任一所述的吸收式溴化锂循环混合介质的制备方法，其特征在于所述方法包括向溴化锂水溶液中加入预定比例的非离子型表面活性剂，搅拌均匀后，再加入溴化铵搅拌均匀。