CN104080880B - 用于在高温环境中冷却的离子液体 - Google Patents

用于在高温环境中冷却的离子液体 Download PDF

Info

Publication number
CN104080880B
CN104080880B CN201280068899.XA CN201280068899A CN104080880B CN 104080880 B CN104080880 B CN 104080880B CN 201280068899 A CN201280068899 A CN 201280068899A CN 104080880 B CN104080880 B CN 104080880B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
purposes according
cooling medium
purposes
anion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280068899.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104080880A (zh
Inventor
R.卡布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
The general Yiaonike Co. Ltd.
Original Assignee
General Yiaonike Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Yiaonike Co Ltd filed Critical General Yiaonike Co Ltd
Publication of CN104080880A publication Critical patent/CN104080880A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104080880B publication Critical patent/CN104080880B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10—Liquid materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D233/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D233/56—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms
    • C07D233/58—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring nitrogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/048—Boiling liquids as heat transfer materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/066—Cooling mixtures; De-icing compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明描述了包含具有0%‑8.5%重量的氢含量的离子液体的冷却介质及其用途。

Description

用于在高温环境中冷却的离子液体
本发明涉及离子液体，其可用于在高温环境下冷却。
依据普遍认可的文献，离子液体是液态的盐，更准确地说是低熔点盐的熔化物，如该低熔点盐具有熔点≤100℃（见于如Wasserscheid，Peter；Welton，Tom(编辑)；“IonicLiquids in Synthesis (合成中的离子液体)”，Wiley-VCH2008；ISBN978-3-527-31239-9）。但是，值得注意的是≤100℃的溶化温度是任意选择的。
所述离子液体可展示出某些非常引人关注的特性，例如具有很低的几乎不可测量的蒸气压、大的液相线范围、好的电传导性及引人关注的溶剂特性。这些特性使离子液体易于几种应用，例如，作为溶剂（如在有机合成或无机合成中、过渡金属催化中、生物催化中、多相反应中、光化学中、聚合物合成中及纳米技术中），萃取剂（如液液萃取或液气萃取、在原油处理过程中硫的去除、在水处理过程中重金属的去除及液膜萃取），电解液（如在电池中、燃料电池中、在电容器中、在太阳能电池中、在传感器中、在电镀术中、在电化学金属处理中、电化学合成中及纳米技术中），润滑剂，凝胶，有机合成试剂，在所谓的“绿色化学”中（如作为挥发性有机化合物的替代物），抗静电添加剂，化学分析的特殊应用（如气相层析、质谱分析法、毛细管区带电泳），液晶，用于存储和释放氢，作为热流体，如作为冷却介质等。
在US 2009/314460中，描述了使用移动模具的铸件脱模程序，该模具通过液态冷却剂冷却，其中所述冷却剂是液体金属或离子液体，其中离子液体被定义为一群由有机阳离子和主要的无机阴离子组成的盐，这些盐通常具有低于100℃的熔点。
在WO 2010/136403中公开用作冷却介质的离子液体。据描述离子液体只由离子（阳离子和阴离子）组成，并且为在100℃以下的温度下为液态的盐，并不包括溶解于溶剂如水中的盐。依据WO 2010/136403所述的阳离子包括咪唑、吡啶、吡咯烷、胍、脲、硫脲、哌啶、吗啉、膦或铵，所述阳离子另外可以是烷基化的，阴离子包括硫酸根、磷酸根、卤化物、氟化阴离子如四氟硼酸根、六氟硼酸根、三氟醋酸根、三氟甲磺酸根和六氟磷酸根、磺酸根、亚膦酸根或甲苯磺酸根。
已知离子液体确实几乎没有蒸气压，因此在它们高达300℃和甚至更高的高热分解点以下一般是不可燃烧的。然而，当加热到它们热分解温度以上时，它们形成气态分子分解产物，这些分解产物是可以燃烧的。在燃烧实验中可观察到，典型的离子液体在体相已经达到闪点温度后开始燃烧，并且在很多情况下，仅在给予来自热源的相当高的外热输入时，燃烧才继续。这不同于常规分子液体，如矿物油可在大约80到100℃温度下被点燃，该温度远远低于它的热分解点，因为矿物油确实具有蒸气压，在该温度形成可燃烧气相。正如WO2010136403A1所述，当与热（还原）表面或热（还原）熔化物在温度约高于500℃下相接触时，离子液体不会形成氢和氧的高爆混合物（爆鸣气体或氢氧气体）。这不同于水，水仍然被广泛用作冷却剂。相对于水，离子液体的缺点可能是在20℃下在通常大约10到大约100mPas范围内的更高的粘度，以及水比热容的约50-75%的比热容。
综上所述，离子液体冷却介质在安全方面通常比水或热油作为冷却剂更优质。但是，如果离子液体被加热至超过它们的热分解点，它们仍然形成可燃或不可燃的气态产物，这些气态产物会在密闭的冷却系统中引起压力的增加或者甚至危险的增加。在如因导管破裂而意外流出至例如熔融金属的情况下，其会引起严重溅射或者甚至较小的爆炸。
本发明的任务是减少或者甚至克服在离子液体冷却介质中气态分解产物的形成，以避免前文所述缺点。
依照本发明，出乎意料地发现，包含具有8.5%重量的氢或更少的离子液体的冷却介质与具有更高氢含量的离子液体（及其他冷却介质）相比表现出低得多或者甚至几乎无溅射或爆炸反应行为。术语“氢”表示结合到其他原子如碳原子上的氢原子，是离子液体阴离子或阳离子的一部分，或是离子或分子副产物或添加剂的一部分，但不是气态氢。正如实验性研究所发现的，碳原子或形成挥发性燃烧产物的其他原子如硫、氮、氟或氯的含量似乎具有较小重要性。
在一方面，本发明提供一种冷却介质，如用于高温环境中，其包含氢含量为0%到8.5%重量、例如0%到7%重量、如0%到6.5%重量的离子液体。
本发明提供的冷却介质在本文中也称为“（依照）本发明的冷却介质”。包含离子液体的冷却介质可为由离子液体组成的冷却介质。本文中本发明所提供的作为冷却介质的离子液体也被称为“（依照）本发明的离子液体”。
本文使用的术语“离子液体”，如在本发明的方法中，包括熔解温度高达250℃ (如≤100℃和>100℃但≤250℃；优选≤100℃及更优选低于室温)的盐。
本文使用的术语“离子液体”另外包含所有的液体有机盐和由无机阳离子和有机阴离子或无机阴离子组成的盐混合物。此外，额外的带有无机阳离子和有机或无机阴离子的盐可溶解于该离子液体，其包含但一定不局限于与基础离子液体中存在的相同的一种或多种阴离子。另外，在该离子液体中可例如以其少量溶解添加剂，例如阻燃剂。
在另一方面，本发明提供一种依照本发明的冷却介质，该冷却介质另外包含含有无机阳离子和有机或无机阴离子的溶解盐，和/或溶解阻燃剂。
形成依照本发明的冷却介质中的离子液体的阳离子和阴离子的化学性质重要性较小。合适的阳离子和阴离子是那些形成以下离子液体的阳离子和阴离子，所述离子液体含氢量不超过8.5%，例如0%至8.5%。
在下文中，术语“部分”表示具有1至8个碳原子的烷基、全氟烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基或杂芳基，例如C1-C4-烷基、C2-C4-烯基、C2-C4-炔基、苯基、苄基或杂芳基，优选烷基。出于简明的原因，应该指出在本申请中术语C1-C4-烷基或类似术语是对C1-烷基（甲基）、C2-烷基（乙基）……、C4-烷基（正丁基、异丁基、叔丁基）或类似术语的缩写符号。一般而言，支链是优选的，已发现其优于线性链。
在依照本发明的离子液体中，优选阳离子选自咪唑、苯并咪唑或膦，其任选且优选被C1-C4烷基取代，例如包括1,3-二烷基咪唑、1,2,3-三烷基咪唑、1,3-二烷基苯并咪唑、1,2,3-三烷基苯并咪唑、四烷基膦阳离子，其中优选烷基独立为C1-C4烷基。
依照本发明的示例性实施方案，所述阳离子为季铵、膦、吡啶、吡咯、哌啶、吡咯烷、吗啉、(苯并)咪唑或吡唑。
依照本发明另外一个示例性实施方案，所述阳离子为季铵或季膦阳离子。依照该方法另外一个示例性实施方案，所述阳离子包含一至四个如前所述的部分。
依照本发明另外一个示例性实施方案，所述阳离子为选自由吡啶、吡咯组成的组中的一种，例如其中一个部分结合在氮原子上和/或一至三个部分结合在碳环的碳原子上。
依照本发明另外一个示例性实施方案，所述阳离子为选自由哌啶、吡咯烷和吗啉组成的组中的一种，例如其中一个或两个部分结合在氮原子上和/或所述一至四个部分中的一至三个结合到碳环的碳原子上。
依照本发明另外一个示例性实施方案，所述阳离子为选自由(苯并)咪唑和吡唑组成的组中的一种，例如其中所述一至四个部分中相应的一个结合到各自的氮原子上和/或所述一至四个部分中的一至三个结合到碳环的碳原子上。出于简明的原因，应该注意在多于一个氮原子的情况下，第一个部分可与第一个氮原子结合而第二个部分可与第二个氮原子结合。
依照本发明另外一个示例性实施方案，所述阳离子优选为以下中的一种：四甲基铵、四乙基铵、三乙基甲基铵、四丁基铵、三丁基甲基铵、1,3-二甲基咪唑、1,3-二乙基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、1,2,3-三甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-2,3-二甲基咪唑和1-丁基-2,3-二甲基咪唑、1-丙基-3-甲基咪唑、1-丙基-2,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基苯并咪唑、1-丁基-3-甲基苯并咪唑、1,2,3-三甲基苯并咪唑、1-乙基-3-甲基苯并咪唑、1-乙基-2,3-二甲基苯并咪唑和1-丁基-2,3-二甲基苯并咪唑、1-丙基-3-甲基苯并咪唑、1-丙基-2,3-二甲基苯并咪唑。
依照本发明另外一个示例性实施方案，所述阳离子优选为以下中的一种：N-丁基-N-甲基吡咯烷、N-丙基-N-甲基吡咯烷、N-乙基-N-甲基吡咯烷、N,N-二甲基吡咯烷、N-叔丁基-N-甲基吡咯烷、N-异-丙基-N-甲基吡咯烷、N-异-丙基-N-乙基吡咯烷、N,N-二-异-丙基吡咯烷、N-叔丁基-N-乙基吡咯烷、N-丁基-N-甲基吗啉、N-丙基-N-甲基吗啉、N-乙基-N-甲基吗啉、N,N-二甲基吗啉、N-叔丁基-N-甲基吗啉、N-异-丙基-N-甲基吗啉、N-异-丙基-N-乙基吗啉、N,N-二-异-丙基吗啉、N-叔丁基-N-乙基吗啉、N-丁基-N-甲基哌啶、N-丙基-N-甲基哌啶、N-乙基-N-甲基哌啶、N,N-二甲基哌啶、N-叔丁基-N-甲基哌啶、N-异-丙基-N-甲基哌啶、N-异-丙基-N-乙基哌啶、N,N-二-异-丙基哌啶、N-叔丁基-N-乙基哌啶、三甲基-异-丙基铵、二甲基-二-异-丙基铵、甲基-三-异-丙基铵、三甲基-叔-丁基铵、二甲基-二-叔-丁基铵、甲基-三-叔-丁基铵、三甲基-异-丙基膦、二甲基-二-异-丙基膦、甲基-三-异-丙基膦、三甲基-叔-丁基膦、二甲基-二-叔-丁基膦、甲基-三-叔-丁基膦。
在另一方面本发明提供依照本发明的冷却介质，其中所述离子液体的阳离子选自咪唑，例如C1-C6烷基-咪唑，例如1-乙基-或者1-丁基咪唑，其中咪唑基环任选被烷基如C1-C4烷基、例如甲基取代。
在另一方面本发明提供依照本发明的冷却介质，其中所述离子液体的阳离子选自咪唑、苯并咪唑或膦，其任选独立地被C1-C4烷基、全氟代C1-C4烷基和/或氰基如一个或多个氰基基团取代。
在依照本发明的离子液体中阴离子包含离子液体化学中常见的阴离子。优选所述阴离子的化学式包含3个或更少的氢原子，更优选所述阴离子完全不含氢。优选所述阴离子包含杂元素，例如卤素、氧、氮、硫、硅、硼、磷、金属元素例如铁、锑、锡、铜、钼、铝、锌、钴、镍、锰、钨、钒或钛；这些杂元素可彼此(如上文列举的金属离子与卤素)形成（但不限于）复合阴离子，可形成SCN-、CN-、N(CN)2 -或含氧配基，或任意其他不含氢的配基。
适合的阴离子包括如氟化物；氯化物；溴化物；硫氰酸根；二氰胺根；六氟磷酸根；硫酸根；磷酸根；磷酸氢根；磷酸二氢根；膦酸根HPO3 2-，膦酸氢根H2PO3 -；氨基磺酸根H2N-SO3 -，甲磺酸根，二甲基磷酸根，二甲基膦酸根，二乙基磷酸根，二乙基膦酸根，四氟硼酸根，三氟甲磺酸根，三氟醋酸根，双(三氟甲基磺酰基)亚胺(bis(trifluormethylsulfonyl)imide)，三(三氟甲基磺酰基)甲基化物(tris(trifluormethylsulfonyl)methide)，氟烷基磷酸根如三(五氟乙基)三氟磷酸根，甲基硫酸根，乙基硫酸根，四氰基硼酸根，碳硼烷，烷基-螺硼酸根如双(草酸根合)硼酸根或双(丙二酸根合)硼酸根，四-取代的硼酸根，例如下式的四-取代的硼酸根：
[BRiRjRkRl]-　　　　　　　　　Va，
其中Ri至Rl彼此独立为氟或有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；有机磺酸根，例如下式的有机磺酸根：
[Rm-SO3]-　　　　　　　　Vb，
其中Rm为有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；
有机硫酸根，例如下式的有机硫酸根：
[Rm-OSO3]-　　　　　　　　　Vc，
其中Rm为有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；
羧酸根，例如下式的羧酸根：
[Rn-COO]-　　　　　　　　　　　Vd，
其中Rn为有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；
（氟烷基）氟磷酸根，例如下式的（氟烷基）氟磷酸根：
[PFx(CyF2y+1-zHz)6-x]-　　　　　　Ve，
其中1≤x≤6，1≤y≤8和0≤z≤2y+1；
下式的亚胺：
[Ro-SO2-N-SO2-Rp]-　　　　　　　　　　Vf
[Rr-SO2-N-CO-Rs]-　　　　　　　　　　Vg，或
[Rt-CO-N-CO-Ru]-　　　　　　　　　　Vh，
其中Ro至Ru各自独立为氟或有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；
下式的有机磷酸根：
[Rm-OPO3]2-或(Vj)[Rm-OPO2-ORn]-　　　　　　　　　Vi，
其中Rm为有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；和其中Rn为氢或有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；
下式的有机膦酸根：
[Rm-PO3]2-　　　　　　　　　　Vk，或
[Rm-PO3-Rn]-　　　　　　　　　　Vl，
其中Rm为有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代；
和其中Rn为氢或有机、无机、脂肪族或全氟化脂肪族、芳香族、杂芳族或全氟化芳香族或杂芳族残基，例如包含1到4个碳原子的脂肪族残基，包含5到10个碳原子的芳香族或杂芳族残基，其任选包含一个或更多个杂原子和/或任选被一个或更多个不含氢的官能团或卤素取代。
在本发明的优选实施方案中阴离子包含硫酸根、磷酸根、磺酸根、硼酸根、卤化物如氟化物例如SiF6、四氟硼酸根或氯化物如四氯高铁酸根-(III)，所述阴离子任选被烷基化，例如被C1-C8烷基(包括卤化C1-C8烷基如三氟甲基)烷基化，或者被芳化，如被苯基芳化，例如包括C1-C4烷基硫酸根如甲基硫酸根、乙基硫酸根，C1-C6二烷基磷酸根如二乙基磷酸根，C1–C4烷基磺酸根，其中烷基任选卤化如氟化，如甲磺酸根、三氟甲磺酸根、SiF6 2-，卤化如氟化硼酸根，如四氟硼酸根，芳化磷酸根如三苯基磷酸根，高铁酸根例如四氯高铁酸根-(III)；如二乙基磷酸根，三苯基磷酸根，甲磺酸根，三氟甲磺酸根，甲基硫酸根，乙基硫酸根，SiF6 2-，四氯高铁酸根-(III)和/或四氟硼酸根。
本发明离子液体可适当地制备，如依据如已知方法(如先有技术描述的已知方法)类似地制备。离子液体的制备过程从如Wasserscheid，Peter；Welton，Tom (编辑)；“IonicLiquids in Synthesis(合成中的离子液体)”，Wiley-VCH 2008；ISBN 978-3-527-31239-9；Rogers，Robin D.；Seddon，Kenneth R.( 编辑)； “Ionic Liquids-IndustrialApplications to Green Chemistry (离子液体——工业应用至绿色化学)”，ACSSymposium Series 818，2002；ISBN 0841237891和其中引用的许多文献中获知。
据发现依照本发明的离子液体有高闪点。在另一方面，本发明提供依照本发明的冷却介质，其中所述离子液体具有至少200℃、例如250℃的闪点，其按DIN ISO 2592测定。
优选依照本发明的离子液体具有低熔点，例如从-20℃以下到40℃。
在另一方面，本发明提供依照本发明的冷却介质，其中所述离子液体具有40℃以下的熔解点，如20℃以下，如0℃以下，如-20℃以下。
包含具有低氢含量的离子液体的本发明冷却介质，由于在高温环境下特别在与高温熔化物或高温表面接触时的低反应性、低火焰体积和低爆炸性，在安全方面特别地有用。
本发明的冷却介质尤其可用于以下应用中：
●作为水或基于水的冷却液体的替代物或作为基于有机液体(所谓的热油)的冷却流体的替代物，在高温环境(500℃ – 2000℃)下冷却技术设备，以便防止在技术失败、人为失误、自然灾难和意外事故情况下具有破坏性或甚至毁灭性后果的爆炸性分解反应物的形成，所述有机液体例如石蜡类和萘类、矿物油类、烷基苯类、苯甲基-和二苯甲基甲苯、联苯类、二苯基醚类、三联苯类、部分氢化的三联苯类、四联苯类、三芳基醚类、烷基萘类、聚亚烷基二醇(polyalkylenglykoles)、高沸点酯类、硅油。
●尤其是冶金炉和其机组的冷却；一般在金属、金属合金和金属间化合物的生产和加工、灰烬和炉渣的处理(包括硅、难熔金属和含有硼、碳、氮和硅的金属间化合物的生产和加工)中冶金设备的冷却。用于生产如铝或钠的熔盐电解。
● 玻璃和陶瓷生产工业中炉和机组的冷却。
● 水泥生产工业中炉和机组的冷却。
● 有机物和生物原料的气化中反应器和机组的冷却。
● 焚化工厂(包括废气焚化如通过后燃室)中炉和机组的冷却，及灰烬和炉渣的冷却。
● 核电厂中反应器和机组的冷却。
● 常规热电厂中燃烧室和机组的冷却。
在另一方面，本发明提供依照本发明的冷却介质用于冷却以下设备的用途：
-高温环境中的技术设备，
-冶金炉和其机组，
-在玻璃和陶瓷生产工业中的炉和机组，
-水泥生产工业中的炉和机组，
-有机物和生物原料气化中的反应器和机组，
-焚化工厂中的炉和机组，
-核电厂中的反应器和机组，
-常规热电厂中的燃烧室和机组。
实施例1
将5kg熔融铜置于恒温1200℃的小冶金炉上。考虑了冶金领域专家所知道的全部专业预防措施，例如通风橱、防火安全服及头盔、防火幕等。将离子液体测试流体以1ml/s的恒定流量通过¼＂不锈钢毛细管直接泵入该铜熔融物中。所述不锈钢毛细管的出口在坩埚底部的直接上方浸入该熔融铜中，所述位置是在可能的爆炸反应方面最差的位置。冶金学专家组拍摄并观察了所述实验。他们的视听注意力特别集中在该铜熔融物的溅射、爆炸反应性和火焰体积。这些参数通过以下数字评价：
反应性:0-5
0=无可见溅射、气体逸出或沸腾蒸发
5=非常严重的溅射、气体逸出或沸腾蒸发
火焰体积:0-5
0=无可见火焰
5=非常大的火焰体积
基准:矿物油“Castrol HDX”，见表格：
结果:
在下面表1中列出了离子液体的组成，它们的总化学式，碳原子“C”、氢原子“H”和可形成气态燃烧产物的其它原子“Z”以重量百分数计的计算含量，通过热平衡(按DIN51007)测量的在空气中分解的T-Onset温度，闪点(按DIN ISO 2592)以及反应性（RA）和火焰体积（FV）的评价。列出的各重量百分数基于组合物总分子量。Z = 形成气态燃烧产物的其他原子，如氮、硫、氟、氯，但不包括氧。EMIM为1-乙基-3-甲基咪唑和BMIM为1-丁基-3-甲基咪唑。
表1
上表1的结果显示多种离子液体的结果，因其非常高的热分解点/闪电和低熔点(除EMIM-甲磺酸盐和Bmim-辛基硫酸盐(熔点为34-35℃)外，全部在室温下为液体)所致而选择所述离子液体。从表1显而易见的是，反应性RA和火焰体积FV即使在其他形成气态燃烧产物的原子含量增加的情况下也随氢含量减少而减少。此外，可观察到9.26%的氢含量与其中氢含量低于8.5%的本发明化合物相比在RA和FV方面表现出明显差别。例如，反应性RA从氢含量高于8.5%（9.26%）的化合物的3.5至少减少至本发明离子液体的3（减少大约14%）直至1（减少大约71%）。类似地，火焰体积从从氢含量高于8.5%（9.26%）的化合物的3.5至少减少至本发明离子液体的2（减少大约43%）直至1（减少大约71%）。
在下面的目录中列举了有关离子液体的现有技术：
● Bai, Liguang, Zhu, Jiqin, Chen, Biaohua, Li, Chengyue, Fei,Weiyang, Huagong Xuebao (中文版) (2010), 61(12), 3037-3043.
● Zhang, M. M., Reddy, R. G., Transactions of the Institutions ofMining and Metallurgy, Section C: Mineral Processing and ExtractiveMetallurgy (2010), 119(2), 71-76.
● Nieto de Castro, Carlos A., Langa, Elisa, Morais, Ana L., Lopes,Manuel L. Matos, Lourenco, Maria J. V., Santos, Fernando J. V., Santos, M.Soledade C. S., Lopes, Jose N. Canongia, Veiga, Helena I. M., Macatrao,Mafalda等, Fluid Phase Equilibria (2010), 294(1-2), 157-179.
● Szarvas, Laszlo, Gerhard, Dirk, Oehlenschlaeger, Steffen, Alemany,Aurelie, Ger. Offen. (2010), DE 102009051087 A1 20100506
● Franca, Joao M. P., Nieto de Castro, Carlos A., Matos Lopes,Manuel, Nunes, Valentim M. B., Journal of Chemical & Engineering Data (2009),54(9), 2569-2575.
● Zhang, Mingming, Reddy, Ramana G., ECS Transactions (2007), 2(28,Energy Systems for the Twenty-First Century: Opportunities for Application ofSolar, and Conversion Technologies), 27-34.
● Van Valkenburg, Michael E., Vaughn, Robert L., Williams, Margaret,Wilkes, John S., Thermochimica Acta (2005), 425(1-2), 181-188.
● Olbert, Gerhard, Mattke, Torsten, Fiene, Martin, Huttenloch,Oliver, Hammon, Ulrich, Ger. Offen. (2004), DE 10316418 A1 20041021
● Van Valkenburg, Michael E., Vaughn, R. Larry, Williams, Margaret,Wilkes, John S., Proceedings - Electrochemical Society (2002), 2002-19(MoltenSalts XIII), 112-123。

Claims (18)

1.冷却介质用于冷却高温环境中的技术设备的用途，其中
-所述设备具有500℃–2000℃的温度，
-所述冷却介质包含具有0%-8.5%重量的氢含量的离子液体，其中所述离子液体具有≤100℃的熔化温度。
2.冷却高温环境中的技术设备的方法，其中所述设备具有500℃–2000℃的温度并用冷却介质处理，其中所述冷却介质包含具有0%-8.5%重量的氢含量的离子液体，其中所述离子液体具有≤100℃的熔化温度。
3.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述冷却介质具有0%-7%重量的氢含量。
4.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述冷却介质具有0%-6.5%重量的氢含量。
5.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述离子液体具有至少200℃的闪点，该闪点按DIN ISO 2592测定。
6.依照权利要求5的用途或依照权利要求5的方法，其中所述离子液体具有至少250℃的闪点，该闪点按DIN ISO 2592测定。
7.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述离子液体具有40℃以下的熔点。
8.依照权利要求7的用途或依照权利要求7的方法，其中所述离子液体具有-20℃以下的熔点。
9.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述离子液体的阳离子选自铵、膦、吡啶、吡咯、哌啶、吡咯烷、吗啉、咪唑、苯并咪唑或吡唑。
10.依照权利要求9的用途或依照权利要求9的方法，其中所述离子液体的阳离子选自咪唑、苯并咪唑或膦。
11.依照权利要求10的用途或依照权利要求10的方法，其中所述咪唑、苯并咪唑和膦独立地被C1-C4烷基、全氟代C1-C4烷基和/或氰基所取代。
12.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述离子液体的阴离子包含杂元素。
13.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述离子液体的阴离子包含3个以下的氢原子。
14.依照权利要求13的用途或依照权利要求13的方法，其中所述阴离子为不含氢的。
15.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述离子液体的阴离子选自二乙基磷酸根、三苯基磷酸根、甲磺酸根、三氟甲磺酸根、甲基硫酸根、乙基硫酸根、SiF6 2-、四氯高铁酸根-(III)和/或四氟硼酸根。
16.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述冷却介质还包含具有无机阳离子和有机或无机阴离子的溶解盐。
17.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述冷却介质还包含溶解的阻燃剂。
18.依照权利要求1的用途或依照权利要求2的方法，其中所述技术设备包括：
-冶金炉和其机组，
-在玻璃和陶瓷生产工业中的炉和机组，
-水泥生产工业中的炉和机组，
-有机物和生物原料气化中的反应器和机组，
-焚化工厂中的炉和机组，
-核电厂中的反应器和机组，或
-常规热电厂中的燃烧室和机组。
CN201280068899.XA 2012-02-02 2012-12-28 用于在高温环境中冷却的离子液体 Active CN104080880B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12153670 2012-02-02
EP12153670.0 2012-02-02
PCT/EP2012/077010 WO2013113461A1 (en) 2012-02-02 2012-12-28 Ionic liquids for cooling in high temperature environment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104080880A CN104080880A (zh) 2014-10-01
CN104080880B true CN104080880B (zh) 2017-07-25

Family

ID=47470019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280068899.XA Active CN104080880B (zh) 2012-02-02 2012-12-28 用于在高温环境中冷却的离子液体

Country Status (16)

Country Link
US (2) US20150007963A1 (zh)
EP (1) EP2809739B1 (zh)
JP (2) JP2015509130A (zh)
KR (1) KR101621184B1 (zh)
CN (1) CN104080880B (zh)
AU (1) AU2012367944B2 (zh)
BR (1) BR112014018886B1 (zh)
CA (1) CA2861775C (zh)
CL (1) CL2014001852A1 (zh)
HK (1) HK1202570A1 (zh)
IN (1) IN2014DN06708A (zh)
MX (1) MX367572B (zh)
PE (1) PE20142105A1 (zh)
PH (1) PH12014501742B1 (zh)
RU (1) RU2621105C2 (zh)
WO (1) WO2013113461A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT515566A1 (de) 2014-03-06 2015-10-15 Inteco Special Melting Technologies Gmbh Verfahren zur Kühlung von flüssigkeitsgekühlten Kokillen für metallurgische Prozesse
DE102015001190B4 (de) 2015-01-31 2016-09-01 Karlfried Pfeifenbring Kühlelement für metallurgische Öfen sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlelements
WO2017205828A1 (en) 2016-05-26 2017-11-30 Yazaki Corporation Guanidinium-based ionic liquids in absorption chillers
JP6898355B2 (ja) * 2016-05-26 2021-07-07 矢崎総業株式会社 吸収式冷凍機におけるイオン液体の共融混合物
AT519400B1 (de) * 2016-11-23 2019-08-15 Mettop Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kühlelementes
JP2018144027A (ja) * 2017-03-01 2018-09-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 調湿システム用液体吸湿材料
JP7002048B2 (ja) * 2017-03-01 2022-01-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 調湿システム用液体吸湿材料
CN106907333A (zh) * 2017-04-12 2017-06-30 浙江贝德泵业有限公司 一种微通道冷却器空调泵
DE102017127497A1 (de) * 2017-11-21 2019-05-23 Sms Group Gmbh Verfahren zur Herstellung von Mehrphasenstählen mittels ionischer Flüssigkeiten
JP7266201B2 (ja) * 2018-08-23 2023-04-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 調湿システム用液体吸湿材料
EP3636638A1 (de) 2018-10-08 2020-04-15 proionic GmbH Zusammensetzung umfassend eine ionische flüssigkeit mit fluoriertem anion
EP3757189A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-30 Evonik Operations GmbH Use of ionic liquids as coolants for vehicle engines, motors and batteries
CN114958454B (zh) * 2022-05-26 2023-10-10 金宏气体股份有限公司 离子液体组合物及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263924A (zh) * 2000-01-01 2000-08-23 华东理工大学 (LiNO3－KNO3－NaNO3－NaNO2)混合熔盐及制备方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL20C (nl) * 1911-06-03 1913-08-01 Krupp Gmbh Verbetering aan geschut met verstelbare dubbelknievormig gebogen rad-as
DE20100506U1 (de) 2001-01-12 2001-05-10 Heidel Gmbh & Co Kg Gießhaut zur Herstellung von Kraftfahrzeuginnenverkleidungen aus flexiblem Polyurethanmaterial
DE10208822A1 (de) * 2002-03-01 2003-09-11 Solvent Innovation Gmbh Halogenfreie ionische Flüssigkeiten
DE10316418A1 (de) * 2003-04-10 2004-10-21 Basf Ag Verwendung einer ionischen Flüssigkeit
DE102004046042A1 (de) * 2004-09-21 2005-09-15 Basf Ag Verfahren zur Durchführung von endothermen oder exothermen heterogen katalysierten Gasphasenreaktionen an einem Festbett aus porösen Katalysatorformkörpern
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
EP1844880A1 (en) 2006-04-12 2007-10-17 So & So Sommerhofer OEG Strip casting
JP5200406B2 (ja) 2006-06-13 2013-06-05 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼帯の冷却方法
DE102007006455B4 (de) * 2007-02-05 2008-11-13 Q-Cells Ag Wärmereservoir und Verfahren zur Bearbeitung eines mit einem Wärmereservoir thermisch gekoppelten Substrates sowie Verwendung eines Wärmetransportmediums
CN101657515B (zh) * 2007-04-03 2013-04-17 纳幕尔杜邦公司 使用多元醇与离子液体的混合物的热传递体系
JP5237681B2 (ja) * 2007-08-03 2013-07-17 出光興産株式会社 潤滑油基油および潤滑油組成物
US20090071155A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 General Electric Company Method and system for thermochemical heat energy storage and recovery
DE102009051087A1 (de) 2008-10-29 2010-05-06 Basf Se Arbeitsmedium für Kälte- und Wärmeprozesse, enthaltend ein Tetraalkylammoniumsalz
AT508292B1 (de) 2009-05-28 2011-03-15 Mettop Gmbh Verfahren zur kühlung eines metallurgischen ofens sowie kühlkreislaufsystem für metallurgischeöfen
KR20120030103A (ko) * 2009-06-25 2012-03-27 브이티유 홀딩 게엠베하 유기분자 합성방법
US20110039467A1 (en) * 2009-08-11 2011-02-17 H&C Chemical Ionic liquid flame retardants
JP6358799B2 (ja) * 2010-11-08 2018-07-18 エボニック デグサ ゲーエムベーハーＥｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ 吸収式ヒートポンプのための作動媒体
DE102011014713B4 (de) 2011-03-23 2016-05-19 Audi Ag Tankentlüftungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
CN114292627B (zh) * 2013-11-22 2024-01-30 科慕埃弗西有限公司 包含四氟丙烯和四氟乙烷的组合物、它们在功率循环中的用途、以及功率循环设备
JP6305845B2 (ja) * 2014-06-19 2018-04-04 デクセリアルズ株式会社 イオン液体、潤滑剤及び磁気記録媒体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263924A (zh) * 2000-01-01 2000-08-23 华东理工大学 (LiNO3－KNO3－NaNO3－NaNO2)混合熔盐及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2809739B1 (en) 2020-12-09
RU2621105C2 (ru) 2017-05-31
EP2809739A1 (en) 2014-12-10
MX367572B (es) 2019-08-27
BR112014018886A2 (zh) 2017-06-20
BR112014018886B1 (pt) 2021-05-25
RU2014135520A (ru) 2016-03-27
JP6559167B2 (ja) 2019-08-14
WO2013113461A1 (en) 2013-08-08
CN104080880A (zh) 2014-10-01
PH12014501742A1 (en) 2014-11-10
CA2861775A1 (en) 2013-08-08
JP2015509130A (ja) 2015-03-26
HK1202570A1 (zh) 2015-10-02
KR101621184B1 (ko) 2016-05-13
BR112014018886A8 (pt) 2017-07-11
AU2012367944A1 (en) 2014-07-17
US20150007963A1 (en) 2015-01-08
CL2014001852A1 (es) 2015-02-06
IN2014DN06708A (zh) 2015-05-22
MX2014008635A (es) 2014-10-24
US20160138876A1 (en) 2016-05-19
KR20140119732A (ko) 2014-10-10
PE20142105A1 (es) 2014-12-20
US10677532B2 (en) 2020-06-09
CA2861775C (en) 2017-01-17
PH12014501742B1 (en) 2014-11-10
JP2017110229A (ja) 2017-06-22
AU2012367944B2 (en) 2016-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104080880B (zh) 用于在高温环境中冷却的离子液体
Fabre et al. A review of the thermophysical properties and potential of ionic liquids for thermal applications
Moens et al. Advanced thermal storage fluids for solar parabolic trough systems
Hagiwara et al. Physicochemical properties of 1, 3-dialkylimidazolium fluorohydrogenate room-temperature molten salts
Wu et al. Novel ionic liquid thermal storage for solar thermal electric power systems
Ushak et al. Using molten salts and other liquid sensible storage media in thermal energy storage (TES) systems
McCrary et al. Evaluating ionic liquids as hypergolic fuels: Exploring reactivity from molecular structure
Kamavaram et al. Thermal stabilities of di-alkylimidazolium chloride ionic liquids
US7964760B2 (en) Process for the separation of fluorocarbons using ionic liquids
Pershin et al. Synthesis of silumins in KF-AlF3-SiO2 melts
US20150010875A1 (en) Thermal energy storage with molten salt
Vogl et al. The influence of cation structure on the chemical–physical properties of protic ionic liquids
García et al. Conductivity and viscosity properties of associated ionic liquids phosphonium orthoborates
Zhang et al. Electroanalytical measurements of UCl3 and CeCl3 in molten NaCl-CaCl2
Favre et al. Removing phosphorus from molten silicon: A thermodynamic evaluation of distillation
Kubiňáková et al. Electrical Conductivity of Low-Temperature Potassium Cryolite Electrolytes Suitable for Innovation of Aluminum Preparation
Yamagata et al. Room-Temperature Fluorohydrogenate Ionic Liquids of Alkylpyridinium Cations and Allylated Quarternary Cyclic Ammonium Cations
Chandran et al. Thermodynamics and kinetics of thermal decomposition of dibutylalkyl and dipentylalkyl phosphonate-nitric acid systems
Devi Ionic Liquids-Useful Reaction Green Solvents for the Future (A Review)
Idbenali et al. New thermodynamic assessment of the Ruthenium-Tin system
Kojima et al. Molten Salt Liquid–Liquid Immiscibility, KNO3–(Li0. 435Na0. 315K0. 25) 2CO3 at 773 K and Cation Distribution between Two Liquids
Znamierowska et al. Investigation of phase equilibria in the system Nd2O3–Na2O–P2O5. The partial system NdPO4–Na4P2O7–NaPO3
Coscia et al. Analytical Modeling and Experimental Measurements of Ternary Molten Salt Heat Transfer Fluids for Energy Applications
JPWO2009136609A1 (ja) イオン液体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1202570

Country of ref document: HK

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20161026

Address after: Austria grand Bach

Applicant after: The general Yiaonike Co. Ltd.

Address before: Austria grand Bach

Applicant before: VTU Holding limited liability company

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1202570

Country of ref document: HK