CN107735160B - 使用离子液体对湿气体混合物除湿的方法 - Google Patents

使用离子液体对湿气体混合物除湿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对湿气体混合物除湿的方法。本发明还涉及一种用于对湿气体混合物除湿的装置以及所述装置在根据本发明的方法中的用途。

Description

使用离子液体对湿气体混合物除湿的方法
本发明涉及一种用于对湿气体混合物除湿的方法。本发明还涉及一种用于对湿气体混合物除湿的装置和所述装置在根据本发明的方法中的用途。
发明背景
湿气体混合物的除湿是多个技术领域中所必需的。
例如建筑物或车辆的通风和空气调节时通常不仅需要使空气冷却而且需要对空气除湿，因为待冷却的空气往往具有高的空气湿度，以致于在冷却至所需温度时未超过露点。因此，在常规的空气调节系统中，对空气除湿占电力消耗的一大部分。
通过用干燥介质吸附或吸收水来对空气除湿并随后通过加热至水再次解吸的温度使装满水的干燥介质再生，用于建筑物的空气调节系统的电力消耗得以降低。与吸附于固体吸收剂上相比，吸收于液体吸收介质中的优点在于，可以降低的设备复杂性和用更少的干燥介质来进行空气干燥，并且使用太阳热再生装满水的干燥介质会更容易进行。
采用对湿气体混合物除湿的另一个技术领域是吸收式冷冻器的领域(原理描述于WO 2014/079675 A1中)。在此，湿气体混合物是在水蒸发期间在低压下形成的。需要将因此形成的水蒸气从湿气体混合物中去除，以使得所述混合物可随后再次导入水蒸发而继续新的循环。这里也一样，吸收于液体吸收介质中比吸收于固体吸收介质中有利。
最后，对湿气体混合物除湿在天然气开采领域中也是重要的，如例如DE 10 2010004 779 A1中所述。
通常嵌入空气或天然气除湿装置和冷冻器的材料例如为钛、铜或贵金属。此外，基于铝的组件也被安装于空气除湿装置中。与替代材料如钛、铜或不锈钢相比，铝的优点是其具有更高的热导率。另外，铝更容易加工，更轻且更便宜。因此特别是在汽车制造中，由铝制成的空气调节系统比其他材料优选。
迄今在市售空气调节系统中用作液体吸收介质的溴化锂、氯化锂或氯化钙的水溶液的缺点是，它们对通常用于空气调节系统中的金属材料有腐蚀性并且因此需要使用昂贵的特定材料。特别是在铝的情况下遇到该问题。另外，这些溶液可能因吸收介质的盐结晶析出而造成问题。
Y. Luo等人，Appl. Thermal Eng. 31 (2011) 2772-2777提出，代替溴化锂的水溶液，将离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐用于干燥空气。然而，该离子液体的缺点是仅有差的吸收能力。
Y. Luo等人，Solar Energy 86 (2012) 2718-2724提出，作为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的替代物，将离子液体1,3-二甲基咪唑乙酸盐用于干燥空气。然而，1,3-二甲基咪唑乙酸盐不稳定，并且在解吸期间在相当大的程度上分解。
在US 2011/0247494 A1，第[0145]段中提出的离子液体也遇到了该问题。该文献提出，代替氯化锂水溶液，将三甲基铵乙酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐用作液体干燥剂。实施例3比较了一系列其他离子液体从湿空气中对水的吸收。
CN 102335545 A描述了将不遭受上述问题的离子液体的水溶液用作空气除湿的吸收介质。所述吸收介质应对钢无腐蚀性。所述离子液体尤其是1,3-二甲基咪唑二甲基磷酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐。然而，CN102335545 A主要涉及基于钢的空气除湿器。但出于上述原因，该材料与铝相比是不利的。另外，利用CN 102335545 A中提及的离子液体实现的热传递相对较低，热传递对有效进行空气除湿是重要的。
因此，目的是提供当在基于铝的空气调节系统、空气除湿器、吸收式冷冻器中使用时，比现有技术吸收介质展现更小腐蚀性的吸收介质。这些吸收介质还应确保更好的热转换。
现已意外地发现了对铝较少腐蚀且确保特别好的热转换的吸收介质。
发明详述
因此，在第一个方面中，本发明涉及一种在装置V1中对湿气体混合物G、特别是湿空气除湿的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)使湿气体混合物G与液体吸收介质AVE接触，所述液体吸收介质AVE包含选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的至少一种盐，
其中液体吸收介质AVE从湿气体混合物G中吸收至少部分水，
由此获得具有与液体吸收介质AVE相比提高的含水量的液体吸收介质AVE1和具有与湿气体混合物G相比较低含水量的气体混合物G1，
(b)从液体吸收介质AVE1中至少部分地去除水，由此获得具有与液体吸收介质AVE1相比较低含水量的液体吸收介质AVE2，
其中装置V1至少部分地具有铝材料表面OAl，并且在装置V1中选自AVE、AVE1、AVE2的液体吸收介质中的至少一者经由至少一个接触面来接触铝材料表面OAl，
其特征在于，
Q+是1,3-二烷基咪唑鎓，其中烷基彼此独立地为未分支或分支的C1-C6烷基，
R是未分支或分支的C2-C6烷基，
并且M+是碱金属离子，优选选自Li+、K+、Na+，更优选选自K+、Na+，优选K+。
方法中使用的湿气体混合物G并不特别受限。在本发明的情形下“湿”意指“包含水，特别是水蒸气”。“除湿”意指至少部分地去除水。
在本发明的情形下“至少部分地”意指“部分或完全地”。
因此，在本发明的情形下“湿气体混合物G”意指气体混合物G包含水、优选水蒸气(“水蒸气”意指呈气态聚集态的水)，并且其组成另外不特别受限。该湿气体混合物的含水量在此不特别受限，并且特别地为0.01体积%至99.99体积% (“体积%”指示基于湿气体混合物G的总体积计水蒸气的体积)。湿气体G的组成可另外视根据本发明的方法的应用而变化。湿气体混合物G特别地选自湿天然气、湿空气(其可为湿室内空气或由吸收式冷冻器中的水蒸发产生的湿空气)，优选湿空气。对于湿天然气而言，含水量特别为0.01体积%至15.00体积%；对于湿空气而言，在湿室内空气的情况下所述含水量特别为0.01体积%至5.00体积%，或在吸收式冷冻器中的水蒸发产生的湿空气的情况下，优选范围特别为95.00体积%至99.99体积%。
根据本发明的方法在装置V1中进行。装置V1仅在应适合于进行根据本发明的方法的程度上受限。特别地，可能采用包含以下组件的装置V1：
(i) 至少一个水吸收单元W吸收1，其被布置用于使湿气体混合物与液体吸收介质AVE接触，
(ii) 至少一个水解吸单元W解吸1，其包括热交换器Wx1并且被布置用于从液体吸收介质AVE中至少部分地去除水，
(iii)和回路(Umlauf)U1，其将水吸收单元W吸收1与水解吸单元W解吸1连接并且借助其液体吸收介质AVE可循环引导。
在水吸收单元W吸收1中进行尤其是根据本发明的方法的步骤a)。在此，可用作水吸收单元W吸收1的特别是本领域技术人员已知的水吸收器。所述吸收器基于以下原理：在吸收水时液体吸收介质AVE的表面积变大，并且同时实现液体吸收介质AVE在水吸收器中尽可能长的停留时间。在此特别可能采用选自以下的水吸收器：填充床("packed beds")，喷淋塔("spray columns")，降膜装置("falling-films")，泡罩塔("bubble columns")，盘式塔("tray column")，湿式洗涤器(例如文丘里洗涤器("Venturi scrubbers"))，搅拌槽("stirred tank")和这些吸收器的组合。特别优选将降膜装置用作水吸收器，特别是壳管式降膜装置。水吸收单元W吸收1还可特别地包括另一个热交换器Wz1，布置所述Wz1以使得液体吸收介质AVE可冷却。
在包括热交换器Wx1的水解吸单元W解吸1中进行尤其是根据本发明的方法的步骤b)。水解吸单元W解吸1基于以下原理：向装满水的液体吸收介质AVE中导入热，装满水的液体吸收介质AVE的表面积变大，并且同时实现装满水的液体吸收介质AVE在水解吸单元中尽可能长的停留时间。
在此，可用作包括热交换器Wx1的水解吸单元W解吸1的特别是本领域技术人员已知的热交换器和水解吸器的组合，特别是前置有热交换器的喷淋式蒸发器（“水平管式蒸发器(horizontal tube evaporator)”），特别是壳管式热交换器("shell and tube")、板式热交换器("plate and frame")。另外，包括热交换器Wx1的水解吸单元W解吸1还可为具有整合式热交换器的水解吸器。此类具有整合式热交换器的水解吸器特别是升膜蒸发器、降膜蒸发器（长管竖式("long-tube vertical")）、Robert-蒸发器（短管竖式("short-tubevertical")）、强制循环蒸发器("forced circulation")、薄层蒸发器（搅拌薄膜式("agitated thin film")）。特别优选将降膜装置用作水解吸单元W解吸1，特别是壳管式降膜装置。
在回路U1中特别地将来自根据本发明的方法的步骤a)的AVE1从水吸收单元W吸收1引导至水解吸单元W解吸1，和还更优选地，特别是当根据本发明的方法以连续的方式进行时，另外将来自根据本发明的方法的步骤b)的AVE2从水解吸单元W解吸1引导至水吸收单元W吸收1。
特别地，导管，特别是选自管、软管的导管用作回路U1。
在另一个优选实施方案中，回路U1还包括泵。
在根据本发明的方法的第一步骤中使湿气体混合物G与液体吸收介质AVE接触，所述液体吸收介质AVE包含选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的至少一种盐。接触可以本领域技术人员已知的任何方式和方法来实现，特别是在水吸收单元W吸收1中。接触使吸收介质AVE从湿气体流G中至少部分地吸收水分、即水，由此获得具有与液体吸收介质AVE相比提高的含水量的液体吸收介质AVE1和具有与湿气体混合物G相比较低含水量的气体混合物G1。
优选在湿气体混合物G的接触期间使吸收介质AVE冷却，以便从湿气体混合物G中吸收尽可能多的水分。这可例如经由水吸收单元W吸收1中的另一个热交换器Wz1来实现。在此，在湿气体混合物G的接触期间吸收介质AVE的温度优选在15℃至90℃的范围内，更优选20℃至80℃，还更优选20℃至40℃。
吸收介质AVE包含选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的至少一种盐，其中Q+是1,3-二烷基咪唑鎓，其中烷基彼此独立地为未分支或分支的C1-C6烷基；R是未分支或分支的C2-C6烷基；并且M+是碱金属离子，优选选自Li+、K+、Na+，更优选选自K+、Na+，优选K+。
在优选实施方案中，R在此选自以下：乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，2-戊基，3-戊基，2-甲基丁基，3-甲基丁基，3-甲基丁-2-基，2-甲基丁-2-基，2-二甲基丙基，正己基。R优选选自乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基；R还更优选选自乙基、正丁基。在本发明的非常特别优选的实施方案中，R =乙基。现已意外地发现，其中R =乙基的咪唑鎓盐具有特别小的接触角并因此确保了特别好的表面润湿。这导致较大的接触表面，因此还导致较少的未润湿空间，并因此导致装置V1内热传递改善，并因此还导致方法特别有效。
Q+特别地选自1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。Q+优选选自1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。Q+还更优选选自1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。Q+甚至还更优选1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
液体吸收介质AVE在此可以结构Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-和Q+M+ROPO3 2-的纯盐形式采用。替代且更优选地，液体吸收介质AVE是其中结构Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-和Q+M+ROPO3 2-的所有盐的总重量为基于水溶液的总重量计至少70重量%的水溶液。当结构Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-和Q+M+ROPO3 2-的所有盐的总重量为基于水溶液的总重量计至少80重量%时是还更优选的，还更优选85重量%，还更优选90重量%。
在根据本发明的方法的第一步骤中获得的并具有与湿气体混合物G相比较低含水量的气体混合物G1则表示已除湿的气体流，其取决于应用，可以已除湿空气的形式再次导入居住-或工作空间，或在天然气的情况下可导入至能源开采。
在根据本发明的方法的第一步骤中获得的液体吸收介质AVE1具有与液体吸收介质AVE相比提高的含水量。将理解的是，就其中所包含并选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的盐而言，AVE1与AVE相同并优选仅在含水量上与AVE相区别。
在根据本发明的方法的第二步骤中然后进行从液体吸收介质AVE1中至少部分地去除水，由此获得具有与液体吸收介质AVE1相比较低含水量的液体吸收介质AVE2。在此另外向液体吸收介质AVE1导入热。热的导入和至少部分去除可以本领域技术人员已知的任何方式和方法来实现，特别是在包括热交换器Wx1的水解吸单元W解吸1中。通过从液体吸收介质AVE1中至少部分去除水获得具有与液体吸收介质AVE1相比较低含水量的液体吸收介质AVE2。
将理解的是，就其中所包含并选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的盐而言，液体吸收介质AVE2与液体吸收介质AVE1相同并优选与AVE1仅在含水量上相区别。
根据本发明的方法的本质特征在于，装置V1至少部分地具有铝材料表面OAl (在本发明的情形下OAl是“铝材料表面”的缩写)。
在本发明的情形下，铝材料要理解为尤其是非合金铝和铝合金两者，其中特别地，铝的质量分数大于每种其他所含元素的质量分数。铝材料优选为非合金铝。
非合金铝特别是具有> 99.0重量%、更优选> 99.9重量%的纯度的超纯铝。
除铝以外，铝合金特别地包含选自镁、锰、硅、锌、铅、铜、钛、铁的至少一种合金金属，更优选选自镁、锰、硅、锌、铅、铜、钛。铝材料可特别地作为锻造合金或作为铸造合金存在。
根据本发明的方法的另一个本质特征在于，在装置V1中选自AVE、AVE1、AVE2的液体吸收介质中的至少一者经由至少一个接触面来接触铝材料表面OAl。这意指，在该接触面处，液体吸收介质AVE与铝材料表面OAl处于直接接触。在本发明的情形下，“处于直接接触”尤其意指“润湿”。将理解的是，在此，选自AVE、AVE1、AVE2的液体吸收介质和接触面中包含的铝处于直接接触。接触面中包含的铝在此不特别受限，并且特别地选自元素铝或铝化合物如特别是钝化铝(其中钝化铝尤其意指氧化铝)。
在根据本发明的实施方案中，装置V1被采用并包括以下组件：
(i) 至少一个水吸收单元W吸收1，其被布置用于使湿气体混合物与液体吸收介质AVE接触，
(ii) 至少一个水解吸单元W解吸1，其包括热交换器Wx1并且被布置用于从液体吸收介质AVE中至少部分地去除水，
(iii)和回路U1，其将水吸收单元W吸收1与水解吸单元W解吸1连接并且借助其液体吸收介质AVE可循环引导，
选自AVE、AVE1、AVE2的液体吸收介质在该处接触铝材料表面OAl的接触面存在于选自水吸收单元W吸收1、水解吸单元W解吸1、回路U1的组件中的至少一者中，优选于选自水吸收单元W吸收1、水解吸单元W解吸1的组件中的至少一者中。
现已意外地发现，根据本发明的盐引起特别小的铝腐蚀，并因此特别适合用作具有铝材料表面OAl的装置V1中的液体吸收介质，其中选自AVE、AVE1、AVE2的液体吸收介质中的一者与铝材料表面OAl处于直接接触。
在另一个优选实施方案中，根据本发明的方法以连续的方式进行。这特别地意指，在步骤b)之后至少再一次进行步骤a)和b)，并且在每种情况下另外进行的步骤a)中采用的液体吸收介质AVE至少部分是从前一步进行的步骤b)获得的液体吸收介质AVE2，即特别地，在每种情况下另外进行的步骤a)中采用的液体吸收介质AVE的含水量与来自前一步进行的步骤b)的液体吸收介质AVE2的含水量相同。
当在该实施方案中用液体吸收介质AVE2的热来加载液体吸收介质AVE1时是更优选的。这可在一个额外的热交换器Wy1中进行，特别地选自壳管式热交换器、板式热交换器。这使得有可能以特别能量有效的方式来进行根据本发明的方法。
在另一个方面中，本发明还涉及一种用于对湿气体混合物、特别是湿空气除湿的装置V2，所述装置V2包括以下组件：
(i) 液体吸收介质AVO，其包含选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的至少一种盐，
(ii)至少一个水吸收单元W吸收2，其被布置用于使湿气体混合物与液体吸收介质AVO接触，
(iii)至少一个水解吸单元W解吸2，其包括热交换器Wx2并且被布置用于从液体吸收介质AVO中至少部分地去除水，
(iv)以及回路U2，其将水吸收单元W吸收2与水解吸单元W解吸2连接并且借助其液体吸收介质AVO可循环引导，
其中组件水吸收单元W吸收2、水解吸单元W解吸2、回路U2中的至少一者至少部分地具有铝材料表面OAl，并且
其中至少一个接触面存在于装置V2中，在所述接触面处液体吸收介质AVO接触铝材料表面OAl，
其特征在于，
Q+是1,3-二烷基咪唑鎓，其中烷基彼此独立地为未分支或分支的C1-C6烷基，
R是未分支或分支的C2-C6烷基，
并且M+是碱金属离子，优选选自Li+、K+、Na+，更优选选自K+、Na+，优选K+。
根据本发明的装置V2适合于对湿气体混合物、特别是湿空气除湿。所述装置包括以下组件：
作为第一组件，根据本发明的装置V2包括液体吸收介质AVO，所述液体吸收介质AVO包含选自Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-、Q+M+ROPO3 2-的至少一种盐，其中Q+是1,3-二烷基咪唑鎓，其中烷基彼此独立地为未分支或分支的C1-C6烷基；R是未分支或分支的C2-C6烷基；并且M+是碱金属离子，优选选自Li+、K+、Na+，更优选选自K+、Na+，优选K+。
在优选实施方案中，在此R选自以下：乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，2-戊基，3-戊基，2-甲基丁基，3-甲基丁基，3-甲基丁-2-基，2-甲基丁-2-基，2-二甲基丙基，正己基。R优选选自乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基；R还更优选选自乙基、正丁基。在本发明的非常特别优选的实施方案中，R =乙基。现已意外地发现，其中R =乙基的咪唑鎓盐具有特别小的接触角并因此确保了特别好的表面润湿。这导致较大的接触表面，因此还导致较少的未润湿空间，并因此导致装置V2内热传递改善，并因此还导致特别有效的装置V2。
Q+特别地选自1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。Q+优选选自1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。Q+还更优选选自1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。Q+甚至还更优选1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
液体吸收介质AVO在此可以结构Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-和Q+M+ROPO3 2-的纯盐形式采用。替代且更优选地，液体吸收介质AVO是其中结构Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-和Q+M+ROPO3 2-的所有盐的总重量为基于水溶液的总重量计至少70重量%的水溶液。当结构Q+(RO)2PO2 -、(Q+)2ROPO3 2-和Q+M+ROPO3 2-的所有盐的总重量为基于水溶液的总重量计至少80重量%时是还更优选的，还更优选85重量%，还更优选90重量%。
作为第二组件，根据本发明的装置V2包括水吸收单元W吸收2，所述W吸收2被布置用于使湿气体混合物与液体吸收介质AVO接触。水吸收单元W吸收2可特别地包括一个额外的热交换器Wz2，布置所述Wz2以使得液体吸收介质AVO可冷却。在此，可用作这种水吸收单元W吸收2的特别是本领域技术人员已知的水吸收器。所述吸收器基于以下原理：在吸收水时液体吸收介质AVO的表面积变大，并且同时实现液体吸收介质AVO在水吸收器中尽可能长的停留时间。在此特别可能采用选自以下的水吸收器：填充床("packed beds")，喷淋塔("spray columns")，降膜装置("falling-films")，泡罩塔("bubble columns")，盘式塔("tray column")，湿式洗涤器(例如文丘里洗涤器("Venturi scrubbers"))，搅拌槽("stirred tank")和这些吸收器的组合。特别优选将降膜装置用作水吸收器，特别是壳管式降膜装置。
作为第三组件，根据本发明的装置V2包括水解吸单元W解吸2，所述W解吸2包括热交换器Wx2并且被布置用于从液体吸收介质AVO中至少部分地去除水。可对其采用的特别是本领域技术人员已知的热交换器和水解吸器的组合。水解吸单元W解吸2基于以下原理：向液体吸收介质AVO导入热，液体吸收介质AVO的表面积变大，并且同时实现液体吸收介质AVO在水解吸单元中尽可能长的停留时间。
在此，可用作包括热交换器Wx2的水解吸单元W解吸2的特别是本领域技术人员已知的热交换器和水解吸器的组合，特别是前置有热交换器的喷淋式蒸发器（“水平管式蒸发器(horizontal tube evaporator)”），特别是壳管式热交换器("shell and tube")、板式热交换器("plate and frame")。另外，包括热交换器Wx2的水解吸单元W解吸2还可为具有整合式热交换器的水解吸器。此类具有整合式热交换器的水解吸器特别是升膜蒸发器、降膜蒸发器（长管竖式("long-tube vertical")）、Robert-蒸发器（短管竖式("short-tubevertical")）、强制循环蒸发器("forced circulation")、薄层蒸发器（搅拌薄膜式("agitated thin film")）。特别优选将降膜装置用作水解吸单元W解吸2，特别是壳管式降膜装置。
作为第四组件，根据本发明的装置V2包括回路U2，所述U2将水吸收单元W吸收2与水解吸单元W解吸2连接并且借助所述U2，液体吸收介质AVO可循环引导。回路U2优选为导管，还更优选选自管、软管。在另一个优选实施方案中，回路U2还包括泵。
根据本发明的装置V2的本质特征在于，所述装置至少部分地具有铝材料表面OAl(在本发明的情形下OAl是“铝材料表面”的缩写)。
在本发明的情形下，铝材料要理解为尤其是非合金铝和铝合金两者，其中特别地，铝的质量分数大于每种其他所含元素的质量分数。铝材料优选为非合金铝。
非合金铝特别是具有> 99.0重量%、更优选> 99.9重量%的纯度的超纯铝。
除铝以外，铝合金特别地包含选自镁、锰、硅、锌、铅、铜、钛、铁的至少一种合金金属，更优选选自镁、锰、硅、锌、铅、铜、钛。铝材料可特别地作为锻造合金或作为铸造合金存在。
根据本发明的装置V2的另一个本质特征在于，在其中存在接触面，在所述接触面处液体吸收介质AVO接触铝材料表面OAl。这意指，在该接触面处，液体吸收介质AVO与铝材料表面OAl处于直接接触。在本发明的情形下，“处于直接接触”尤其意指“润湿”。将理解的是，在此液体吸收介质AVO和接触面所包含的铝处于直接接触。接触面所包含的铝在此不特别受限，并且特别地选自元素铝或铝化合物如特别是钝化铝(其中钝化铝尤其意指氧化铝)。
在优选实施方案中，除水解吸单元W解吸2所包括的热交换器Wx2外，装置V2包括另一个热交换器Wy2。布置热交换器Wy2以使得从水吸收单元W吸收2导入至水解吸单元W解吸2的液体吸收介质AVO可被引导离开水解吸单元W解吸2的液体吸收介质AVO的热加载。这可尤其通过特别地将选自壳管式热交换器、板式热交换器的热交换器用作热交换器Wy2来确保。
在另一个优选实施方案中，装置V2作为吸收式冷冻器的部件存在。该吸收式冷冻器则包括冷凝器(Kondensator)（也称作“冷凝器(Kondenser)”）、蒸发器和冷却剂作为另外的组件，其中冷却剂是水。
冷凝器特别地经由导管连接至水解吸单元W解吸2，并且被布置用于使从水解吸单元W解吸2中的液体吸收介质AVO中至少部分地分离出的水冷凝。冷凝器优选还包括冷却水循环。
蒸发器特别地经由导管(其可包括节流阀)连接至冷凝器并且经由另一个导管连接至水吸收单元W吸收2，并且被布置用于使来自冷凝器的冷凝水蒸发。蒸发器优选还包括< 1巴、还更优选< 0.1巴的压力，以允许在尽可能低的温度下使冷凝水蒸发。蒸发器可进一步优选还额外包括一个装置，可从所述装置吸出热并且因此可使冷凝水蒸发(例如冷却剂导管，其中冷却剂被引导至使水蒸发的空间中)。
下文中阐明的图1和2示出根据本发明的方法和根据本发明的装置的优选实施方案。
图1 (缩写为“Fig. 1”)示出根据本发明的装置V2/V1的实施方案。
图1中所示的装置V2包括：水吸收单元W吸收2 <103> (具有任选额外的热交换器Wz2<104>)，导管<101>通入<103>且导管<102>从<103>引导离开；水解吸单元W解吸2，其具有热交换器Wx2 <108>和水解吸器<109>，并且导管<111>通入<109>且导管<110>、<112>和<113>从<109>引导离开；以及回路U2，其由导管<106>、<111>和<113>或者<106>、<111>、<112>和<105>形成(或者在每种情况下还具有导管<114>)。此外，图1中的装置还可任选地包括另一个热交换器Wy2 <107>，导管<106>和<112>通入<107>且导管<105>和<111>从<107>引导离开。另外装置V2还包括液体吸收介质AVO。所述介质处于上述组件水吸收单元W吸收2、水解吸单元W解吸2、回路U2中的一者或多者中。水吸收单元W吸收2 <103>还可任选具有一个额外的热交换器Wz2 <104>。在此，装置V2，特别是选自水吸收单元W吸收2、水解吸单元W解吸2、回路U2的组件中的至少一者，至少部分地具有铝材料表面OAl，并且存在至少一个接触面，在所述接触面处液体吸收介质AVO接触铝材料表面OAl。任选地回路U2还可额外具有用于输送液体吸收介质的泵。
装置V1将对应于不具有吸收介质AVO的装置V2，其中在针对图1和图2的附图描述中标记U2、W吸收2、W解吸2、Wx2、Wy2、Wz2各自被U1、W吸收1、W解吸1、Wx1、Wy1和Wz1替代。
现将借助图1参考装置V1例示性地描述根据本发明的方法：
将湿气体混合物G料流 (所述料流可例如为湿空气、湿天然气或来源于吸收式冷冻器的蒸发器的湿气体混合物——关于该可能性还参见图2)经由导管<101>导入至水吸收单元W吸收1 <103>，并且在该处与经由导管<105>或经由导管<113>导入至水吸收单元W吸收1<103>的液体吸收介质AVE接触。水吸收单元W吸收1 <103>可为上文中针对W吸收1给出的水吸收器中的任何者，特别是降膜装置。在水吸收单元W吸收1 <103>中，经由导管<101>导入的气体混合物G与经由导管<105>或经由导管<113>导入的液体吸收介质AVE的接触获得了具有与液体吸收介质AVE相比提高的含水量的液体吸收介质AVE1和经由导管<102>导出的气体混合物G1的料流，其中G1具有与湿气体混合物G相比较低的含水量。取决于应用，G1特别是已除湿空气或已除湿天然气。水吸收单元W吸收1 <103>还可任选地具有一个额外的热交换器Wz1 <104>。然后，优选经由导管<106>、<111>和热交换器Wy1 <107> (或当不采用热交换器Wy1 <107>时，经由导管<106>、<111>和<114>)，将液体吸收介质AVE1引导至由热交换器Wx1 <108>和水解吸器<109>组成的水解吸单元W解吸1。装满水的液体吸收介质AVE1可另外在任选的热交换器Wy1 <107>中被加载热。然后，在水解吸器<109>中进行从液体吸收介质AVE1中至少部分去除水，由此获得具有与液体吸收介质AVE1相比较低含水量的液体吸收介质AVE2。然后，经由导管<110>，将分离出的水作为液体或蒸汽、优选作为蒸汽从水解吸器<109>中导出。然后，液体吸收介质AVE2从水解吸器<109>中导出并再次导入水吸收单元W吸收1 <103>。这或可直接通过，即经由图1中以虚线画出的导管<113>。替代且优选地，还可将液体吸收介质AVE2经由导管<112>导入任选的热交换器Wy1 <107>，其中用来自经由导管<112>导入任选的热交换器Wy1 <107>的液体吸收介质AVE2的热加载经由导管<106>导入至任选的热交换器Wy1 <107>的液体吸收介质AVE1。在浓缩的液体吸收介质AVE2经由导管<105>或<113>导入至水吸收单元W吸收1后，所述介质被重新用作在新循环中对气体流至少部分除湿的AVE。对本发明必要的是，在该方法中，根据图1的装置，优选选自水吸收单元W吸收1 <103> (在图1中所述单元包括热交换器<104>)、水解吸单元W解吸1 (在图1中所述单元包括热交换器<108>)、回路U1 (在图1中由导管<106>、<111>、<113>或者<106>、<111>、<112>、<105>组成，或者在每种情况下任选地额外还有导管<114>)的组件中的至少一者至少部分地具有铝材料表面OAl，并且至少一个接触面存在于装置中，在所述接触面处液体吸收介质AVE、AVE1、AVE2中的至少一者接触铝材料表面OAl。
图2 (缩写为“Fig. 2”)以示意性方式示出整合有装置V2的吸收式冷冻器。组成部分<101>至<114>如图1中所述的装置V2给出。另外，图2中的吸收式冷冻器还包括冷凝器<211>，<211>经由导管<110>连接至水解吸单元W解吸2 <109>，并且<211>被布置用于使从水解吸单元W解吸2中的液体吸收介质AVO中至少部分地分离出的水冷凝。冷凝器<211>优选还包括热交换器<212>，可用<212>导入冷却水。
图2中所示的吸收式冷冻器还包括蒸发器<214>，<214>经由导管<216> (其可任选地包括节流阀<213>)连接至冷凝器<211>并且经由导管<101>与水吸收单元W吸收2连接。蒸发器<214>被布置以使来自冷凝器的冷凝水蒸发。另外，蒸发器<214>可进一步优选还包括热交换器<215>，<215>导入一种介质，并且其中从所述介质中吸出热而因此使冷凝水蒸发(例如特别地，利用水作为冷却剂的冷却剂导管，其中该冷却剂被引导至蒸发器<214>中)。
在根据本发明的方法的实施方案(下文中借助根据图2的装置V1描述)中，将来源于蒸发器<214>的湿气体混合物G经由导管<101>引导至水吸收单元W吸收1 <103>。在水解吸单元W解吸1中分离出的水经由导管<110>导入冷凝器<211>，在<211>中使所述水再次冷凝。此外，冷却水循环任选地同样用作安置于冷凝器中的热交换器<212>。然后，将冷凝水经由导管<216>导入蒸发器<214>，在<214>中特别地在低压下进行水的蒸发，因此出现冷却效果。此外，还可任选地使用节流阀<213>。由此在蒸发器<214>中实现冷却作用，并且例如，可经由热交换器<215>使冷却剂冷却。然后，产生的水蒸气再次经由导管<101>导入水吸收单元W吸收1 <103>。
以下实施例意图阐明本发明而不以任何形式限制本发明。
实施例
进行以下试验系列：
1. 试验系列：E1，V1-V4
1.1 所用化学品
EMIM DEP (=乙基甲基咪唑二乙基磷酸盐)得自Sigma Aldrich。
EMIM HSO4 (=乙基甲基咪唑硫酸氢盐)得自Sigma Aldrich。
LiCl得自Sigma Aldrich。
其中R =乙基的MMIM+ H+ ROPO3 2-(二甲基咪唑单乙基磷酸氢盐)如下获得：
在-5℃下向低温保持器计量添加甲胺(4.8 mol)、甲醛(2.4 mol)和磷酸单乙酯(2.4 mol)。搅拌混合物1 h，然后计量添加乙二醛(2.4 mol)。随后在减压下使用旋转式蒸发器去除挥发性组分以获得纯物质。
1.2 试验过程
在70℃和空气下，将具有3 cm×7 cm尺寸和3 mm厚度的铝板(超纯铝，纯度>99.0%)浸入350 ml的相应液体中。在试验期间搅拌液体以确保从四周均匀冲刷金属板。在从浸入的铝板中化学和机械去除腐蚀产物之后，按重量地进行对剥蚀率的测定(剥蚀率=“因腐蚀铝所致的损失”，以单位g/m2*年在表1中给出)。结果示于下表1中。
1.3 结果
表1
试验 所用溶液 剥蚀率
V1 EMIM HSO<sub>4 </sub>(于H<sub>2</sub>O中80重量%) 7548
V2 LiCl (于H<sub>2</sub>O中30重量%) 575
V3 H<sub>2</sub>O 130
V4 MMIM<sup>+</sup> H<sup>+</sup> ROPO<sub>3</sub><sup>2-</sup>，其中R =乙基(于H<sub>2</sub>O中80重量%) 353
E1 EMIM DEP (于H<sub>2</sub>O中80重量%) 33
如从表1中的结果显而易见的，与V1-V4中采用的液体吸收介质相比，当使用E1中提及的液体吸收介质时腐蚀显著更小。因此意外地，与在现有技术中另外采用的液体吸收介质相比，使用根据本发明的液体吸收介质可减少对铝的腐蚀。
2. 试验系列：E2，E3，V5
这种效果由以下试验系列证实。
2.1 所用化学品
EMIM DEP (=乙基甲基咪唑二乙基磷酸盐)得自Sigma Aldrich。
其中R =乙基的MMIM+ K+ ROPO3 2-(=二甲基咪唑单乙基磷酸钾盐)如下获得：在-5℃下向低温保持器计量添加甲胺(4.8 mol)、甲醛(2.4 mol)和磷酸单乙酯(2.4 mol)。搅拌混合物1 h，然后计量添加乙二醛(2.4 mol)。随后在减压下使用旋转式蒸发器去除挥发性组分，并且将如此获得的纯物质的pH值用50重量%的氢氧化钾水溶液设定在7.0至7.5。
MMIM MeSO3 (=二甲基咪唑甲基磺酸盐)如下获得：在-5℃下向低温保持器计量添加甲胺(4.8 mol)、甲醛(2.4 mol)和甲磺酸(2.4 mol)。搅拌混合物1 h，随后计量添加乙二醛(2.4 mol)。随后在减压下使用旋转式蒸发器去除挥发性组分以获得纯物质。
2.2 试验过程
在70℃和空气下，将具有3 cm×7 cm尺寸和3 mm厚度的铝板(超纯铝；纯度> 99.0重量%)浸入350 ml的相应液体中。在试验期间搅拌液体以确保从四周均匀冲刷金属板。
在试验E2、E3、V5中，通过用ICP/OES (电感耦合等离子体发射光谱测定法)测量介质中的Al，来进行湿化学评估。所测定的溶液中的铝含量被推算至所用铝板的质量。结果示于下表2中。
2.3 结果
表2
试验 所用溶液 每g铝的溶解铝的mg数
V5 MMIM MeSO<sub>3</sub> (于水中80重量%) 1.040
E2 MMIM<sup>+</sup> K<sup>+</sup> ROPO<sub>3</sub><sup>2-</sup>，其中R =乙基(于水中80重量%) 0.001
E3 EMIM DEP (于水中80重量%) 0.011
如从表2中的结果显而易见的，与在现有技术中另外采用的液体吸收介质相比，使用根据本发明的液体吸收介质意外地可减少对铝的腐蚀。
3. 试验系列E4、E5、V6、V7
3.1 所用化学品
EMIM DEP (=乙基甲基咪唑二乙基磷酸盐)得自Sigma Aldrich。
EMIM DMP (=乙基甲基咪唑二甲基磷酸盐)得自Sigma Aldrich。
3.2 试验过程
将3滴相应溶液滴于具有3 cm×7 cm尺寸和3 mm最大厚度的铝板(超纯铝，纯度>99.0%)上。根据SOP 1827进行接触角测定。结果示于下表3中。
3.3 结果
表3
试验 所用溶液 接触角(°)
E4 EMIM DEP (于水中90重量%) 45.7
E5 EMIM DEP (于水中80重量%) 53
V6 EMIM DMP (于水中90重量%) 86
V7 EMIM DMP (于水中80重量%) 90.4
结果表明，与现有技术的吸收介质(V6，V7)相比，根据本发明的吸收介质(E4，E5)具有小的接触角，并因此确保了在根据本发明的方法中/根据本发明的装置中的良好热传导。这示于对E4与E6和E5与E7的比较中。使用其中二乙基磷酸根作为抗衡离子的咪唑鎓盐，相对二甲基磷酸根作为抗衡离子，意外地实现了与含铝表面的更小接触角。这在二乙基磷酸根的情况下导致改善的表面润湿并因此导致更高和更有效的热交换。

Claims (9)

1.用于在装置V1中对湿气体混合物G除湿的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)使所述湿气体混合物G与液体吸收介质AVE接触，所述液体吸收介质AVE包含选自1-乙基-3-甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐的至少一种盐，
其中所述液体吸收介质AVE从所述湿气体混合物G中吸收至少部分水，
由此获得具有与所述液体吸收介质AVE相比提高的含水量的液体吸收介质AVE1和具有与所述湿气体混合物G相比较低含水量的气体混合物G1，
(b)从所述液体吸收介质AVE1中至少部分地去除水，由此获得具有与所述液体吸收介质AVE1相比较低含水量的液体吸收介质AVE2，
其中所述装置V1至少部分地具有铝材料表面OAl，并且在所述装置V1中选自AVE、AVE1、AVE2的液体吸收介质中的至少一者经由至少一个接触面来接触铝材料表面OAl。
2.根据权利要求1的方法，其中所述液体吸收介质AVE是其中1-乙基-3-甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐的所有盐的总重量为基于水溶液的总重量计至少70重量％的所述水溶液。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述方法以连续的方式进行。
4.用于对湿气体混合物除湿的装置V2，所述装置V2包括以下组件：
(i)液体吸收介质AVO，其包含选自1-乙基-3-甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐的至少一种盐，
(ii)至少一个水吸收单元W吸收2，其被布置用于使所述湿气体混合物与所述液体吸收介质AVO接触，
(iii)至少一个水解吸单元W解吸2，其包括热交换器Wx2并且被布置用于从液体吸收介质AVO中至少部分地去除水，
(iv)以及回路U2，其将所述水吸收单元W吸收2与所述水解吸单元W解吸2连接并且借助其所述液体吸收介质AVO可循环引导，
其中所述组件水吸收单元W吸收2、水解吸单元W解吸2、回路U2中的至少一者至少部分地具有铝材料表面OAl，并且
其中至少一个接触面存在于所述装置V2中，在所述接触面处所述液体吸收介质AVO接触铝材料表面OAl。
5.根据权利要求4的装置V2，其中AVO是其中1-乙基-3-甲基咪唑鎓磷酸二乙酯盐的所有盐的总重量为基于水溶液的总重量计至少70重量％的所述水溶液。
6.根据权利要求4的装置V2，其中所述组件水吸收单元W吸收2、水解吸单元W解吸2中的至少一者是降膜装置。
7.根据权利要求4至6中任一项的装置V2，其包括另一个热交换器Wy2，布置所述热交换器Wy2以使得可用从所述水解吸单元W解吸2引导离开的液体吸收介质AVO的热供应从所述水吸收单元W吸收2导入所述水解吸单元W解吸2的液体吸收介质AVO。
8.吸收式热泵，其包括根据权利要求4至7中任一项的装置V2，并且包括冷凝器、蒸发器和冷却剂作为另外的组件，其中所述冷却剂是水。
9.根据权利要求4至7中任一项的装置V2用于进行根据权利要求1至3中任一项的方法的用途。
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