CN113025282A - 一种化学吸收循环用复配吸附介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学吸收循环用复配吸附介质，其包含溴化锂、苯甲酸钠和一种或几种由含腈基阳离子与含氟阴离子构成的离子液体，并与制冷剂水形成工质对，用于吸收式制冷机、热泵和热转换器中，实现能源的高效转换和利用。

Description

一种化学吸收循环用复配吸附介质

技术领域

本发明涉及一种化学吸收循环用复配吸附介质，应用于热能转化和余热回收领域。

背景技术

化学吸收式循环技术是指具有特殊性质的工质对在较低品位热源的驱动下通过工质对中制冷剂相态变化时的吸热（蒸发）和放热（冷凝）过程完成热量转移和输送的技术，在低品位热能回收利用上具有不可替代的作用。同时，我国工业余热资源丰富，约占燃料总热量的17%~67%，可回收率达到60%，其中大部分为低温余热，且当前回收利用率不足20%。随着我国社会、经济不断发展，国家节能减排要求控制能源消耗总量，并提出到2025年制造业绿色发展和主要产品单耗达到世界先进水平。因此，在能源消耗总量控制前提下，唯有提高能源生产和利用效率，而吸收式循环技术耗电少、能源适应性强、环保等优点满足了能源生产和利用效率提升的基本要求，也弥补了压缩式不能有效回收低品位热能的不足。目前，吸收式循环装置中常用的工质对为水/溴化锂和氨/水两种类型，但以水/溴化锂和氨/水为工质对的吸收式循环技术却存在着一些固有缺陷：前者以水作为制冷剂，不能制取0℃以下的冷源，且腐蚀性强、易结晶，需配备不凝气抽气系统；后者则以氨为制冷剂，热效率低，有毒性与爆炸性，且需配备精馏设备。

为解决上述固有问题，部分专利已公开了用新型绿色离子液体材料作为吸收剂以解决传统吸收循环工作介质易结晶、腐蚀、设备复杂等问题。专利CN101360802A公开了“利用离子液体和水作为工作流体的吸收循环”，其中离子液体阳离子包括吡啶、嘧啶、咪唑、吡唑等，阴离子为目前所有常见的如卤素阴离子、硫氰根、各种有机酸根等等；专利CN102443378A公开了“一种适用于吸收式制冷及热泵系统的亲水性离子液体/水循环工质对”，其中使用了咪唑类阳离子与醋酸根、卤素离子或四氟硼酸根阴离子构成的离子液体吸收剂；专利CN103189466A公开的吸收式热泵工作介质中吸收剂为离子液体与一元脂肪醇混合物，制冷剂采用水、低碳烃醇或两者混合物；专利CN102212343A则公开了一种离子液体与溴化锂水溶液混合的吸收式循环工质，其中离子液体也采用了咪唑类阳离子，而阴离子为卤素、四氟硼酸根、醋酸根或硝酸根阴离子。我们在研究中，发现具有腈基的吡咯类阳离子与含氟阴离子构成的离子液体对溴化锂/水工质对的热力学性质有特殊的促进作用，同时通过在工作介质中混入苯甲酸钠可降低混合溶液对金属的腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统化学吸收循环用工作介质如溴化锂/水、氨/水等固有问题，提供一种吸收效率高、绿色环保的复配吸附介质，并与制冷剂水形成吸收循环工作流体。

为达到上述技术发明的目的，本发明采用下述技术方案：

一种化学吸收循环用复配吸附介质，由溴化锂、苯甲酸钠和一种或几种由含腈基阳离子与含氟阴离子构成的离子液体混合形成，并于水形成化学吸收循环用工作流体。

所述离子液体中腈基阳离子为1-丁腈吡咯或1-丁腈-1-烷基吡咯阳离子，其中烷基为乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基，优选乙基、正丙基。

所述离子液体中含氟阴离子为双氟磺酸亚胺、三氟甲磺酸或六氟锑酸阴离子，优选双氟磺酸亚胺和三氟甲磺酸。

具体地，所述配备吸附介质中离子液体为1-丁腈吡咯双氟磺酸亚胺盐、1-丁腈吡咯三氟甲磺酸盐、1-丁腈吡咯六氟锑酸盐或1-丁腈-1-烷基吡咯双氟磺酸亚胺盐、1-丁腈-1-烷基吡咯三氟甲磺酸盐、1-丁腈-1-烷基吡咯六氟锑酸盐。

所述由溴化锂、苯甲酸钠和离子液体复配地吸附介质质量比为1：10^-5~10^-3：0.5~2，优选1：10^-4~9×10^-4：0.8~1.2。

所述制冷剂水与复配吸附介质形成地工作流体中制冷剂与吸附介质质量比为10：1~24。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和显著优点：

1、本发明在传统溴化锂水溶液中复配离子液体，突破了溴化锂在水中结晶极限，从而拓宽了工作流体的工作区间；

2、通过加入适量的防腐剂，克服了传统溴化锂水溶液工作流体对金属材料的腐蚀性。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例1：

本实施例中，一种化学吸收循环用复配吸附介质由溴化锂、苯甲酸钠和1-丁腈吡咯双氟磺酸亚胺盐按照质量比1：10^-4：1组成，并与制冷剂水形成工作流体，制冷剂水在工作流体中地质量百分比为50%。应用吸收性能评价装置（《实验室研究与探索》）分别测定40℃和85℃条件下平衡压力，同时应用减量法测定型号为304不锈钢浸泡在溶液中72小时后的腐蚀情况。用于实验的304不锈钢的具体化学组成和大小为（质量分数%）：Cr为17.6%，Ni为8.0%，Mn为1.4%、Si为0.4%、C为 0.05%、P为 0.02%、S为 0.005%，其余为 Fe。

样品尺寸： 10 mm×10 mm×2mm。

并依据下式公式计算溶液对金属的腐蚀速率：

式中v为腐蚀速率（mm/a）；m为样品质量，其下标“0”和“e”分别对应初始质量和最终质量；

为不锈钢密度，取7.98g/cm³；S为样品表面积，具体为280mm²；t为时间，这里为72小时，测试结果列于表1。

实施例2至8：

在实施例2至8中采用溴化锂、苯甲酸钠及不同的离子液体按照一定比例复配成吸附介质，并与水按照一定质量比形成化学吸收循环用复配工作流体，实验测试条件和方法同实施例1，具体测试结果见表1。

对比例：

在对比例中，仅采用溴化锂作为吸附介质，并与水形成工作流体，其中制冷剂水在溶液中的质量含量为50%。具体测试结果见表1。

表1： 实施例和对比例结果

注：表中含量为质量含量，wt%。

上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种化学吸收循环用复配吸附介质，其包含溴化锂、苯甲酸钠和一种或几种由含腈基阳离子与含氟阴离子构成的离子液体。

2.根据权利要求1所述的一种化学吸收循环用复配吸附介质，其特征在于，所述含腈基阳离子为1-丁腈吡咯和1-丁腈-1-烷烃基-吡咯阳离子。

3.根据权利要求2所述的1-丁腈-1-烷烃基-吡咯阳离子，其特征在于，烷烃基为含碳数为2到4的正构或异构烷烃基。

4.根据权利要求1所述的一种化学吸收循环用复配吸附介质，其特征在于，所述含氟阴离子为双氟磺酸亚胺、三氟甲磺酸或六氟锑酸阴离子。

5.根据权利要求1所述的一种化学吸收循环用复配吸附介质，溴化锂、苯甲酸钠和离子液体的质量比例为1：10-5~10-3：0.5~2。

6.根据权利要求1所述的一种化学吸收循环用复配吸附介质，其特征在于，与制冷剂水形成化学吸收循环用工质对，且水与复配吸附介质质量比例为10：1~24。