CN1648196A - 一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及吸附制冷，具体是指一种抗膨胀的化学吸附制冷剂及其制备方法，采用碱土金属氯化物与硫酸钙混合、溶解、干燥、研磨、筛分制成20～60目的颗粒，再与活性炭颗粒复配的制备方法，得到62％～80％的碱土金属氯化物、8％～20％的硫酸钙和12％～20％的活性炭所组成的抗膨胀的化学吸附制冷剂，制备过程只需常规设备，方法简单。与现有制备方法得到的吸附剂相比，本制备方法所得到的吸附剂运行周期延长6～15倍，制冷量加大1.4～2.1倍，传质性能明显改善。可充分利用太阳能或低品位热能驱动，可大规模商业应用。
Description
技术领域
本发明涉及吸附制冷，具体是指一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂及其制备方法。
背景技术
化学吸附式制冷可利用太阳能或低品位热能驱动，其制冷量大、结构简单、无运动部件、不对大气层产生破坏，受到广泛关注。这种方法的实施关键之一在于化学吸附剂。传统的化学吸附剂通常采用纯碱土金属氯化物制备，其强度不高，容易出现膨胀、粉化现象，从而导致传质通道阻塞、传质阻力增大、制冷量下降、操作条件恶化、运行周期缩短，成为影响化学吸附式制冷走向产业化的最大障碍。在《中国科学E辑 科学技术》，2004，34(3)：268～279发表的一篇题为“氯化钙-氨的吸附特性研究及在制冷中的应用”的论文和《可再生能源》，2000，20：305～324发表的一篇题为“在太阳能制冷用球状多孔氯化钙颗粒中的传热传质特性”(Renewable Energy，2000，20：305～324，Heat and mass transfer in porous spherical pellets of CaCl2 forsolar refrigeration.)的论文，上述两篇论文中称：“目前的研究普遍认为，氯化钙-氨吸附工质对在吸附、解吸过程中的膨胀、结块等现象限制了这一吸附剂的应用”；又称：“作为一种环保、节能的化学吸附制冷与热泵工质对，氯化钙—氨在具有吸附量大、吸附与解吸速度快等优点的同时，也具有膨胀、碎裂等缺点。”
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂及其制备方法，有效地解决化学吸附制冷剂在使用过程中膨胀、传质阻力增加及制冷性能下降等问题，使利用低品位热能驱动的绿色制冷方式的大规模商业应用成为可能。
本发明的目的是通过如下措施实现的：
一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂及其制备方法，其特征在于：它是由按重量百分比计62％～80％的碱土金属氯化物、8％～20％的硫酸钙和12％～20％的活性碳所组成的，粒径为20～60目的多孔固体颗粒。所述碱土金属氯化物是选自氯化锶或氯化钙。
上述抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂的制备方法，其特征在于：该方法步骤及工艺条件如下：
步骤一：按重量百分比计78～90％的碱土金属氯化物和10～22％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度93.3～99.9kPa、温度180～290℃状态下维持25～30小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到20～60目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到20～60目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度93.3～99.9kPa、温度115～125℃状态下维持10～14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计80～88％的步骤一所制备的固体颗粒和12～20％步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度93.3～99.9kPa、温度200～220℃状态下维持25～30小时，冷却后取出，过标准筛，得到20～60目固体颗粒，则得到抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。上述方法优选工艺条件如下：
步骤一：按重量百分比计80～83％的碱土金属氯化物和17～20％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度98.0～99.7kPa、温度250～290℃状态下维持26～28小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到30～50目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到30～50目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度98.0～99.7kPa、温度115～120℃状态下维持12～14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计82～87％的步骤一所制备的固体颗粒和13～18％的步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度98.0～99.7kPa、温度205～217℃状态下维持26～28小时，冷却后取出，过标准筛，得到30～50目固体颗粒，则得到抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
1.本发明所述的制备方法得到的三元复合化学吸附制冷剂，由于在碱土金属氯化物中加入具有粘结作用的硫酸钙，所形成的固体颗粒机械强度大大增加，减缓了其膨胀、粉化；当出现膨胀、粉化现象后，又由于活性碳炭的存在，仍能保证足够的传质通道，有效地解决了化学吸附制冷剂在使用过程中膨胀、传质阻力增加的问题。
2.采用本发明制备的制冷剂，制冷性能好，使用寿命长，实验数据表明，操作周期比现有的吸附剂延长6～15倍，制冷量加大1.4～2.1倍。
3.可利用太阳能或低品位热能驱动，为化学吸附式制冷这种绿色制冷方式的大规模商业应用提供技术支持。
附图说明
图1为抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂制备方法的流程示意图。
具体实施方式
通过如下实施例及附图对本发明作进一步详述。
实施例一：
步骤一：按重量百分比计78％的氯化钙和22％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度93.3kPa、温度290℃状态下维持30小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到20目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到20目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度93.3kPa、温度115℃状态下维持10小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计80％的步骤一所制备的固体颗粒和20％步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度93.3kPa、温度200℃状态下维持25小时，冷却后取出，过标准筛，得到20目固体颗粒，则得到按重量百分比计62.4％的氯化钙、17.6％的硫酸钙和20％的活性碳所组成的抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
实施例二：
步骤一：按重量百分比计90％的氯化锶和10％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度99.9kPa、温度180℃状态下维持25小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到60目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到60目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度99.9kPa、温度125℃状态下维持14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计88％的步骤一所制备的固体颗粒和12％步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度99.9kPa、温度220℃状态下维持25小时，冷却后取出，过标准筛，得到60目固体颗粒，则得到按重量百分比计79.2％的氯化锶、8.8％的硫酸钙和12％的活性碳所组成的抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
实施例三：
步骤一：按重量百分比计82％的氯化锶和18％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度98.0kPa、温度280℃状态下维持26小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到40目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到40目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度99.0kPa、温度125℃状态下维持14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计84％的步骤一所制备的固体颗粒和16％步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度99.0kPa、温度215℃状态下维持28小时，冷却后取出，过标准筛，得到40目固体颗粒，则得到按重量百分比计68.9％的氯化锶、15.1％的硫酸钙和16％的活性碳所组成的抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
实施例四：
步骤一：按重量百分比计83％的氯化锶和17％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度99.0kPa、温度280℃状态下维持26小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到50目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到50目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度99.0kPa、温度125℃状态下维持14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计87％的步骤一所制备的固体颗粒和13％步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度99.0kPa、温度215℃状态下维持28小时，冷却后取出，过标准筛，得到50目固体颗粒，则得到按重量百分比计72.2％的氯化锶、14.8％的硫酸钙和13％的活性碳所组成的抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
Claims (4)
1、一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂，其特征在于：它是由按重量百分比计62％～80％的碱土金属氯化物、8％～20％的硫酸钙和12％～20％的活性碳所组成的，粒径为20～60目的多孔固体颗粒。
2、根据权利要求1所述的一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂，其特征在于：碱土金属氯化物是选自氯化锶或氯化钙。
3、一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂的制备方法，其特征在于：该方法步骤及工艺条件如下：
步骤一：按重量百分比计78～90％的碱土金属氯化物和10～22％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度93.3～99.9kPa、温度180～290℃的状态下维持25～30小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到20～60目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到20～60目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度93.3～99.9kPa、温度115～125℃状态下维持10～14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计80～88％的步骤一所制备的固体颗粒和12～20％步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度93.3～99.9kPa、温度200～220℃的状态下维持25～30小时，冷却后取出，过标准筛，得到20～60目固体颗粒，则得到抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
4、根据权利要求3所述的一种抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂的制备方法，其特征在于：该方法步骤及工艺条件如下：
步骤一：按重量百分比计80～83％的碱土金属氯化物和17～20％的硫酸钙，以物理混合方法充分混和，边搅拌边加入脱离子水至其完全溶解成为浆状，充分搅拌后置于真空干燥箱，在真空度98.0～99.7kPa、温度250～290℃状态下维持26～28小时，冷却后取出，经研磨、过标准筛，得到30～50目固体颗粒，放入干燥皿备用；
步骤二：将颗粒状活性碳过标准筛，得到30～50目固体颗粒，置于真空干燥箱内，在真空度98.0～99.7kPa、温度115～120℃状态下维持12～14小时，冷却后取出，放入干燥皿备用；
步骤三：将按重量百分比计84～87％的步骤一所制备的固体颗粒和16～18％的步骤二所制备的固体颗粒以物理混合方法充分混和，置于真空干燥箱，在真空度98.0～99.7kPa、温度205～217℃的状态下维持26～28小时，冷却后取出，过标准筛，得到30～50目固体颗粒，则得到抗膨胀三元复合化学吸附制冷剂。
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