DE3312875A1 - Verfahren zum betrieb einer anlage zur erzeugung von nutzwaerme und/oder nutzkaelte und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zum betrieb einer anlage zur erzeugung von nutzwaerme und/oder nutzkaelte und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
- Publication number
- DE3312875A1 DE3312875A1 DE3312875A DE3312875A DE3312875A1 DE 3312875 A1 DE3312875 A1 DE 3312875A1 DE 3312875 A DE3312875 A DE 3312875A DE 3312875 A DE3312875 A DE 3312875A DE 3312875 A1 DE3312875 A1 DE 3312875A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- working medium
- zeolite
- absorbent
- heat
- granules
- 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.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
- F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
-
- 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
- C09K5/047—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for absorption-type refrigeration systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
83 138 MS
Degussa Aktiengesellschaft
6000 Frankfurt am Main 1
6000 Frankfurt am Main 1
Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von Nutzwärme und/oder Nutzkälte und Anlage zur
Durchführung dieses Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von NutzwMrme und/oder Nutzkälte,
in der ein Arbeitsmittel durch Zuführen von Wärmeenergie aus einem Absorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält,
ausgetrieben, gegebenenfalls kondensiert, das Arbeitsmittel das gegebenenfalls vorher verdampft wurde, gasförmig absorbiert
wird. Ferner betrifft die Erfindung Anlagen, die nach einem solchen Verfahren arbeiten.
Die Aufnahme von Wasserdampf in Zeolithen wird als Absorption
bezeichnet. Auch die Bezeichnung Adsorption ist für diesen Vorgang geläufig. Im folgenden sollen diese Begriffe
gleichwertig verwendet werden.
Aus der US-PS 4 034 569 und der dieser teilweise entsprechenden DE-OS 27 20 561 (Tschernev) ist eine auf dem Prinzip
einer Absorptions-Kältemaschine arbeitenden Kühlvorrichtung bekannt, die z.B. mit dem Arbeitsmittelsystem
Zeolith/Wasser arbeitet und mit Sonnenenergie beheizt wird.
-5-35
copy
Degussa
Ol 83 138 MS - 5. -
Die Kälteleistung steht nur bei Sonneneinstrahlung zur Verfügung. Die bei dem Kondensieren und Absorbieren freiwerdende Wärme wird nicht genutzt, weil das Temperaturniveau
bei dem Austreiben niedrig ist und 1000C nicht wesentlich
übersteigt. Da der Austreiber während der Kälteerzeugung durch die Sonnenenergie geheizt wird, muß das
bei der Kälteerzeugung verdampfte Arbeitsmittel vor der erneuten Absorption gespeichert werden. Es wird also lediglich
Arbeitsmittel und nicht Betriebs- oder Nutzenergie gespeichert. Daß Zeolith Eigenschaften hat, die ihn als
-^ Absorptionsmittel für eine Anlage mit einer Absorptions-Wärmepumpe
geeignet machen, bei der in vorteilhafter Weise sowohl Nutzwärme auf relativ hohem Temperaturniveau als
auch Nutzkälte erzeugt und außerdem auch Energie effektiv gespeichert werden kann, läßt sich dieser Veröffentlichung
jedoch nicht entnehmen.
Aus der DE-PS 596 308 (Normelli) ist eine diskontinuierlich arbeitende Absorptions-Kältemaschine bekannt, bei der das
Arbeitsmittel ausgetrieben, kondensiert und gespeichert wird, wenn billige Energie, z.B. Nachtstrom zur Verfügung steht,
und zu einem späteren Zeitpunkt, wenn Kälte benötigt wird, das gespeicherte Arbeitsmittel zur Kälteerzeugung verdampft
und wieder absorbiert wird. Eine praktische Verwertung scheiterte jedoch bisher an geeigneten Absorptionsmittel/Arbeitsmittelsystemen.
Es war aus den Veröffentlichung von Tschernev . nicht zu erkennen, daß sich der dort für die Verwertung von
Niedertemperaturwärme angegebene Zeolith auch für eine mit vollständig anderen Betriebsparametern arbeitende Einrichtung
der oben erwähnten Art eignet.
· ' -6-
Ol 83 138 MS . - 6. -
Aus der EP-OS 26257 (Anmeldungs-Nr. 8012725) ist ein Verfahre, ren zum Betrieb einer Anlage mit mindestens einer Absorptions-Wärmepumpe
bekannt, bei dem als Wärmespeicher ein Sorptionsspeicher, oder eine Sorptionswärmepumpe, die Zeolith als
Sorptionsmittel enthalten, verwendet wird.
Aus der Zeitschrift Capital 11/82 Seite 233 ist ebenfalls
ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage mit einer Absorptions-Wärmepumpe
bekannt, bei der Zeolith als Sorptionsmittel verwendet wird.
,[. Aus keiner der bekannten Druckschriften kann entnommen werden,
welcher Speicherstoff auf Basis von Zeolith zur Erzeugung von Nutzwärme und/oder Nutzkälte besonders gut geeignet
ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe
zugrunde, einen Speicherstoff auf der Basis von Zeolithen zu • entwickeln, der bei dem Betreiben einer Anlage zur Wärme-
und/oder Kälteerzeugung besonders günstige Eigenschaften aufweist.
·
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von Nutzwärme und/oder Nutzkälte, in
der ein Arbeitsmittel durch Zuführen von Wärmeenergie aus einem Absorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält, ausgetrieben,
gegebenenfalls kondensiert, das Arbeitsmittel, das gegebenenfalls vorher verdampft wurde, gasförmig absorbiert
wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Absorptionsmittel magnesiumhaltige Zeolithgranulate verwendet.
-7-
copy
Degussa
83 138 MS ' - 7. -
In einer Ausfuhrungsform ist der Gegenstand der Erfindung ein
Verfahren zum Betrieb einer Anlage mit einem Absorptions-Wärmespeicher
und gegebenenfalls mit einer Absorptionswärmepumpe, wobei in dieser Anlage ein Arbeitsmittel durch Zuführen von
Wärmeenergie relativ hoher Temperatur aus einem Absorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält, ausgetrieben, das ausgetriebene
Arbeitsmittel kondensiert, das kondensierte Arbeitsmittel unter Zufuhr von Wärmeenergie relativ niedriger Temperatur
gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt verdampft und das verdampfte Arbeitsmittel schließlich wieder im Absorptionsmittel
absorbiert wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Absorptionsmittel magnesiumhaltige Zeolithgranulate
einsetzt.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Austreiben
des Arbeitsmittel aus dem Absorptionsmittel bei Temperaturen 2^ solcher Höhe durchgeführt werden, daß beim Kondensieren und
Absorbieren Nutzwärme entsteht. Als magnesiumhaltige Zeolithgranulate
werden vorzugsweise Granulate des Zeoliths A eingesetzt.
" Als Arbeitsmittel wird bevorzugterweise Wasser eingesetzt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage, in der ein Arbeitsmittel durch Zuführen von Wärmeenergie aus einem
Absorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält, ausgetrieben, gegebenenfalls kondensiert, das Arbeitsmittel, das gegebenenfalls
vorher verdampft wurde, gasförmig absorbiert wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Absorptionsmittel
magnesiumhaltige Zeolithgranulate verwendet.
-8- ■
Ol 83 138 MS - 8. - . '
Diese Anlage kann mit einem Absorptionswärmespeicher und gegebenenfalls mit einer Absorptions-Wärmepumpe, wobei
diese Anlage Einrichtungen zum Austreiben eines Arbeitsmittel aus einem Absorptionsmittel durch zugeführte Betriebswärmeenergie, zum Kondensieren des ausgetriebenen Arbeitsmittels,
zum Verdampfen des Arbeitsmittals und zum Absorbieren des verdampften Arbeitsmittels im Absorptionsmittel
enthält, betrieben werden. Dabei kann das Austreiben des Arbeitsmittels aus dem Absorptionsmittel bei Temperaturen
• solcher Höhe durchgeführt werden, daß beim Kondensieren und Absorbieren Nutzwärme entsteht.
Als magnesiumhaltige Zeolithgranulate können beispielsweise
Granulate des Typs Zeolith A, Zeolith X, Zeolith Y, Mordenit und/oder Zeolithe der Pentasilgruppe, bevorzugt Zeolithe des
Typs A eingesetzt werden.
Die Granulate können in bindemittelfreier oder bindemittelhaltiger
Form eingesetzt werden. Als Bindemittel kommen in Betracht: Tone, Kieselgel, silikatische Bindemittel, vorzugsweise
Magnesiumsilikat, oxidische Bindemittel,. z.B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid sowie Zeolithe. Die magnesiumhaltigen
Zeolithgranulate können nach bekannten Methoden, wie z.B. Ionenaustausch'mit Magnesiurcsalzlösungen und/oder Granulierung
mit magnesiumhaltigen Bindemitteln, hergestellt werden.
Als magnesiumsilikatgebundene Zeolithgranulate können bevorzugt Zeolithgranulate vom Typ A, welche dadurch gekennzeichnet
sind, daß die Zeolithkomponente als Kation nicht ausschliesslich oder kein Magnesium enthält, eingesetzt werden.
_9_
COPY
^eguss
Ol 83 138 MS - 9,
Die erfindungsgemäß eingesetzten Zeolithgranuläte können u.a.
die folgenden Moleküle absorbieren:
H2O, NH3, CH3-OH, CO3 und'n-Hexan.
H2O, NH3, CH3-OH, CO3 und'n-Hexan.
Sie können hergestellt werden, indem man pulverförmigen Zeolith
A in. einem Mischer vorlegt, Natriumsilikatlösung hinzugibt, solange mischt, bis man Zeolithgranuläte mit einer Korn-.
größe von wenigstens 0,1 mm erhält, diese Zeolithgranuläte
gegebenenfalls nachrollt, die feuchten Zeolithgranuläte zu-'.
nächst bei Temperaturen von 20 bis 390C trocknet, wobei man .
den Kohlendioxidgehalt der Trockenluft auf weniger als 200 ppm einstellt, anschliessend in einem zweiten Trockenschritt bei
Temperaturen von 40 bis 1200C und gegebenenfalls in einer
dritten Trockenstufe bei 121°- 2000C unter sonst gleichen '
Bedingungen trocknet und gegebenenfalls .anschliessend die
so erhaltenen Zeolithgranuläte bei Temperaturen von höchstens 6000C aktiviert, die so erhaltenen Zeolithgranuläte mit einer wässrigen Magnesiumsalzlösung behandelt, wäscht, gegebenenfalls anschliessend mit wässriger Metallsalzlösung bis zumindest das Alkaliion des Bindemittels ausgetauscht ist, behandelt, wäscht, bei 40 bis 2000C vorzugsweise 100 bis 1200C trocknet, und gegebenenfalls anschliessend bei 300 bis 6500C calciniert. -
dritten Trockenstufe bei 121°- 2000C unter sonst gleichen '
Bedingungen trocknet und gegebenenfalls .anschliessend die
so erhaltenen Zeolithgranuläte bei Temperaturen von höchstens 6000C aktiviert, die so erhaltenen Zeolithgranuläte mit einer wässrigen Magnesiumsalzlösung behandelt, wäscht, gegebenenfalls anschliessend mit wässriger Metallsalzlösung bis zumindest das Alkaliion des Bindemittels ausgetauscht ist, behandelt, wäscht, bei 40 bis 2000C vorzugsweise 100 bis 1200C trocknet, und gegebenenfalls anschliessend bei 300 bis 6500C calciniert. -
In einer, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
können die magnesiumsilikatgebundenen Zeolithgranuläte vom
Typ Zeolith A dadurch gekennzeichnet sein, daß sie als Zeolith des Typs A einen Magnesium-Natrium-Zeolith A enthalten und die folgenden Adsorptionsdaten aufweisen:
Typ Zeolith A dadurch gekennzeichnet sein, daß sie als Zeolith des Typs A einen Magnesium-Natrium-Zeolith A enthalten und die folgenden Adsorptionsdaten aufweisen:
-10-35
osgjussa
83 138 MS
- 10. -
Molekül Gew.-% Temp.0C Adsorptionszeit Partialdruck spez.Beaufschlagung
= 22 | 20 | min | Torr | l/min, g* | |
H-O | = ΊΟ | 20 | 30 | 20 | 0,8 |
= Ί5 = " 8 |
20 20 |
30 | ' 620 | 0,85 | |
CH-OH CO2 |
= ' 4 | 20 | 30 30 |
150 150 |
1/0 1/0 |
η-Hexan | 30 | 580 | 1/1 | ||
* /zu adsorbierendes Gas wurde mit Trägerluft verdünnt; Angabe in 1 Gasgemisch pro Minute und por Gramm Zeolith).
]_5 Diese magnesiumsilikatgebundenen Zeolithgranulate kann man herstellen,
indem man pulverförmigen Zeolith A in einem Mischer vorlegt, Natriumsilikatlösung hinzugibt, solange mischt, bis
man Zeolithgranulate mit einer Korngröße von wenigstens 0,1 mm erhält, diese Zeolithgranulate gegebenenfalls nachrollt, die
feuchten Zeolithgranulate zunächst bei Temperaturen von 20 bis 390C trocknet, wobei man den Kohlendioxidgehalt der Trockenluft
auf weniger als 200 ppm einstellt, anschliessend in einem zweiten Trockenschritt bei Temperaturen von 40 bis 1200C
und gegebenenfalls in einer dritten Trockenstufe bei 121° 2000C
unter sonst gleichen Bedingungen trocknet und anschliessend die so.erhaltenen Zeolithgranulate bei Temperaturen
von höchstens 6000C aktiviert, und die so erhaltenen
Zeolithgranulate mit einer wässrigen Magnesiumsalzlösung behandelt,
wäscht bei 40 bis 2000C, vorzugsweise bei 100 bis 12O0C trocknet und gegebenenfalls anschliessend bei 300 6000C,
vorzugsweise 400 bis 4500C, calciniert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die magnesiums
ilikatgebundenen Zeolithgranulate vom Typ Zeolith A als Zeolith des Typs A einen Kalium-Zeolith A enthalten und
die folgenden Adsorptionsdaten aufweisen:
-11-
COPV
ussa
Ol 83 138 MS - 11. -
Molekül Gew.-% Temp.0C Adsorptionszeit Partialdruck spez.Beaufschlagung
min Torr l/min, g*
H2O £ 16 20 30 20 . 0,8
NH3 = ' 7 20 30 620 0,85
CH3OH =12 20 30 150 1,0
n-CgH14 ^ ' 3 20 30 150 1,0
CO2 = " 2 20 30 580 1,1
• 10 *(zu adsorbierendes Gas wurde mit Trägerluft verdünnt; Angabe in
1 Gasgemisch pro Minute und pro Gramm Zeolith).
Diese magnesiumsilikatgebundenen Zeolithgranulate kann man .15 herstellen./ indem man pulverförmigen Zeolith A in einem Mischer
vorlegt, Natriumsilikatlösung hinzugibt, solange mischt, bis man Zeolithgranulate mit einer Korngröße von wenigstens
0,1 mm erhält, diese Zeolithgranulate gegebenenfalls nachrollt, • die feuchten Zeolithgranulate zunächst bei Temperaturen von
20 bis 390C trocknet, wobei man den Kohlendioxidgehalt der
Trockenluft auf weniger als 200 ppm einstellt, anschliessend in einem zweiten Trockenschritt bei Temperaturen von 40 - 1200C
find gegebenenfalls in einer dritten Trockenstufe bei 121 2000C
unter sonst gleichen Bedingungen trocknet und anschliessend die so erhaltenen Zeolithgranulate bei Temperaturen
von höchstens 6000C aktiviert, und die so.erhaltenen
Zeolithgranulate mit einer wässrigen Magnesiumsalzlösung behandelt, wascht, anschliessend mit einer wässrigen Kaliumsalzlösung
behandelt, wäscht, bei 40 bis 2000C vorzugsweise 100 bis 1200C trocknet und gegebenenfalls anschliessend bei
300 bis 5500C, vorzugsweise 350 bis 4500C, calciniert.
Die magnesiumsilikatgebundenen Zeolithgranulate vom Typ Zeolith A können in einer weiteren bevorzugten Form als Zeolith
£es Typs A einen Natrium-Zeolith A enthalten und die folgenden
Adsorptionsdaten aufweisen:
-12-
Ol 83 138 MS - 12. -
Molekül Gew.-% Temp.0C Adsorptions- Partialdruck spez.Beaufschlagung
zeit
min. Torr 1/min. g*
H2O | = 24 | 20 | 30 |
NH3 | ^10 | 20 | 30 |
CH3OH | = "15 | 20 | 30 |
n~°6H14 | = · 4 | 20 | 30 |
co2 | = Ί0 | 20 | 30 |
20 | 0,8 |
620 | 00*85 |
150 | 1/0 |
150 | 1/0 |
580 | 1/1 |
*(zu adsorbierendes Gas wurde mit Trägerluft verdünnt; Angabe in 1 Gasgemisch pro Minute und pro Gramm Zeolith)
Diese magnesiumsilikatgebundenen Zeolithgranulate kann man herstellen, indem man pulverförmigen Zeolith A in einem Mischer
vorlegt, Natriumsilikatlösung hinzugibt, solange mischt, bis man. Zeolithgranulate mit einer Korngröße von
wenigstens 0,1 mm erhält, diese Zeolithgranulate gegebenenfalls nachrollt, die feuchten Zeolithgranulate zunächst bei
Temperaturen von 20 bis 39°C trocknet, wobei man den Kohlendioxidgehalt der Trockenluft auf weniger als 200 ppm einstellt,
anschliessend in einem zweiten Trockenschritt bei Temperaturen von 40 bis 12O0C und gegebenenfalls in einer dritten Trockenstufe
bei 1210C - 200°C unter sonst gleichen Bedingungen
trocknet und anschliessend. die so erhaltenen Zeolithgranulate
bei Temperaturen von höchstens 6000C aktiviert, und die so erhaltenen
Zeolithgranulate mit einer wässrigen Magnesiumsalzlösung behandelt, wäscht, anschliessend mit einer wässrigen Na-
triumsalzlösung behandelt, wäscht, bei 40 bis 2000C, vorzugsweise
100 bis 12O0C trocknet und gegebenenfalls anschliessend
bei 300 bis 6000C vorzugsweise 400 bis 5000C, calciniert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die magne-3c
siumsilikatgebundenen Zeolithgranulate vom Typ Zeolith A als
-13-
COPV
Degussa
Torr | l/min, g* |
20 | 0,8 |
620 | 0,85 |
150 | 1,0 |
150 | 1,0 |
580 | 1,1 |
01 83 138 MS - 13. -
Zeolith des Typs A einen Calcium-Zeolith A enthalten und die
folgenden Adsorptionsdaten aufweisen: 05
Molekül Gew.-% Temp. 0C Adsorptionszeit Partialdruck spez.Beaufschlagung
H2O = 22 20 30
NH3 = 10 20 30
10 CH3OH = Ί5. 20 30
n-C-H-, ^12 20 30
D 14 ^
CO2 = Ί4 20 30
*(zu adsorbierendes Gas wurde mit Trägerluft verdünnt; Angaben in
1 Gasgemisch pro Minute und pro Gramm Zeolith). 15
Diese magnesiumsilikatgebundenen Zeolithgranulate kann man
herstellen, indem man pulverförmigen Zeolith A in einem
Mischer vorlegt, Natriumsilikatlösung hinzugibt, solange ·
mischt, bis man Zeolithgranulate mit einer Korngröße von ■ wenigstens 0,1 mm erhält, diese Zeolithgranulate gegebenen-•
falls nachrollt, die feuchten Zeolithgranulate zunächst bei Temperaturen von 20 bis 390C trocknet, wobei man den Kohlendioxidgehalt
der Trockenluft auf weniger als 200 ppm einstellt, anschliessend in einem zweiten Trockenschritt bei
Temperaturen von 40 bis 1200C und gegebenenfalls in einer
dritten Trockenstufe bei 121° - 2000C unter sonst gleichen
Bedingungen trocknet und anschliessend die so erhaltenen Zeolithgranulate bei Temperaturen von höchstens 6000C aktiviert,
und die so erhaltenen Zeolithgranulate mit einer wässrigen Magnesiumsalziösung behandelt, wäscht, anschliessend mit einer
wässrigen Calciumsalzlösung behandelt, wäscht, bei 40 bis 200°C, vorzugsweise 100 bis 1200C, trocknet und gegebenenfalls anschliessend
bei 300 bis 65*0%oC, vorzugsweise 450 bis 6000C,
calciniert.
r -14-
Ol 83 138 MS - 14. -
Als Zeolith A kann ein pulverförmiger Zeolith, der gemäß DE-OS 24 47 021, DE-OS 25 17 218, DE-OS 26 51 419, DE-OS
26 51 420, DE-OS 26 51 436, DE-OS 26 51 437, DE-OS 26 51 445 und/oder DE-OS 26 51 485 hergestellt wurde und die dort aufgeführte
Teilchengrößenverteilung aufweist, eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird ein Zeolithpulver des Typs A gemäß DE-OS 26 51 485 verwendet.
Vorzugsweise wird ein Zeolithpulver des Typs A gemäß DE-OS 26 51 485 verwendet.
Der Wassergehalt des Zeolithen kann 0,1 - 27 %, bevorzugt 15 bis 22 % betragen. Als Alkalisilikatlösung kann bevorzugt eine
Natriumsilikatlösung, die einen Modul SiO2:Na2O von 1,0 bis
3,4 und einen Gehalt an Na2O von 2-20 Gew.-% und an SiO2 von
5-31 Gew.-% aufweist, eingesetzt werden.
Das Gemisch aus Zeolith A und Wasserglas enthält die Komponenten im Verhältnis 1,2 + 0,2 Na3OtAl3O3:2,4 +0,4 SiO3: 12 + 3 H3O.
Als Mischer können handelsübliche Mischer eingesetzt werden, die· vorzugsweise eine Aufdüsvorrichtung enthalten, wie Pflugscharmischer,
Schneckenmischer, Mischgranulatoren u.a..
Als Nachrollvorrichtung kann ein bekanntes Aggregat, wie Granulierteller,
Dragiertrommel u.a., verwendet werden. Hierbei wird eine mechanische Verdichtung und Abrundung des Granulates
sowie eine Verengung der Korngrößenverteilung erzielt.
Die Trocknung der Zeolithgranulate kann in bekannten Vorrichtungen,
wie Trockenschränken, Bandtrocknern, Wirbelschichttrockner kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird ein Wirbelschichttrockner eingesetzt,
-15-35
COPY
Ol 83 138 MS - 15. -
da hierbei gleichzeitig eine Entstaubung der Zeolithgranulate \
erzielt wird. Die Abluft des TrocknungsSchrittes kann im Kreis-= lauf geführt werden, wobei zur Einstellung des Kohlendioxid- j
gehaltes von weniger als 200 ppm die Trocknungsabluf-t mit der .entsprechenden Menge an Frischluft vermischt wird.
Die Trocknung kann ebensogut in einem Inertgasstrom, wie'Stick-j
stoff, durchgeführt werden, d.h., die Anwesenheit von Kohlen- j dioxid ist nicht notwendig. '
Das Trocknungsgas kann einen Wasserdampfpartialdruck von 0,01 Torr bis 750 Torr, vorzugsweise 0,1 bis 400 Torr aufweisen,
wobei der Partialdruck des Wasserdampfes im Trocknungsgas unterhalb des Sättigungsdruckes bei der entsprechenden
Trockentemperatur liegen muß. Gegebenenfalls folgt eine Siebung mit bekannten Siebvorrichtungen, wobei die Siebung wahlweise
an feuchtem oder an getrockneten Zeolithgranulaten durchgeführt werden kann. Im Falle der Feuchtsiebung muß eine mechanische
Zerstörung der Zeolithgranulate vermieden werden, jedoch kann hierbei das Fehlkorn (über- und Unterkorn) leicht
mechanisch zerkleinert und in den Granulationsprozeß zurückgeführt werden. Die getrockneten Zeolithgranulate können bei
Temperaturen von 3000C bis' 5000C, höchstens 6000C in bekannten
Apparaten, wie Muffelofen, Drehrohr, Röhrenofen o.a. kontinuierlich
oder diskontinuierlich aktiviert werden.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Sorptionsspeichersystem anzugeben, das die Speicherung
der Betriebswärme für eine Absorptions-Wärmepumpe
-16-. 35
uegussa
83 138 MS ' - 16. -
bei ausreichend hohen Temperaturen erlaubt und überdies selbst
als Absorptions-Wärmepumpe arbeiten kann. Diese mit einem speziellen
Absorptionsmittel/Arbeitsmittelsystem in neuartiger Weise betriebene Absorptions-Wärmepumpe kann auch für sich
alleine, also ohne nachgeschaltete und durch sie mit Betriebswärmeenergie (Austreiberwarme) belieferte zweite . \
wärmepumpe mit großem Vorteil zur Wärme- und/oder Kälte- :
erzeugung verwendet werden.
Durch die Verwendung eines Wärmespeichers für die Speicherung der Betriebsenergie (=Exergie) für die Absorptions-Wärmepumpe
ergeben sich ganz beträchtliche Vorteile: Die Heizvorrichtung, die die im Wärmespeicher zu speichernde Exergie liefert, kann
unter optimalen Betriebsbedingungen betrieben werden. Bei Verwendung einer Elektroheizung für die Speicherung von Wärme
im Wärmespeicher kann Nachtstrom und Überschußstrom in
Niedriglastzeiten verwendet werden. Im Wärmespeicher kann
auch die Abwärme eines Motors, einer Turbine oder eines in- !
i dustriellen Prozesses gespeichert werden. Bei Heizung des
Speichers mit einer Feuerung kann diese optimal und mit relativ langen Heizperioden betrieben werden, anschließend
kann der Speicher thermisch abgeschlossen werden, so daß keine KaminVerluste auftreten.
Eine Regelung auf der Heizungsseite ist nicht erforderlich, man kann vielmehr die Absorptions-Wärmepumpe regeln, indem
man dem Wärmespeicher die gespeicherte Energie nach Bedarf
■ und in der jeweils erforderlichen Menge entnimmt. Unter "Betriebsenergie11 soll also die im Austreiber zum Austreiben
der Arbeitsmittels aus dem Absorpitonsmittel dienende Wärmeenergie realtiv hoher Temperatur verstanden werden und nicht
-17-
COPY
Ol 83 138 MS - 17. -
die dem Verdampfer der Wärmepumpe zugeführte Wärmeenergie relativ niedriger Temperatur.
Die bevorzugten Ausführungsformen der im folgenden beschriebenen
Wärmespeicher sind ungefährlich, umweltfreundlich und arbeiten mit ungiftigen sowie nicht korrosiven Stoffen.
Gegenüber der Speicherung von Wärme- und/oder Kälte, die • von. einer mit Nachtstrom betriebenen Kompressor-Wärmepumpe
abgegeben wird, ergibt sich außerdem der Vorteil, daß man trotz der Verwendung von Nachtstrom die Wärmepumpe bei Tage,
wo im allgemeinen der Hauptteil der Wärme und/oder Kälte benötigt wird, betreiben kann. Bei Tage steht außerdem im allgemeinen
die für den Verdampfer benötigte Wärme auf einem höheren Temperaturniveau als bei Nacht zur Verfügung, so daß
die Nutzwärme bei einem höheren Temperaturniveau erzeugt werden und/oder die Wärmepumpe mit einem höheren Wirkungsgrad
betrieben werden kann. ·
Der Begriff "Absorptions-Wärmepumpe" soll auch Resorptions-Wärmepumpen
umfassen, in diesem Falle entsprechend dann Verdampfung
und Kondensation des Arbeitsmittel einer Desorption bzw. Resorption.
Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand von Ausführungs·
beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichung näher erläutert: 30
Die bevorzugten Ausführungsformen der im folgenden beschriebenen Wärmespeicher sind ungefährlich/umweltfreundlich und
arbeiten mit ungiftigen sowie nicht korrosiven Stoffen.
Gegenüber der Speicherung von Wärme- und/oder Kälte, die von einer mit Nachtstrom betriebenen Kompressor-Wärmepumpe ab-
-18-
uegussa
Ol 83 138 MS - 18. -
gegeben wird/ ergibt sich außerdem der Vorteil, daß man trotz der Verwendung von Nachtstrom die Wärmepumpe bei Tage, wo im
allgemeinen der Hauptteil der Wärme und/oder Kälte benötigt wird, betreiben kann. Bei Tage steht außerdem im allgemeinen
die für den Verdampfer benötigte Wärme auf einem höheren Temperaturniveau als bei Nacht zur Verfügung, so daß die Nutzwärme
bei einem höheren Temperaturniveau erzeugt werden und/ oder die Wärmepumpe mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben
werden kann.
Der Begriff "Adsorptions-Wärmepumpe" soll auch Resorptions-Wärmepumpen
umfassen, in diesem Falle entsprechend dann Verdampfung und Kondensation des Arbeitsmittel einer Desorption
bzw. Resorption.
Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert:
Natriumsilikatgebundenes Zeolithgranulat vom Typ Na-A
(Ausgangsverbindung und Vergleichsbeispiel)
In einem Schneckenmischer werden 100 kgZ^olith A (DE-OS
26 51 485, 21 % Wassergehalt) vorgelegt. Hierzu werden 49 kg
3Q Wasserglas (Modul 3,38, Na_0 = 4,8 Gew.-%, SiO2= 15,7 Gew.-%)
zugedüst. Man erhält ein Granulat mit einer Korngröße von 0,1 bis 3 mm, das anschließend in einem Granulierteller
nachgerollt wird. Man erhält so ein engeres KOrnspektrum (0,3 - 2,5 mm). Das Granulat wird im feuchten Zustand in
Kornfraktionen <1 mm, 1-2 mm und> 2 mm gesiebt.
-19-
COPf
83 138 MS - 19. -
Die Kornfraktion von 1-2 mm wird in einem Fließbetttrockner in einer ersten Stufe bei 35°C und einer zweiten Stufe
bei 1100C getrocknet. Hierbei wird ein Teil der Abluft im
Kreis geführt,.so daß der CO2-Gehalt der. Luft 150 ppm beträgt.
Der Wasserdampfpartialdruck beträgt in der ersten
Stufe 21 mm Hg und in der zweiten Stufe 117 mm Hg. Das Granulat
wird.in einem Drehrohr bei 4200C aktiviert.
Beispiel 2 · . -
Magneisumsilikatgebundes Zeolithgrnaulat vom Typ Na-A
550 kg eines Granulates, das gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, werden in einem 2 m3-Behälter zu 1000 1 einer 0,3
molaren Magnesiumchloridlösung zugegeben. Die Lösung wird 3 h bei 800C umgepumpt. Die Zeolithgranulate werden anschliessend
mit Wasser gewaschen, bis die Leitfähigkeit im Waschwasser < 500 \xS beträgt.
Die Zeolithgranulate werden in einem Trockenschrank bei 11O0C getrocknet und anschliessend in einem Drehrohr bei
5000C aktiviert. Sie besitzen folgende Adsorptionseigenschäften:
Molekül % Temp. Adsorptionszeit Partialdruck spez.Beaufschlagung
min. Torr l/min, g*
H2O | 23,7 | RT | 30 | 20 | 0,8 |
11,7 | RT | 30 | 620 | 0,85 | |
CH3OH | 15,7 | RT | 30 | 150 | 1,0 |
n-C6H14 | 2,7 | RT | 30 | 150 | 1,0 |
CO2 | 8,4 | RT | 30 | 580 | 1,1 |
-20-
uegussa
Ol 83 138 MS ' - 20. -
* zu adsorbierendes Gas wurde mit Träger luft verdünnt; Angabe in 1 Gasgemisch pro Minute und pro Grairm Zeolith.
(Bindemittelfreies Granulat vom Typ Na-A9 10
Es wurde gemäß DE-AS 12 03 238, Beispiel 1, verwendet.
(Bindemittelfreies Granulat vom Typ Mg-Na-A)
In 1 1 Magnesiumchlorid (0,3 m Mg2+/!, 800C) werden 100 g
Zeolithgranalien gemäß Beispiel 3 eingetragen (Perlgröße 1-2 mm. Wassergehalt 3 %). Die Lösung wird bei dieser Temperatur
3 h gerührt. Danach wird mit Wasser anionenfrei gewaschen (Leitfähigkeit<
500 \iS) und bei 1100C getrocknet.
(Tongebundenes Granulat vom Typ Mg-Na-A) (vgl....)
Es wurde handelsübliches tongebundenes Granulat vom Typ Na-A (1-2 mm Perlgröße, 3 % Wassergehalt)wie unter Beispiel 4 beschrieben,
umgesetzt.
2+ In 1 1 Calciumchloridlösung (0,3 m Ca /1, 800C) wurden 100 g
Zeolithgranalien gemäß Beispiel 3 eingetragen. Die Weiterverarbeitung erfolgte wie bei Beispiel
_21_
Degussa
Ol 83 138 MS - 21. - ·
(Zeolith-A gebundenes Granulat vom Typ NaX)
Es wurde ein Molekularsiebgranulat gemäß DE-AS 20 16 838, Beispiel 2, verwendet. (Bei der Herstellung wurde die Überführung
des Kieselsols in den Gelzustande, jedoch nicht mit Hilfe von Magnesiumoxid, gemäß DE-AS 20 16 838, Beispiel 1,
erzielt, sondern durch Ansäuern gemäß DE-PS 22 33 070). 10
Beispiel 8
(Zeolith-A gebundenes Granulat vom Typ Mg-NaX)
(Zeolith-A gebundenes Granulat vom Typ Mg-NaX)
1 1 Magnesiumchloridlösuhg (0,3 m Mg /1, 8O0C) wurden 100 g
Zeolithgranalien (Perlgröße 1-2 mm, Wassergehalt 4 %) gemäß Beispiel 6 eingetragen. Die Weiterverarbeitung erfolgt
wie bei Beispiel 4.
Tabelle 1 Zusammensetzung der bereitgestellten Proben probe gemäß Beispiel-Nr. Zeolith Typ Bindemittel
1 ... 2 3'
" ·
B. Testmethoden für die Charakterisierung geeigneter Zeolithgranulate
Ein Zeolith, der hinsichtlich seiner physikalisch-chemischen Daten für den erfindungsgemäßen Anwendungszeck geeignet ist,
muß unter anderen die folgenden Kriterien besitzen.
-22-
NaA | . Natriumsilikat |
MgNaA · | Magnesiumsilikat |
NaA . | ohne |
MgNaA | ohne |
MgNaA | Ton |
CaA | ohne |
NaX | Zeolith A |
MgX | Zeolith A |
uegussa
Ol 83 138 MS - 22. -
1. gute WasserdampfStabilität bei erhöhten Temperaturen,
insbesondere gute Temperaturwechselbeständigkeit
2. günstiger Verlauf der Absorptionsisobaren und - isosteren (große Ausgasungsbreite und keine Hystereseffekte im Arbeitsbereich)
Für die Charakterisierung der physikalisch-chemischen Eigenschaften
wurden die in Tabelle 1 genannten Proben bereitgestellt.
Kriterium 1: WasserdampfStabilität
Verschiedene Zeolithproben (5-6 g) mit unterschiedlichen Gehalten an Wasser (Glühverlust bei 10000C ermittelt) wurden
in Stahlhülsen eingeschweißt (1= 200 mm d= 12 mm), um die absolute
Dichtheit des Systems zu gewährleisten. Die Hülsen wurden dann in ein heizbares Rohr eingebracht, wo entsprechende
Temperaturzyklen gefahren wurden.
Nach Beendigung der Zyklen wurden die Stahlhülsen aufgesägt.
Die Zeolithproben wurden röntgenographisch charakterisiert, bei 4000C aktiviert und ihr Wasseradsorptionsvermögen be-
stimmt. Aus dem Vergleich der Adsorptionsleistung vor und nach der Zyklenbehandlung kann man auf die Eignung der Zeolithproben
für den Einsatz in Wärmepumpen schließen. ·
Zyklenablauf:
Probe auf 3200C aufheizen, 5 h halten; Heizung ausschalten,
5 h auf RT abkühlen lassen. 42 Zyklen.
Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle 2 aufgeführ
und in der Figur 1 graphisch dargestellt.
-23-
Degussa
Ol 83 138 MS
-23. -
Tabelle 2 WasserdampfStabilität der Proben im Wechselzyklus*
Probe gem. Beispiel
Wassergehalt der Ausgangsprobe Glühverlust bei 10000C
Wasseraufnahmevermögen
% | vorher | nacher | -24- | |
1 | ||||
(Na-A, Natrium- | 18,6 | 23,7 | 1,1 | |
silikatgebunden) | 11,5 | 1,7 | ||
10,4 | 5,8 | |||
6,2 | 14,9 | |||
4,6 | 17,8 | |||
2 | ||||
(Mg-Na-A, Magnesium- | 17,9 | 2,3 | ||
silikatgebunden) | 17,2 | 9,2 | ||
16,7 | 19,1 | |||
•16,2 | 28,9 | 11,1 | ||
15,5 | 21,8 | |||
13,9 | 20,7 | |||
13,5 | 21,4 | |||
12,5 | 22,6 | |||
11,7 | 22,2 | |||
10,9 | 22,1 | |||
9,6 | 23,0 | |||
8,6 | 22,1 | |||
. 7,2 | 24,6 | |||
-- 6,5 | 22,2 | |||
5,6 | 23,7 | |||
4,6 | 25,4 | |||
3 · . | ||||
(Na-A, bindemittel | 19,0 | 4,8 | ||
frei) | 18,3 | 5,2 | ||
17,4 | 5,4 | |||
16,7 . | 6,4 | |||
14,9 | 5,5 | |||
13,4 | 6,1 | |||
12,2 | 19,7 | |||
9,0 | 23,1 | |||
7,7 | 24,3 | |||
6,6 | 24,6 * | |||
5,3 | 23,5 | |||
3,9 | 24,8 | |||
24,8 | ||||
Ol 83 1.38 MS
- 24. -
zu Tabelle 2
05 Probe gem. Beispiel
Wassergehalt der Äusgangsprcibe Glühverlust bei 10000C
Wasseraufnahmevermögen
15 | 5 | % | 19,1 | vorher ·. · | nacher | |
20 (Mg-A, tongebunden) | 18,6 | % | % ■ | |||
4 | 17,9 | |||||
10 (Mg-A, bindemittel | 17,2 | 28,0 -:■■■ | ■"■ 2,2 | |||
frei) | 16,1 | 2,5 | ||||
15,2 | 1,9 | |||||
14,0 | 2,7 | |||||
12,8 | - 7,1 | |||||
25 6 | 11,4 | 9,6 | ||||
(Ca-Na-A, binde | 9,8 | 9,8 | ||||
mittelfrei) | 7,9 | 11,4 | ||||
6,6 | 13,6 | |||||
5,4 | 20,9 | |||||
7 | . 24,1 | |||||
30 (Na-X, Zeolith A | 18,1 | 25,6 | ||||
gebunden) | 16,6 | 26,0 | ||||
-14,9 | ||||||
12,7 | 2,4 | |||||
9,6 | 6,5 | |||||
8 | 8,5 | 15,2 | ||||
35 (Mg-WaX, Zeolith A | 5,1 | 19,8 | ||||
gebunden) | 20,7 | |||||
21,0 | 22,2 | |||||
13,6 | 25,3 | |||||
8,4 | ||||||
6,0 | 1,4 | |||||
0,8 | ||||||
19,9 | 15,7 | |||||
11,0 | 25,3 | 22,5 | ||||
6,7 | ||||||
6,2 | 3,4 | |||||
5,2 | 1,5 | |||||
11,2 | ||||||
25,4 | 17,0 | |||||
18,2 | 17,8 | |||||
15,6 | ||||||
9,4 | 2,6 | |||||
6,7 | 2,9 | |||||
1,0 · | ||||||
7,3 | ||||||
23,6 | 11,8 | |||||
24,3 | ||||||
32,0 | ||||||
COPY
0-44918
Degussa
Ol 83 138 MS - 25. -
Die Wasserdampfstabilität der erfindungsgemäß verwendeten Zeolithe ist bedeutsam, weil beim Betreiben der Wärmepumpen-Anlage
die Zeolithe verschiedenen Temperaturen und verschiedenen Wasserdampfpartialdrücken ausgesetzt sind. Da
diese Zyklen möglichst häufig mit ein- und derselben Charge
Zeolith gefahren werden sollen (Wirtschaftlichkeit), sollte
der Zeolith eine möglichst hohe Stabiltität gegenüber Wasserdampf besitzen.
Als geeignet hinsichtlich der Wasserdampfstabilität stellen sich Zeolithe des ,Typs A gemäß Beispiele 2 und 5 heraus,
während Zeolithe des Typs X sehr schnell eine hydrothermale Zerstörung erfahren.
Kriterium 2;' Absorptionsisobaren und -isosteren
a) Ausgasungsbreite (Screening Methode)
'
Zur überschlägigen Bestimmung der Adsorptionsisobaren werden
zunächst verschiedene Zeolithproben in einem Trockenschrank bei Temperaturen von 70° bis 320° in Schritten von
50° jeweils 2 h bei einem Wasserdampfpartialdruck von ca. 100 mbar gehalten. Getestet wurden die in Tabelle 1 beschriebenen
Proben· 1-4, 6,7 sowie zum Vergleich tongebundene Handelsprodukte KA (Probe 9), NaA (Probe 10) und CaA
(Probe 11). (Vgl. ...)
3Q . Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
-26-
uegussa
6,1 | 4 | ,0 | 4 | ,6 | 16,4 |
4,3 | •4 | ,1 | 5 | ,1 | 20,8 |
4,6 | 37 | 3 | ,0 | 19,7 | |
4,9 | 3 | ,9 | 3 | ,7 | 21,4 |
25 | ,0 | 20, | 9 | 15, | 3 | 8 | ,0 | 7 | ,6 | 5 | ,5 | 5 | ,4 | 13 | ,3 |
28 | ,0 | 25, | 1 | 19, | 1 | 11 | ,1 | 5 | ,9 | 3 | ,1 | 2 | ,9 | 19 | ,2 |
3, | 0 | 1 | ,2 | 1 | ,5 | 15 | ,5 |
4, | 2 | 4 | ,0 | 3 | ,7 | 17 | ,5 |
6, | 5 | 3 | ,7 | 4 | ,5 | 13 | ,7 |
01 83 138 MS - 26. -
Probe gem. Wassergehalt in % {bestiirmt durch Glühverlust
Bsp. Nr. bei 10000C
200C 70° 120° 170° 220° 270° 320° (70°-220°) %
200C 70° 120° 170° 220° 270° 320° (70°-220°) %
1 25,3 22,5 18,0 10,3
2 28,0 25,1 17,5 7,9
3 ■ 26,6 24,3 18,8 10,1 10 4 29,5 26,3 19,3 10,3
• 5
6
6
' 7
8
8
15 9 20,8 18,5 14,8 8,4
10 24,0 21,7 16,8 8,8
11 22,0 20,2 16,2 10,4
Man erkennt,aus der letzten Spalte der Tabelle 3, daß die
magnesiumhaltigen Proben des Typs Zeolith A (Proben 2 und 4)
im Temperaturintervall von 70 bis 2200C die höchsten Ausgasungsbreiten
besitzen, d.h. die Gewichtsänderung ist bei diesen Proben im angegebenen Temperaturintervall am höchsten.
b) Isobaren
. Um für das erfindungsgemäße Betreiben der Wärmepumpenanlage exakte Aussagen für die Betriebsbedingungen zu erhalten, wurden
exakte Isobaren für die beiden magnesiumhaltigen Zeolith-A-Proben 2 und 4 ermittelt; zum Vergleich hierzu werden auch
die Isobaren für die nicht ausgetauschten Proben 1· und 3 ermittelt.
-27-35
COPYj
Degussa
138 MS
-
Die Isobaren werden sowohl bei 12,5 mbar (Wasserstrahlvakuum)
05 als auch bei 970 mbar (kochendes Wasser) ermittelt.
Die Ergebnisse dieser Messungen sind in den Tabellen 4a und
4b aufgeführt und in Figuren 2 und 3 dargestellt.
80
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
Isobaren bei 12.5 mbar Wasserdampf-Partialdruck .
Temp. 0C Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4
— | 28,4 |
23,2 | 26,0 |
20,4 . | 23,2 |
18,2 | 19,9 |
15,4 | 15,8 |
10,3 | 10,5 |
6,8 | 7,0 |
4,8 | 5,2 |
3,7 | 4,2 |
3,0 | 3,5 |
2,4 | 3,0 |
2,2 | 2,7 |
2,0 | 2,5 |
— | 30,4 |
24,5 | 28,2 |
23,0 | 24,7 |
21,0 | 21,4 |
18,4 | 17,2 |
14,0 | 11,4 |
9,4 | 6,7 |
7,0 | 5,8 |
5,7 | 4,6 |
4,8 | 3,8 |
4,3 | 3,2 |
3,9 | 3,0 |
3,5 | 2,8 |
3,2 |
Isobaren bei 970 mbar Wasserdampf-Partialdruck
30 Wassergehalt der Probe, bezogen auf wasserfreie Stubstanz %
Temp.°C Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 3
35
120 ' | 23 | ,2 | 26 | ,0 . | 23 | ,8 | 28, | 0 |
140 | 21 | ,2 | 23 | ,2 | 22 | ,2 | 25, | 0 |
160 | 19 | ,6 | 20 | /8 | 22, | 6 | ||
-28-
0-4491(1
uegussa
Ui 83 138 MS | 18,2 |
180 | 16,8 |
05 200 | 14,9 |
220 | 12,6 |
240 | 10,6 |
260 | 8,5 |
280 | 7,0 |
10 300 | 6,1 |
320 | 6,4 |
340 | 5,0 |
360 | |
19,1 | 20,7 |
17,1 | 19,0 |
15,0 | 17,0 |
12,6 | 15,0 |
10,0 | 12,5 |
7,9 | • 10,2 |
6,4 | 8,6 |
5,4 | 7,3 |
4,8 | 6,3 |
4,2 | 5,6 |
- 28. -
20,5
. 18,5 . j
15,8 12,8 9,8 7,5 6,1 5,2 4,7 4,4
Man erkennt die vorteilhafte Verwendung der magnesiumhaltigen· Proben 2 und 4 gegenüber den nicht ausgetauschten Proben 1
und 3:
1. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
besser, da in einem bestimmten TemperaturIntervall mehr
'
Wass.er gebunden und entsprechend mehr Energie freigesetzt
wird.
2. Die maximale Austreibertemperatur kann niedriger gewählt werden, da für das Austreiben einer bestimmten Menge Wasser
ein geringeres Temperaturintervall ausreicht.
C. Isosteren
Um die Messungen der Isosteren (Wasserdampf-Partialdruck als Funktion der Tempteratur bei konstanter Wasserbeladung der
Zeolithprobe) bei verschiedenen Beladungszuständen der Zeolithprobe
werden für die Probe 2 in der Figur 4 gezeigt. Die Figur 4 zeigt die interpolierende graphische Darstellung
einer Vielzahl von Meßwerten.
-29-
COPY
Ol 83 138 MS. - 29. - *
Hieraus geht hervor:
.1. Die Isosteren im Bereich von 7 bis 18 % Wasserbeladung liegen eng beieinander, was gleichbedeutend mit einer
großen Ausgasungsbreite ist..
2. Die Isosteren in diesem Bereich sind in einem vorgegebenen
■jn Temperaturintervall für die Ausgasung sehr weit bezüglich
der Temperatur von der Dampfdrucklinie des freien Wassers entfernt. Hierdurch ergibt sich bei der Absorption eine
große Differenz zwischen der Temperatur des verdampfenden Wassers und der Temperatur des absorbierenden Zeoliths.-
3. Bei Beladung unter 20 %, die dem Arbeitsbereich des erfindungsgemäßen
Verfahrens entsprechen, treten keine Hystereseeffekte auf.
In der Figur 4 {Isosteren) ist ein typischer Zyklus A,B,C,D,
für Wärmepumpenbetrieb dargestellt, die folgenden Phasen, die ■ in der Figur 5 dargestellt sind, können unterschieden werden.
1. Phase Absorptionsphae (A-B)
:
:
Der Zeolith im Vorratsgefäß V besitzt einen Beladungszustand von 6 % H2O. Man läßt bei 6 mbar Wasserdampf aus dem Verdampfungsgefäß
V über das Ventil V1 strömen. Die Temperatur
der Absorption liegt anfangs bei ca. 1300C (Punkt A) und geht
bei laufender Entnahme von Nutzwärme und bei einer Beladung von 17 % auf ca. 800C zurück (Punkt B). Hierbei wird angenommen,
daß die Temperatur im Verdampfer durch Zufuhr von Wärme konstant gehalten wird.
·
-30-
uegussa
Ol 83 138 MS - 30. -
2. Phase Aufheizpaste (B-C)
■
Der Zwischenspeicher Z befindet sich im geschlossenen Zustand. Durch Zuführung von Energie wird der Speicher aufweine Temperatur
von 1750C gebracht. Dabei stellt sich - bei konstanter
Beladung - ein Wasserdampf-Partialdruck von 460 mbar ein.
3. Phase: Austreibphase (C-D)
öffnet man nun das Ventil V2 t so strömt Wasserdampf von 460 mbar
in den Kondensator K und kondensiert bei einer Temperatur von ca. 800C/ entsprechend diesen Wasserdampfpartialdruck. Aus dem
•je Kondensator kann Nutzwärme entnommen werden. Um die Kondensationstemperatur
von 8O0C beizubehalten, muß der Zeolith weiter erwärmt werden. Bei 2700C hat der Zeolith wieder 6 % Wasserbeladung
(Punkt D).
4. Phase: Abkühlphase (D-A)
Das Vorratsgefäß wird nun geschlossen und durch Entnahme von Energie wieder auf 1300C gebracht (Punkt A). Hiermit ist ein
■ Wärmepumpenzyklus abgeschlossen.
Nunmehr kann durch öffnen des Ventils V3 das Wasser aus dem
Kondensator K in den Verdampfer V gelangen.
Die vorausgehende Beschreibung erstreckt sich auf ein geschlossenes
System. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in einem offenen System durchgeführt werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind auch die mechanischen Eigenschaften der Granulate von Bedeutung, z.B. Abriebfestigkeit,
Perlhärte, Staubgehalt und Schrumpfungs- bzw. Aufquellverhalten.
Die Proben 2 und 4 zeigen hierbei besonders gute Eigenschaften.
Claims (8)
- Ol 83 138 MSDegussa Aktiengesellschaft6000 Frankfurt am Main 1Verfahren zum Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von Nutzwärme und/oder Nutzkälte und Anlage zur Durchführung dieses VerfahrensPatentansprüche( 1.iVerfahren zum Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von ^-"^ Nutzwärme* .und/oder Nutzkälte, in der ein Arbeitsmittel durch Zuführen von Wärmeenergie aus einem Ab- ' sorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält, ausge- . trieben, gegebenenfalls kondensiert, das Arbeitsmittel, das gegebenenfalls vorher verdampft wurde, gasförmig absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Absorptionsmittel magnesiumhaltige Zeolithgranulate verwendet. . ·
- 2. Verfahren zum Betrieb einer Anlage mit einem Absorptions-Wärmespeicher und gegebenenfalls mit einer Absorptionswärmepumpe, wobei in dieser Anlage ein Arbeitsmittel durch Zuführen von Wärmeenergie relativ hoher Temperatur aus einem Absorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält ausgetrieben, das ausgetriebene Arbeitsmittel kondensiert, das kondensierte Arbeitsmittel unter Zufuhr von Wärmeenergie relativ niedriger Temperatur gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt ver--2-83 138 MS - 2. -dampft und das verdampfte Arbeitsmittel schließlich wieder Q5 im Absorptionsmittel absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Absorptionsmittel magnesiumhaltige Zeolithgranulate einsetzt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Austreiben des Arbeitsmittels aus dem Absorptionsmittel bei Temperaturen solcher Höhe durchgeführt wird, daß beim Kondensieren und Absorbieren Nutzwärme entsteht.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnesiumhaltigen Zeolithgranulate Granulate des Zeoliths A sind.
- 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmittel Wasser eingesetzt wird.
- 6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, inder ein Arbeitsmittel durch Zuführen von Wärmeenergie aus einem Absorptionsmittel, das einen Zeolithen enthält, ausgetrieben, gegebenenfalls kondensiert, das Arbeitsmittel, das gegebenenfalls vorher verdampft wurde, gasförmig absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Absorptionsmittel magnesiumhaltige Zeolithgranulate verwendet.
- 7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einem Absorptions-Wärmespeicher und gegebenenfalls mit einer Absorptionswärmepumpe, wobei diese Anlage Einrichtungen zum Austreiben eines Arbeitsmittels aus einem Absorptionsmittel durch zugeführte Betriebswärmeenergie, zum Kondensieren des ausgetriebenen Arbeitsmittels, zum Verdampfen des Arbeitsmittels und zum Absorbieren-3-3OPYOl 83 138 MS05des verdampften Arbeitsmittel im Absorptionsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anlage als Absorptionsmittel magnesiumhaltige Zeolithgranulate enthält.
- 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Austreiben des Arbeitsmittel aus dem Absorptionsmittel bei Temperaturen solcher Höhe durchgeführt wird, daß beim Kondensieren und Absorbieren Nutzwärme entsteht.15-4-20 25 30 35
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3312875A DE3312875A1 (de) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | Verfahren zum betrieb einer anlage zur erzeugung von nutzwaerme und/oder nutzkaelte und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3312875A DE3312875A1 (de) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | Verfahren zum betrieb einer anlage zur erzeugung von nutzwaerme und/oder nutzkaelte und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3312875A1 true DE3312875A1 (de) | 1984-11-22 |
Family
ID=6195912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3312875A Ceased DE3312875A1 (de) | 1983-04-11 | 1983-04-11 | Verfahren zum betrieb einer anlage zur erzeugung von nutzwaerme und/oder nutzkaelte und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3312875A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0202662A1 (de) * | 1985-05-24 | 1986-11-26 | Ruhrgas Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Nutzwärme |
EP0205167A1 (de) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | ZEO-TECH Zeolith Technologie GmbH | Adsorptionskühler |
US4748082A (en) * | 1986-01-11 | 1988-05-31 | Degussa Ag | Zeolite castings |
FR2828271A1 (fr) * | 2001-06-22 | 2003-02-07 | Denso Corp | Appareil de refrigeration de type a absorption |
US8012246B2 (en) | 2005-03-16 | 2011-09-06 | Pbb Gbr | Absorbent moulded bodies method for production and use |
US8092903B2 (en) | 2004-07-09 | 2012-01-10 | Pbb Gbr | Shaped bodies made of powders or granulated metal, method for the production thereof and their use |
EP3039356A1 (de) * | 2013-08-27 | 2016-07-06 | MAHLE International GmbH | Vorrichtung mit granulatbefüllung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4199959A (en) * | 1977-03-24 | 1980-04-29 | Institute Of Gas Technology | Solid adsorption air conditioning apparatus and method |
-
1983
- 1983-04-11 DE DE3312875A patent/DE3312875A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4199959A (en) * | 1977-03-24 | 1980-04-29 | Institute Of Gas Technology | Solid adsorption air conditioning apparatus and method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 17, 1979, S. 9-18 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0202662A1 (de) * | 1985-05-24 | 1986-11-26 | Ruhrgas Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Nutzwärme |
EP0205167A1 (de) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | ZEO-TECH Zeolith Technologie GmbH | Adsorptionskühler |
US4748082A (en) * | 1986-01-11 | 1988-05-31 | Degussa Ag | Zeolite castings |
FR2828271A1 (fr) * | 2001-06-22 | 2003-02-07 | Denso Corp | Appareil de refrigeration de type a absorption |
US8092903B2 (en) | 2004-07-09 | 2012-01-10 | Pbb Gbr | Shaped bodies made of powders or granulated metal, method for the production thereof and their use |
US8012246B2 (en) | 2005-03-16 | 2011-09-06 | Pbb Gbr | Absorbent moulded bodies method for production and use |
EP3039356A1 (de) * | 2013-08-27 | 2016-07-06 | MAHLE International GmbH | Vorrichtung mit granulatbefüllung |
EP3039356B1 (de) * | 2013-08-27 | 2022-05-11 | MAHLE International GmbH | Vorrichtung mit granulatbefüllung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005028451B4 (de) | Verfahren zum Transport von Wärme | |
DE60018401T2 (de) | Wärme- und stoffübertragungsgerät und verfahren für feststoff-dampf-sorptionsanlagen | |
DE102010055677B4 (de) | Wärmetauscher-Modul mit Wärmemanagement mit einem Titano-Silico-Alumo-Phosphat als Adsorptionsmittel und dessen Verwendung | |
DE69912587T2 (de) | Klimaanlage mit trockenmittel | |
AT394200B (de) | Verfahren zur nutzung und/oder speicherung von energie aus der umwelt | |
US11045785B2 (en) | Metal-organic framework, method for preparing the same, and adsorption device employing the same | |
EP0139626B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Wärme aus wasserdampfhältigen Gasen durch Absorption oder Adsorption | |
DE3312875A1 (de) | Verfahren zum betrieb einer anlage zur erzeugung von nutzwaerme und/oder nutzkaelte und anlage zur durchfuehrung dieses verfahrens | |
DE102007020421A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von mit Elementarschwefel dotierten kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln sowie Verfahren zur Abgasreinigung unter Verwendung solcher Adsorptionsmittel | |
DE2227000A1 (de) | Verfahren zur regenerierung von molekularsieben | |
DE4417617A1 (de) | Trocknungsmittel | |
DE10227596A1 (de) | Adsorptionskühlvorrichtung | |
EP0202662A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Nutzwärme | |
DE112014006459T5 (de) | Zusammensetzung von Zeolith-metallchlorid Hybrid Wasser-Adsorption und ihr Herstellungsverfahren | |
DE2904312A1 (de) | Verfahren zur trockenen, adsorptiven hcl-abscheidung | |
EP0011228B1 (de) | Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus heissen Abgasen | |
DE3501643A1 (de) | Verfahren zur rueckgewinnung von loesemitteln bei reinigungsprozessen | |
DE2603807C3 (de) | Verfahren zum Entfernen von Quecksilber aus Gasen | |
US20070004591A1 (en) | Adsorbing agent comprising zeolite for heat pump and method for preparation thereof and use thereof | |
EP2874729B1 (de) | Waschlösung zur absorption von kohlendioxid sowie verfahren zur beschleunigung der absorption durch germaniumdioxid | |
EP0130546B1 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Lösemitteln bei der Textilbehandlung | |
EP0364908A2 (de) | Verwendung einer hygroskopischen wä rigen Salzlösung zur Adsorptionskühlung/Klimatisierung mit Niedertempe- raturwärme | |
WO1982002939A1 (en) | Method for decreasing the heat losses in a drying plant for solid bodies | |
DE3202377A1 (de) | Arbeitsmedium fuer absorptionswaermepumpen | |
EP2640491B1 (de) | Lösungsmittel, verfahren zur bereitstellung einer absorptionsflüssigkeit, verwendung des lösungsmittels und verfahren zur aktivierung eines lösungsmittels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |