DE3623680A1 - Stoffsysteme fuer sorptionsprozesse - Google Patents

Stoffsysteme fuer sorptionsprozesse

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    • 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
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Description

Die Erfindung betrifft Stoffsysteme zur Verwendung in Sorptionskälteanlagen, Sorptionswärmepumpen oder Sorptionswärmetransformatoren, bei denen Hexafluorisopropanol (HFIP) als Kältemittel und ein hochsiedendes organisches Lösungsmittel als Absorptionsmittel verwendet wird.
Gebräuchliche jedoch mit den Nachteilen hoher Drücke, Toxizität bzw. der Kristallisationsgefahr behaftende Arbeitsgemische für Sorptionsprozesse sind die Zweistoffsysteme Ammoniak- Wasser bzw. Wasser-Lithiumbromid. Bekannt sind ferner Stoffsysteme, die als Kältemittel Fluor- und Fluorchlorwasserstoffe sowie Trifluorethanol enthalten.
Diese vorgeschlagenen Systeme vermeiden jedoch nicht die Nachteile der bekannten Stoffsysteme. So weist z. B. das vorgeschlagene Arbeitsstoffpaar R22-Tetraethylenglykol-dimethylether ein mit Ammoniak-Wasser vergleichbar hohes Druckniveau auf und der als Kältemittel vorgeschlagene fluorierte Alkohol Trifluorethanol bringt hinsichtlich der Toxizität keine Vorteile gegenüber Ammoniak.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile eine verbesserte Basis für Sorptions-, Heiz- oder Kühlprozesse zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß Stoffsysteme verwendet, deren Lösungsmittel hochsiedende organische Heterozyklen gemäß den Formeln I bis VIII enthalten. Aufgrund der hohen Siedepunkte, kann bei einigen Stoffsystemen auf Rektifikation verzichtet werden.
Hexafluorisopropanol ist erheblich weniger toxisch als Trifluorethanol, weshalb hier ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannten Trifluorethanol-Systemen zu verzeichnen ist.
Es hat sich herausgestellt, daß die vorgeschlagenen Lösungsmittel erhebliche Mengen an Hexafluorisopropanol absorbieren (siehe Bild 1).
Bedingt durch dieses hervorragende Lösungsverhalten ergibt sich ein breites Lösungsfeld und ein kleiner Wert für den spez. Lösungsumlauf.
Die erzielten Verbesserungen sollen anhand eines Beispiels gezeigt werden. Erfindungsgemäß ist das System Hexafluorisopropanol - Tetraethylenglykol-dimethylether ein neues Arbeitsstoffpaar. In Tabelle I werden die Ergebnisse des neuen Stoffpaares mit denen bekannter Stoffsysteme für Absorptionswärmepumpen verglichen.
Diese Werte beziehen sich auf einen AWP, deren Arbeitstemperaturen wie folgt liegen:
Verdampfungstemperatur 0°C, Kondensations- und Absorptionstemperatur 50°C sowie Austreibertemperatur 150°C.
Stoffsystemspez. Lösungsumlauf
HFIP-DTG 2,42 TFE-DTG12,3 NH3-H3O 4,28
Die Tabelle 1 zeigt deutlich die hervorragenden Eigenschaften des neuen Stoffpaares.

Claims (14)

1. Stoffsysteme für Sorptionsprozesse bestehend aus mindestens einem Kältemittel und mindestens einem Sorptionsmittel, enthaltend 1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2-propanol als Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Sorptionsmittel eine heterocyclische Verbindung verwendet wird.
2. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß cyclische Harnstoffe der allgem. Formel n = 2-3
R = Alkyl
als Absorptionsmittel verwendet werden.
3. Stoffsysteme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon (Dimethylenharnstoff, DMEU) und 1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2(1H)pyrimidinon (Dimethylpropylenharnstoff, DMPU) als Absorptionsmittel verwendet werden.
4. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lactame der allgemeinen Formel R = Alkyl
n = 5
verwendet werden.
5. Stoffsysteme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß N-Methyl-ε-caprolactam als Absorptionsmittel verwendet wird.
6. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Oxazolidinone der allgemeinen Formel verwendet werden.
7. Stoffsysteme nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß 3-Methyl-2-oxazolidinon als Absorptionsmittel verwendet wird.
8. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Carbonate der allgemeinen Formel X = H
X = Alkyl
verwendet werden.
9. Stoffsysteme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ethylencarbonat und Propylencarbonat als Absorptionsmittel verwendet werden.
10. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß N-Formylmorpholin als Absorptionsmittel verwendet wird.
11. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sulfolane als Absorptionsmittel verwendet werden. X = H
X = Alkyl
12. Stoffsysteme nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Sulfolan und 3-Methyl-sulfolan als Absorptionsmittel verwendet werden.
13. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Tetraethylenglykol-dimethylether als Absorptionsmittel verwendet wird. CH3O(CH2CH2O)4CH3,6(VII)
14. Stoffsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dihydrocoumarin (Melilotol) als Absorptionsmittel verwendet wird.
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