EP2326802A2 - Operational fluid for a vapour circuit processing device and a method for operating same - Google Patents

Operational fluid for a vapour circuit processing device and a method for operating same

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Publication number
EP2326802A2
EP2326802A2 EP09777858A EP09777858A EP2326802A2 EP 2326802 A2 EP2326802 A2 EP 2326802A2 EP 09777858 A EP09777858 A EP 09777858A EP 09777858 A EP09777858 A EP 09777858A EP 2326802 A2 EP2326802 A2 EP 2326802A2
Authority
EP
European Patent Office
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ionic liquid
methyl
operating fluid
working medium
steam generator
Prior art date
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Granted
Application number
EP09777858A
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German (de)
French (fr)
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EP2326802B1 (en
Inventor
Jürgen Berger
Markus Dittes
Christian Bausch
Dirk Gerhard
Aurelie Alemany
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP2326802A2 publication Critical patent/EP2326802A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2326802B1 publication Critical patent/EP2326802B1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • F01K25/065Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids with an absorption fluid remaining at least partly in the liquid state, e.g. water for ammonia
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting

Definitions

  • the invention relates to a working fluid for a
  • Steam cycle processes serve to convert thermal energy into mechanical energy and are used, for example, for energy generation units which generate a heat flow by means of a burner device, which is supplied to a steam generator.
  • a working medium is vaporized by supplying heat, wherein the resulting vapor phase relaxed by performing mechanical work in an expander and subsequently condensed in the condenser.
  • the condensate is fed to a reservoir, from which by means of a feed pump for the working medium of the renewed influx to the steam generator takes place.
  • a steam engine can also be used to utilize the waste heat of an internal combustion engine, for example, by the exhaust gas stream is fed to a heat exchanger device in the steam generator.
  • a heat exchanger device in the steam generator in the steam generator.
  • the mechanical power generated in the expander can then be at least indirectly supplied to a shaft of the drive system or there is a drive of an electric generator through the expander.
  • a device for carrying out a steam cycle process can be designed as an auxiliary unit utilizing the waste heat of a main drive machine, which either supports the propulsion of the vehicle by engine or provides electrical energy for secondary consumers.
  • BEST ⁇ nGUNGSKOPte large temperature difference between the vapor phase and the condensate exists. This presupposes that the working medium remains thermally stable up to high temperatures, typically above 400 ° C.
  • peripheral components of the drive system are to be lubricated, typically for this purpose a separate lubricant circuit is provided with a separate from the working fluid for operating the steam engine lubricant.
  • the operating fluid for a steam cycle process comprises additives to the working fluid. These can form an azeotrope with the working medium.
  • An example of this is disclosed by DE 103 28 289 B3, which proposes a mixture of water and at least one heterocyclic compound as operating liquid for a steam cycle process and additional, miscible polymers, surface-active and / or other organic lubricants.
  • a heterocyclic compound in particular, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, pyridine, pyrrole and pyridazine are proposed. Due to the use of the heterocyclic compound, the freezing point of the working fluid is set below 0 ° C.
  • the heterocyclic compound forms an azeotrope with water, so that this goes into the gas phase together with the water content in the steam generator.
  • lubricants are also transported in the vapor phase to perform a self-lubrication to the expander.
  • a disadvantage of the known operating fluids for steam cycle processes is their toxicity, so that expensive precautions must be taken to to prevent leakage of the operating fluid or its gas phase safe. When used in vehicles, especially motor vehicles, however, this can not be completely ruled out with regard to possible accident hazards.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a working fluid for a steam cycle process, which enables a cold start of the steam cycle process at any time, in particular for the discontinuous operation and longer downtimes even at low ambient temperatures, and in particular ensures the antifreeze safety of the system.
  • the operating fluid should be environmentally friendly and, in particular, non-toxic to plants and animals and should be distinguished by a high level of accident safety.
  • a further object of the invention is to provide a method with which the steam cycle can be operated with the operating fluid so that it is designed as energy efficient as possible, and an apparatus for carrying out the method.
  • the operating fluid for the steam cycle process is additionally intended to lubricate the circulating components of the steam engine and, in the case of a vehicle application, preferably to lubricate the moving parts of the drive system including the internal combustion engine.
  • the operating fluid comprises at least two components.
  • the first component represents a working medium used for the actual operation of the steam cycle process. Accordingly, an evaporation of the working medium by heat in the steam generator, a subsequent relaxation by performing mechanical work in the expander and then a condensation with recycling of the condensate, typically via a reservoir and a feed pump, to re-enter the circuit, that is, for re-evaporation in the steam generator.
  • Another component of the operating fluid according to the invention for the steam cycle process is an antifreeze, which under normal operating conditions substantially no evaporation in the steam generator and only serves to keep the operating liquid in the reservoir liquid at low outdoor temperatures and thus to allow a cold start of the system.
  • the antifreeze also has lubricant properties.
  • the antifreeze used is an ionic liquid, the mixture of ionic liquid and working medium having a melting point which is below the freezing point of the pure working medium.
  • water is used as the preferred working medium so that a melting point for the mixture of the selected ionic liquid and water is below 0 ° C.
  • a melting point below -5 0 C, more preferably below -10 0 C and particularly preferably below -30 0 C.
  • a pressure of 1 bar is assumed for all temperature data.
  • a mixture between an ionic liquid suitable for antifreeze and the working medium is understood here to mean that each of the two components has at least a minimum weight fraction of 0.01% by weight of the mixture. In this case, preferably no complex formations are present in the mixture between the ionic liquid and the working medium so as not to have to break any substantial binding forces in order to evaporate the working medium.
  • an inventive mixture of ionic liquid and working medium in a proportion of 99.99 gw .-% to 0,01gw .-% working medium has a melting point for the mixture which is below 0 0 C, preferably below -5 0 C, and more preferably below -10 0 C and more preferably below -30 0 C.
  • the pure ionic liquid used for the mixture has a melting point which is above the freezing point of the pure working medium.
  • an ionic liquid can be used which is in pure form in the temperature interval 0 - 100 0 C melts. The required antifreeze effect therefore only exists in the mixture of ionic liquid and working medium.
  • the melting point of the mixture in the present case is understood to be the temperature of the crystallization boundary of the mixture, so that the mixture above the melting point is liquid and can be pumped out of a reservoir.
  • the melting point of the mixture depends on the mixing ratio between ionic liquid and working medium.
  • the characteristic of a melting point lying below the freezing point of the pure working medium should at least be in a mixing ratio range which is present in a collecting reservoir of a stopped, cold steam cycle device.
  • a weight fraction of the working medium of at least 10 gw .-% and at most 90 gw .-% is assumed, more preferably the interval 20 gw .-% to 80 gw .-% for the proportion of working medium.
  • the weight ratio of the ionic liquid to the working medium is in the range of 60:40 to 40:60.
  • the above-mentioned temperature condition with respect to the melting point of the mixture of ionic liquid and working fluid for the prevailing system pressure apply.
  • a ventilated reservoir for the operating fluid is assumed.
  • the mixing ratio in the operating fluid may shift with increasing temperature. This may result in substantially complete separation of the ionic liquid from the working medium. It is conceivable within the scope of the invention, the mixing ratio in Move operation to temperature so far that the temperature condition for the melting point of the mixture, as lying below the freezing point of the working medium for certain operating phases is no longer met. This is still understood as part of the invention. After the plant has stopped, the mixing ratio is returned to a collection reservoir to ensure frost protection again.
  • Ionic liquids owe their low melting point to poor ion coordination.
  • the delocalized charges are responsible for this, whereby typically at least one ion is based on an organic molecule and the formation of a stable crystal lattice is prevented even at low temperatures.
  • Typical of ionic liquids is the choice of their physical / chemical properties by the choice of cations / anion pairing, so that it is possible to tailor an ionic liquid for the operating liquid according to the invention for the steam cycle process so that when mixed with the working medium a low melting point in the sense a frost protection effect arises.
  • a particular advantage of ionic liquids for use as part of a working fluid for a steam cycle is that the ionic liquid is characterized by a vanishing vapor pressure up to its decomposition temperature. If the decomposition temperature is set by an appropriate choice of the cations / anion pairing for the ionic liquid such that it lies above the temperature of the liquid phase of the operating liquid in the steam generator, it is possible that the ionic liquid does not pass into the gas phase like the actual working medium and Expander is passed. This results in a simple way of separating the ionic liquid from the operating fluid, in the event that the operating temperature of the steam cycle process is achieved, or that a temperature is present in the system in which frost protection is no longer necessary.
  • the withdrawn ionic liquid or a branched, enriched with ionic liquid mixture containing a reduced proportion of working medium can be used for further development of the invention for lubrication.
  • expander lubrication is particularly suitable for this purpose.
  • additional components to be lubricated can be supplied. This also includes the lubrication of rotating parts of an internal combustion engine, which is combined as a hybrid drive with the steam engine, a.
  • the operating method comprises the following steps:
  • the starting point is initially the stoppage of the steam cycle in cold outside temperatures.
  • the operating fluid is collected in a reservoir and contains a mixture comprising the working fluid, which is provided for evaporation in the steam generator, and the ionic liquid, which acts as antifreeze in the mixture, so that even at low ambient temperatures, the operating fluid at standstill of the steam cycle in liquid a reservoir is present.
  • thermal energy is supplied to the steam generator, for example via an exhaust gas stream from an internal combustion engine.
  • the operating fluid enters the steam generator.
  • the feeder can for example by means of a Feed pump can be realized.
  • evaporation of the working medium takes place while the ionic liquid generates a vapor pressure approaching zero and is returned to the reservoir.
  • the recirculation does not take place to a reservoir, but to a separate tank for the ionic liquid.
  • the vaporous working fluid is fed to the condenser after its expansion and operation in the expander, according to an advantageous embodiment, the resulting condensate of the working medium is not returned to the reservoir, but a separate tank for the working fluid is supplied.
  • This measure creates a progressive separation of the ionic liquid and the working medium. It should be noted that this separation should advantageously be made only above a certain operating temperature. Therefore, the operating temperature can be measured at different points in the apparatus for carrying out the steam cycle process, wherein advantageously the location of the temperature measurement, the operating fluid can be used in the reservoir. If a certain temperature is reached in the reservoir, which is above the freezing point of the working medium, the above-described separation of the working medium and the ionic liquid can be made. In this case, different separation methods can be used.
  • a switch can be made and the reservoir can be separated from the steam generator and instead an exclusive liquid supply from the tank for the working fluid can be made.
  • This switching characterizes the operation of the steam cycle process to temperature, in which essentially the working medium without the ionic liquid comes into contact with the heat flow in the steam generator and passes through the steam cycle.
  • the separated ionic liquid can be combined with the other components of the operating fluid at a correspondingly low ambient temperature.
  • mixing takes place only below a lower limit temperature in the reservoir for the operating fluid.
  • the renewed mixing can also take place after a predetermined time interval after switching off the steam cycle process or one of its subcomponents, for example the feed pump for the volume flow to the steam generator.
  • the separation of the ionic liquid and the working medium during operation of the steam cycle process can be carried out so that the operating fluid is passed through the separator after passing through the steam generator, in which the vaporous working medium is separated.
  • the ionic liquid is enriched due to the approaching zero partial pressure and can be withdrawn into a separate reservoir.
  • a lubricating circuit can be supplied from this reservoir for a further development of the invention, wherein, in addition to the antifreeze effect, the lubricating material properties of the ionic liquid or a mixture enriched with it are advantageously utilized.
  • ionic liquids are characterized by further advantageous properties.
  • ionic liquids are typically nonflammable, they are electrically conductive and thus suppress the build-up of flow potentials.
  • cations / anion pairing their viscosity and density and their Mixing behavior can be adjusted with other liquids in a wide range.
  • ionic liquids come into consideration, which contain as anion a C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably methyl sulfonate, a fully or partially fluorinated C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably trifluoromethylsulfonate.
  • Particularly preferred ionic liquids are those which are a cation of the formula IV a (pyridinium) or IV e (imidazolium) or IV x (phosphonium) or IV y (morpholinium) and as anion a C 1 to C 4 alkyl sulfonate, preferably a methylsulfonate or partially fluorinated C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably trifluoromethylsulfonate, or in a very particularly preferred embodiment consist exclusively of such a cation and anion.
  • ionic liquids are used for carrying out the invention, it also being possible for there to be two or generally more than one ionic liquid in the mixture with the working medium according to the following list:
  • An ionic liquid is a salt with a melting point of less than 100 0 C at 1 bar.
  • the ionic liquid has a melting point of less than 70 0 C, more preferably less than 30 0 C and most preferably less than 0 ° C at 1 bar.
  • the ionic liquid under normal conditions (1 bar, 21 0 C), that is, at room temperature, liquid.
  • Preferred ionic liquids contain at least one organic compound as cation, very particularly preferably they contain only organic compounds as cations.
  • Suitable organic cations are, in particular, organic compounds containing heteroatoms, such as nitrogen, sulfur or phosphorus. Particular preference is given to organic compounds having at least one, preferably exactly one cationic group, selected from an ammonium group, an oxonium group, a sulfonium group or a phosphonium group.
  • the ionic liquids are salts with ammonium cations, including compounds with tetravalent nitrogen and located positive charge on the nitrogen or aromatic ring systems with at least one, preferably one or two, more preferably two nitrogen atoms in the ring system and a delocalized positive charge.
  • ammonium cations are the imidazolium cations, which are understood to mean all compounds having an imidazolium ring system and optionally any desired substituents on the carbon and / or nitrogen atoms of the ring system.
  • the anion may be an organic or inorganic anion.
  • Particularly preferred ionic liquids consist exclusively of the salt of an organic cation with one of the anions listed below.
  • the molar weight of the ionic liquids is preferably less than 2000 g / mol, more preferably less than 1500 g / mol, more preferably less than 1000 g / mol, and most preferably less than 750 g / mol; in a particular embodiment, the molecular weight is between 100 and 750 or between 100 and 500 g / mol.
  • Suitable ionic liquids are, in particular, salts of the general formula I below
  • n 1, 2, 3 or 4
  • [A] + is an ammonium cation, an oxonium cation, a sulfonium cation or a phosphonium cation and [Y] n ' for a one-, two- or three-membered trivalent or tetravalent anion is;
  • [A 1 ] + , [A 2 ] + , [A 3 ] + and [A 4 ] + are independently selected from the groups mentioned for [A] + and [Y] n ⁇ has the meaning mentioned under B1) ; or
  • Suitable cations are, for example, the cations of the general formulas (IVa) to (IVy)
  • morpholinium can be chosen.
  • Another suitable cation is also a phosphonium cation of the general formula (IVy)
  • the radical R represents a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or aromatic radical aliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups or substituted radical having 1 to 20 carbon atoms;
  • radicals R 1 to R 9 independently of one another are hydrogen, a sulfo group or a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups having 1 to 20 carbon atoms, wherein the radicals R 1 to R 9 , which in the abovementioned formulas (IV) are bonded to a carbon atom (and not to a heteroatom), additionally may also stand for halogen or a functional group; or
  • two adjacent radicals from the series R 1 to R 9 together also for a divalent, carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups radical or substituted 1 to 30 carbon atoms.
  • Contains the carbon-containing radical heteroatoms, oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus and silicon are preferred.
  • the radicals R 1 to R 9 are, in the cases in which those in the above-mentioned Formulas (IV) to a carbon atom (and not to a heteroatom) bound also be bound directly via the heteroatom.
  • Suitable functional groups are in principle all functional groups which may be bonded to a carbon atom or a heteroatom.
  • -OH (hydroxy), O (especially as carbonyl group)
  • -NH 2 (amino), NH (imino), -COOH (carboxy), -CONH 2 (carboxamide), -SO 3 H (sulfo) and -CN (cyano).
  • Fractional groups and heteroatoms can also be directly adjacent, so that combinations of several adjacent atoms, such as -O- (ether), -S- (thioether), -COO- (ester), - CONH- (secondary amide) or -CONR 1 - (tertiary amide), are included, for example, di- (Ci-C 4 alkyl) amino, dC 4 alkyloxycarbonyl or dC 4 - alkyloxy.
  • Halogens are fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • the radical R preferably stands for
  • the radical R particularly preferably represents unbranched and unsubstituted C 1 -C 18 -alkyl, such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-decyl , 1-dodecyl, 1-tetradecyl, 1-hexadecyl, 1-octadecyl, especially for methyl, ethyl, 1-butyl and 1-octyl and for CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) P - CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) p -CH 2 CH 2 - with p equal to 0 to 3.
  • C 1 -C 18 -alkyl such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl,
  • radicals R 1 to R 9 are preferably each independently
  • Halogen a functional group; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
  • C 1 -C 4 -alkyl which is substituted by halogen, heteroatoms and / or heterocycles and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
  • Halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 5 -C 2 -cycloalkyl; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
  • Halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur atoms
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkoxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted Cr to C-i ⁇ -alkyl is preferably methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3 Methyl 1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1 -pentyl, 3-methyl-1-pentyl, 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl-2-pentyl, 2-methyl-3-pentyl, 2-methyl-3-p
  • 2- Aryl is preferably phenyl, ToIyI, XyIyI, ⁇ -naphthyl, ß-naphthyl, 4-diphenylyl, chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, diethylphenyl, / so-propylphenyl, tert Butyl-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, ethoxyphenyl, hexyloxyphenyl, methylnaphthyl, isopropylnaphthyl
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles C 5 - to C-12-cycloalkyl is preferably cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, methoxycyclohexyl, dimethoxycyclohexyl, diethoxycyclohexyl, butylthiocyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl, C q F 2 ( qa ) - (i- b ) H 2a-b with q ⁇ 30, 0 ⁇ a ⁇
  • An optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur atoms containing heterocycle is preferably furyl, thiophenyl, pyrryl, Pyridyl, indolyl, benzoxazolyl, dioxolyl, dioxo, benzimidazolyl, benzthiazolyl, dimethylpyridyl, methylquinolyl, dimethylpyrryl, methoxyfuryl, dimethoxypyridyl or difluoropyridyl.
  • Two adjacent radicals together form an unsaturated, saturated or aromatic, optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more a plurality of substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring, it is preferably 1, 3-propylene, 1, 4-butylene, 1, 5-pentylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1, 3rd -propylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1, 3-propenylene, 3-oxa-1, 5-pentylene, 1-aza-1, 3-propenylene, 1-C- ⁇ -C 4 -alkyl-1-aza-1, 3-propenylene, 1, 4-buta-1, 3-dienylene, 1-aza-1, 4-buta-1, 3-dienylene or 2-aza-1, 4 -
  • radicals contain oxygen and / or sulfur atoms and / or substituted or unsubstituted imino groups
  • the number of oxygen and / or sulfur atoms and / or imino groups is not restricted. As a rule, it is not more than 5 in the radical, preferably not more than 4, and very particularly preferably not more than 3.
  • radicals contain heteroatoms, then between two heteroatoms there are generally at least one carbon atom, preferably at least two carbon atoms.
  • radicals R 1 to R 9 are each independently
  • R 1 is - (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) P -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O- with R A and R B is preferably hydrogen, methyl or ethyl and p is preferably 0 to 3, in particular 3-oxabutyl, 3-oxapentyl, 3,6-dioxaheptyl, 3,6-dioxaoctyl, 3,6,9-trioxadecyl, 3,6,9-trioxa-undecyl, 3,6,9,12-tetraoxatridecyl and 3,6,9, 12-tetraoxatetradecyl; Vinyl; and
  • N, N-di-Ci-C 6 alkyl-amino such as N, N-dimethylamino and N 1 N-diethylamino.
  • the radicals R 1 to R 9 are each independently hydrogen or Ci-Cis-alkyl, such as methyl, ethyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, phenyl for 2-hydroxyethyl, for 2-cyanoethyl, for 2- (methoxycarbonyl) ethyl, for 2- (ethoxycarbonyl) ethyl, for 2- (n-butoxycarbonyl) ethyl, for N, N-dimethylamino, for N, N-diethylamino , for chlorine and CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) P -CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) p CH 2 CH 2 - where p is O to third
  • R 1 to R 5 is methyl, ethyl or chlorine and the remaining radicals
  • R 1 to R 5 are hydrogen
  • R 3 is dimethylamino and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen; all radicals R 1 to R 5 are hydrogen;
  • R 2 is carboxy or carboxamide and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5
  • R 1 and R 2 or R 2 and R 3 is 1, 4-buta-1, 3-dienylene and the remaining radicals
  • R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen
  • R 1 to R 5 are hydrogen; or one of the radicals R 1 to R 5 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to
  • R 5 are hydrogen.
  • pyridinium ions (IVa) there may be mentioned 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1- (1-butyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) pyridinium, 1- (1-octyl) pyridinium, 1- (1 Hexyl) -pyhdinium, 1- (1-octyl) -pyridinium, 1- (1-dodecyl) -pyridinium, 1- (1-tetradecyl) -pyridinium, 1- (1-hexadecyl) -pyridinium, 1, 2-dimethylpyridinium , 1-ethyl-2-methylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-octyl) -2-methylpyridinium, 1- (1 - Dodecyl) -2-methylpyridinium,
  • R 1 to R 4 are hydrogen; or one of the radicals R 1 to R 4 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to
  • R 4 are hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independent of one another
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl
  • R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independent of one another
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl, R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen;
  • R 1 to R 4 are methyl
  • R 1 to R 4 are methyl hydrogen.
  • Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolium ion (IVe), in which
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-octyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl.
  • imidazolium ions IVe
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 6 are hydrogen or methyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolinium ion (IvI), in which R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl, 1-butyl or phenyl, R 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl, and R 5 and R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • IvI imidazolinium ion
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 is hydrogen, methyl or phenyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 9 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 and R 5 to R 8 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 3 are independently C 1 -C 6 alkyl
  • R 1 to R 3 are independently hydrogen or C 1 -C 18 -alkyl and R 4
  • R 1 and R 2 together are 1, 5-pentylene or 3-oxa-1, 5-pentylene and R 3 is CrCl 8 -
  • Alkyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl Alkyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl.
  • ammonium ions may be mentioned methyl tri (i-butyl) -ammonium, 2-hydroxyethyl-ammonium, N, N-dimethylpiperidinium and N, N-dimethylmorpholinium.
  • guanidinium ion may be mentioned N, N, N 1 , N ⁇ N ", N" hexamethylguanidinium.
  • R 1 and R 2 are independently methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl and R 3
  • R 1 is methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl
  • R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group
  • R 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -PO (OH) 2 ; or
  • R 1 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group
  • R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 5 group
  • R 3 to
  • R 5 is independently hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -
  • R 1 to R 3 are independently CiC-i ⁇ -alkyl, especially butyl, isobutyl, 1-hexyl or 1-octyl.
  • the pyridinium ions (IVa), imidazolium ions (IVe) and ammonium ions (IVu) are preferred, in particular 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1- (1-butyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) pyridinium, 1- (1-octyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) -pyridinium, 1- (1-octyl) -pyridinium, 1- (1-dodecyl) -pyridinium, 1- (1-tetradecyl) -pyridinium, 1 - (1-hexadecyl) -pyridinium, 1, 2-dimethylpyridinium, 1-ethyl-2-methylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methylpyridinium, 1 - ( 1-oct
  • the metal cations [M 1 ] + , [M 2 J + , [M 3 ] + , [M 4 ] 2+ and [M 5 ] 3+ mentioned in formulas (IIIa) to (MIj) are generally to metal cations of the 1st, 2nd, 6th, 7th, 8th, 9th, 10th, 11th, 12th and 13th group of the periodic table.
  • Suitable metal cations are, for example, Li + , Na + , K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2 + , Ag + , Zn 2+ and Al 3+ .
  • anions in principle, all anions can be used which, in conjunction with the cation, lead to an ionic liquid.
  • the anion [Yf ' ] of the ionic liquid is selected, for example, from: the group of halides and halogen-containing compounds of the formulas:
  • R 3 BO 2 2 -, R 3 R b BO " the group of carbonates and carbonic esters of the general formulas:
  • R b is -O 2 S ' SO 2 -R C
  • M is a metal and Hal is fluorine, chlorine, bromine or iodine, r and t are positive integers indicating the stoichiometry of the complex and s is an integer positive number and the charge of Indicates complex; the group of sulfides, hydrogen sulfides, polysulfides, hydrogen polysulfides and
  • R a , R b , R c and R d are each independently
  • CrC 30 -AlkVl and their aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halogen, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO-, -CO-O- or -CO-N ⁇ substituted Components such as methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1 propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3-methyl-1-butyl, 2-methyl 2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1-pentyl, 3-methyl-1-pentyl , 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-p
  • Aryl or heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms and their alkyl, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halogen, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO- or -CO-O- substituted components such as phenyl, 2-methylphenyl (2-ToIyI), 3-methyl-phenyl (3
  • Very particularly preferred anions are chloride; Bromide; iodide; thiocyanate; hexafluorophosphate; trifluoromethylsulfonate; methylsulfonate; formate; Acetate; mandelate; Nitrate; Nitrite; trifluoroacetate; Sulfate; Bisulfate; Methyl sulfate; ethyl sulfate; 1-propyl sulfate; 1-butyl sulfate; 1-hexyl sulfate; 1-octyl sulfate; Phosphate; dihydrogen phosphate; Hydrogen phosphate; C 1 -C 4 dialkyl phosphates; propionate; tetrachloroaluminate; Al 2 Cl 7 " ; chlorozincate; chloroferrate; bis (trifluoromethylsulfonyl) imide; bis (pentafluoroethylsulfonyl
  • Chloride bromide, hydrogensulfate, tetrachloroaluminate, thiocyanate, methylsulfate, ethylsulfate, methylsulfonate, formate, acetate, dimethyl phosphate, diethyl phosphate, p-toluenesulfonate, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate.
  • ionic liquids which are used as cation
  • Chloride bromide, hydrogensulfate, tetrachloroaluminate, thiocyanate, methylsulfate, ethylsulfate, methylsulfonate, formate, acetate, dimethylphosphate, diethylphosphate, p-tolylsulfonate, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate;
  • FIG. 1 shows in a principle sketch a device for carrying out a steam cycle process, which serves to implement the operating method according to the invention.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment to the device from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a further development of a steam cycle device for the
  • FIG. 1 schematically shows in simplified form the basic components for a device for carrying out a steam cycle process 1.
  • the steam process 1 can be designed as a Rankine cycle process or as a Kalina-type cyclic process.
  • the working medium consists of several components, which pass into the vapor phase at different temperature levels.
  • a reservoir for the operating fluid 2 stores the working fluid as a liquid phase. From there, it is typically conducted to the steam generator 3 by means of a feed pump 8, which is advantageously designed to be variable in speed for adjusting the volume flow.
  • the vapor phase generated there enters the expander 4 and performs mechanical work while relaxing. Subsequently, a condensation takes place in the condenser 5 and the return of the condensate.
  • the operating liquid comprises, in addition to the working medium provided for evaporation in the steam generator 3, at least under cold start conditions, an ionic liquid as antifreeze.
  • the melting point of the mixture of working medium and ionic liquid is chosen to be lower than the freezing point of the pure working medium.
  • water for example 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfonate (EMIM MeSO.sub.3) can be used as the ionic liquid.
  • EMIN MeSO ß in pure form has a melting point of 35 0 C.
  • the glass transition for the mixture is at a temperature below -100 ° C.
  • the melting temperature increases and is for a weight fraction of 80 gw .-% of water, at -10 0 C.
  • the melting point of the mixture is advantageously low at -36 0 C.
  • tetramethylammonium methylsulfonate can be used as an ionic liquid for mixing with water as far as the water content is at least 34 wt%.
  • the melting point is at least in a mixing ratio with a weight proportion of water of 50-80 gw .-% below -20 0 C.
  • Other mixtures of ionic liquid to water in a weight ratio of 60:40 and 50:50 with a melting point below -20 0 C may as possible ionic liquids 1, 2,3-trimethylimidazolium methylsulfonate, ethyltrimethylammonium methylsulfonate, tris (2-hydroxyethyl) methylammonium methylsulfonate, diethyldimethylammonium methylsulfonate, N-dimethylmorpholinium methylsulfonate, methylimidazolium butanesulfonate , N-methyl-pyridinium-methylsulfonate, N-ethyl-pyridinium-methylsulfonate.
  • the ionic liquid essentially generates a partial pressure approaching zero. Accordingly, the cation / anion pairing of the ionic liquid is selected so that the decomposition temperature is above the operating temperature in the steam generator 3. In this case, it is possible for the steam generator 3 to be designed so that the temperature in the liquid phase of the operating liquid in the steam generator 3 is set below the decomposition temperature of the ionic liquid, at least during a specific operating phase.
  • the ionic liquid after passing through the steam generator 3, the ionic liquid is returned to the reservoir for the operating fluid 2 by means of a bypass line 10.
  • a tank for the working medium 6 is provided, in which the condensate from the condenser 5 collects.
  • the condensate should contain essentially no ionic liquid. Consequently, it is possible, after a certain operating temperature is reached, for example, a certain threshold temperature in the reservoir for the operating fluid 2 to remove the ionic liquid at least partially from the operating fluid, so that no unused heat removal results from the steam generator.
  • the removal of the ionic liquid from the operating liquid by the evaporation of the working medium in the steam generator 3 and its collection in the tank for the working medium 6 is preferred after reaching a certain level in the tank for the working medium 6, the corresponds to the necessary for the operation of the steam cycle process 1 volume of working medium, a valve unit 11 which controls the influx of the tank for the working fluid 6 and the reservoir for the operating fluid 2 to the steam generator 3, switched so that the reservoir for the operating fluid 2 decoupled is and the feed pump 8 scoops exclusively from the tank for the working medium 6.
  • This switching by means of the valve unit 11 can either time and / or level control and / or temperature controlled and / or dependent on the Concentration of the ionic liquid can be controlled in the operating fluid.
  • FIG. 2 shows a further possible embodiment variant of a device for carrying out a steam cycle with the operating fluid according to the invention with a possibility of separating the ionic liquid from the operating fluid for a system to temperature.
  • a separate tank for the ionic liquid 7 is sketched in FIG. 2, which is connected to a drain for the liquid phase at the steam generator 3. Accordingly accumulate in the tank for the ionic liquid 7 preferably the non-evaporated portions of the operating fluid, so there is an enrichment of the ionic liquid here. Below the operating temperature and in particular at temperatures at which there is a risk of frost, the ionic liquid is returned from the tank for the ionic liquid 7 to the reservoir for the operating liquid 2.
  • the embodiment of the invention comprises a Dampf Vietnamese mixesvoriques with a device for withdrawing the ionic liquid or a mixture enriched with this.
  • the inventive method for this design uses the trigger for lubrication of rotating components of the steam cycle device, in particular the expander. Further, the lubricant may find use for other moving components outside the steam cycle process device. In the event that there is a hybrid drive with a steam engine and an internal combustion engine, in particular there is the possibility to realize the lubrication of the internal combustion engine via a lubricant containing the ionic liquid.
  • a reservoir for the operating fluid 2 which receives a mixture of the working medium and the ionic liquid for frost protection purposes at least when at rest.
  • This mixture is conveyed via the feed pump 8, which supplies it to the steam generator 3.
  • the steam generator 3 is acted upon by an exhaust duct 21 from the engine 20 with a stream of hot exhaust gases and thus allows the evaporation of the working medium.
  • a mixture of liquid and gas phase is fed to a separator 12, which separates the vaporous working medium and the expander 4 zuorg.
  • an additional starting valve 15 is provided, which allows bypassing the expander.
  • the ionic liquid remains liquid in the separator due to the approaching zero partial pressure and can be fed from the sump of a valve device 11.
  • the valve device 11 allows either the leadership of Operating liquid via the condenser 5 and the filter 13 back to the reservoir for the operating fluid 2 or the supply to an ionic liquid tank 7.
  • valve device 11 In operation of the steam cycle device, that is at a sufficient temperature of the steam generator 3, the valve device 11 is supplied to a mixture which is rich in ionic liquid.
  • This can be used as a lubricant or as a lubricant additive in a suitable choice of ionic liquid, which has both the required antifreeze properties and sufficient lubricating properties.
  • the first case is shown in FIG.
  • the lubricant pump 16 delivers from the ionic liquid tank 7 and supplies the lubricant to the expander 4.
  • a remaining remainder of evaporating working fluid to the reservoir for operating fluid 2 are supplied.
  • the lubricant properties can also be fulfilled at a weight proportion of 10% by weight of working medium.
  • the above-mentioned requirements for the ionic liquid relating to a sufficiently low melting point for an antifreeze in the mixture with working fluid and a sufficiently high decomposition temperature to avoid decomposition of the ionic liquid in the steam generator 3, are determined by a suitable choice for the cations and the anions the ionic liquid is fulfilled.
  • a good lubricity is present for a suitable ionic liquid.
  • the cation / anion pairing is chosen so that an environmentally friendly, non-toxic and reliable ionic liquid is present.
  • 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMIM) is used as a possible choice for the cation and linked to an anion from the group HSO 4 ' , MeSO 3 and CF 3 SO 3 ' .

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Abstract

The invention relates to an operating fluid for a vapour circuit processing device having a vapour generator, an expander, a condenser and a reservoir for the operating fluid, comprising a working medium which vaporizes in the vapour generator as a result of heat being supplied, carries out mechanical work in the vapour phase through relaxation in the expander and condenses in the condenser, and an ionic fluid which mixes with the working medium, with the melting point of the mixture being below -5 °C.

Description

Betriebsflüssigkeit für eine Dampfkreisprozessvorrichtung und ein Verfahren für deren Betrieb Operating fluid for a steam cycle device and a method of operation thereof
Die Erfindung betrifft eine Betriebsflüssigkeit für eineThe invention relates to a working fluid for a
Dampfkreisprozessvorrichtung, ein Verfahren für deren Betrieb sowie eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Dampfkreisprozessvorrichtung.Steam cycle process apparatus, a method of operation thereof, and a steam cycle apparatus suitable for carrying out the method.
Dampfkreisprozesse dienen zur Umsetzung von Wärmeenergie in mechanische Energie und werden beispielsweise für Energieerzeugungseinheiten verwendet, die mittels einer Brennereinrichtung einen Wärmestrom erzeugen, der einem Dampferzeuger zugeleitet wird. Im Dampferzeuger wird ein Arbeitsmedium durch Wärmezufuhr verdampft, wobei die so entstehende Dampfphase unter Verrichtung mechanischer Arbeit in einem Expander entspannt und nachfolgend im Kondensator kondensiert. Typischerweise wird das Kondensat einem Reservoir zugeführt, aus dem mittels einer Speisepumpe für das Arbeitsmedium der erneute Zustrom zum Dampferzeuger erfolgt.Steam cycle processes serve to convert thermal energy into mechanical energy and are used, for example, for energy generation units which generate a heat flow by means of a burner device, which is supplied to a steam generator. In the steam generator, a working medium is vaporized by supplying heat, wherein the resulting vapor phase relaxed by performing mechanical work in an expander and subsequently condensed in the condenser. Typically, the condensate is fed to a reservoir, from which by means of a feed pump for the working medium of the renewed influx to the steam generator takes place.
Ein Dampfmotor kann ferner zur Ausnutzung der Abwärme einer Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, indem beispielsweise deren Abgasstrom einer Wärmetauschereinrichtung im Dampferzeuger zugeleitet wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Abwärme im Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine zum Betrieb eines Dampfkreisprozesses heranzuziehen. Die im Expander erzeugte mechanische Leistung kann dann wenigstens mittelbar einer Welle des Antriebssystems zugeführt werden oder es erfolgt ein Antrieb eines elektrischen Generators durch den Expander. Auf diese Weise kann eine Vorrichtung zur Ausführung eines Dampfkreisprozesses als ein die Abwärme einer Hauptantriebsmaschine nutzendes Hilfsaggregat ausgebildet sein, welches entweder den Vortrieb des Fahrzeuges motorisch unterstützt oder elektrische Energie für Nebenverbraucher zur Verfügung stellt.A steam engine can also be used to utilize the waste heat of an internal combustion engine, for example, by the exhaust gas stream is fed to a heat exchanger device in the steam generator. Alternatively or additionally, it is possible to use the waste heat in the cooling water of an internal combustion engine for the operation of a steam cycle process. The mechanical power generated in the expander can then be at least indirectly supplied to a shaft of the drive system or there is a drive of an electric generator through the expander. In this way, a device for carrying out a steam cycle process can be designed as an auxiliary unit utilizing the waste heat of a main drive machine, which either supports the propulsion of the vehicle by engine or provides electrical energy for secondary consumers.
An das Arbeitsmedium zum Betrieb des Dampfkreisprozesses wird grundsätzlich zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads die Anforderung gestellt, dass eineOn the working medium for the operation of the steam cycle process is basically required to achieve a high efficiency, the requirement that a
BESTÄnGUNGSKOPte große Temperaturdifferenz zwischen der Dampfphase und dem Kondensat besteht. Dies setzt voraus, dass das Arbeitsmedium bis zu hohen Temperaturen, typischerweise oberhalb 400 0C thermisch stabil bleibt. Darüber hinaus bestehen noch weitere Anforderungen bezüglich des Korrosionsschutzes der Dampferzeugungsvorrichtung und des Transports von Schmiermitteln in der Dampfphase, insbesondere zur Ausführung einer Selbstschmierung der beweglichen Komponenten des Expanders. Des Weiteren sind umlaufende Komponenten des Antriebssystems zu schmieren, wobei typischerweise hierfür ein separater Schmierstoffkreislauf mit einem vom Arbeitsmedium zum Betrieb des Dampfmotors getrennten Schmiermittel vorgesehen ist. Ferner ist bei einem nicht kontinuierlichen Betrieb, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, ein längerer Stillstand des Dampfkreisprozesses bei gleichzeitig tiefen Umgebungstemperaturen zu beachten, sodass Vorkehrungen zum Frostschutz getroffen werden müssen.BESTÄnGUNGSKOPte large temperature difference between the vapor phase and the condensate exists. This presupposes that the working medium remains thermally stable up to high temperatures, typically above 400 ° C. In addition, there are other requirements with respect to the corrosion protection of the steam generating device and the transport of lubricants in the vapor phase, in particular for carrying out a self-lubrication of the movable components of the expander. Furthermore, peripheral components of the drive system are to be lubricated, typically for this purpose a separate lubricant circuit is provided with a separate from the working fluid for operating the steam engine lubricant. Furthermore, in the case of non-continuous operation, in particular for use in a vehicle, a longer standstill of the steam cycle with simultaneously low ambient temperatures has to be taken into account, so that precautions must be taken for frost protection.
Demgemäß umfasst die Betriebsflüssigkeit für einen Dampfkreisprozess Zusatzstoffe zum Arbeitsmedium. Diese können mit dem Arbeitsmedium ein Azeotrop bilden. Ein Beispiel hierfür wird durch die DE 103 28 289 B3 offenbart, die als Betriebsflüssigkeit für einen Dampfkreisprozess eine Mischung aus Wasser und wenigstens einer heterozyklischen Verbindung sowie zusätzliche, mischbare Polymere, tensidische und/oder sonstige organische Schmiermittel vorschlägt. Als heterozyklische Verbindung wird insbesondere 2-Methylpyridin, 3-Methylpyridin, Pyridin, Pyrrol und Pyridazin vorgeschlagen. Aufgrund der Verwendung der heterozyklischen Verbindung wird der Gefrierpunkt der Betriebsflüssigkeit unterhalb 0 0C eingestellt. Zugleich bildet die heterozyklische Verbindung mit Wasser ein Azeotrop, sodass dies zusammen mit dem Wasseranteil im Dampferzeuger in die Gasphase übergeht. Hierbei werden Schmiermittel ebenfalls in der Dampfphase zur Ausführung einer Selbstschmierung zum Expander transportiert.Accordingly, the operating fluid for a steam cycle process comprises additives to the working fluid. These can form an azeotrope with the working medium. An example of this is disclosed by DE 103 28 289 B3, which proposes a mixture of water and at least one heterocyclic compound as operating liquid for a steam cycle process and additional, miscible polymers, surface-active and / or other organic lubricants. As a heterocyclic compound, in particular, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, pyridine, pyrrole and pyridazine are proposed. Due to the use of the heterocyclic compound, the freezing point of the working fluid is set below 0 ° C. At the same time, the heterocyclic compound forms an azeotrope with water, so that this goes into the gas phase together with the water content in the steam generator. Here, lubricants are also transported in the vapor phase to perform a self-lubrication to the expander.
Nachteilig an den bekannten Betriebsflüssigkeiten für Dampfkreisprozesse ist deren Toxizität, sodass aufwendige Vorkehrungen getroffen werden müssen, um einen Austritt der Betriebsflüssigkeit beziehungsweise ihrer Gasphase sicher zu verhindern. Bei einer Verwendung in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, kann dies allerdings im Hinblick auf mögliche Unfallgefahren nicht vollständig ausgeschlossen werden.A disadvantage of the known operating fluids for steam cycle processes is their toxicity, so that expensive precautions must be taken to to prevent leakage of the operating fluid or its gas phase safe. When used in vehicles, especially motor vehicles, however, this can not be completely ruled out with regard to possible accident hazards.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betriebsflüssigkeit für einen Dampfkreisprozess anzugeben, die insbesondere für den diskontinuierlichen Betrieb und für längere Stillstandszeiten auch bei tiefen Umgebungstemperaturen einen Kaltstart des Dampfkreisprozesses zu jeder Zeit ermöglicht und insbesondere die Frostschutzsicherheit des Systems gewährleistet. Gleichzeitig soll die Betriebsflüssigkeit umweltverträglich und insbesondere nicht toxisch für Pflanzen und Lebewesen sein und sich durch eine hohe Unfallsicherheit auszeichnen. Darüber hinaus besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem der Dampfkreisprozess mit der Betriebsflüssigkeit so betrieben werden kann, dass dieser möglichst energieeffizient gestaltet ist, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Für eine Weitergestaltung der Erfindung soll die Betriebsflüssigkeit für den Dampfkreisprozess zusätzlich der Schmierung der umlaufenden Komponenten des Dampfmotors sowie im Fall einer Fahrzeuganwendung bevorzugt zur Schmierung der bewegten Teile des Antriebssystems einschließlich des Verbrennungsmotors dienen.The invention is therefore based on the object of specifying a working fluid for a steam cycle process, which enables a cold start of the steam cycle process at any time, in particular for the discontinuous operation and longer downtimes even at low ambient temperatures, and in particular ensures the antifreeze safety of the system. At the same time, the operating fluid should be environmentally friendly and, in particular, non-toxic to plants and animals and should be distinguished by a high level of accident safety. In addition, a further object of the invention is to provide a method with which the steam cycle can be operated with the operating fluid so that it is designed as energy efficient as possible, and an apparatus for carrying out the method. For a further embodiment of the invention, the operating fluid for the steam cycle process is additionally intended to lubricate the circulating components of the steam engine and, in the case of a vehicle application, preferably to lubricate the moving parts of the drive system including the internal combustion engine.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Betriebsflüssigkeit wenigstens zwei Komponenten umfasst. Die erste Komponente stellt ein Arbeitsmedium dar, das zum eigentlichen Betrieb des Dampfkreisprozesses verwendet wird. Demnach erfolgt eine Verdampfung des Arbeitsmediums durch Wärmezufuhr im Dampferzeuger, eine nachfolgende Entspannung unter Verrichtung mechanischer Arbeit im Expander und sodann eine Kondensation unter Rückführung des Kondensats, typischerweise über ein Reservoir und eine Speisepumpe, zum erneuten Eintritt in den Kreislauf, das heißt zur erneuten Verdampfung im Dampferzeuger. Eine weitere Komponente der erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeit für den Dampfkreisprozess stellt ein Frostschutzmittel dar, das unter normalen Betriebsbedingungen im Wesentlichen keiner Verdampfung im Dampferzeuger unterliegt und lediglich dazu dient, auch bei tiefen Außentemperaturen die Betriebsflüssigkeit im Reservoir flüssig zu halten und somit einen Kaltstart des Systems zu ermöglichen. Vorteilhafterweise weist das Frostschutzmittel gleichzeitig Schmierstoffeigenschaften auf.The object of the invention is achieved in that the operating fluid comprises at least two components. The first component represents a working medium used for the actual operation of the steam cycle process. Accordingly, an evaporation of the working medium by heat in the steam generator, a subsequent relaxation by performing mechanical work in the expander and then a condensation with recycling of the condensate, typically via a reservoir and a feed pump, to re-enter the circuit, that is, for re-evaporation in the steam generator. Another component of the operating fluid according to the invention for the steam cycle process is an antifreeze, which under normal operating conditions substantially no evaporation in the steam generator and only serves to keep the operating liquid in the reservoir liquid at low outdoor temperatures and thus to allow a cold start of the system. Advantageously, the antifreeze also has lubricant properties.
Erfindungsgemäß wird als Frostschutzmittel eine ionische Flüssigkeit verwendet, wobei die Mischung aus ionischer Flüssigkeit und Arbeitsmedium einen Schmelzpunkt aufweist, der unterhalb des Gefrierpunkts des reinen Arbeitsmediums liegt. Vorliegend wird als bevorzugtes Arbeitsmedium Wasser verwendet, sodass ein Schmelzpunkt für die Mischung aus der gewählten ionischen Flüssigkeit und Wasser unterhalb 0 0C liegt. Bevorzugt wird ein Schmelzpunkt unter -5 0C, besonders bevorzugt unter -10 0C und insbesondere bevorzugt unter -30 0C. Vorliegend wird für alle Temperaturangaben ein Druck von 1 bar angenommen. Unter einer Mischung zwischen einer für den Frostschutz geeigneten ionischen Flüssigkeit und dem Arbeitsmedium wird vorliegend verstanden, dass jede der beiden Komponenten wenigstens mit einem minimalen Gewichtsanteil von 0,01 gw.-% an der Mischung beteiligt ist. Dabei sollen bevorzugt in der Mischung zwischen der ionischen Flüssigkeit und dem Arbeitsmedium keine Komplexbildungen vorliegen, um zum Abdampfen des Arbeitsmediums keine wesentlichen Bindungskräfte aufbrechen zu müssen.According to the invention, the antifreeze used is an ionic liquid, the mixture of ionic liquid and working medium having a melting point which is below the freezing point of the pure working medium. In the present case, water is used as the preferred working medium so that a melting point for the mixture of the selected ionic liquid and water is below 0 ° C. Preference is given to a melting point below -5 0 C, more preferably below -10 0 C and particularly preferably below -30 0 C. In the present case, a pressure of 1 bar is assumed for all temperature data. A mixture between an ionic liquid suitable for antifreeze and the working medium is understood here to mean that each of the two components has at least a minimum weight fraction of 0.01% by weight of the mixture. In this case, preferably no complex formations are present in the mixture between the ionic liquid and the working medium so as not to have to break any substantial binding forces in order to evaporate the working medium.
Eine erfindungsgemäße Mischung aus ionischer Flüssigkeit und Arbeitsmedium mit einem Anteil von 99,99 gw.-% bis 0,01gw.-% Arbeitsmedium weist demnach einen Schmelzpunkt für die Mischung auf, der unterhalb 0 0C, bevorzugt unterhalb -5 0C und besonders bevorzugt unterhalb -10 0C sowie weiter bevorzugt unterhalb -30 0C liegt. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die für die Mischung verwendete ionische Flüssigkeit in Reinform einen Schmelzpunkt aufweist, der über dem Gefrierpunkt des reinen Arbeitsmediums liegt. Beispielsweise kann eine ionische Flüssigkeit verwendet werden, die in Reinform im Temperaturintervall 0 - 100 0C schmilzt. Die geforderte Frostschutzwirkung besteht demnach erst in der Mischung aus ionischer Flüssigkeit und Arbeitsmedium. Dabei wird unter dem Schmelzpunkt der Mischung vorliegend die Temperatur der Kristallisationsgrenze der Mischung verstanden, sodass die Mischung oberhalb des Schmelzpunkts flüssig ist und aus einem Reservoir abgepumpt werden kann.Accordingly, an inventive mixture of ionic liquid and working medium in a proportion of 99.99 gw .-% to 0,01gw .-% working medium has a melting point for the mixture which is below 0 0 C, preferably below -5 0 C, and more preferably below -10 0 C and more preferably below -30 0 C. There is the possibility that the pure ionic liquid used for the mixture has a melting point which is above the freezing point of the pure working medium. For example, an ionic liquid can be used which is in pure form in the temperature interval 0 - 100 0 C melts. The required antifreeze effect therefore only exists in the mixture of ionic liquid and working medium. In this case, the melting point of the mixture in the present case is understood to be the temperature of the crystallization boundary of the mixture, so that the mixture above the melting point is liquid and can be pumped out of a reservoir.
Im Allgemeinen ist der Schmelzpunkt der Mischung vom Mischungsverhältnis zwischen ionischer Flüssigkeit und Arbeitsmedium abhängig. Dabei soll für eine erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeit das Merkmal eines unterhalb des Gefrierpunkts des reinen Arbeitsmediums liegenden Schmelzpunkts wenigstens in einem Mischungsverhältnisbereich gelten, der in einem Sammelreservoir einer stillgesetzten, kalten Dampfkreisprozessvorrichtung vorliegt. Bevorzugt wird ein Gewichtsanteil des Arbeitsmediums von wenigstens 10 gw.-% und höchstens 90 gw.-% angenommen, stärker bevorzugt wird das Intervall 20 gw.-% bis 80 gw.-% für den Anteil an Arbeitsmedium. Besonders bevorzugt wird für den Fall eines kalten Systems, dass das Gewichtsverhältnis der ionischen Flüssigkeit zu Arbeitsmedium im Bereich von 60:40 bis 40:60 liegt.In general, the melting point of the mixture depends on the mixing ratio between ionic liquid and working medium. In this case, for a working fluid according to the invention, the characteristic of a melting point lying below the freezing point of the pure working medium should at least be in a mixing ratio range which is present in a collecting reservoir of a stopped, cold steam cycle device. Preferably, a weight fraction of the working medium of at least 10 gw .-% and at most 90 gw .-% is assumed, more preferably the interval 20 gw .-% to 80 gw .-% for the proportion of working medium. In the case of a cold system, it is particularly preferred that the weight ratio of the ionic liquid to the working medium is in the range of 60:40 to 40:60.
Des Weiteren kann der Fall auftreten, dass der voranstehend genannte Referenzdruck von 1 bar in bestimmten Betriebsphasen oder Teilen der Dampfkreisprozessvorrichtung über- oder unterschritten wird. Soweit auch im Stillstand für ein kaltes, frostgefährdetes Reservoir eine Abweichung vom Referenzdruck 1 bar vorliegt, soll die voranstehend genannte Temperaturbedingung bezüglich des Schmelzpunkts der Mischung aus ionischer Flüssigkeit und Arbeitsmedium für den herrschenden Systemdruck gelten. Nachfolgend wird vereinfachend von einem belüfteten Reservoir für die Betriebsflüssigkeit ausgegangen.Furthermore, the case may occur that the above-mentioned reference pressure of 1 bar is exceeded or undershot in certain operating phases or parts of the steam cycle device. As far as there is a deviation from the reference pressure 1 bar even at standstill for a cold, frost-prone reservoir, the above-mentioned temperature condition with respect to the melting point of the mixture of ionic liquid and working fluid for the prevailing system pressure apply. In the following, for simplification, a ventilated reservoir for the operating fluid is assumed.
Beim Betrieb kann sich mit zunehmender Temperatur das Mischungsverhältnis in der Betriebsflüssigkeit verschieben. Dies kann bis zur im Wesentlichen vollständigen Abtrennung der ionischen Flüssigkeit vom Arbeitsmedium führen. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, das Mischungsverhältnis im Betrieb auf Temperatur so weit zu verschieben, dass die Temperaturbedingung für den Schmelzpunkt der Mischung, als unterhalb des Gefrierpunkt des Arbeitsmediums liegend für bestimmte Betriebsphasen nicht mehr erfüllt ist. Dies wird noch als Teil der Erfindung verstanden. Nach dem Anlagenstillstand wird das Mischungsverhältnis in einem Sammelreservoir wieder zurückgeführt, um die Frostsicherheit erneut sicherzustellen.During operation, the mixing ratio in the operating fluid may shift with increasing temperature. This may result in substantially complete separation of the ionic liquid from the working medium. It is conceivable within the scope of the invention, the mixing ratio in Move operation to temperature so far that the temperature condition for the melting point of the mixture, as lying below the freezing point of the working medium for certain operating phases is no longer met. This is still understood as part of the invention. After the plant has stopped, the mixing ratio is returned to a collection reservoir to ensure frost protection again.
Ionische Flüssigkeiten verdanken ihren niedrigen Schmelzpunkt einer schlechten lonenkoordination. Hierfür sind die delokalisierte Ladungen verantwortlich, wobei typischerweise wenigstens ein Ion auf einem organischen Molekül basiert und die Bildung eines stabilen Kristallgitters bereits bei tiefen Temperaturen unterbunden wird.Ionic liquids owe their low melting point to poor ion coordination. The delocalized charges are responsible for this, whereby typically at least one ion is based on an organic molecule and the formation of a stable crystal lattice is prevented even at low temperatures.
Typisch für ionische Flüssigkeiten ist die Auswahlmöglichkeit ihrer physikalisch/chemischen Eigenschaften durch die Wahl der Kationen/Anionenpaarung, sodass es möglich ist, eine ionische Flüssigkeit für die erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeit für den Dampfkreisprozess so maßzuschneidern, dass bei der Mischung mit dem Arbeitsmedium ein tiefer Schmelzpunkt im Sinne einer Frostschutzwirkung entsteht.Typical of ionic liquids is the choice of their physical / chemical properties by the choice of cations / anion pairing, so that it is possible to tailor an ionic liquid for the operating liquid according to the invention for the steam cycle process so that when mixed with the working medium a low melting point in the sense a frost protection effect arises.
Einen besonderen Vorteil ionischer Flüssigkeiten zur Verwendung als Teil einer Betriebsflüssigkeit für einen Dampfkreisprozess ist darin zu sehen, dass die ionische Flüssigkeit bis zu ihrer Zersetzungstemperatur durch einen verschwindenden Dampfdruck gekennzeichnet ist. Wird durch eine entsprechende Wahl der Kationen/Anionenpaarung für die ionische Flüssigkeit die Zersetzungstemperatur so eingestellt, dass diese oberhalb der Temperatur der Flüssigphase der Betriebsflüssigkeit im Dampferzeuger liegt, ist es möglich, dass die ionische Flüssigkeit nicht wie das eigentliche Arbeitsmedium in die Gasphase übertritt und zum Expander geleitet wird. Hierdurch ergibt sich eine einfache Möglichkeit zum Abtrennen der ionischen Flüssigkeit von der Betriebsflüssigkeit, für den Fall, dass die Betriebstemperatur des Dampfkreisprozesses erreicht wird, beziehungsweise dass eine Temperatur im System vorliegt, bei der eine Frostsicherheit nicht mehr nötig ist.A particular advantage of ionic liquids for use as part of a working fluid for a steam cycle is that the ionic liquid is characterized by a vanishing vapor pressure up to its decomposition temperature. If the decomposition temperature is set by an appropriate choice of the cations / anion pairing for the ionic liquid such that it lies above the temperature of the liquid phase of the operating liquid in the steam generator, it is possible that the ionic liquid does not pass into the gas phase like the actual working medium and Expander is passed. This results in a simple way of separating the ionic liquid from the operating fluid, in the event that the operating temperature of the steam cycle process is achieved, or that a temperature is present in the system in which frost protection is no longer necessary.
Nach dem Abtrennen der ionischen Flüssigkeit aus der Betriebsflüssigkeit kann für den Betrieb auf Temperatur der energetisch nachteilige Fall verhindert werden, dass die Frostschutzmittel-Komponente, das heißt die ionische Flüssigkeit, im Dampferzeuger erwärmt werden muss, ohne einen energetischen Beitrag im Dampfkreis zu leisten. Die abgezogene ionische Flüssigkeit beziehungsweise eine abgezweigte, mit ionischer Flüssigkeit angereicherte Mischung, die einen verringerten Anteil an Arbeitsmedium enthält, kann für eine Weitergestaltung der Erfindung zur Schmierung eingesetzt werden. In der Dampfkreisprozessvorrichtung kommt hierfür insbesondere die Expanderschmierung in Frage. Bei Fahrzeuganwendungen können weitere, zu schmierende Komponenten versorgt werden. Dies schließt auch die Schmierung umlaufender Teile einer Verbrennungskraftmaschine, die als Hybridantrieb mit dem Dampfmotor kombiniert ist, ein.After separation of the ionic liquid from the operating fluid can be prevented for operation on temperature of the energetically disadvantageous case that the antifreeze component, that is, the ionic liquid must be heated in the steam generator without making an energetic contribution in the steam cycle. The withdrawn ionic liquid or a branched, enriched with ionic liquid mixture containing a reduced proportion of working medium, can be used for further development of the invention for lubrication. In the steam cycle process device, expander lubrication is particularly suitable for this purpose. In vehicle applications, additional components to be lubricated can be supplied. This also includes the lubrication of rotating parts of an internal combustion engine, which is combined as a hybrid drive with the steam engine, a.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Betriebsverfahren folgende Arbeitsschritte:According to an advantageous embodiment, the operating method comprises the following steps:
Ausgangspunkt ist zunächst der Stillstand des Dampfkreisprozesses bei kalten Außentemperaturen. Hierbei wird die Betriebsflüssigkeit in einem Reservoir gesammelt und enthält eine Mischung umfassend das Arbeitsmedium, das zur Verdampfung im Dampferzeuger vorgesehen ist, und die ionische Flüssigkeit, die in der Mischung als Frostschutzmittel wirkt, sodass auch bei tiefen Außentemperaturen die Betriebsflüssigkeit beim Stillstand des Dampfkreisprozesses flüssig in einem Reservoir vorliegt.The starting point is initially the stoppage of the steam cycle in cold outside temperatures. Here, the operating fluid is collected in a reservoir and contains a mixture comprising the working fluid, which is provided for evaporation in the steam generator, and the ionic liquid, which acts as antifreeze in the mixture, so that even at low ambient temperatures, the operating fluid at standstill of the steam cycle in liquid a reservoir is present.
Beim Starten des Dampfkreisprozesses wird dem Dampferzeuger thermische Energie, beispielsweise über einen Abgasstrom aus einer Verbrennungskraftmaschine, zugeführt. Gleichzeitig tritt die Betriebsflüssigkeit in den Dampferzeuger ein. Die Zuführung kann beispielsweise mittels einer Speisepumpe realisiert werden. Im Dampferzeuger erfolgt eine Verdampfung des Arbeitsmediums, während die ionische Flüssigkeit einen gegen Null gehenden Dampfdruck erzeugt und zum Reservoir zurückgeführt wird. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die Rückführung nicht zu einem Reservoir, sondern zu einem separaten Tank für die ionische Flüssigkeit.When the steam cycle process is started, thermal energy is supplied to the steam generator, for example via an exhaust gas stream from an internal combustion engine. At the same time, the operating fluid enters the steam generator. The feeder can for example by means of a Feed pump can be realized. In the steam generator evaporation of the working medium takes place while the ionic liquid generates a vapor pressure approaching zero and is returned to the reservoir. According to an alternative embodiment, the recirculation does not take place to a reservoir, but to a separate tank for the ionic liquid.
Das dampfförmige Arbeitsmedium wird nach dessen Entspannung und Arbeitsverrichtung im Expander dem Kondensator zugeführt, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung das so entstehende Kondensat des Arbeitsmediums nicht wieder zum Reservoir zurückgeführt, sondern einem separaten Tank für das Arbeitsmedium zugeleitet wird. Durch diese Maßnahme entsteht eine fortschreitende Trennung der ionischen Flüssigkeit und des Arbeitsmediums. Hierbei ist zu beachten, dass diese Trennung vorteilhafterweise erst oberhalb einer bestimmten Betriebstemperatur vorgenommen werden sollte. Daher kann die Betriebstemperatur an unterschiedlichen Stellen in der Vorrichtung zur Ausführung des Dampfkreisprozesses gemessen werden, wobei vorteilhafterweise als Ort der Temperaturmessung die Betriebsflüssigkeit im Reservoir herangezogen werden kann. Wird im Reservoir eine bestimmte Temperatur erreicht, die oberhalb des Gefrierpunkts des Arbeitsmediums liegt, kann die voranstehend beschriebene Trennung des Arbeitsmediums und der ionischen Flüssigkeit vorgenommen werden. Hierbei können unterschiedliche Trennverfahren verwendet werden.The vaporous working fluid is fed to the condenser after its expansion and operation in the expander, according to an advantageous embodiment, the resulting condensate of the working medium is not returned to the reservoir, but a separate tank for the working fluid is supplied. This measure creates a progressive separation of the ionic liquid and the working medium. It should be noted that this separation should advantageously be made only above a certain operating temperature. Therefore, the operating temperature can be measured at different points in the apparatus for carrying out the steam cycle process, wherein advantageously the location of the temperature measurement, the operating fluid can be used in the reservoir. If a certain temperature is reached in the reservoir, which is above the freezing point of the working medium, the above-described separation of the working medium and the ionic liquid can be made. In this case, different separation methods can be used.
Nach einer bestimmten Zeitdauer und/oder beim Erreichen eines bestimmten Füllstands im Tank für das Arbeitsmedium kann eine Umschaltung vorgenommen und das Reservoir vom Dampferzeuger getrennt werden und stattdessen eine ausschließliche Flüssigkeitszuführung aus dem Tank für das Arbeitsmedium vorgenommen werden. Diese Umschaltung kennzeichnet den Betrieb des Dampfkreisprozesses auf Temperatur, bei dem im Wesentlichen das Arbeitsmedium ohne die ionische Flüssigkeit in Kontakt mit dem Wärmestrom im Dampferzeuger tritt und den Dampfkreisprozess durchläuft. Für eine Weitergestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, die mit der ionischen Flüssigkeit angereicherte Mischung im Reservoir zu Schmierzwecken zu verwenden.After a certain period of time and / or when reaching a certain level in the tank for the working fluid, a switch can be made and the reservoir can be separated from the steam generator and instead an exclusive liquid supply from the tank for the working fluid can be made. This switching characterizes the operation of the steam cycle process to temperature, in which essentially the working medium without the ionic liquid comes into contact with the heat flow in the steam generator and passes through the steam cycle. For a further embodiment of the invention, there is the possibility that with the ionic Use liquid-enriched mixture in the reservoir for lubrication purposes.
Beim erneuten Stillsetzen des Dampfkreisprozesses kann bei entsprechend tiefer Umgebungstemperatur die abgetrennte ionische Flüssigkeit mit den weiteren Komponenten der Betriebsflüssigkeit vereinigt werden. Vorteilhafterweise erfolgt eine Vermischung erst unterhalb einer unteren Grenztemperatur im Reservoir für die Betriebsflüssigkeit. Gemäß einer vereinfachten Ausführung kann die erneute Vermischung auch nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach dem Abschalten des Dampfkreisprozesses oder einer seiner Teilkomponenten erfolgen, beispielsweise der Speisepumpe für den Volumenstrom zum Dampferzeuger.When the steam cycle process is stopped again, the separated ionic liquid can be combined with the other components of the operating fluid at a correspondingly low ambient temperature. Advantageously, mixing takes place only below a lower limit temperature in the reservoir for the operating fluid. According to a simplified embodiment, the renewed mixing can also take place after a predetermined time interval after switching off the steam cycle process or one of its subcomponents, for example the feed pump for the volume flow to the steam generator.
Alternativ kann die Trennung der ionischen Flüssigkeit und des Arbeitsmediums beim Betrieb des Dampfkreisprozesses so erfolgen, dass die Betriebsflüssigkeit nach dem Durchlaufen des Dampferzeugers durch einen Separator geführt wird, in dem das dampfförmige Arbeitsmedium abgeschieden wird. In der Flüssigphase ist die ionische Flüssigkeit aufgrund des gegen Null gehenden Partialdrucks angereichert und kann in ein separates Reservoir abgezogen werden. Aus diesem Reservoir kann für eine Weiterbildung der Erfindung ein Schmierkreislauf versorgt werden, wobei vorteilhaft neben der Frostschutzwirkung die schmierenden Materialeigenschaften der ionischen Flüssigkeit beziehungsweise einer mit dieser angereicherten Mischung ausgenutzt werden.Alternatively, the separation of the ionic liquid and the working medium during operation of the steam cycle process can be carried out so that the operating fluid is passed through the separator after passing through the steam generator, in which the vaporous working medium is separated. In the liquid phase, the ionic liquid is enriched due to the approaching zero partial pressure and can be withdrawn into a separate reservoir. For this purpose, a lubricating circuit can be supplied from this reservoir for a further development of the invention, wherein, in addition to the antifreeze effect, the lubricating material properties of the ionic liquid or a mixture enriched with it are advantageously utilized.
Neben der voranstehend dargelegten Möglichkeit, die ionische Flüssigkeit als ein Frostschutzmittel beziehungsweise als kombiniertes Frostschutz- und Schmiermittel zu verwenden, das beim Betrieb auf Temperatur aus dem Dampfkreis entnommen werden kann, zeichnen sich ionische Flüssigkeiten durch weitere vorteilhafte Eigenschaften aus. So sind ionische Flüssigkeiten typischerweise nicht brennbar, sie sind elektrisch leitend und unterdrücken so den Aufbau von Strömungspotenzialen. Darüber hinaus kann durch die Wahl der Kationen/Anionenpaarung deren Viskosität und Dichte sowie deren Mischungsverhalten mit anderen Flüssigkeiten in einem weiten Bereich eingestellt werden.In addition to the above-mentioned possibility to use the ionic liquid as an antifreeze or as a combined antifreeze and lubricant, which can be removed during operation to temperature from the steam cycle, ionic liquids are characterized by further advantageous properties. Thus, ionic liquids are typically nonflammable, they are electrically conductive and thus suppress the build-up of flow potentials. In addition, by the choice of cations / anion pairing their viscosity and density and their Mixing behavior can be adjusted with other liquids in a wide range.
Insbesondere kommen ionische Flüssigkeiten in Betracht, die als Anion ein C1 bis C4 -Alkylsulfonat, vorzugsweise Methylsulfonat, ein ganz oder teilweise fluoriertes C1 bis C4 Alkylsulfonat, vorzugsweise Trifluormethylsulfonat enthalten.In particular, ionic liquids come into consideration, which contain as anion a C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably methyl sulfonate, a fully or partially fluorinated C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably trifluoromethylsulfonate.
Besonders bevorzugte ionische Flüssigkeiten sind solche, welche ein Kation der Formel IV a ( Pyridinium) oder IV e ( Imidazolium) oder IV x (Phosphonium) oder IV y (Morpholinium) und als Anion ein C1 bis C4 -Alkylsulfonat, vorzugsweise Methylsulfonat, ein ganz oder teilweise fluoriertes C1 bis C4 Alkylsulfonat, vorzugsweise Trifluormethylsulfonat enthalten, bzw. in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ausschließlich aus einem derartigen Kation und Anion bestehen.Particularly preferred ionic liquids are those which are a cation of the formula IV a (pyridinium) or IV e (imidazolium) or IV x (phosphonium) or IV y (morpholinium) and as anion a C 1 to C 4 alkyl sulfonate, preferably a methylsulfonate or partially fluorinated C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably trifluoromethylsulfonate, or in a very particularly preferred embodiment consist exclusively of such a cation and anion.
Vorliegend wird zur Ausführung der Erfindung von folgender Definition für ionische Flüssigkeiten ausgegangen, wobei in der Mischung mit dem Arbeitsmedium auch zwei oder allgemein mehrere ionische Flüssigkeiten gemäß der nachfolgenden Aufzählung vorliegen können:In the present case, the following definition of ionic liquids is used for carrying out the invention, it also being possible for there to be two or generally more than one ionic liquid in the mixture with the working medium according to the following list:
Eine ionische Flüssigkeit ist ein Salz mit einem Schmelzpunkt kleiner 100 0C bei 1 bar.An ionic liquid is a salt with a melting point of less than 100 0 C at 1 bar.
Vorzugsweise hat die ionische Flüssigkeit einen Schmelzpunkt kleiner 70 0C, besonders bevorzugt kleiner 30 0C und ganz besonders bevorzugt kleiner 0 °C bei 1 bar.Preferably, the ionic liquid has a melting point of less than 70 0 C, more preferably less than 30 0 C and most preferably less than 0 ° C at 1 bar.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die ionischen Flüssigkeit unter Normalbedingungen (1 bar, 21 0C), das heißt bei Raumtemperatur, flüssig. Bevorzugte ionische Flüssigkeiten enthalten zumindest eine organische Verbindung als Kation, ganz besonders bevorzugt enthalten sie ausschließlich organische Verbindungen als Kationen.In a particularly preferred embodiment, the ionic liquid under normal conditions (1 bar, 21 0 C), that is, at room temperature, liquid. Preferred ionic liquids contain at least one organic compound as cation, very particularly preferably they contain only organic compounds as cations.
Geeignete organische Kationen sind insbesondere organische Verbindungen mit Heteroatomen, wie Stickstoff, Schwefel oder Phosphor. Besonders bevorzugt handelt es sich um organische Verbindungen mit mindestens einer, vorzugsweise genau einer kationischen Gruppe, ausgewählt aus einer Ammonium-Gruppe, einer Oxonium-Gruppe, einer Sulfonium-Gruppe oder einer Phosphonium-Gruppe.Suitable organic cations are, in particular, organic compounds containing heteroatoms, such as nitrogen, sulfur or phosphorus. Particular preference is given to organic compounds having at least one, preferably exactly one cationic group, selected from an ammonium group, an oxonium group, a sulfonium group or a phosphonium group.
In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei den ionischen Flüssigkeiten um Salze mit Ammonium-Kationen, worunter Verbindungen mit vierbindigem Stickstoff und lokalisierter positiver Ladung am Stickstoff oder aromatische Ringsysteme mit mindestens einem, vorzugsweise einem oder zwei, besonders bevorzugt zwei Stickstoffatomen im Ringsystem und einer delokalisierten positiven Ladung verstanden werden.In a particular embodiment, the ionic liquids are salts with ammonium cations, including compounds with tetravalent nitrogen and located positive charge on the nitrogen or aromatic ring systems with at least one, preferably one or two, more preferably two nitrogen atoms in the ring system and a delocalized positive charge.
Besonders bevorzugte Ammonium-Kationen sind die Imidazolium-Kationen, worunter alle Verbindungen mit einem Imidazolium-Ringsystem und gegebenenfalls beliebigen Substituenten an den Kohlenstoff- und/oder Stickstoffatomen des Ringsystems verstanden werden.Particularly preferred ammonium cations are the imidazolium cations, which are understood to mean all compounds having an imidazolium ring system and optionally any desired substituents on the carbon and / or nitrogen atoms of the ring system.
Bei dem Anion kann es sich um ein organisches oder anorganisches Anion handeln. Besonders bevorzugte ionische Flüssigkeiten bestehen ausschließlich aus dem Salz eines organischen Kations mit einem der nachstehend genannten Anionen.The anion may be an organic or inorganic anion. Particularly preferred ionic liquids consist exclusively of the salt of an organic cation with one of the anions listed below.
Das Molgewicht der ionischen Flüssigkeiten ist vorzugsweise kleiner 2000g/mol, besonders bevorzugt kleiner 1500 g/mol, besonders bevorzugt kleiner 1000 g/mol und ganz besonders bevorzugt kleiner 750 g/mol; in einer besonderen Ausführungsform liegt das Molgewicht zwischen 100 und 750 bzw. zwischen 100 und 500 g/mol. Geeignete ionische Flüssigkeiten sind insbesondere Salze der nachstehenden allgemeinen Formel IThe molar weight of the ionic liquids is preferably less than 2000 g / mol, more preferably less than 1500 g / mol, more preferably less than 1000 g / mol, and most preferably less than 750 g / mol; in a particular embodiment, the molecular weight is between 100 and 750 or between 100 and 500 g / mol. Suitable ionic liquids are, in particular, salts of the general formula I below
[A]n + [Y]" (I)[A] n + [Y] "(I)
in der n für 1 , 2, 3 oder 4 steht, [A]+ für ein Ammonium-Kation, ein Oxonium-Kation, ein Sulfonium-Kation oder ein Phosphonium-Kation und [Y]n" für ein ein-, zwei-, drei- oder vierwertiges Anion steht;in which n is 1, 2, 3 or 4, [A] + is an ammonium cation, an oxonium cation, a sulfonium cation or a phosphonium cation and [Y] n ' for a one-, two- or three-membered trivalent or tetravalent anion is;
Oder gemischte Salze der allgemeinen Formeln (II)Or mixed salts of the general formulas (II)
[A1]+[A2]+ [Yf (Ha);[A 1 ] + [A 2 ] + [Yf (Ha);
[A1]+[A2]+[A3]+ [Yf (IIb); oder[A 1 ] + [A 2 ] + [A 3 ] + [Yf (IIb); or
[A1]+[A2]+[A3]+[AT [Y]4- (Mc),[A 1 ] + [A 2 ] + [A 3 ] + [AT [Y] 4 - (Mc),
wobei [A1]+, [A2]+, [A3]+ und [A4]+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten Gruppen ausgewählt sind und [Y]n~ die unter B1) genannte Bedeutung besitzt; oderwherein [A 1 ] + , [A 2 ] + , [A 3 ] + and [A 4 ] + are independently selected from the groups mentioned for [A] + and [Y] n ~ has the meaning mentioned under B1) ; or
oder gemischte Salze der allgemeinen Formeln (IM)or mixed salts of the general formulas (IM)
[A1]+[A2]+[A3]+[M1]+ [Yf (HIa);[A 1 ] + [A 2 ] + [A 3 ] + [M 1 ] + [Yf (Hia);
[A1]+[A2]+[M1]+[M2]+ [Yf (IMb);[A 1 ] + [A 2 ] + [M 1 ] + [M 2 ] + [Yf (IMb);
[A1]+[M1]+[M2]+[M3]+ [Y]4" (HIc);[A 1 ] + [M 1 ] + [M 2 ] + [M 3 ] + [Y] 4 " (HIc);
[A1]+[A2]+[M1]+ [Yf (MId);[A 1 ] + [A 2 ] + [M 1 ] + [Yf (MId);
[A1]+[M1]+[M2]+ [Y]3- (HIe);[A 1 ] + [M 1 ] + [M 2 ] + [Y] 3 - (HIe);
[A1]+[M1]+ [Y]2- (MIf);[A 1 ] + [M 1 ] + [Y] 2 - (MIf);
[A1]+[A2]+[M4]2+ [Y]4" (mg);[A 1 ] + [A 2 ] + [M 4 ] 2+ [Y] 4 " (mg);
[A1]+[M1]+[M4]2+ [Y]4- (IMh);[A 1 ] + [M 1 ] + [M 4 ] 2+ [Y] 4 - (IMh);
[A1]+[M5]3+ [Yf (Uli); oder[A 1 ] + [M 5 ] 3+ [Yf (Uli); or
[A1]+[M4]2+ [Yf (HIj) wobei [A1]\ [A2]+ und [A3]+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten Gruppen ausgewählt sind, [Yf" die unter B1) genannte Bedeutung besitzt und [M1]\ [M2]\ [M3]+ einwertige Metallkationen, [M4]2+ zweiwertige Metallkationen und [M5]3+ dreiwertige Metallkationen bedeuten;[A 1 ] + [M 4 ] 2+ [Yf (HIj) where [A 1 ] \ [A 2 ] + and [A 3 ] + are independently selected from the groups mentioned for [A] + , [Yf "has the meaning given under B1) and [M 1 ] \ [M 2 ] \ [M 3 ] + monovalent metal cations, [M 4 ] 2+ divalent metal cations and [M 5 ] 3+ trivalent metal cations;
oder Gemische hiervon.or mixtures thereof.
Bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten in denen das Kation [A]+ ein Ammonium- Kation ist, welches im Allgemeinen 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 3 und besonders bevorzugt 1 bis 2 Stickstoffatome enthält.Preferred are ionic liquids in which the cation [A] + is an ammonium cation, which generally contains 1 to 5, preferably 1 to 3 and particularly preferably 1 to 2 nitrogen atoms.
Geeignete Kationen sind beispielsweise die Kationen der allgemeinen Formeln (IVa) bis (IVy)Suitable cations are, for example, the cations of the general formulas (IVa) to (IVy)
(IVd) (IVe) (IVf) (IVd) (IVe) (IVf)
(IVi) (IVj) (IVj1) (IVm) (IVm1) (IVn) (IVi) (IVj) (IVj 1 ) (IVm) (IVm 1 ) (IVn)
(IVp) (IVq) (IVq1) (IVp) (IVq) (IVq 1 )
(IVq") (IVr) (IVr1) (IVr") (IVs) (IVt) (IVq ") (IVr) (IVr 1 ) (IVr ") (IVs) (IVt)
(IVu) (IVv) (IVw)(IVu) (IVv) (IVw)
sowie Oligomere, die diese Strukturen enthalten.and oligomers containing these structures.
(IVy) (IVy)
Ferner kann Morpholinium gewählt werden.Furthermore, morpholinium can be chosen.
Ein weiteres, geeignetes Kation ist auch ein Phosphonium-Kation der allgemeinen Formel (IVy)Another suitable cation is also a phosphonium cation of the general formula (IVy)
sowie Oligomere, die diese Struktur enthalten.and oligomers containing this structure.
In den oben genannten Formeln (IVa) bis (IVy) stehenIn the above formulas (IVa) to (IVy)
der Rest R für einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder ar- aliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; undthe radical R represents a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or aromatic radical aliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups or substituted radical having 1 to 20 carbon atoms; and
die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine Sulfo-Gruppe oder einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste R1 bis R9, welche in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, zusätzlich auch für Halogen oder eine funktionelle Gruppe stehen können; oderthe radicals R 1 to R 9 independently of one another are hydrogen, a sulfo group or a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups having 1 to 20 carbon atoms, wherein the radicals R 1 to R 9 , which in the abovementioned formulas (IV) are bonded to a carbon atom (and not to a heteroatom), additionally may also stand for halogen or a functional group; or
zwei benachbarte Reste aus der Reihe R1 bis R9 zusammen auch für einen zweibindigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen.two adjacent radicals from the series R 1 to R 9 together also for a divalent, carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups radical or substituted 1 to 30 carbon atoms.
Als Heteroatome kommen bei der Definition der Reste R und R1 bis R9 prinzipiell alle Heteroatome in Frage, welche in der Lage sind, formell eine -CH2-, eine -CH=, eine -C≡ oder eine =C= -Gruppe zu ersetzen. Enthält der den Kohlenstoff enthaltende Rest Heteroatome, so sind Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Silizium bevorzugt. Als bevorzugte Gruppen seien insbesondere -O-, -S-, - SO-, -SO2-, -NR1-, -N=, -PR1-, -POR1- und -SiR'2- genannt, wobei es sich bei den Resten R1 um den verbleibenden Teil des Kohlenstoff enthaltenden Rests handelt. Die Reste R1 bis R9 können dabei in den Fällen, in denen diese in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, auch direkt über das Heteroatom gebunden sein.Suitable hetero atoms in the definition of the radicals R and R 1 to R 9 are in principle all heteroatoms in question which are capable of formally a -CH 2 -, a -CH =, a -C≡ or a = C = group to replace. Contains the carbon-containing radical heteroatoms, oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus and silicon are preferred. Preferred groups which may be mentioned are in particular -O-, -S-, -SO-, -SO 2 -, -NR 1 -, -N =, -PR 1 -, -POR 1 - and -SiR ' 2 -, where the radicals R 1 are the remainder of the carbon-containing radical. The radicals R 1 to R 9 are, in the cases in which those in the above-mentioned Formulas (IV) to a carbon atom (and not to a heteroatom) bound also be bound directly via the heteroatom.
Als funktionelle Gruppen kommen prinzipiell alle funktionellen Gruppen in Frage, welche an ein Kohlenstoffatom oder ein Heteroatom gebunden sein können. Als geeignete Beispiele seien -OH (Hydroxy), =O (insbesondere als Carbonylgruppe), -NH2 (Amino), =NH (Imino), -COOH (Carboxy), -CONH2 (Carboxamid), -SO3H (Sulfo) und -CN (Cyano) genannt. Fuktionelle Gruppen und Heteroatome können auch direkt benachbart sein, so dass auch Kombinationen aus mehreren benachbarten Atomen, wie etwa -O- (Ether), -S- (Thioether), -COO- (Ester), - CONH- (sekundäres Amid) oder -CONR1- (tertiäres Amid), mit umfasst sind, beispielsweise Di-(Ci-C4-alkyl)-amino, d-C4-Alkyloxycarbonyl oder d-C4- Alkyloxy.Suitable functional groups are in principle all functional groups which may be bonded to a carbon atom or a heteroatom. When suitable examples are -OH (hydroxy), = O (especially as carbonyl group), -NH 2 (amino), = NH (imino), -COOH (carboxy), -CONH 2 (carboxamide), -SO 3 H (sulfo) and -CN (cyano). Fractional groups and heteroatoms can also be directly adjacent, so that combinations of several adjacent atoms, such as -O- (ether), -S- (thioether), -COO- (ester), - CONH- (secondary amide) or -CONR 1 - (tertiary amide), are included, for example, di- (Ci-C 4 alkyl) amino, dC 4 alkyloxycarbonyl or dC 4 - alkyloxy.
Als Halogene seien Fluor, Chlor, Brom und lod genannt.Halogens are fluorine, chlorine, bromine and iodine.
Bevorzugt steht der Rest R fürThe radical R preferably stands for
unverzweigtes oder verzweigtes, unsubsituiertes oder ein bis mehrfach mit Hydroxy, Halogen, Phenyl, Cyano, Ci- bis C6-Alkoxycarbonyl und/oder Sulfonsäure substituiertes C-r bis C-ι8-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1- Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1- Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3- Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4- Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3- Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, 2-Hydroxyethyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxy- carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorpropyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl, Undecylfluorisopentyl, 6-Hydroxyhexyl und Propylsulfonsäure; Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Wasserstoff oder einem d- bis Cs-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise RAO-(CHRB-CH2-O)P-CHRB-CH2- oder ^0-(CH2CH2CH2CH2O)P-CH2CH2CH2CH2O- mit RA und RB bevorzugt Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und p bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxa- undecyl, 3,6,9, 12-Tetraoxatridecyl und 3,6,9,12-Tetraoxatetradecyl; Vinyl; und N,N-Di-Ci-C6-alkylamino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N,N-Diethyl- amino.straight-chain or branched unsubstituted or monosubstituted to polysubstituted by hydroxyl, halogen, phenyl, cyano, Ci to C 6 alkoxycarbonyl and / or sulfonic acid Cr to C- 8- alkyl having a total of 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl , 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3-methyl-1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2- Hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1-pentyl, 3-methyl-1-pentyl, 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl 2-pentyl, 2-methyl-3-pentyl, 3-methyl-3-pentyl, 2,2-dimethyl-1-butyl, 2,3-dimethyl-1-butyl, 3,3-dimethyl-1-butyl, 2-ethyl-1-butyl, 2,3-dimethyl-2-butyl, 3,3-dimethyl-2-butyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-nonyl, 1-decyl, 1-undecyl, 1 Dodecyl, 1-tetradecyl, 1-hexadecyl, 1-octadecyl, 2-hydroxyethyl, benzyl, 3-phenylpropyl, 2-cyanoethyl, 2- (methoxycarbonyl) -ethyl, 2- (ethoxycarbon yl) -ethyl, 2- (n-butoxycarbonyl) -ethyl, trifluoromethyl, difluoromethyl, fluoromethyl, pentafluoroethyl, heptafluoropropyl, heptafluoroisopropyl, nonafluorobutyl, nonafluoroisobutyl, undecylfluoropentyl, undecylfluoroisopentyl, 6-hydroxyhexyl and propylsulfonic acid; Glycols, butylene glycols and their oligomers having 1 to 100 units and a hydrogen or a C 1 to C 1 alkyl as end group, such as R A O- (CHR B -CH 2 -O) P -CHR B -CH 2 - or ^ O- (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) P -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O- where R A and R B are preferably hydrogen, methyl or ethyl and p is preferably 0 to 3, in particular 3-oxabutyl, 3-oxapentyl, 3,6-dioxaheptyl, 3,6-dioxaoctyl, 3,6,9-trioxadecyl, 3,6,9-trioxa-undecyl, 3,6,9, 12-tetraoxatridecyl and 3,6,9, 12-tetraoxatetradecyl; Vinyl; and N, N-di-C 1 -C 6 -alkylamino, such as N, N-dimethylamino and N, N-diethylamino.
Besonders bevorzugt steht der Rest R für unverzweigtes und unsubstituiertes Ci- C18-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1- Heptyl, 1-Octyl, 1-Decyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, insbesondere für Methyl, Ethyl, 1-Butyl und 1-Octyl sowie für CH3O-(CH2CH2O)P- CH2CH2- und CH3CH2O-(CH2CH2O)p-CH2CH2- mit p gleich O bis 3.The radical R particularly preferably represents unbranched and unsubstituted C 1 -C 18 -alkyl, such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-decyl , 1-dodecyl, 1-tetradecyl, 1-hexadecyl, 1-octadecyl, especially for methyl, ethyl, 1-butyl and 1-octyl and for CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) P - CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) p -CH 2 CH 2 - with p equal to 0 to 3.
Bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander fürThe radicals R 1 to R 9 are preferably each independently
Wasserstoff;Hydrogen;
Halogen; eine funktionelle Gruppe; gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,Halogen; a functional group; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C-i-C-ie-Alkyl; gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,C 1 -C 4 -alkyl which is substituted by halogen, heteroatoms and / or heterocycles and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-Cis-Alkenyl; gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,C 2 -Cis alkenyl substituted by halogen, heteroatoms and / or heterocycles and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-C-|2-Aryl; gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,Halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 6 -C- | 2- aryl; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkyl; gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,Halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 5 -C 2 -cycloalkyl; optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkenyl; oder einen gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,Halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 5 -C 2 -cycloalkenyl; or an optionally represented by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisendenHalogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur atoms
Heterocyclus bedeuten; oderHeterocycle; or
zwei benachbarte Reste zusammen für einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring.two adjacent radicals together for an unsaturated, saturated or aromatic, optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or several substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertem Cr bis C-iβ-Alkyl handelt es sich bevorzugt um Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2- Methyl-1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3- Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2- Dimethyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2- Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3- Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, 1- Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tridecyl, 1-Tetradecyl, 1-Pentadecyl, 1- Hexadecyl, 1-Heptadecyl, 1-Octadecyl, Cyclopentylmethyl, 2-Cyclopentylethyl, 3- Cyclopentylpropyl, Cyclohexylmethyl, 2-Cyclohexylethyl, 3-Cyclohexylpropyl, Benzyl (Phenylmethyl), Diphenylmethyl (Benzhydryl), Triphenylmethyl, 1- Phenylethyl, 2-Phenylethyl, 3-Phenylpropyl, α,α-Dimethylbenzyl, p-Tolylmethyl, 1- (p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonylethyl, 2-Ethoxy- carbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, Methoxy, Ethoxy, Formyl, 1 ,3-Dioxolan-2-yl, 1 ,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 4- Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4- Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Aminoethyl, 2-Aminopropyl, 3-Aminopropyl, 4- Aminobutyl, 6-Aminohexyl, 2-Methylaminoethyl, 2-Methylaminopropyl, 3- Methylaminopropyl, 4-Methylaminobutyl, 6-Methylaminohexyl, 2- Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethylaminopropyl, 4- Dimethylaminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2- Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4- Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, A- Ethoxybutyl, 6-Ethoxyhexyl, Acetyl, CqF2(q-a)+(i-b)H2a+b mit q gleich 1 bis 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1 (beispielsweise CF3, C2F5, CH2CH2-C(q-2)F2(q-2)+i, C6F-i3, C8Fi7, C10F2I, Ci2F25), Chlormethyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, 1 ,1-Dimethyl-2- chlorethyl, Methoxymethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 2- Isopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2- (Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxycarbonyl)-ethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenylthioethyl, 5-Hydroxy-3-oxa-pentyl, 8- Hydroxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Hydroxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Hydroxy-4-oxa-heptyl, 11-Hydroxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Hydroxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Hydroxy-5- oxa-nonyl, 14-Hydroxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy- 3,6-dioxa-octyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11- Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5- oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy- 3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyI, 7-Ethoxy-4-oxa-heptyl, 11-Ethoxy- 4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.When optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkoxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted Cr to C-iβ-alkyl is preferably methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3 Methyl 1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1 -pentyl, 3-methyl-1-pentyl, 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl-2-pentyl, 2-methyl-3-pentyl , 3-methyl-3-pentyl, 2,2-dimethyl-1-butyl, 2,3-dimethyl-1-butyl, 3,3-dimethyl-1-butyl, 2-ethyl-1-butyl, 2,3 Dimethyl-2-butyl, 3,3-dimethyl-2-butyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, 2,4,4-trimethylpentyl, 1,1,3,3-tetramethylbutyl, 1-nonyl, 1-decyl , 1-undecyl, 1-dodecyl, 1-tridecyl, 1-tetradecyl, 1-pentadecyl, 1-hexadecyl, 1-heptadecyl, 1-octadecyl, cyclopentylmethyl, 2-cyclopentylethyl, 3-cyclopentylpropyl, C yllohexylmethyl, 2-cyclohexylethyl, 3-cyclohexylpropyl, benzyl (phenylmethyl), diphenylmethyl (benzhydryl), triphenylmethyl, 1-phenylethyl, 2-phenylethyl, 3-phenylpropyl, α, α-dimethylbenzyl, p-tolylmethyl, 1- (p-butylphenyl ) -ethyl, p-chlorobenzyl, 2,4-dichlorobenzyl, p-methoxybenzyl, m-ethoxybenzyl, 2-cyanoethyl, 2-cyanopropyl, 2-methoxycarbonylethyl, 2-ethoxy carbonylethyl, 2-butoxycarbonylpropyl, 1,2-di- (methoxycarbonyl) -ethyl, methoxy, ethoxy, formyl, 1,3-dioxolan-2-yl, 1,3-dioxan-2-yl, 2-methyl-1, 3-dioxolan-2-yl, 4-methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl, 3-hydroxypropyl, 4-hydroxybutyl, 6-hydroxyhexyl, 2-aminoethyl, 2-aminopropyl, 3-aminopropyl, 4-aminobutyl, 6-aminohexyl, 2-methylaminoethyl, 2-methylaminopropyl, 3-methylaminopropyl, 4-methylaminobutyl, 6-methylaminohexyl, 2-dimethylaminoethyl, 2-dimethylaminopropyl, 3-dimethylaminopropyl, 4-dimethylaminobutyl, 6- Dimethylaminohexyl, 2-hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-phenoxyethyl, 2-phenoxypropyl, 3-phenoxypropyl, 4-phenoxybutyl, 6-phenoxyhexyl, 2-methoxyethyl, 2-methoxypropyl, 3-methoxypropyl, 4-methoxybutyl, 6- methoxyhexyl, 2-ethoxyethyl, 2-ethoxypropyl, 3-ethoxypropyl, A- ethoxybutyl, 6-ethoxyhexyl, acetyl, C q F2 (q a) + (ib) H2a + b where q is 1 to 30, 0 <a < q and b = 0 or 1 (for example CF3, C2F5, CH 2 CH 2 C (q-2) F2 (q-2) + i, C 6 F-i3, C 8 Fi 7, C 10 F 2 I, C 2 F 25), chloromethyl, 2-chloroethyl, trichloromethyl, 1, 1-dimethyl-2-chloroethyl, methoxymethyl, 2-butoxyethyl, diethoxymethyl, diethoxyethyl, 2-isopropoxyethyl, 2-butoxypropyl, 2- Octyloxyethyl, 2-methoxyisopropyl, 2- (methoxycarbonyl) -ethyl, 2- (ethoxycarbonyl) -ethyl, 2- (n-butoxycarbonyl) -ethyl, butylthiomethyl, 2-dodecylthioethyl, 2-phenylthioethyl, 5-hydroxy-3-oxa pentyl, 8-hydroxy-3,6-dioxa-octyl, 11-hydroxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-hydroxy-4-oxa-heptyl, 11-hydroxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-hydroxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-hydroxy-5-oxa-nonyl, 14-hydroxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-methoxy-3-oxa-pentyl, 8-methoxy 3,6-dioxo-octyl, 11-methoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-methoxy-4-oxa-heptyl, 11-methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-methoxy-4, 8,12-trioxa-pentadecyl, 9-methoxy-5-oxa-nonyl, 14-methoxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-ethoxy-3,6-dioxa octyl, 11-ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-ethoxy-4-oxa-heptyl, 11-ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-ethoxy-4,8,12-trioxa groups tadecyl, 9-ethoxy-5-oxa-nonyl or 14-ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-Cis-Alkenyl handelt es sich bevorzugt um Vinyl, 2-Propenyl, 3-Butenyl, cis-2-Butenyl, trans-2- Butenyl oder CqF2(q-a)-(i-b)H2a-b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1.In the case of optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino C 2 -Cis alkenyl it is preferably vinyl, 2-propenyl, 3-butenyl, cis-2-butenyl, trans-2-butenyl or C q F2 (q a) - (ib) H2a-b where q <30, 0 <a <q and b = 0 or 1.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-C-|2-Aryl handelt es sich bevorzugt um Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, ß-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Methylphenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethylphenyl, Diethylphenyl, /so-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlomaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethylphenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2-Nitrophenyl, 4-Nitrophenyl, 2,4-Dinitrophenyl, 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl, Ethoxymethyl phenyl, Methylthiophenyl, Isopropylthiophenyl oder tert.- Butylthiophenyl oder C6F(5-a)Ha mit 0 < a < 5.When optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 6 -C | 2- Aryl is preferably phenyl, ToIyI, XyIyI, α-naphthyl, ß-naphthyl, 4-diphenylyl, chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, diethylphenyl, / so-propylphenyl, tert Butyl-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, ethoxyphenyl, hexyloxyphenyl, methylnaphthyl, isopropylnaphthyl, chlomaphthyl, ethoxynaphthyl, 2,6-dimethylphenyl, 2,4,6-trimethylphenyl, 2,6-dimethoxyphenyl, 2,6-dichlorophenyl, 4- Bromophenyl, 2-nitrophenyl, 4-nitrophenyl, 2,4-dinitrophenyl, 2,6-dinitrophenyl, 4-dimethylaminophenyl, 4-acetylphenyl, methoxyethylphenyl, ethoxymethylphenyl, methylthiophenyl, isopropylthiophenyl or tert-butylthiophenyl or C 6 F (5- a) H a with 0 <a <5.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5- bis C-12-Cycloalkyl handelt es sich bevorzugt um Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl, CqF2(q-a)-(i-b)H2a-b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1 sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie z.B. Norbornyl oder Norbornenyl.Optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles C 5 - to C-12-cycloalkyl is preferably cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, methoxycyclohexyl, dimethoxycyclohexyl, diethoxycyclohexyl, butylthiocyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl, C q F 2 ( qa ) - (i- b ) H 2a-b with q <30, 0 <a <q and b = 0 or 1 and a saturated or unsaturated bicyclic system such as norbornyl or norbornenyl.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5- C-12-Cycloalkenyl handelt es sich bevorzugt um 3-Cyclopentenyl, 2-Cyclohexenyl, 3-Cyclohexenyl, 2,5-Cyclohexadienyl oder CqF2(q-a)-3(i-b)H2a-3b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1. Bei einen gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus handelt es sich bevorzugt um Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl oder Difluorpyridyl.C 5 -C 12 -cycloalkenyl which is optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles is preferably 3-cyclopentenyl, 2-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl, 2.5 -Cyclohexadienyl or C q F 2 (qa) -3 (Ib) H2a-3b with q <30, 0 <a <q and b = 0 or 1. An optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur atoms containing heterocycle is preferably furyl, thiophenyl, pyrryl, Pyridyl, indolyl, benzoxazolyl, dioxolyl, dioxo, benzimidazolyl, benzthiazolyl, dimethylpyridyl, methylquinolyl, dimethylpyrryl, methoxyfuryl, dimethoxypyridyl or difluoropyridyl.
Bilden zwei benachbarte Reste gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder un substituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring, so handelt es sich bevorzugt um 1 ,3-Propylen, 1 ,4-Butylen, 1 ,5-Pentylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1- Oxa-1 ,3-propenylen, 3-Oxa-1 ,5-pentylen, 1-Aza-1 ,3-propenylen, 1-C-ι -C4-Al kyl-1- aza-1 ,3-propenylen, 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen, 1-Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen oder 2- Aza-1 ,4-buta-1 ,3-dienylen.Two adjacent radicals together form an unsaturated, saturated or aromatic, optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more a plurality of substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring, it is preferably 1, 3-propylene, 1, 4-butylene, 1, 5-pentylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1, 3rd -propylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1, 3-propenylene, 3-oxa-1, 5-pentylene, 1-aza-1, 3-propenylene, 1-C-ι -C 4 -alkyl-1-aza-1, 3-propenylene, 1, 4-buta-1, 3-dienylene, 1-aza-1, 4-buta-1, 3-dienylene or 2-aza-1, 4 -buta-1,3-dienylene.
Enthalten die oben genannten Reste Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen, so ist die Anzahl der Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen nicht beschränkt. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3.If the abovementioned radicals contain oxygen and / or sulfur atoms and / or substituted or unsubstituted imino groups, the number of oxygen and / or sulfur atoms and / or imino groups is not restricted. As a rule, it is not more than 5 in the radical, preferably not more than 4, and very particularly preferably not more than 3.
Enthalten die oben genannten Reste Heteroatome, so befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatome.If the abovementioned radicals contain heteroatoms, then between two heteroatoms there are generally at least one carbon atom, preferably at least two carbon atoms.
Besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander fürParticularly preferably, the radicals R 1 to R 9 are each independently
Wasserstoff; unverzweigtes oder verzweigtes, unsubsituiertes oder ein bis mehrfach mit Hydroxy, Halogen, Phenyl, Cyano, Ci-C6-Alkoxycarbonyl und/oder Sulfonsäure subsituiertes CrC18-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1 - propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-MethyM-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Di- methyl-1 -propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, 1- Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexa- decyl, 1-Octadecyl, 2-Hydroxyethyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxy-carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorpropyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl, Undecylfluorisopentyl, 6-Hydroxyhexyl und Propylsulfonsäure; Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Wasserstoff oder einem Ci-Cβ-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise RAO-(CHRB-CH2-O)P-CHRB-CH2- oderHydrogen; unbranched or branched, unsubsituiertes or one to several times with hydroxy, halogen, phenyl, cyano, Ci-C 6 alkoxycarbonyl and / or sulfonic substituted CrC 18 alkyl having a total of 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2 Methyl 1-butyl, 3-methyl-m-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3 -Hexyl, 2-methyl-1-pentyl, 3-methyl-1-pentyl, 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl-2-pentyl , 2-methyl-3-pentyl, 3-methyl-3-pentyl, 2,2-dimethyl-1-butyl, 2,3-dimethyl-1-butyl, 3,3-dimethyl-1-butyl, 2-ethyl 1-butyl, 2,3-dimethyl-2-butyl, 3,3-dimethyl-2-butyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-nonyl, 1-decyl, 1-undecyl, 1-dodecyl, 1 Tetradecyl, 1-hexadecyl, 1-octadecyl, 2-hydroxyethyl, benzyl, 3-phenylpropyl, 2-cyanoethyl, 2- (methoxycarbonyl) -ethyl, 2- (ethoxycarbonyl) -ethyl, 2- (n-butoxy-carbonyl) -ethyl, trifluoromethyl, difluoromethyl, fluoromethyl, pentafluoroethyl, heptafluoropropyl, heptafluoroisopropyl, nonafluorobutyl, nonafluoroisobutyl, undecylfluoropentyl, undecylfluoroisopentyl, 6-hydroxyhexyl and propylsulfonic acid; Glycols, butylene glycols and their oligomers having 1 to 100 units and a hydrogen or a Ci-Cβ-alkyl as an end group, such as R A O- (CHR B -CH 2 -O) P -CHR B -CH 2 - or
R^-(CH2CH2CH2CH2O)P-CH2CH2CH2CH2O- mit RA und RB bevorzugt Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und p bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxa- undecyl, 3,6,9,12-Tetraoxatridecyl und 3,6,9,12-Tetraoxatetradecyl; Vinyl; undR 1 is - (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) P -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O- with R A and R B is preferably hydrogen, methyl or ethyl and p is preferably 0 to 3, in particular 3-oxabutyl, 3-oxapentyl, 3,6-dioxaheptyl, 3,6-dioxaoctyl, 3,6,9-trioxadecyl, 3,6,9-trioxa-undecyl, 3,6,9,12-tetraoxatridecyl and 3,6,9, 12-tetraoxatetradecyl; Vinyl; and
N,N-Di-Ci-C6-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N1N- Diethylamino.N, N-di-Ci-C 6 alkyl-amino, such as N, N-dimethylamino and N 1 N-diethylamino.
Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder C-i-Cis-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Butyl, 1- Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, für Phenyl, für 2-Hydroxyethyl, für 2- Cyanoethyl, für 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, für 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, für 2-(n- Butoxycarbonyl)ethyl, für N,N-Dimethylamino, für N,N-Diethylamino, für Chlor sowie für CH3O-(CH2CH2O)P-CH2CH2- und CH3CH2O-(CH2CH2O)pCH2CH2- mit p gleich O bis 3.Most preferably, the radicals R 1 to R 9 are each independently hydrogen or Ci-Cis-alkyl, such as methyl, ethyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, phenyl for 2-hydroxyethyl, for 2-cyanoethyl, for 2- (methoxycarbonyl) ethyl, for 2- (ethoxycarbonyl) ethyl, for 2- (n-butoxycarbonyl) ethyl, for N, N-dimethylamino, for N, N-diethylamino , for chlorine and CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) P -CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) p CH 2 CH 2 - where p is O to third
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyridiniumion (IVa) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyridinium ion (IVa) in which
einer der Reste R1 bis R5 Methyl, Ethyl oder Chlor ist und die verbleibenden Resteone of R 1 to R 5 is methyl, ethyl or chlorine and the remaining radicals
R1 bis R5 Wasserstoff sind;R 1 to R 5 are hydrogen;
R3 Dimethylamino ist und die verbleibenden Reste R1, R2, R4 und R5 Wasserstoff sind; alle Reste R1 bis R5 Wasserstoff sind;R 3 is dimethylamino and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen; all radicals R 1 to R 5 are hydrogen;
R2 Carboxy oder Carboxamid ist und die verbleibenden Reste R1, R2, R4 und R5 R 2 is carboxy or carboxamide and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5
Wasserstoff sind; oderAre hydrogen; or
R1 und R2 oder R2 und R3 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen ist und die verbleibenden ResteR 1 and R 2 or R 2 and R 3 is 1, 4-buta-1, 3-dienylene and the remaining radicals
R1, R2, R4 und R5 Wasserstoff sind;R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen;
und insbesondere ein solches, bei demand in particular one in which
R1 bis R5 Wasserstoff sind; oder einer der Reste R1 bis R5 Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R1 bisR 1 to R 5 are hydrogen; or one of the radicals R 1 to R 5 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to
R5 Wasserstoff sind.R 5 are hydrogen.
Als ganz besonders bevorzugte Pyridiniumionen (IVa) seien genannt 1- Methylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyhdinium, 1-(1-Octyl)-pyridinium, 1-(1- Dodecyl)-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-pyridinium, 1 ,2- Dimethylpyridinium, 1-Ethyl-2-methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methylpyridinium, 1- (1 -Hexyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Octyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Dodecyl)-2- methylpyridinium,As very particularly preferred pyridinium ions (IVa) there may be mentioned 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1- (1-butyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) pyridinium, 1- (1-octyl) pyridinium, 1- (1 Hexyl) -pyhdinium, 1- (1-octyl) -pyridinium, 1- (1-dodecyl) -pyridinium, 1- (1-tetradecyl) -pyridinium, 1- (1-hexadecyl) -pyridinium, 1, 2-dimethylpyridinium , 1-ethyl-2-methylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-octyl) -2-methylpyridinium, 1- (1 - Dodecyl) -2-methylpyridinium,
1-(1-Tetradecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methylpyridinium, 1- Methyl-2-ethylpyridinium, 1 ,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1- Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2- ethylpyridinium,1- (1-tetradecyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexadecyl) -2-methylpyridinium, 1-methyl-2-ethylpyridinium, 1, 2-diethylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-Hexyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-octyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-dodecyl) -2- ethylpyridinium,
1-(1-Tetradecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-ethylpyridinium, 1 ,2-1- (1-Tetradecyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-hexadecyl) -2-ethylpyridinium, 1, 2
Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1 ,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methyl-Dimethyl 5-ethylpyridinium, 1, 5-diethyl-2-methylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-methyl-
3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-0ctyl)-2- methyl-3-ethyl-pyridiniu m, 1 -(1 -Dodecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -3-ethyl-pyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methyl-3-ethyl-pyridinium and 1- (1-octyl) -2-methyl-3-ethyl-pyridinium m, 1- (1-dodecyl) 2-methyl-3-ethylpyridinium, 1 - (1 -
Tetradecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-Hexadecyl)-2-methyl-3-ethyl- pyridinium.Tetradecyl) -2-methyl-3-ethylpyridinium and 1- (1-hexadecyl) -2-methyl-3-ethylpyridinium.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyridaziniumion (IVb) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyridazinium ion (IVb), in which
R1 bis R4 Wasserstoff sind; oder einer der Reste R1 bis R4 Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R1 bisR 1 to R 4 are hydrogen; or one of the radicals R 1 to R 4 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to
R4 Wasserstoff sind.R 4 are hydrogen.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyrimidiniumionen (IVc) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyrimidinium ion (IVc), in which
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinanderR 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independent of one another
Wasserstoff oder Methyl sind; oderAre hydrogen or methyl; or
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R2 und R4 Methyl sind und R3 Wasserstoff ist.R 1 is hydrogen, methyl or ethyl, R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyraziniumionen (IVd) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyrazinium ion (IVd), in which
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinanderR 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independent of one another
Wasserstoff oder Methyl sind;Are hydrogen or methyl;
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R2 und R4 Methyl sind und R3 Wasserstoff ist;R 1 is hydrogen, methyl or ethyl, R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen;
R1 bis R4 Methyl sind; oderR 1 to R 4 are methyl; or
R1 bis R4 Methyl Wasserstoff sind. Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Imidazoliumion (IVe) ist, bei demR 1 to R 4 are methyl hydrogen. Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolium ion (IVe), in which
R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Octyl, 2-Hydroxyethyl oder 2-Cyanoethyl und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind.R 1 is hydrogen, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-octyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl.
Als ganz besonders bevorzugte Imidazoliumionen (IVe) seien genannt 1- Methylimidazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)- imidazolium,As very particularly preferred imidazolium ions (IVe), mention may be made of 1-methylimidazolium, 1-ethylimidazolium, 1- (1-butyl) -imidazolium, 1- (1-octyl) -imidazolium,
1 -(1 -Dodecyl)-imidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-imidazolium, 1 -(1 -Hexadecyl)- imidazolium, 1 ,3-Dimethylimidazolium, i-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3- methylimidazolium, 1 -(1 -Butyl)-3-ethylimidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-3-methyl- imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-ethyl-imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-butyl-imidazolium, 1- (1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3- butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3- ethylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3- octylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3- ethylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-octylimi- dazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3- ethylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3- octylimidazolium, 1 ,2-Dimethylimidazolium, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl- 2,3-dimethylimidazolium, 1 -(1 -Butyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-2,3- dimethyl-imidazolium, 1 -(1-Octyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1 ,4- Dimethylimidazolium, 1 ,3,4-Trimethylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3- ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-octylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3- ethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-butylimidazolium und 1 ,4,5-Trimethyl-3-octyl- imidazolium. Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyrazoliumion (IVf), (IVg) beziehungsweise (IVg') ist, bei dem1- (1-Dodecyl) -imidazolium, 1- (1-tetradecyl) -imidazolium, 1- (1-hexadecyl) imidazolium, 1,3-dimethylimidazolium, i-ethyl-3-methylimidazolium, 1- (1-butyl ) -3-methylimidazolium, 1- (1-butyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1 -Hexyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-octyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-octyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-octyl) -3-butylimidazolium, 1- (1 Dodecyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-octylimidazolium, 1- (1-tetradecyl ) -3-methylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3-octylimidazolium, 1- (1-hexadecyl ) -3-methylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-octylimidazolium, 1, 2-dimethylimidazolium, 1, 2,3-trimethylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1- (1-butyl) -2,3-dimethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -2, 3-dimethylimidazolium, 1- (1-octyl) -2,3-dimethylimidazolium, 1,4-dimethylimidazolium, 1,3,4-trimethylimidazolium, 1,4-dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1, 4-dimethyl-3-octylimidazolium, 1, 4,5-trimethylimidazolium, 1, 3,4,5-tetramethylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-ethylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-butylimidazolium, and 1, 4,5-trimethyl-3-octylimidazolium. Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyrazolium ion (IVf), (IVg) or (IVg '), in which
R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyrazoliumion (IVh)ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyrazolium ion (IVh), in which
R1 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein 1-Pyrazoliniumion (IVi) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a 1-pyrazolinium ion (IVi) in which
unabhängig voneinander R1 bis R6 Wasserstoff oder Methyl sind.independently of one another R 1 to R 6 are hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein 2-Pyrazoliniumion (IVj') ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a 2-pyrazolinium ion (IVj ') in which
R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein 3-Pyrazoliniumion (IVk) beziehungsweise (IVk') ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a 3-pyrazolinium ion (IVk) or (IVk '), in which
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R3 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Imidazoliniumion (IvI) ist, bei dem R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder Phenyl sind, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R5 und R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolinium ion (IvI), in which R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl, 1-butyl or phenyl, R 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl, and R 5 and R 6 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Imidazoliniumion (IVm) beziehungsweise (IVm') ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolinium ion (IVm) or (IVm '), in which
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R3 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Imidazoliniumion (IVn) beziehungsweise (IVn') ist, bei dem R1 bis R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R4 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolinium ion (IVn) or (IVn ') in which R 1 to R 3 independently of one another are hydrogen, methyl or ethyl and R 4 to R 6 are independent of one another Are hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Thiazoliumion (IVo) beziehungsweise (IVo') sowie als Oxazoliumion (IVp) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a thiazolium ion (IVo) or (IVo ') and also oxazolium ion (IVp), in which
R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein 1 ,2,4-Triazoliumion (IVq), (IVq1) beziehungsweise (IVq") ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a 1, 2,4-triazolium ion (IVq), (IVq 1 ) or (IVq "), in which
R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R3 Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist.R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 is hydrogen, methyl or phenyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein 1 ,2,3-Triazoliumion (IVr), (IVr') beziehungsweise (IVr") ist, bei dem R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind, oder R2 und R3 zusammen 1 ,4-Buta-1 ,3-dienylen ist.Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a 1,2,3-triazolium ion (IVr), (IVr ') or (IVr "), in which R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl, or R 2 and R 3 together are 1, 4-buta-1,3-dienylene.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Pyrrolidiniumion (IVs) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a pyrrolidinium ion (IVs) in which
R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 bis R9 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 9 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Imidazolidiniumion (IVt) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an imidazolidinium ion (IVt) in which
R1 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R2 und R3 sowie R5 bis R8 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.R 1 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 and R 5 to R 8 are independently hydrogen or methyl.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Ammoniumion (IVu) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is an ammonium ion (IVu), in which
R1 bis R3 unabhängig voneinander Ci-Cis-Alkyl sind; oderR 1 to R 3 are independently C 1 -C 6 alkyl; or
R1 bis R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Ci-C18-Alkyl sind und R4 R 1 to R 3 are independently hydrogen or C 1 -C 18 -alkyl and R 4
2-Hydroxyethyl ist; oder2-hydroxyethyl; or
R1 und R2 zusammen 1 ,5-Pentylen oder 3-Oxa-1 ,5-pentylen sind und R3 CrCi8-R 1 and R 2 together are 1, 5-pentylene or 3-oxa-1, 5-pentylene and R 3 is CrCl 8 -
Alkyl, 2-Hydroxyethyl oder 2-Cyanoethyl ist.Alkyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl.
Als ganz besonders bevorzugte Ammoniumionen (IVu) seien genannt Methyl-tri- (i -butyl)-ammonium, 2-Hydroxyethyl-ammonium, N,N-Dimethylpiperidinium und N,N-Dimethylmorpholinium.As very particularly preferred ammonium ions (IVu) may be mentioned methyl tri (i-butyl) -ammonium, 2-hydroxyethyl-ammonium, N, N-dimethylpiperidinium and N, N-dimethylmorpholinium.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Guanidiniumion (IVv) ist, bei dem R1 bis R5 Methyl sind.Very particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a guanidinium ion (IVv), in which R 1 to R 5 are methyl.
Als ganz besonders bevorzugtes Guanidiniumion (IVv) sei genannt N,N,N1,N\N",N"-Hexamethylguanidinium.As a very particularly preferred guanidinium ion (IVv) may be mentioned N, N, N 1 , N \ N ", N" hexamethylguanidinium.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Choliniumion (IVw) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a cholinium ion (IVw) in which
R1 und R2 unabhängig voneinander Methyl, Ethyi, 1-Butyl oder 1-Octyl sind und R3 R 1 and R 2 are independently methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl and R 3
Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO2OH oder -PO(OH)2 ist;Is hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -PO (OH) 2 ;
R1 Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl ist, R2 eine -CH2-CH2-OR4-Gruppe ist undR 1 is methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl, R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group and
R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO2OH oder -PO(OH)2 sind; oderR 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -PO (OH) 2 ; or
R1 eine -CH2-CH2-OR4-Gruppe ist, R2 eine -CH2-CH2-OR5-Gruppe ist und R3 bisR 1 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group, R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 5 group and R 3 to
R5 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO2OH oder -R 5 is independently hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -
PO(OH)2 sind.PO (OH) 2 are.
Ganz besonders bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, bei denen das Kation [A]+ ein Phosphoniumion (IVx) ist, bei demVery particular preference is given to ionic liquids in which the cation [A] + is a phosphonium ion (IVx) in which
R1 bis R3 unabhängig voneinander C-i-C-iβ-Alkyl, insbesondere Butyl, Isobutyl, 1-Hexyl oder 1-Octyl sind.R 1 to R 3 are independently CiC-iβ-alkyl, especially butyl, isobutyl, 1-hexyl or 1-octyl.
Unter den vorstehend genannten Kationen sind die Pyridiniumionen (IVa), Imidazoliumionen (IVe) und Ammoniumionen (IVu) bevorzugt, insbesondere 1- Methylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1-Octyl)-pyridinium, 1-(1- Dodecyl)-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-pyridinium, 1 ,2- Dimethylpyridinium, 1-Ethyl-2-methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methylpyridinium, 1- (1 -Hexyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Octyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Dodecyl)-2- methylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2- methylpyridinium, i-Methyl-2-ethylpyridinium, 1 ,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2- ethylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-0ctyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1- Dodecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2- ethylpyridinium, 1 ,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1 ,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1- (1-Octyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methyl-3-ethyl- pyridinium, 1-Methylimidazolium, 1-Ethylimidazolium, 1 -(1-Butyl)-imidazolium, 1- (i-Octyl)-imidazolium, 1-(1-Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1- (i-Hexadecyl)-imidazolium, 1 ,3-Dimethylimidazolium, 1 -Ethyl-3- methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-methyl- imidazolium, 1-(1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1 ,2- Dimethylimidazolium, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl-2,3- dimethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-2,3- dimethyl-imidazolium und 1-(1-Octyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1 ,4- Dimethylimidazolium, 1 ,3,4-Trimethylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3- ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-octylimidazolium, 1 ,4,5- Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3- ethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-butylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3- octylimidazolium und 2-Hydroxyethy-ammonium.Among the cations mentioned above, the pyridinium ions (IVa), imidazolium ions (IVe) and ammonium ions (IVu) are preferred, in particular 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1- (1-butyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) pyridinium, 1- (1-octyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) -pyridinium, 1- (1-octyl) -pyridinium, 1- (1-dodecyl) -pyridinium, 1- (1-tetradecyl) -pyridinium, 1 - (1-hexadecyl) -pyridinium, 1, 2-dimethylpyridinium, 1-ethyl-2-methylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methylpyridinium, 1 - ( 1-octyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-dodecyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-tetradecyl) -2-methylpyridinium, 1- (1-hexadecyl) -2- methylpyridinium, i-methyl-2-ethylpyridinium, 1, 2-diethylpyridinium, 1- (1-butyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-hexyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-octyl) -2- ethylpyridinium, 1- (1-dodecyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-tetradecyl) -2-ethylpyridinium, 1- (1-hexadecyl) -2-ethylpyridinium, 1, 2-dimethyl-5-ethylpyridinium, 1, 5-diethyl-2-methyl-pyridinium, 1- (1-butyl) -2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1- (1-hexyl) -2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 (1-Octyl) -2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1- (1-dodecyl) -2-methyl-3-ethylpyridinium, 1- (1-tetradecyl) -2-methyl-3-ethyl pyridinium, 1- (1-hexadecyl) -2-methyl-3-ethylpyridinium, 1-methylimidazolium, 1-ethylimidazolium, 1- (1-butyl) -imidazolium, 1- (i-octyl) -imidazolium, 1- (1-dodecyl) -imidazolium, 1- (1-tetradecyl) -imidazolium, 1- (i-hexadecyl) -imidazolium, 1, 3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1- (1-butyl) - 3-methylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-octyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) - 3-methylimida zolium, 1- (1-hexadecyl) -3-methylimidazolium, 1, 2-dimethylimidazolium, 1, 2,3-trimethylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1- (1-butyl) -2,3- dimethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -2,3-dimethylimidazolium and 1- (1-octyl) -2,3-dimethylimidazolium, 1,4-dimethylimidazolium, 1,3,4-trimethylimidazolium, 1, 4- Dimethyl 3-ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1,4-dimethyl-3-octylimidazolium, 1, 4,5-trimethylimidazolium, 1,3,4,5-tetramethylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-ethylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-butylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-octylimidazolium and 2-hydroxyethylammonium.
Bei den in den Formeln (lila) bis (MIj) genannten Metallkationen [M1]+, [M2J+, [M3]+, [M4]2+ und [M5]3+ handelt es sich im Allgemeinen um Metallkationen der 1., 2., 6., 7., 8., 9., 10., 11., 12. und 13. Gruppe des Periodensystems. Geeignete Metallkationen sind beispielsweise Li+, Na+, K+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Ag+, Zn2+ und Al3+.The metal cations [M 1 ] + , [M 2 J + , [M 3 ] + , [M 4 ] 2+ and [M 5 ] 3+ mentioned in formulas (IIIa) to (MIj) are generally to metal cations of the 1st, 2nd, 6th, 7th, 8th, 9th, 10th, 11th, 12th and 13th group of the periodic table. Suitable metal cations are, for example, Li + , Na + , K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2 + , Ag + , Zn 2+ and Al 3+ .
Als Anionen sind prinzipiell alle Anionen einsetzbar, welche in Verbindung mit dem Kation zu einer ionische Flüssigkeit führen.As anions, in principle, all anions can be used which, in conjunction with the cation, lead to an ionic liquid.
Das Anion [Yf' der ionischen Flüssigkeit ist beispielsweise ausgewählt aus: der Gruppe der Halogenide und halogenhaltigen Verbindungen der Formeln:The anion [Yf ' ] of the ionic liquid is selected, for example, from: the group of halides and halogen-containing compounds of the formulas:
F1 Cr, Br", I", BF4-, PF6 ", AICI4 *. AI2CIf, AI3CI10-, AIBr4-, FeCI4 ', BCI4 ", SbF6 ", AsF6," F 1 Cr, Br " , I " , BF 4 -, PF 6 " , AICI 4 *, Al 2 Clf, Al 3 Cl 10 -, AIBr 4 -, FeCl 4 ' , BCI 4 " , SbF 6 " , AsF 6 , "
ZnCI3-, SnCI3-, CuCI2-, CF3SO3 ', (CF3SO3)2N-, CF3CO2-, CCI3CO2-, CN", SCN", OCN",ZnCl 3 -, SnCl 3 -, CuCl 2 -, CF 3 SO 3 ' , (CF 3 SO 3 ) 2 N-, CF 3 CO 2 -, CCI 3 CO 2 -, CN " , SCN " , OCN " ,
NO2', NO3", N(CN)" ; der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate der allgemeinen Formeln:NO 2 ' , NO 3 " , N (CN) " ; the group of sulfates, sulfites and sulfonates of the general formulas:
SO4 2", HSO4-, SO3 2-, HSO3-, R3OSO3-, R3SO3 "; der Gruppe der Phosphate der allgemeinen Formeln:SO 4 2 " , HSO 4 -, SO 3 2 -, HSO 3 -, R 3 OSO 3 -, R 3 SO 3 " ; the group of phosphates of the general formulas:
PO4 3', HPO4 2", H2PO4-, R3PO4 2", HR3PO4 ", R3RbPO4 "; der Gruppe der Phosphonate und Phosphinate der allgemeinen Formel:PO 4 3 ' , HPO 4 2 " , H 2 PO 4 -, R 3 PO 4 2" , HR 3 PO 4 " , R 3 R b PO 4 " ; the group of phosphonates and phosphinates of the general formula:
RaHPO3 ",RaRbPO2-, RaRbPO3-; der Gruppe der Phosphite der allgemeinen Formeln:R a HPO 3 " , R a R b PO 2 -, R a R b PO 3 -; the group of phosphites of the general formulas:
PO3 3", HPO3 2', H2PO3-, R3PO3 2", R3HPO3 ", RaRbPO3-; der Gruppe der Phosphonite und Phosphinite der allgemeinen Formel:PO 3 3 " , HPO 3 2 ' , H 2 PO 3 -, R 3 PO 3 2" , R 3 HPO 3 " , R a R b PO 3 -; the group of phosphonites and phosphinites of the general formula:
RaRbPO2 ", R3HPO2 ", R3R6PO", R3HPO"; der Gruppe der Carboxylate der allgemeinen Formeln:R a R b PO 2 " , R 3 HPO 2 " , R 3 R 6 PO " , R 3 HPO " ; the group of carboxylates of the general formulas:
R3COO"; der Gruppe der Borate der allgemeinen Formeln:R 3 COO " ; the group of borates of the general formulas:
BO3 3", HBO3 2", H2BO3 ", RaRbBO3 ", R3HBO3 ", R3BO3 2", B(0R3)(0Rb)(0Rc)(0Rd)",BO 3 3 " , HBO 3 2" , H 2 BO 3 " , R a R b BO 3 " , R 3 HBO 3 " , R 3 BO 3 2" , B (0R 3 ) (0R b ) (0R c ) (0R d ) " ,
B(HSO4)", B(RaS04)" ; der Gruppe der Boronate der allgemeinen Formeln:B (HSO 4 ) " , B (R a SO 4 ) " ; the group of boronates of the general formulas:
R3BO2 2-, R3RbBO"; der Gruppe der Carbonate und Kohlensäureester der allgemeinen Formeln:R 3 BO 2 2 -, R 3 R b BO " , the group of carbonates and carbonic esters of the general formulas:
HCO3 ", CO3 2", R3CO3 "; der Gruppe der Silikate und Kieselsäuresäureester der allgemeinen Formeln:HCO 3 " , CO 3 2" , R 3 CO 3 " , the group of silicates and silicic acid esters of the general formulas:
SiO4 4", HSiO4 3", H2SiO4 2", H3SiO4 ", R3SiO4 3", R3R15SiO4 2", RaRbRcSi04 ", HR3SiO4 2",SiO 4 4 " , HSiO 4 3" , H 2 SiO 4 2 " , H 3 SiO 4 " , R 3 SiO 4 3 " , R 3 R 15 SiO 4 2" , R a R b R c Si0 4 " , HR 3 SiO 4 2 " ,
H2R3SiO4 ", HR3RbSi04 '; der Gruppe der Alkyl- bzw. Arylsilan-Salze der allgemeinen Formeln:H 2 R 3 SiO 4 " , HR 3 R b Si0 4 ' , the group of the alkyl or aryl silane salts of the general formulas:
R3SiO3 3", R3R6SiO2 2", R3R6R0SiO", R3R6R0SiO3 ", R3R6R0SiO2 ", R3R13SiO3 2"; der Gruppe der Carbonsäureimide, Bis(sulfonyl)imide und Sulfonylimide der allgemeinen Formeln: R 3 SiO 3 3 " , R 3 R 6 SiO 2 2" , R 3 R 6 R 0 SiO " , R 3 R 6 R 0 SiO 3 " , R 3 R 6 R 0 SiO 2 " , R 3 R 13 SiO 3 2 " ; the group of carboximides, bis (sulfonyl) imides and sulfonylimides of the general formulas:
der Gruppe der Methide der allgemeinen Formel:the group of methides of the general formula:
SO2-R3 SO 2 -R 3
I .I.
Rb-O2S' SO2-RC R b is -O 2 S ' SO 2 -R C
der Gruppe der Alkoxide und Aryloxide der allgemeinen Formeln:the group of alkoxides and aryloxides of the general formulas:
R3O-; der Gruppe der Halometallate der allgemeinen FormelR 3 O-; the group of halometalates of the general formula
[MrHal,]s-, wobei M für ein Metall und HaI für Fluor, Chlor, Brom oder lod steht, r und t ganze positive Zahlen sind und die Stöchiometrie des Komplexes angeben und s eine ganze positive Zahl ist und die Ladung des Komplexes angibt; der Gruppe der Sulfide, Hydrogensulfide, Polysulfide, Hydrogenpolysulfide und[M r Hal,] s -, where M is a metal and Hal is fluorine, chlorine, bromine or iodine, r and t are positive integers indicating the stoichiometry of the complex and s is an integer positive number and the charge of Indicates complex; the group of sulfides, hydrogen sulfides, polysulfides, hydrogen polysulfides and
Thiolate der allgemeinen Formeln:Thiolates of the general formulas:
S2-, HS", [Sv]2-, [HSv]-, [R3S]-, wobei v eine ganze positive Zahl von 2 bis 10 ist; der Gruppe der komplexen Metallionen wie Fe(CN)6 3", Fe(CN)6 4', MnO4 ", Fe(CO)4 " S 2 -, HS " , [Sv] 2 -, [HS v ] -, [R 3 S] -, where v is a whole positive number from 2 to 10, the group of complex metal ions such as Fe (CN) 6 3 " , Fe (CN) 6 4 ' , MnO 4 " , Fe (CO) 4 "
Darin bedeuten Ra, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander jeweilsIn this R a , R b , R c and R d are each independently
Wasserstoff;Hydrogen;
CrC30-AIkVl und deren aryl-, heteroaryl-, cycloalkyl-, halogen-, hydroxy-, amino-, carboxy-, formyl-, -O-, -CO-, -CO-O- oder -CO-N< substituierte Komponenten, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1- propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2- Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl- 1 -propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4- Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl- 3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3- Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Icosyl, Henicosyl, Docosyl, Tricosyl, Tetracosyl, Pentacosyl, Hexacosyl, Heptacosyl, Octacosyl, Nonacosyl, Triacontyl, Phenylmethyl (Benzyl), Diphenylmethyl, Triphenylmethyl, 2-Phenylethyl, 3-PhenylpropyI, Cyclopentylmethyl, 2-Cyclopentylethyl, 3-Cyclo- pentylpropyl, Cyclohexylmethyl, 2-Cyclohexylethyl, 3-Cyclohexylpropyl, Methoxy, Ethoxy, Formyl, Acetyl oder CqF2(q-a)+(i-b)H2a+b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1 (beispielsweise CF3, C2F5, CH2CH2-C(q-2)F2(q-2)+i, C6F13, C8F17, C10F2-I, C12F25); C3-C12-Cycloalkyl und deren aryl-, heteroaryl-, cycloalkyl-, halogen-, hydroxy-, amino-, carboxy-, formyl-, -O-, -CO- oder -CO-O-substituierte Komponenten, wie beispielsweise Cyclopentyl, 2-Methyl-1-cyclopentyl, 3-Methyl-1-cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-Methyl-1-cycIohexyl, 3-Methyl-1-cyclohexyl, 4-Methyl-1 -cyclohexyl oder CqF2(q-a)-(i-b)H2a-b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1 ; C2-C3o-Alkenyl und deren aryl-, heteroaryl-, cycloalkyl-, halogen-, hydroxy-, amino- , carboxy-, formyl-, -O-, -CO- oder -CO-O-substituierte Komponenten, wie beispielsweise 2-Propenyl, 3-Butenyl, cis-2-Butenyl, trans-2-Butenyl oder CqF2(q-a)- (i-b)H2a-b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1 ;CrC 30 -AlkVl and their aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halogen, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO-, -CO-O- or -CO-N <substituted Components such as methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1 propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl, 3-methyl-1-butyl, 2-methyl 2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl-1-pentyl, 3-methyl-1-pentyl , 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl-2-pentyl, 2-methyl-3-pentyl, 3-methyl-3-pentyl, 2 , 2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-dimethyl-1-butyl, 3,3-dimethyl-1-butyl, 2-ethyl-1-butyl, 2,3-dimethyl-2-butyl, 3,3 Dimethyl 2-butyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, icosyl, henicosyl, docosyl, tricosyl, tetracosyl, pentacosyl, hexacosyl, heptacosyl, octacosyl , Nonacosyl, triacontyl, phenylmethyl (benzyl), diphenylmethyl, triphenylmethyl, 2-phenylethyl, 3-phenylpropyl, cyclopentylmethyl, 2-cyclopentylethyl, 3-cyclopentylpropyl, cyclohexylmethyl, 2-cyclohexylethyl, 3-cyclohexylpropyl, methoxy, ethoxy, formyl, Acetyl or C q F2 ( q- a ) + (ib) H2a + b with q <30, 0 <a <b and q = 0 or 1 (for example CF 3, C 2 F 5, CH 2 CH 2 C (q-2) F2 (q-2) + i, C 6 F 13, C 8 F 17 , C 10 F 2 -I, C 12 F 25 ); C 3 -C 12 cycloalkyl and their aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halogen, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO- or -CO-O-substituted components, such as for example, cyclopentyl, 2-methyl-1-cyclopentyl, 3-methyl-1-cyclopentyl, cyclohexyl, 2-methyl-1-cyclohexyl, 3-methyl-1-cyclohexyl, 4-methyl-1-cyclohexyl or C q F 2 ( q - a) - (ib) H2a-b with q <30, 0 <a <q and b = 0 or 1; C 2 -C 3 -alkenyl and the aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halo, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO- or -CO-O-substituted derivatives, such as 2-propenyl, 3-butenyl, cis-2-butenyl, trans-2-butenyl or C q F 2 (qa) - (ib) H 2a -b with q <30, 0 <a <q and b = 0 or 1;
C3-Ci2-Cycloalkenyl und deren aryl-, heteroaryl-, cycloalkyl-, halogen-, hydroxy-, amino-, carboxy-, formyl-, -O-, -CO- oder -CO-O-substituierte Komponenten, wie beispielsweise 3-Cyclopentenyl, 2-Cyclohexenyl, 3-Cyclohexenyl, 2,5- Cyclohexadienyl oder CqF2(q-a)-3(i-b)H2a-3b mit q < 30, 0 < a < q und b = 0 oder 1 ; Aryl oder Heteroaryl mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen und deren alkyl-, aryl-, heteroaryl-, cycloalkyl-, halogen-, hydroxy-, amino-, carboxy-, formyl-, -O-, -CO- oder -CO-O-substituierte Komponenten, wie beispielsweise Phenyl, 2-Methyl- phenyl (2-ToIyI), 3-Methyl-phenyl (3-ToIyI), 4-Methyl-phenyl, 2-Ethyl-phenyl, 3- Ethyl-phenyl, 4-Ethyl-phenyl, 2,3-Dimethyl-phenyl, 2,4-Dimethyl-phenyl, 2,5- Dimethyl-phenyl, 2,6-Dimethyl-phenyl, 3,4-Dimethyl-phenyl, 3,5-Dimethyl-phenyl, 4-Phenyl-phenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 1-Pyrrolyl, 2-Pyrrolyl, 3-Pyrrolyl, 2- Pyridinyl, 3-Pyridinyl, 4-Pyridinyl oder C6F(S-3)H3 mit 0 < a < 5; oder zwei Reste einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring.C 3 -C 2 cycloalkenyl and their aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halogen, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO- or -CO-O-substituted components, such as for example 3-cyclopentenyl, 2-cyclohexenyl, 3-cyclohexenyl, 2,5-cyclohexadienyl or C q F2 (q a) -3 (ib) H2a-3b where q <30, 0 <a <q and b = 0 or 1 ; Aryl or heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms and their alkyl, aryl, heteroaryl, cycloalkyl, halogen, hydroxy, amino, carboxy, formyl, -O-, -CO- or -CO-O- substituted components such as phenyl, 2-methylphenyl (2-ToIyI), 3-methyl-phenyl (3-ToIyI), 4-methyl-phenyl, 2-ethyl-phenyl, 3 Ethylphenyl, 4-ethylphenyl, 2,3-dimethylphenyl, 2,4-dimethylphenyl, 2,5-dimethylphenyl, 2,6-dimethylphenyl, 3,4-dimethylphenyl, 3,5-dimethyl-phenyl, 4-phenyl-phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 1-pyrrolyl, 2-pyrrolyl, 3-pyrrolyl, 2-pyridinyl, 3-pyridinyl, 4-pyridinyl or C 6 F ( S-3) H 3 with 0 <a <5; or two radicals an unsaturated, saturated or aromatic, optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring.
Ganz besonders bevorzugte Anionen sind Chlorid; Bromid; lodid; Thiocyanat; Hexafluorophosphat; Trifluormethylsulfonat; Methylsulfonat; Formiat; Acetat; Mandelat; Nitrat; Nitrit; Trifluoracetat; Sulfat; Hydrogensulfat; Methylsulfat; Ethylsulfat; 1-Propylsulfat; 1-Butylsulfat; 1-Hexylsulfat; 1-Octylsulfat; Phosphat; Dihydrogenphosphat; Hydrogenphosphat; C-ι-C4-Dialkylphosphate; Propionat; Tetrachloroaluminat; AI2CI7 "; Chlorozinkat; Chloroferrat; Bis(trifluoromethylsulfonyl)imid; Bis(pentafluoroethylsulfonyl)imid; Bis(methylsulfonyl)imid; Bis(p-Tolylsulfonyl)imid; Tris(trifluoromethyl- sulfonyl)methid; Bis(pentafluoroethylsulfonyl)methid; p-Tolylsulfonat; Tetracarbonylcobaltat; Dimethylenglykolmonomethylethersulfat; Oleat; Stearat; Acrylat; Methacrylat; Maleinat; Hydrogencitrat; Vinylphosphonat; Bis(pentafluoroethyl)phosphinat; Borate wie Bis[Salicylato(2-)]borat, Bis[oxalato(2- )]borat, Bis[1 ,2-benzoldiolato(2-)-O,O']borat, Tetracyanoborat, Tetrafluoroborat; Dicyanamid; Tris(pentafluoroethyl)thfluorophosphat; Tris(heptafluoropropyl)trifluorophosphat, cyclische Arylphosphate wie Brenzcatechol-phosphat (C6H4O2)P(O)O" und Chlorocobaltat.Very particularly preferred anions are chloride; Bromide; iodide; thiocyanate; hexafluorophosphate; trifluoromethylsulfonate; methylsulfonate; formate; Acetate; mandelate; Nitrate; Nitrite; trifluoroacetate; Sulfate; Bisulfate; Methyl sulfate; ethyl sulfate; 1-propyl sulfate; 1-butyl sulfate; 1-hexyl sulfate; 1-octyl sulfate; Phosphate; dihydrogen phosphate; Hydrogen phosphate; C 1 -C 4 dialkyl phosphates; propionate; tetrachloroaluminate; Al 2 Cl 7 " ; chlorozincate; chloroferrate; bis (trifluoromethylsulfonyl) imide; bis (pentafluoroethylsulfonyl) imide; bis (methylsulfonyl) imide; bis (p-tolylsulfonyl) imide; tris (trifluoromethylsulfonyl) methide; bis (pentafluoroethylsulfonyl) methide; p-tolylsulfonate; tetracarbonyl cobaltate; stearate; acrylate; methacrylate; maleate; hydrogen citrate; vinyl phosphonate; bis (pentafluoroethyl) phosphinate; borates such as bis [salicylato (2 -)] borate; bis [oxalato (2-)] borate; Bis [1,2-benzenediolato (2 -) - O, O '] borate, tetracyano borate, tetrafluoroborate, dicyanamide, tris (pentafluoroethyl) thfluorophosphate, tris (heptafluoropropyl) trifluorophosphate, cyclic aryl phosphates such as catechol phosphate (C 6 H 4 O 2 ) P (O) O " and chlorocobaltate.
Ganz besonders bevorzugte Anionen sindVery particularly preferred anions are
Chlorid, Bromid, Hydrogensulfat, Tetrachloroaluminat, Thiocyanat, Methylsulfat, Ethylsulfat, Methylsulfonat, Formiat, Acetat, Dimethylphosphat, Diethylphosphat, p-Tolylsulfonat, Tetrafluoroborat und Hexafluorophosphat. Insbesondere bevorzugt sind ionische Flüssigkeiten, die als KationChloride, bromide, hydrogensulfate, tetrachloroaluminate, thiocyanate, methylsulfate, ethylsulfate, methylsulfonate, formate, acetate, dimethyl phosphate, diethyl phosphate, p-toluenesulfonate, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate. Particular preference is given to ionic liquids which are used as cation
Methyl-tri-(1-butyl)-ammonium, 2-Hydroxyethylammonium, 1-Methylimidazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)-imidazolium, 1-(1- Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-imidazolium, 1 ,3-Dimethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3- methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1 -Hexyl)-3-methyl- imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-ethyl-imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-butyl-imidazolium, 1- (1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Octyl)-3- butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-ethyl- imidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-octylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1- Tetradecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-octylimidazolium, 1-(1- Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Hexa- decyl)-3-butylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-octylimidazolium, 1 ,2-Dimethyl- imidazolium, 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-(1- Butyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-2,3-dimethyl-imidazolium, 1 -(1 -Octyl)- 2,3-dimethylimidazolium, 1 ,4-Dimethylimidazolium, 1 ,3,4-Trimethylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3- octylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-ethylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethyl-3-butylimidazolium oder 1 ,4,5- Trimethyl-3-octylimidazolium;Methyl tri (1-butyl) ammonium, 2-hydroxyethyl ammonium, 1-methyl imidazolium, 1-ethyl imidazolium, 1- (1-butyl) imidazolium, 1- (1-octyl) imidazolium, 1- (1-dodecyl ) -imidazolium, 1- (1-tetradecyl) -imidazolium, 1- (1-hexadecyl) -imidazolium, 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1- (1-butyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-Butyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3- butyl imidazolium, 1- (1-octyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-octyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-octyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3- methylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-dodecyl) -3-octylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3- methylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-tetradecyl) -3-octylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-hexadecyl) -3-octylimidazolium, 1, 2-Dim ethyl imidazolium, 1, 2,3-trimethylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1- (1-butyl) -2,3-dimethylimidazolium, 1 - (1-hexyl) -2,3-dimethyl- imidazolium, 1- (1-octyl) -2,3-dimethylimidazolium, 1,4-dimethylimidazolium, 1,3,4-trimethylimidazolium, 1,4-dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-butylimidazolium, 1,4-dimethyl 3-octylimidazolium, 1, 4,5-trimethylimidazolium, 1, 3,4,5-tetramethylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-ethylimidazolium, 1, 4,5-trimethyl-3-butylimidazolium, or 1, 4, 5-trimethyl-3-octylimidazolium;
und als Anionand as an anion
Chlorid, Bromid, Hydrogensulfat, Tetrachloroaluminat, Thiocyanat, Methylsulfat, Ethylsulfat, Methylsulfonat, Formiat, Acetat, Dimethylphosphat, Diethylphosphat, p-Tolylsulfonat, Tetrafluoroborat und Hexafluorophosphat;Chloride, bromide, hydrogensulfate, tetrachloroaluminate, thiocyanate, methylsulfate, ethylsulfate, methylsulfonate, formate, acetate, dimethylphosphate, diethylphosphate, p-tolylsulfonate, tetrafluoroborate and hexafluorophosphate;
enthalten. Weiterhin insbesondere bevorzugt sind folgende ionische Flüssigkeiten:contain. Also particularly preferred are the following ionic liquids:
1 ,3-Dimethylimidazolium-methylsulfat, 1 ,3-Dimethylimidazolium-hydrogensulfat, 1 ,3-Dimethylimidazolium-dimethylphosphat, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium- methylsulfat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium-trifluormethylsulfonat, 1-Ethyl-3- methylimidazolium-hydrogensulfat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium thiocyanat, 1- Ethyl-3-methylimidazolium acetat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium methylsulfonat, 1-Ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphat, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium methylsulfat, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium hydrogensulfat, 1-(1-Butyl)-3- methylimidazolium thiocyanat, 1-(1-Butyl)-3-methylimidazolium acetat, 1-(1-Butyl)- 3-methylimidazolium methylsulfonat, 1 -(1 -Dodecyl)-3-methylimidazolium methylsulfat, 1-(1-Dodecyl)-3-methylimidazolium hydrogensulfat, 1-(1-Tetradecyl)- 3-methylimidazolium methylsulfat, 1 -(1 -Tetradecyl)-3-methylimidazolium hydrogensulfat, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium methylsulfat oder 1-(1- Hexadecyl)-3-methylimidazolium hydrogensulfat, 1 -Hexyl-3-methylimidazolium trifluormethylsulfonat, 1-Hexyl-3-methylimidazolium methylsulfonat 1-Butyl-3- methylimidazolium trifluormethylsulfonat, Tetrabutylphosphonium methylsulfonat, Tetrabutylphosphonium trifluormethylsulfonat, Tetramethylphosphonium methylsulfonat, Tetramethylphosphonium trifluormethylsulfonat, Tributylmethylphosphonium methylsulfonat, Tributylmethylphosphonium trifluormethylsulfonat oder 2-Hydroxyethylammonium formiat.1,3-dimethylimidazolium methylsulfate, 1,3-dimethylimidazolium hydrogensulfate, 1,3-dimethylimidazolium dimethyl phosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfate, 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethylsulfonate, 1-ethyl-3-yl methylimidazolium hydrogensulfate, 1-ethyl-3-methylimidazolium thiocyanate, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate, 1- (1-butyl) -3- methylimidazolium methylsulfate, 1- (1-butyl) -3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1- (1-butyl) -3-methylimidazolium thiocyanate, 1- (1-butyl) -3-methylimidazolium acetate, 1- (1-butyl) - 3-methylimidazolium methylsulfonate, 1- (1-dodecyl) -3-methylimidazolium methylsulfate, 1- (1-dodecyl) -3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1- (1-tetradecyl) -3-methylimidazolium methylsulfate, 1- (1-tetradecyl ) -3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1- (1-hexadecyl) -3-methylimidazolium methylsulfate or 1- (1-hexadecyl) -3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1 -hexyl-3-methylimidazolium trifluoromethylsulfonate, 1-hexyl-3-methylimidazolium methylsulfonate 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethylsulfonate, tetrabutylphosphonium methylsulfonate, tetrabutylphosphonium trifluoromethylsulfonate, tetramethylphosphonium methylsulfonate, tetramethylphosphonium trifluoromethylsulfonate, tributylmethylphosphonium methylsulfonate, tributylmethylphosphonium trifluoromethylsulfonate or 2-hydroxyethylammonium formate.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer beschrieben. In diesen ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The invention will be described in more detail below with reference to figures. These details show:
Figur 1 zeigt in einer Prinzipienskizze eine Vorrichtung zur Ausführung eines Dampfkreisprozesses, die zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens dient.FIG. 1 shows in a principle sketch a device for carrying out a steam cycle process, which serves to implement the operating method according to the invention.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung zur Vorrichtung aus Figur 1. Figur 3 zeigt eine Weitergestaltung einer Dampfkreisprozessvorrichtung zurFIG. 2 shows an alternative embodiment to the device from FIG. 1. FIG. 3 shows a further development of a steam cycle device for the
Verwendung der für den Frostschutz eingesetzten ionischen Flüssigkeit als Schmierstoff.Use of the ionic liquid used for antifreeze as a lubricant.
Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht die Grundkomponenten für eine Vorrichtung zur Ausführung eines Dampfkreisprozesses 1. Als mögliche Ausgestaltungen kann der Dampfprozess 1 als Clausius-Rankine-Prozess oder als Kreisprozess vom Kalina-Typ ausgeführt sein. Im letzteren Fall besteht das Arbeitsmedium aus mehreren Komponenten, die auf unterschiedlichen Temperaturniveaus in die Dampfphase übergehen.FIG. 1 schematically shows in simplified form the basic components for a device for carrying out a steam cycle process 1. As possible embodiments, the steam process 1 can be designed as a Rankine cycle process or as a Kalina-type cyclic process. In the latter case, the working medium consists of several components, which pass into the vapor phase at different temperature levels.
Ein Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 bevorratet die Betriebsflüssigkeit als flüssige Phase. Von dort wird sie typischerweise mittels einer Speisepumpe 8, die vorteilhaft zur Anpassung des Volumenstroms drehzahlvariabel ausgebildet ist, zum Dampferzeuger 3 geführt. Die dort erzeugte Dampfphase tritt in den Expander 4 ein und verrichtet beim Entspannen mechanische Arbeit. Nachfolgend erfolgen eine Kondensation im Kondensator 5 und die Rückführung des Kondensats.A reservoir for the operating fluid 2 stores the working fluid as a liquid phase. From there, it is typically conducted to the steam generator 3 by means of a feed pump 8, which is advantageously designed to be variable in speed for adjusting the volume flow. The vapor phase generated there enters the expander 4 and performs mechanical work while relaxing. Subsequently, a condensation takes place in the condenser 5 and the return of the condensate.
Erfindungsgemäß umfasst die Betriebsflüssigkeit neben dem für die Verdampfung im Dampferzeuger 3 vorgesehenen Arbeitsmedium wenigstens unter Kaltstartbedingungen eine ionische Flüssigkeit als Frostschutzmittel. Entsprechend wird der Schmelzpunkt der Mischung aus Arbeitsmedium und ionischer Flüssigkeit niedriger als der Gefrierpunkt des reinen Arbeitsmediums gewählt. Wird als Arbeitsmedium Wasser verwendet, kann als ionische Flüssigkeit beispielsweise 1-Ethyl-3-Methylimidazolium-Methylsulfonat (EMIM MeSOß) verwendet werden. Dabei weist EMIN MeSOß in Reinform einen Schmelzpunkt von 35 0C auf. In einer Mischung mit Wasser mit einem Wasseranteil von 20 gw.- % liegt der Glasübergang für die Mischung bei einer Temperatur unterhalb - 100 °C. Mit Zunahme des Wassergehalts steigt die Schmelztemperatur an und liegt für einen Gewichtsanteil von 80 gw.-% Wasser bei -10 0C. Für das typischerweise bei einer stillgesetzten Dampfkreisprozessvorrichtung vorliegende, in etwa ausgeglichene Gewichtsverhältnis, das heißt einer 50:50-Mischung bezogen auf den Gewichtsanteil, liegt der Schmelzpunkt der Mischung vorteilhaft tief bei -36 0C. Ähnliche Werte weist eine Mischung von 1-Ethyl-3- Methylimidazolium-Hydrogensulfat als ionische Flüssigkeit und Wasser als Arbeitsmedium auf. Des Weiteren kann Tetramethylammonium-Methylsulfonat als ionische Flüssigkeit zur Mischung mit Wasser verwendet werden, soweit der Wassergehalt wenigstens 34 gw.-% beträgt. So liegt für diese Mischung der Schmelzpunkt wenigstens in einem Mischungsverhältnis mit einem Gewichtsanteil von Wasser von 50 - 80 gw.-% unterhalb von -20 0C. Weitere Mischungen aus ionischer Flüssigkeit zu Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 60:40 beziehungsweise 50:50 mit einem Schmelzpunkt unter -20 0C können als mögliche ionische Flüssigkeiten 1 ,2,3-Trimethylimidazolium-Methylsulfonat, Ethyltrimethylammonium-Methylsulfonat, Tris-(2-hydroxyethyl)methylammoniurn- Methylsulfonat, Diethyldimethylammonium-Methylsulfonat, N- Dimethylmorpholinium-Methylsulfonat, Methylimidazolium-Butansulfonat, N- Methyl-Pyridinium-Methylsulfonat, N-Ethyl-Pyridinium-Methylsulfonat umfassen.According to the invention, the operating liquid comprises, in addition to the working medium provided for evaporation in the steam generator 3, at least under cold start conditions, an ionic liquid as antifreeze. Accordingly, the melting point of the mixture of working medium and ionic liquid is chosen to be lower than the freezing point of the pure working medium. If water is used as the working medium, for example 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfonate (EMIM MeSO.sub.3) can be used as the ionic liquid. Here, EMIN MeSO ß in pure form has a melting point of 35 0 C. In a mixture with water with a water content of 20% by weight, the glass transition for the mixture is at a temperature below -100 ° C. With increase of the water content, the melting temperature increases and is for a weight fraction of 80 gw .-% of water, at -10 0 C. For the typically present at a resting set steam cycle device, In approximately balanced weight ratio, that is a 50:50 mixture based on the weight fraction, the melting point of the mixture is advantageously low at -36 0 C. Similar values, a mixture of 1-ethyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate as ionic liquid and Water as a working medium. Further, tetramethylammonium methylsulfonate can be used as an ionic liquid for mixing with water as far as the water content is at least 34 wt%. Thus, for this mixture, the melting point is at least in a mixing ratio with a weight proportion of water of 50-80 gw .-% below -20 0 C. Other mixtures of ionic liquid to water in a weight ratio of 60:40 and 50:50 with a melting point below -20 0 C may as possible ionic liquids 1, 2,3-trimethylimidazolium methylsulfonate, ethyltrimethylammonium methylsulfonate, tris (2-hydroxyethyl) methylammonium methylsulfonate, diethyldimethylammonium methylsulfonate, N-dimethylmorpholinium methylsulfonate, methylimidazolium butanesulfonate , N-methyl-pyridinium-methylsulfonate, N-ethyl-pyridinium-methylsulfonate.
Die ionische Flüssigkeit erzeugt beim Betrieb des Dampferzeugers 3 im Wesentlichen einen gegen Null gehenden Partialdruck. Entsprechend wird die Kationen/Anionenpaarung der ionischen Flüssigkeit so gewählt, dass die Zersetzungstemperatur oberhalb der Betriebstemperatur im Dampferzeuger 3 liegt. Hierbei ist es möglich, dass der Dampferzeuger 3 so ausgebildet ist, dass wenigstens während einer bestimmten Betriebsphase die Temperatur in der Flüssigphase der Betriebsflüssigkeit im Dampferzeuger 3 unterhalb der Zersetzungstemperatur der ionischen Flüssigkeit eingestellt wird. Entsprechend ist es möglich, in Teilen des Dampferzeugers 3, in denen nur das Arbeitsmedium als Dampfphase vorliegt, Temperaturen oberhalb der Zersetzungstemperatur zuzulassen oder eine Betriebsphase vorzusehen, die nach der Entnahme der ionischen Flüssigkeit aus der Betriebsflüssigkeit eine Temperatur wenigstens für Teile des Dampferzeugers 3 zulässt, die oberhalb der Zersetzungstemperatur der ionischen Flüssigkeit liegt. Durch die voranstehend beschriebene Maßnahme wird sichergestellt, dass die ionische Flüssigkeit im Dampferzeuger 3 stabil bleibt und bis auf einen Tropfenmitriss nicht in die Dampfphase übergeht und somit flüssig aus dem Dampferzeuger 3 herausgeführt werden kann.During operation of the steam generator 3, the ionic liquid essentially generates a partial pressure approaching zero. Accordingly, the cation / anion pairing of the ionic liquid is selected so that the decomposition temperature is above the operating temperature in the steam generator 3. In this case, it is possible for the steam generator 3 to be designed so that the temperature in the liquid phase of the operating liquid in the steam generator 3 is set below the decomposition temperature of the ionic liquid, at least during a specific operating phase. Accordingly, it is possible to allow temperatures above the decomposition temperature in parts of the steam generator 3, in which only the working medium is present as a vapor phase, or to provide an operating phase which permits a temperature at least for parts of the steam generator 3 after the removal of the ionic liquid from the operating liquid, which is above the decomposition temperature of the ionic liquid. The measure described above ensures that the ionic liquid in the steam generator 3 remains stable and except for a drop of nitrite does not pass into the vapor phase and thus can be led out liquid from the steam generator 3.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung, die in Figur 1 skizziert ist, wird die ionische Flüssigkeit nach dem Durchlaufen des Dampferzeugers 3 mittels einer Bypassleitung 10 zum Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 zurückgeführt. Zusätzlich ist ein Tank für das Arbeitsmedium 6 vorgesehen, in dem sich das Kondensat aus dem Kondensator 5 sammelt. Das Kondensat sollte im Wesentlichen keine ionische Flüssigkeit enthalten. Folglich ist es möglich, nachdem eine bestimmte Betriebstemperatur erreicht ist, beispielsweise eine bestimmte Schwellwerttemperatur im Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2, die ionische Flüssigkeit wenigstens teilweise aus der Betriebsflüssigkeit zu entnehmen, sodass keine ungenutzte Wärmeabfuhr aus dem Dampferzeuger resultiert. Hierzu wird bevorzugt, einen Gewichtsanteil von wenigstens 50% der ursprünglich in der Betriebsflüssigkeit vorhandenen ionischen Flüssigkeit aus dem Dampfkreisprozess zu nehmen. Bevorzugt wird die Entnahme eines höheren Anteils, insbesondere von 80% und mehr, besonders bevorzugt von wenigstens 95%.According to a first embodiment, which is outlined in FIG. 1, after passing through the steam generator 3, the ionic liquid is returned to the reservoir for the operating fluid 2 by means of a bypass line 10. In addition, a tank for the working medium 6 is provided, in which the condensate from the condenser 5 collects. The condensate should contain essentially no ionic liquid. Consequently, it is possible, after a certain operating temperature is reached, for example, a certain threshold temperature in the reservoir for the operating fluid 2 to remove the ionic liquid at least partially from the operating fluid, so that no unused heat removal results from the steam generator. For this purpose, it is preferred to take a weight fraction of at least 50% of the ionic liquid originally present in the operating fluid from the steam cycle. Preference is given to the removal of a higher proportion, in particular of 80% and more, particularly preferably of at least 95%.
Gemäß der in Figur 1 dargestellten Skizze erfolgt die Entnahme der ionischen Flüssigkeit aus der Betriebsflüssigkeit durch das Abdampfen des Arbeitsmediums im Dampferzeuger 3 und dessen Sammlung im Tank für das Arbeitsmedium 6. Bevorzugt wird nach dem Erreichen eines bestimmten Füllstands im Tank für das Arbeitsmedium 6, der dem für den Betrieb des Dampfkreisprozesses 1 notwendigen Volumen an Arbeitsmedium entspricht, eine Ventileinheit 11, die den Zustrom aus dem Tank für das Arbeitsmedium 6 beziehungsweise dem Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 zum Dampferzeuger 3 steuert, so geschaltet, dass das Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 abgekoppelt wird und die Speisepumpe 8 ausschließlich aus dem Tank für das Arbeitsmedium 6 schöpft. Diese Umschaltung mittels der Ventileinheit 11 kann entweder zeit- und/oder füllstandgesteuert und/oder temperaturgesteuert und/oder abhängig von der Konzentration der ionischen Flüssigkeit in der Betriebsflüssigkeit gesteuert ausgeführt werden.According to the sketch shown in Figure 1, the removal of the ionic liquid from the operating liquid by the evaporation of the working medium in the steam generator 3 and its collection in the tank for the working medium 6 is preferred after reaching a certain level in the tank for the working medium 6, the corresponds to the necessary for the operation of the steam cycle process 1 volume of working medium, a valve unit 11 which controls the influx of the tank for the working fluid 6 and the reservoir for the operating fluid 2 to the steam generator 3, switched so that the reservoir for the operating fluid 2 decoupled is and the feed pump 8 scoops exclusively from the tank for the working medium 6. This switching by means of the valve unit 11 can either time and / or level control and / or temperature controlled and / or dependent on the Concentration of the ionic liquid can be controlled in the operating fluid.
Figur 2 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltungsvariante einer Vorrichtung zur Ausführung eines Dampfkreisprozesses mit der erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeit mit einer Möglichkeit zur Abtrennung der ionischen Flüssigkeit aus der Betriebsflüssigkeit für ein System auf Temperatur. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Figur 1 wird in Figur 2 ein separater Tank für die ionische Flüssigkeit 7 skizziert, der mit einem Abfluss für die Flüssigphase am Dampferzeuger 3 verbunden ist. Demnach sammeln sich im Tank für die ionische Flüssigkeit 7 bevorzugt die nicht verdampften Anteile der Betriebsflüssigkeit, sodass hier eine Anreicherung der ionischen Flüssigkeit vorliegt. Unterhalb der Betriebstemperatur und insbesondere bei Temperaturen, bei denen Frostgefahr besteht, erfolgt eine Rückführung der ionischen Flüssigkeit aus dem Tank für die ionische Flüssigkeit 7 zum Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2. Dies kann beispielsweise über die in Figur 2 skizzierte Leitungsverbindung und eine darin vorgesehene Rückführpumpe 9 erfolgen. Ist die Betriebstemperatur erreicht, kann dieser Förderstrom verringert oder auf Null zurückgeführt werden, sodass eine Anreicherung der ionischen Flüssigkeit im Tank für die ionische Flüssigkeit 7 beim weiteren Betrieb des Dampferzeugers 3 resultiert und gleichzeitig der Anteil der ionischen Flüssigkeit im Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 verringert wird, indem ständig das Kondensat des Arbeitsmediums vom Kondensator 5 zugeführt wird. Nach einer gewissen Zeitdauer ist ein Hauptteil und bevorzugt im Wesentlichen der gesamte Anteil der ionischen Flüssigkeit aus dem Dampfkreisprozess entfernt. Nachdem dies erreicht ist, ist es gemäß einer Ausgestaltung möglich, die Verbindung zwischen dem Dampferzeuger 3 und dem Tank für die ionische Flüssigkeit 7 zu schließen und gemäß einer möglichen Ausgestaltung am Dampferzeuger eine geeignet hohe Temperatur für den Abdampf einzustellen.FIG. 2 shows a further possible embodiment variant of a device for carrying out a steam cycle with the operating fluid according to the invention with a possibility of separating the ionic liquid from the operating fluid for a system to temperature. In contrast to the embodiment according to FIG. 1, a separate tank for the ionic liquid 7 is sketched in FIG. 2, which is connected to a drain for the liquid phase at the steam generator 3. Accordingly accumulate in the tank for the ionic liquid 7 preferably the non-evaporated portions of the operating fluid, so there is an enrichment of the ionic liquid here. Below the operating temperature and in particular at temperatures at which there is a risk of frost, the ionic liquid is returned from the tank for the ionic liquid 7 to the reservoir for the operating liquid 2. This can be done, for example, via the line connection sketched in FIG. 2 and a return pump 9 provided therein respectively. Once the operating temperature has been reached, this flow can be reduced or reduced to zero, resulting in an enrichment of the ionic liquid in the tank for the ionic liquid 7 during further operation of the steam generator 3 and at the same time the proportion of ionic liquid in the reservoir for the operating fluid 2 is reduced by constantly the condensate of the working medium from the condenser 5 is supplied. After a certain period of time, a major part, and preferably substantially all, of the ionic liquid is removed from the steam cycle process. After this has been achieved, it is possible according to an embodiment to close the connection between the steam generator 3 and the tank for the ionic liquid 7 and to set a suitable high temperature for the exhaust steam according to a possible embodiment of the steam generator.
Anhand von Figur 3 wird nachfolgend eine Weitergestaltung der Erfindung erläutert, für die die ionische Flüssigkeit eine Doppelfunktion erfüllt. Zum einen dient sie als Beimischung zum Arbeitsmedium zum Erzielen einer hinreichenden Frostschutzsicherheit, zum anderen dient die ionische Flüssigkeit, eventuell mit einem Restanteil an Arbeitsmedium, als Schmiermittel. Entsprechend weist die Ausführungsform der Erfindung eine Dampfkreisprozessvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Abzug der ionischen Flüssigkeit beziehungsweise einer mit dieser angereicherten Mischung auf. Das erfindungsgemäße Verfahren für diese Gestaltung verwendet den Abzug zur Schmierung umlaufender Komponenten der Dampfkreisprozessvorrichtung, insbesondere des Expanders. Ferner kann das Schmiermittel für weitere bewegte Komponenten außerhalb der Dampfkreisprozessvorrichtung Verwendung finden. Für den Fall, dass ein Hybridantrieb mit einem Dampfmotor und einer Verbrennungskraftmaschine vorliegt, besteht insbesondere die Möglichkeit, die Schmierung der Verbrennungskraftmaschine über ein die ionische Flüssigkeit enthaltendes Schmiermittel zu realisieren.A further embodiment of the invention is explained below with reference to FIG. 3, for which the ionic liquid fulfills a dual function. On the one hand It serves as an admixture to the working fluid to achieve adequate frost protection, on the other hand, the ionic liquid, possibly with a residual amount of working fluid, as a lubricant. Accordingly, the embodiment of the invention comprises a Dampfkreisprozessvorrichtung with a device for withdrawing the ionic liquid or a mixture enriched with this. The inventive method for this design uses the trigger for lubrication of rotating components of the steam cycle device, in particular the expander. Further, the lubricant may find use for other moving components outside the steam cycle process device. In the event that there is a hybrid drive with a steam engine and an internal combustion engine, in particular there is the possibility to realize the lubrication of the internal combustion engine via a lubricant containing the ionic liquid.
Im Einzelnen sind in der schematisch vereinfachten Darstellung von Figur 3 die Grundkomponenten zur Ausführung des Dampfkreisprozesses 1 dargestellt. Vorgesehen ist ein Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2, das wenigstens im Ruhezustand eine Mischung des Arbeitsmediums und der ionischen Flüssigkeit für Frostschutzzwecke aufnimmt. Gefördert wird diese Mischung über die Speisepumpe 8, die diese dem Dampferzeuger 3 zuführt. Der Dampferzeuger 3 wird über eine Abgasführung 21 vom Verbrennungsmotor 20 mit einem Strom heißer Abgase beaufschlagt und ermöglicht so das Verdampfen des Arbeitsmediums. Beim Verlassen des Dampferzeugers 3 wird eine Mischung aus Flüssig- und Gasphase einem Separator 12 zugeführt, der das dampfförmige Arbeitsmedium abtrennt und dem Expander 4 zuleitet. Für das Anfahren ist ein zusätzliches Anfahrventil 15 vorgesehen, das eine Umgehung des Expanders ermöglicht.In detail, the basic components for the execution of the steam cycle process 1 are shown in the schematically simplified representation of FIG. Provided is a reservoir for the operating fluid 2, which receives a mixture of the working medium and the ionic liquid for frost protection purposes at least when at rest. This mixture is conveyed via the feed pump 8, which supplies it to the steam generator 3. The steam generator 3 is acted upon by an exhaust duct 21 from the engine 20 with a stream of hot exhaust gases and thus allows the evaporation of the working medium. When leaving the steam generator 3, a mixture of liquid and gas phase is fed to a separator 12, which separates the vaporous working medium and the expander 4 zuleitet. For starting an additional starting valve 15 is provided, which allows bypassing the expander.
Die ionische Flüssigkeit verbleibt aufgrund des gegen Null gehenden Partialdrucks flüssig im Separator und kann aus dessen Sumpf einer Ventileinrichtung 11 zugeleitet werden. Die Ventileinrichtung 11 ermöglicht entweder die Führung der Betriebsflüssigkeit über den Kondensator 5 und den Filter 13 zurück zum Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 oder die Zuleitung zu einem Tank für ionische Flüssigkeiten 7. Beim Stillsetzen der Dampfkreisprozessvorrichtung erfolgt eine Zuströmung aus dem Tank für die ionische Flüssigkeit 7 zum Reservoir für die Betriebsflüssigkeit 2 mittels Schwerkraft oder durch eine Pumpe, um dort das frostsichere Mischungsverhältnis von Arbeitsmedium zu ionischer Flüssigkeit sicherzustellen.The ionic liquid remains liquid in the separator due to the approaching zero partial pressure and can be fed from the sump of a valve device 11. The valve device 11 allows either the leadership of Operating liquid via the condenser 5 and the filter 13 back to the reservoir for the operating fluid 2 or the supply to an ionic liquid tank 7. When stopping the Dampfkreisprozessvorrichtung occurs an inflow from the tank for the ionic liquid 7 to the reservoir for the operating fluid 2 by gravity or by a pump to ensure there the frost-proof mixing ratio of working fluid to ionic liquid.
Im Betrieb der Dampfkreisprozessvorrichtung, das heißt bei einer hinreichenden Temperatur des Dampferzeugers 3, wird der Ventileinrichtung 11 eine Mischung zugeführt, die reich an ionischer Flüssigkeit ist. Diese kann bei einer geeigneten Wahl der ionischen Flüssigkeit, die sowohl die geforderten Frostschutzeigenschaften als auch hinreichende Schmiereigenschaften aufweist, als Schmiermittel oder als Schmiermittelzusatz verwendet werden. Der erste Fall ist in Figur 3 dargestellt.In operation of the steam cycle device, that is at a sufficient temperature of the steam generator 3, the valve device 11 is supplied to a mixture which is rich in ionic liquid. This can be used as a lubricant or as a lubricant additive in a suitable choice of ionic liquid, which has both the required antifreeze properties and sufficient lubricating properties. The first case is shown in FIG.
Zur Schmierung fördert die Schmiermittelpumpe 16 aus dem Tank für ionische Flüssigkeit 7 und führt das Schmiermittel dem Expander 4 zu. Die Rückführung des Schmiermittels erfolgt über den Schmiermittelrücklauf 17. Ferner kann aus dem Luftvolumen, das in dem Tank für die ionische Flüssigkeit 7 eingeschlossen ist, über den Dampfabzug 19 ein verbleibender Rest an abdampfendem Arbeitsmedium dem Reservoir für Betriebsflüssigkeit 2 zugeführt werden. Ferner liegt aufgrund des Betriebs des Expander eine nicht zu vermeidende, ständige Leckage des Arbeitsmediums vor, die über den Rücklauf für austretendes Arbeitsmedium 18 dem Tank für die ionische Flüssigkeit 7 zuströmt, sodass sich ein Gleichgewichtszustand mit einem noch tolerierbaren Anteil an Arbeitsmedium im Schmierstoffkreis einstellen wird. Dabei sind die Schmierstoffeigenschaften auch bei einem Gewichtsanteil von 10 gw.-% an Arbeitsmedium erfüllbar. Dies wird nachfolgend anhand einer Mischung aus EMIM-MeSOß als ionische Flüssigkeit mit Wasser als Arbeitsmedium mit einem Gewichtsanteil von 5 gw.-% dargelegt: Die kinematische Viskosität bei einer Temperatur von 90 0C liegt bei 5,3 cst. Die Dichte, das Schaumverhalten und das Luftabscheidevermögen (nach DIN ISO 9120 bei 50 0C) liegen bei schmiermitteltauglichen Werten. Die Schmiermitteleigenschaften wurden mittels eines Shell-Vierkugelapparats gemessen. Eine Messung nach DIN 51350-T2 bei einer Drehzahl von 1420 min"1 ergab eine Schweißkraft von 2400 N. Eine Messung nach DIN 51350-T3 bei derselben Drehzahl und einer Last von 300 N führte zu einem Kalotten- Durchmesser von 1 ,04 mm. Ferner wurde die Oxidationsstabilität und das Korrosionsschutzverhalten der Mischung ermittelt, wobei die Ergebnisse den Einsatz als Schmierstoff ermöglichen.For lubrication, the lubricant pump 16 delivers from the ionic liquid tank 7 and supplies the lubricant to the expander 4. The return of the lubricant via the lubricant return 17. Further, from the volume of air that is trapped in the tank for the ionic liquid 7, via the steam outlet 19, a remaining remainder of evaporating working fluid to the reservoir for operating fluid 2 are supplied. Furthermore, due to the operation of the expander an unavoidable, permanent leakage of the working medium, which flows via the return for escaping working fluid 18 to the tank for the ionic liquid 7, so that an equilibrium state with a tolerable proportion of working fluid in the lubricant circuit will set , The lubricant properties can also be fulfilled at a weight proportion of 10% by weight of working medium. This is explained below on the basis of a mixture of EMIM MeSO ß as an ionic liquid with water as the working medium with a weight fraction of 5 gw .-%: The kinematic viscosity at a temperature of 90 0 C is 5.3 cst. The density, the foam behavior and the air release (according to DIN ISO 9120 at 50 0 C) are supplied with lubricant suitable values. The lubricant properties were measured by means of a shell four-ball apparatus. A measurement according to DIN 51350-T2 at a speed of 1420 min "1 gave a welding force of 2400 N. A measurement according to DIN 51350-T3 at the same speed and a load of 300 N led to a dome diameter of 1, 04 mm. Furthermore, the oxidation stability and the anti-corrosive behavior of the mixture were determined, the results allowing the use as a lubricant.
Die voranstehend genannten Anforderungen an die ionische Flüssigkeit betreffend eines für ein Frostschutzmittel hinreichend tiefen Schmelzpunkts in der Mischung mit Arbeitsmittel und einer hinreichend hohen Zersetzungstemperatur, um eine Zersetzung der ionischen Flüssigkeit im Dampferzeuger 3 zu vermeiden, werden durch eine geeignete Wahl für die Kationen und die Anionen der ionischen Flüssigkeit erfüllt. Für eine geeignete ionische Flüssigkeit liegt zusätzlich eine gute Schmierfähigkeit vor. Ferner wird die Kationen/Anionenpaarung so gewählt, dass eine umweltfreundliche, nicht toxische und betriebssichere ionische Flüssigkeit vorliegt. Insbesondere wird als mögliche Wahl für das Kation 1-Ethyl-3-Methyl- Imidazolium (EMIM) verwendet und mit einem Anion aus der Gruppe HSO4 ', MeSO3 und CF3SO3 ' verknüpft.The above-mentioned requirements for the ionic liquid relating to a sufficiently low melting point for an antifreeze in the mixture with working fluid and a sufficiently high decomposition temperature to avoid decomposition of the ionic liquid in the steam generator 3, are determined by a suitable choice for the cations and the anions the ionic liquid is fulfilled. In addition, a good lubricity is present for a suitable ionic liquid. Furthermore, the cation / anion pairing is chosen so that an environmentally friendly, non-toxic and reliable ionic liquid is present. In particular, 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMIM) is used as a possible choice for the cation and linked to an anion from the group HSO 4 ' , MeSO 3 and CF 3 SO 3 ' .
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind im Rahmen des fachmännischen Könnens denkbar. So ist es möglich, zur Ausführung eines Kalina-Prozesses eine Kombination unterschiedlicher Arbeitsmedien zu verwenden und Wärmequellen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus zur Bildung unterschiedlicher Dampfphasen vorzusehen. Entsprechend ist es denkbar, den Expander mehrstufig auszubilden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, den Expander so zu gestalten, dass im Fall eines auftretenden Fehlers, bei dem eine flüssige Komponente, beispielsweise ein Anteil der ionischen Flüssigkeit, in den Expander gelangt, eine hinreichende Wasserschlagbeständigkeit besteht. BezugszeichenlisteFurther embodiments of the invention are conceivable within the skill of the art. Thus, it is possible to use a combination of different working media to perform a Kalina process and provide heat sources at different temperature levels to form different vapor phases. Accordingly, it is conceivable to form the expander in multiple stages. Moreover, it is advantageous to design the expander so that in the case of an error occurring, in which a liquid component, for example, a portion of the ionic liquid, enters the expander, there is a sufficient water resistance. LIST OF REFERENCE NUMBERS
DampfkreisprozessSteam cycle
Reservoir für BetriebsflüssigkeitReservoir for operating fluid
Dampferzeugersteam generator
Expanderexpander
Kondensatorcapacitor
Tank für ArbeitsmediumTank for working medium
Tank für die ionische FlüssigkeitTank for the ionic liquid
Speisepumpefeed pump
RückführpumpeRecirculation pump
Bypassleitungbypass line
Ventileinrichtungvalve means
Separatorseparator
Filterfilter
Dampfleitungsteam line
Anfahrventildiverter
Schmiermittel pumpeLubricant pump
SchmiermittelrücklaufLubricant return
Rücklauf für austretendes ArbeitsmediumReturn for escaping working medium
Dampfabzugsteam vent
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
Abgasführung exhaust system

Claims

Patentansprüche claims
1. Betriebsflüssigkeit für eine Dampfkreisprozessvorrichtung mit einem Dampferzeuger (3), einem Expander (4), einem Kondensator (5) und einem Reservoir für die Betriebsflüssigkeit (2), umfassend1. operating fluid for a steam cycle device comprising a steam generator (3), an expander (4), a condenser (5) and a reservoir for the operating fluid (2) comprising
1.1 ein Arbeitsmedium, das durch Wärmezufuhr im Dampferzeuger (3) verdampft, in der Dampfphase durch Entspannen im Expander (4) mechanische Arbeit verrichtet und im Kondensator (5) kondensiert;1.1 a working medium which evaporates by supplying heat in the steam generator (3), performs mechanical work in the vapor phase by expansion in the expander (4) and condenses in the condenser (5);
1.2 eine ionische Flüssigkeit, die mit dem Arbeitsmedium eine Mischung eingeht, wobei der Schmelzpunkt der Mischung unterhalb -5 0C liegt.1.2 an ionic liquid which enters into a mixture with the working medium, the melting point of the mixture below -5 0 C.
2. Betriebsflüssigkeit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium Wasser umfasst.2. Operating fluid according to claim 1, characterized in that the working fluid comprises water.
3. Betriebsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zersetzungstemperatur der ionischen Flüssigkeit höher als 200 0C und bevorzugt höher als 300 0C und insbesondere höher als 350 0C liegt.3. Operating fluid according to one of claims 1 or 2, characterized in that the decomposition temperature of the ionic liquid is higher than 200 0 C and preferably higher than 300 0 C and in particular higher than 350 0 C.
4. Betriebsflüssigkeit nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt der ionischen Flüssigkeit in Reinform oberhalb des Gefrierpunkts des reinen Arbeitsmediums liegt.4. Operating fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the melting point of the ionic liquid is in pure form above the freezing point of the pure working medium.
5. Betriebsflüssigkeit nach Anspruch 4, dass der Schmelzpunkt der ionischen Flüssigkeit in Reinform im Bereich von 0 - 100 0C liegt.5. Operating fluid according to claim 4, that the melting point of the ionic liquid in pure form in the range of 0 - 100 0 C.
6. Betriebsflüssigkeit nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur der Mischung aus Arbeitsmedium und ionischer Flüssigkeit unter -10 0C und insbesondere bevorzugt unter -30 0C liegt. 6. Operating fluid according to at least one of the preceding claims, characterized in that the melting temperature of the mixture of working medium and ionic liquid below -10 0 C and particularly preferably below -30 0 C.
7. Betriebsflüssigkeit nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium und die ionische Flüssigkeit an der Mischung mit einem Gewichtsanteil von wenigstens 0,01 gw.-% beteiligt sind.7. Operating fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the working medium and the ionic liquid are involved in the mixture with a weight fraction of at least 0.01 gw .-%.
8. Betriebsflüssigkeit nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis ionische Flüssigkeit zu Arbeitsmedium in der Mischung 90:10 - 10:90, bevorzugt 80:20 - 20:80 und besonders bevorzugt 60:40 - 40:60 ist.8. Operating fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the weight ratio of ionic liquid to working medium in the mixture 90:10 - 10:90, preferably 80:20 - 20:80 and particularly preferably 60:40 - 40:60.
9. Betriebsflüssigkeit nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion der ionischen Flüssigkeit ein9. Operating fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the anion of the ionic liquid a
C1- bis C4-Alkylsulfonat, vorzugsweise Methylsulfonat, oder ein ganz oder teilweise fluoriertes C1- bis C4-Alkylsulfonat, vorzugsweise Trifluormethylsulfonat ist.C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably methyl sulfonate, or a fully or partially fluorinated C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably trifluoromethylsulfonate.
10. Betriebsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation der ionischen Flüssigkeit Pyridinium oder Imidazolium oder Phosphonium oder Morpholinium ist und das Anion der ionischen Flüssigkeit ein C1- bis C4-Alkylsulfonat, vorzugsweise Methylsulfonat, oder ein ganz oder teilweise fluoriertes C1- bis C4- Alkylsulfonat, vorzugsweise Trifluormethylsulfonat, ist.10. Operating fluid according to one of claims 1-8, characterized in that the cation of the ionic liquid is pyridinium or imidazolium or phosphonium or morpholinium and the anion of the ionic liquid is a C1 to C4 alkyl sulfonate, preferably methyl sulfonate, or a whole or part fluorinated C 1 to C 4 alkylsulfonate, preferably trifluoromethylsulfonate.
11. Betriebsflüssigkeit nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit als Kationen 1 -Ethyl-3- Methyl-Imidazolium (EMIM) umfasst und das Anion aus der Gruppe gewählt ist, die durch HSO4 ", MeSO3 " und CF3SO3 " gebildet wird.11. Operating fluid according to at least one of claims 1-8, characterized in that the ionic liquid comprises as cations 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMIM) and the anion is selected from the group consisting of HSO 4 " , MeSO 3 " and CF 3 SO 3 " is formed.
12. Betriebsflüssigkeit nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsflüssigkeit zusätzlich ein Schmiermittel oder ein Zuschlag zu einem Schmiermittel ist. 12. Operating fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the operating fluid is additionally a lubricant or a supplement to a lubricant.
13. Verfahren zum Betrieb eines Dampfkreisprozesses (1), der in einer Vorrichtung umfassend einen Dampferzeuger (3), einen Expander (4), einen Kondensator (5) und ein Reservoir für eine Betriebsflüssigkeit (2) ausgeführt wird, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:13. A method for operating a steam cycle process (1) which is carried out in a device comprising a steam generator (3), an expander (4), a condenser (5) and a reservoir for an operating fluid (2), the method comprising the following method steps includes:
13.1 beim Kaltstart des Dampfkreisprozesses (1) wird eine Betriebsflüssigkeit dem Dampferzeuger (3) zugeführt, die eine Mischung aus einem Arbeitsmedium und einer ionischen Flüssigkeit umfasst, wobei die ionische Flüssigkeit als Frostschutzmittel dient und in der Mischung mit dem Arbeitsmedium einen Schmelzpunkt aufweist, der unterhalb -5 °C liegt, und wobei die Zersetzungstemperatur der ionischen Flüssigkeit oberhalb der Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums im Dampferzeuger (3) liegt;13.1 during the cold start of the steam cycle (1), a working liquid is supplied to the steam generator (3), which comprises a mixture of a working medium and an ionic liquid, wherein the ionic liquid serves as antifreeze and in the mixture with the working fluid has a melting point below -5 ° C, and wherein the decomposition temperature of the ionic liquid is above the evaporation temperature of the working medium in the steam generator (3);
13.2 im Dampferzeuger (3) wird das Arbeitsmedium aus der Mischung verdampft und dampfförmig zur Entspannung unter Verrichtung mechanischer Arbeit dem Expander (4) zugeführt und nachfolgend im Kondensator (5) kondensiert;13.2 in the steam generator (3) the working medium is evaporated from the mixture and vapor supplied to the expander (4) for relaxation by performing mechanical work and subsequently condensed in the condenser (5);
13.3 ab einer vorgegebenen Betriebstemperatur wird die Mischung aus ionischer Flüssigkeit und Arbeitsmedium getrennt, sodass sich der Gewichtsanteil der ionischen Flüssigkeit an der Betriebsflüssigkeit, die dem Dampferzeuger (3) zugeführt wird, um wenigstens 50 % und bevorzugt 80 % und besonders bevorzugt 95 % verringert.13.3 above a predetermined operating temperature, the mixture of ionic liquid and working fluid is separated, so that the weight fraction of the ionic liquid is reduced to the operating fluid, which is supplied to the steam generator (3) by at least 50% and preferably 80% and particularly preferably 95%.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ab einer bestimmten Betriebstemperatur das im Kondensator (5) erzeugte Kondensat des Arbeitsmediums in einen vom Reservoir für die Betriebsflüssigkeit (2) getrennten Tank für das Arbeitsmedium (6) geleitet wird.14. The method according to claim 13, characterized in that from a certain operating temperature in the condenser (5) generated condensate of the working medium in one of the reservoir for the operating fluid (2) separate tank for the working fluid (6) is passed.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem bestimmten Füllstand im separaten Tank für das Arbeitsmedium (6) der Zustrom der Betriebsflüssigkeit vom Reservoir (2) zum Dampferzeuger (3) unterbrochen wird und ausschließlich Arbeitsmedium aus dem separaten Tank für das Arbeitsmedium (6) dem Dampferzeuger (3) zugeführt wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that from a certain level in the separate tank for the working medium (6) the flow of the working fluid from the reservoir (2) to the steam generator (3) is interrupted and only working fluid from the separate tank for the working fluid (6) is fed to the steam generator (3).
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die im Dampferzeuger (3) nicht verdampfte Betriebsflüssigkeit einem Tank für die ionische Flüssigkeit (7) zugeführt wird, der getrennt zum Reservoir für die Betriebsflüssigkeit (2) ausgebildet ist.16. The method according to claim 13, characterized in that in the steam generator (3) unevaporated operating fluid is fed to a tank for the ionic liquid (7), which is formed separately to the reservoir for the operating fluid (2).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Tank für die ionische Flüssigkeit (7) ein Schmierstoffkreislauf versorgt wird.17. The method according to claim 16, characterized in that from the tank for the ionic liquid (7), a lubricant circuit is supplied.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoffkreislauf zur Schmierung des Expanders (4) dient.18. The method according to claim 17, characterized in that the lubricant circuit for lubricating the expander (4) is used.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfkreisprozess in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor betrieben wird und der Schmierstoffkreislauf zur Schmierung wenigstens einer bewegten Komponente des Verbrennungsmotors dient.19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the steam cycle process is operated in a vehicle with an internal combustion engine and the lubricant circuit for lubricating at least one moving component of the internal combustion engine is used.
20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 - 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur durch eine Messung der Temperatur der Betriebsflüssigkeit im Reservoir (2) bestimmt wird.20. The method according to at least one of claims 13 - 19, characterized in that the operating temperature is determined by measuring the temperature of the operating fluid in the reservoir (2).
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Stillsetzen des Dampfkreisprozesses (1 ) nach einer vorbestimmten Zeitdauer und/oder unterhalb einer bestimmten Umgebungstemperatur die ionische Flüssigkeit und das Arbeitsmedium vereinigt werden.21. The method according to at least one of claims 13 - 20, characterized in that when stopping the steam cycle process (1) after a predetermined period of time and / or below a certain ambient temperature, the ionic liquid and the working medium are combined.
22. Dampfkreisprozessvorrichtung, umfassend22. A steam cycle processing apparatus comprising
22.1 einen Dampferzeuger (3);22.1 a steam generator (3);
22.2 einen Expander (4);22.2 an expander (4);
22.3 einen Kondensator (5); 22.3 a capacitor (5);
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