TWI652103B - 使潮濕氣體混合物除濕的方法及吸收劑 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種使潮濕氣體混合物除濕的方法，其中使該潮濕氣體混合物與包含二烷基咪唑鎓鹽及磷酸三烷酯之吸收劑接觸。另外，本發明亦關於包含根據本發明之吸收劑的吸收式熱幫浦、及該根據本發明之吸收劑本身。

Description

使潮濕氣體混合物除濕的方法及吸收劑
本發明關於一種使潮濕氣體混合物除濕的方法，其中使潮濕氣體混合物與包含二烷基咪唑鎓鹽及磷酸三烷酯之吸收劑接觸。另外，本發明亦關於包含根據本發明之吸收劑的吸收式熱幫浦、及根據本發明之吸收劑本身。
使潮濕氣體混合物除濕為眾多技術領域中必要的。
例如，建築物或車輛的通風及空調通常不僅需要冷卻，且亦需要使空氣除濕，因為欲冷卻之空氣通常很潮濕，以致於在冷卻至所欲溫度期間使溫度下降至低於露點溫度。於是在習知的空調系統中，使空氣除濕佔電力消耗的很大一部分。
降低建築物的空調系統之電力消耗係藉由以乾燥介質吸附或吸收水而使空氣除濕及接著藉由加熱至再脫水之溫度而使載水(water-laden)之乾燥介質再生。與以固體吸附劑的吸附相比，以液體吸收介質的吸收之優點為可以降低 的裝置複雜性及以較少的乾燥介質進行空氣除濕，以及可以更容易地使用太陽熱能進行載水乾燥介質的再生。
另一用於使潮濕氣體混合物除濕的技術領域為吸收式急冷器(absorption chiller)的領域(原理說明於WO 2014/079675 A1；〝吸收式急冷器〞與根據本發明之〝吸收式熱幫浦〞係以同義詞性質使用)。在此潮濕氣體混合物係在低壓下於水蒸發期間形成。因此形成的水蒸氣必須自潮濕氣體混合物移除，使得該混合物接著可返回水蒸發階段而經歷新的循環。在此同樣地以液體吸收介質的吸收比以固體吸附介質的吸附更有利。
除了用於吸收式急冷器以外，仍有必要使氣流乾燥的其他領域。此為天然氣精煉，其對於所使用之離子液體有其他要求。
為了以離子液體吸收濕氣，先前技術提出一系列的離子液體。因此，DE 10 2010 004 779 A1提及例如乙基硫酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、甲基硫酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、甲基磺酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽、雙三氟甲烷磺醯亞胺1-丁基-3-甲基咪唑鎓鹽、氯化1-丁基-3-乙基咪唑鎓。
CN 102335545 A說明一系列以烷基磷酸鹽為基礎之離子液體，亦即尤其為二甲基磷酸1,3-二甲基咪唑鎓鹽、二甲基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽和二甲基磷酸1-丁基-3-甲基咪唑鎓鹽。
Y.Luo等人之Appl.Thermal Eng.31(2011)2772-2777 提出使用離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽代替溴化鋰水溶液而用於空氣除濕。然而，此離子液體具有吸收能力差的缺點。
Y.Luo等人之Solar Energy 86(2012)2718-2724提出離子液體乙酸1,3-二甲基咪唑鎓鹽作為四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽之代替物而用於空氣除濕。該乙酸鹽類亦於M.Kanakubo等人之J.Mol.Liq.217(2016)112-119中討論。
US 2011/0247494 A1提出就此目的之另一種離子液體，亦即乙酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽。
該等離子液體於吸收式急冷器的應用亦於WO 2013/050242 A1中討論。
雖然在先前技術中所討論的該等離子液體非常適合於除濕，但是該等離子液體(包括二烷基咪唑鎓鹽離子)展現出因化學品散發而導致周圍空氣之嗅覺污染的缺點，尤其與空氣混合物接觸時。這尤其是在室內空氣除濕時的情況且不為吸收式急冷器(諸如冰箱)的情況所希望。因此，尋求可使此污染減至最低的吸收劑。
出於此理由，本發明之目的包含提供散發惡臭物質之傾向特別低的吸收劑。
現已驚訝地發現達成此目的之吸收介質。
因此，本發明關於使潮濕氣體混合物G 1 除濕之方法， 其中使潮濕氣體混合物G 1 與液體吸收介質A 1 接觸，該液體吸收介質包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，該接觸獲得具有與潮濕氣體混合物G 1 相比而更少的水含量之氣體混合物G 2 及具有與液體吸收介質A 1 相比而升高的水含量之液體吸收介質A 2 ，其中Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，且其中特別地烷基各自獨立地具有1至10個碳原子，其中A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為特別具有1至10個碳原子的烷基，其中R1、R2、R3各自獨立為特別具有1至10個碳原子的烷基， 且其中M+為鹼金屬離子，較佳為Li+、K+或Na+，更佳為K+或Na+。
應瞭解〝潮濕〞在本發明的上下文中意指〝包含水，特別為水蒸氣〞。應瞭解〝除濕〞意指〝至少部分移除水〞。
應瞭解〝至少部分〞在本發明的上下文中意指〝部分 或完全〞。
因此，應瞭解〝潮濕氣體混合物G 1 〞在本發明的上下文中意指氣體混合物G 1 包含水，較佳為水蒸氣(應瞭解〝水蒸氣〞意指呈氣體物理狀態之水)且其組成未另外受到任何特別的限制。潮濕氣體混合物的水含量未受到任何特別的限制且特別為0.01體積%至99.99體積%(〝體積%〞表示以潮濕氣體混合物G 1 的總體積為基礎之水蒸氣體積)。潮濕氣體混合物G 1 的組成可另外取決於根據本發明之方法的應用而改變。潮濕氣體混合物G 1 特別選自潮濕天然氣、潮濕空氣(這可為室內潮濕空氣或起因於吸收式急冷器中的水蒸發之潮濕空氣)，較佳為潮濕空氣。潮濕天然氣的水含量特別為0.01體積%至15.00體積%，在室內潮濕空氣的例子中，潮濕空氣的水含量特別為0.01體積%至15.00體積%，或當涉及起因於吸收式急冷器中的水蒸發之潮濕空氣時，該水含量特別為95.00體積%至99.99體積%，其為較佳的範圍。
在方法中所使用的潮濕氣體混合物G 1 特別具有2℃至100℃，較佳為3℃至60℃，更佳為4℃至50℃，甚至更佳為5℃至40℃之溫度，且未另外受任何特別的限制。然而，因為在此溫度範圍內的吸收能力很好，所以根據本發明之方法特別適合於使天然氣除濕，其中該氣體的處理常發生在此溫度範圍內。
在根據本發明之方法中，吸收介質A 1 較佳地亦具有10℃至100℃，較佳為15℃至80℃，更佳為20℃至50℃， 甚至更佳為20℃至30℃之溫度。
接觸可以熟習本技術領域者已知的任何方式完成，特別以吸水單元W abs1 (闡述於下)。接觸造成吸收介質A 1 至少部分吸收潮濕氣流氣體混合物G 1 的濕氣(亦即水)。
根據本發明之方法特別在設備V 1 中進行。設備V 1 僅限於應適合於進行根據本發明之方法的程度。可特別使用包含下列組件之設備V 1 ：(i)至少一種吸水單元W abs1 ，其經設立用於使潮濕氣體混合物與液體吸收介質(特別為A 1 )接觸。
設備V 1 亦隨意地包含下列組件：(ii)至少一種脫水單元W des1 ，其包含熱交換器W x1 ，且經設立用於至少部分移除液體吸收介質(特別為A 2 )的水，(iii)及迴路U 2 ，其連接吸水單元W abs1 與脫水單元W des1 ，且液體吸收介質(特別為A 1 和A 2 )可藉助於該迴路循環。
根據本發明之方法因此可在熟習本技術領域者通曉的吸水單元W abs1 中進行。可使用的吸水單元W abs1 特別包括熟習本技術領域者已知的吸水器。該吸水器係建基於增加液體吸收介質A 1 的表面積及同時在吸水期間達成液體吸收介質A 1 於吸水器中最長可能的滯留時間之原理。在此特別有可能使用選自下列群組的吸水器：填充床、噴霧塔(spray column)、下降膜(falling-film)、氣泡塔(bubble column)、層板塔(tray column)、濕式洗滌器(wet scrubber) (例如Venturi洗滌器)、攪拌槽及該等吸收器之組合。特別佳的是使用下降膜作為吸水器，特別為殼與管下降膜(shell and tube falling-film)。吸水單元W abs1 亦可特別包含附加的熱交換器W z1 ，其經設立而使液體吸收介質A 1 可調整至所欲溫度。
在包含熱交換器W x1 的脫水單元W des1 中，同樣可再次抽取至載水液體吸收介質(特別為A 2 )。脫水單元W des1 係建基於供應熱至載水液體吸收介質(特別為A 2 )、增加載水液體吸收介質A 1 的表面積及同時達成載水液體吸收介質(特別為A 2 )於脫水單元W des1 中最長可能的滯留時間之原理。
可使用的包含熱交換器W x1 之脫水單元W des1 特別包括熟習本技術領域者已知的熱交換器與脫水器之組合，特別為具有上游熱交換器之水平管蒸發器，特別為殼與管熱交換器、層板與框架熱交換器。另外，包含熱交換器W x1 之脫水單元W des1 亦可為具有整合之熱交換器的脫水器。具有整合之熱交換器的此等脫水器特別為升膜(climbing film)蒸發器、長管垂直蒸發器、短管垂直蒸發器、強制循環(forced circulation)蒸發器、攪動式薄膜(agitated thin film)蒸發器。特別佳的是使用下降膜，特別為殼與管下降膜作為脫水單元W des1 。
在迴路U 1 中，將來自吸水單元W abs1 之載水液體吸收介質A 2 特別引導至脫水單元W des1 ，且甚至更佳地，當連續進行根據本發明之方法時，將來自脫水單元W des1 之液體吸收劑特別引導至吸水單元W abs1 。
迴路U 1 特別為導管，特別地選自由管子、軟管所組成之群組。
在更佳的實施態樣中，迴路U 1 亦包含幫浦。
較佳的是在潮濕氣體混合物G 1 的接觸期間冷卻吸收介質A 1 ，以便自潮濕氣體混合物G 1 吸收儘可能多的濕氣。這可例如經由在吸水單元W abs1 中之額外的熱交換器W z1 達成。
在根據本發明之方法中，使潮濕氣體混合物G 1 與液體吸收介質A 1 接觸，該液體吸收介質包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，該接觸獲得具有與潮濕氣體混合物G 1 相比而更少的水含量之氣體混合物G 2 及具有與液體吸收介質A 1 相比而升高的水含量之液體吸收介質A 2 ，Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中特別地烷基各自獨立地具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子，其中A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子， 其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為特別具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子的烷基，且其中M+為鹼金屬離子，較佳為Li+、K+或Na+，更佳為K+或Na+。
在根據本發明之方法較佳的實施態樣中，鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -所組成之群組，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中烷基各自獨立地具有1至6，較佳為1至4，更佳為1或2個碳原子，且A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R1、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為具有1至6，較佳為1至4，更佳為1或2個碳原子的烷基。
在根據本發明之方法更佳的實施態樣中，鹽S具有通式Q+(R1O)2PO2 -，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中烷基各自獨立為甲基或乙基，且R1、RA、RB、RC各自獨立為甲基或乙基。
在根據本發明之方法又更佳的實施態樣中，鹽S具有通式Q+(R1O)2PO2 -，且Q+係選自由1,3-二甲基咪唑鎓鹽、1,3-二乙基咪唑鎓鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽所組成之群組，且RA、RB、RC、R1各自獨立為甲基或乙基。Q+甚至更佳地於是為1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽，且RA、RB、RC、R1各自獨立為甲基或乙基。
此外，在根據本發明之方法的所有前述實施態樣中，特別佳的是RA、RB、RC各自獨立地選自甲基、乙基，更 佳為RA=RB=RC=甲基或RA=RB=RC=乙基，特別佳為RA=RB=RC=乙基。
液體吸收介質A 1 可以結構(I)之磷酸三烷酯與鹽S之純混合物形式用於根據本發明之方法中。另一選擇地且更佳地，在根據本發明之方法中，液體吸收介質A 1 為水溶液，其中所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量特別地在以水溶液總重量為基準計的65重量%至95重量%之範圍內。在A 1 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量，又更佳地在以水溶液總重量為基準計的70重量%至90重量%之範圍內，甚至更佳地在75重量%至87重量%之範圍內。
在根據本發明之方法中，在吸收介質A 1 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯對鹽S之比未受到任何更多的限制。然而，較佳的是在根據本發明之方法中使用吸收介質A 1 ，其中所有結構(I)之磷酸三烷酯的總重量對所有鹽S的總重量之比係在1：9999至1：9，更佳地在1：9999至1：99，還更佳地在1：9999至1：999之範圍內。
在根據本發明之方法中所獲得的氣體混合物G 2 具有與潮濕氣體混合物G 1 相比而更少的水含量，其於是表示除濕之氣流，在除濕之天然氣的情況，可供應於發電。
在根據本發明之方法中所獲得的液體吸收介質A 2 具有與液體吸收介質A 1 相比而升高的水含量。應理解就其所包含的鹽S而言及就其所包含的結構(I)之磷酸三烷酯而言，A 2 與A 1 相同且較佳地僅以其水含量彼此區別。
在根據本發明之方法較佳的實施態樣中，在另一步驟[〝隨意的步驟b)〞，其於根據本發明之方法中被理解為此上下文中的〝步驟a)〞]中，接著實現至少部分移除液體吸收介質A 2 的水，以獲得具有與液體吸收介質A 2 相比而較少的水含量之液體吸收介質A 3 。在此另外供應熱至液體吸收介質A 2 。熱供應及至少部分移除可以熟習本技術領域者已知的任何方式完成，特別在包含熱交換器W x1 之脫水單元W des1 中。至少部分移除液體吸收介質A 2 的水得到具有與液體吸收介質A 2 相比而較少的水含量之液體吸收介質A 3 。
應理解就其所包含的鹽S而言及就其所包含的結構(I)之磷酸三烷酯而言，液體吸收介質A 3 與A 2 相同且較佳地僅以其水含量彼此區別。
在更佳的實施態樣中，根據本發明之方法係以連續方式進行。應瞭解這特別意指在步驟b)之後再進行至少一次步驟a)和b)，且在各例子中額外進行的步驟a)中所使用之液體吸收介質A 1 至少部分為先前剛進行的步驟b)中所獲得的液體吸收介質A 3 ，亦即特別地在各例子中額外進行的步驟a)中所使用之液體吸收介質A 1 的水含量與來自恰於先前的步驟b)之液體吸收介質A 3 的水含量相同。
在此實施態樣中，當以來自液體吸收介質A 3 的熱供應液體吸收介質A 2 時又更佳。這可在額外的熱交換器W y1 中進行，其特別地選自由殼與管熱交換器及層板與框架熱交換器所組成之群組。這使得有可能以特別節能的方式進行 根據本發明之方法。
在另一態樣中，本發明亦關於使潮濕氣體混合物(特別為潮濕空氣)除濕之設備V 2 ，其包含下列組件：(i)液體吸收介質A 1* ，其包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組；(ii)至少一種吸水單元W abs2 ，其經設立用於使潮濕氣體混合物與液體吸收介質A 1* 接觸，(iii)至少一種脫水單元W des2 ，其包含熱交換器W x2 ，且經設立用於至少部分移除液體吸收介質A 1* 的水，及(iv)迴路U 2 ，其連接吸水單元W abs2 與脫水單元W des2 ，且液體吸收介質A 1* 可藉助於迴路循環，其特徵在於Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中特別地烷基各自獨立地具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子，其中A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所 組成之群組的陰離子，其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為特別具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子的烷基，且其中M+為鹼金屬離子，較佳為Li+、K+或Na+，更佳為K+或Na+。
根據本發明之設備V 2 適合於使潮濕氣體混合物(特別為潮濕空氣)除濕。該設備包含下列組件：關於第一組件，根據本發明之設備V 2 包含液體吸收介質A 1* ，其包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中特別地烷基各自獨立地具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子，其中A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子：、其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為特別具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳 為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子的烷基，且其中M+為鹼金屬離子，較佳為Li+、K+或Na+，更佳為K+或Na+。
在根據本發明之設備V 2 之較佳的實施態樣中，在A 1* 中的鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -所組成之群組，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中烷基各自獨立地具有1至6，較佳為1至4，更佳為1或2個碳原子，且A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R1、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為具有1至6，較佳為1至4，更佳為1或2個碳原子的烷基。
在根據本發明之設備V 2 之更佳的實施態樣中，在A 1* 中的鹽S具有通式Q+(R1O)2PO2 -，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中烷基各自獨立為甲基或乙基，且R1、RA、RB、RC各自獨立為甲基或乙基。
在根據本發明之設備V 2 之又更佳的實施態樣中，在A 1* 中的鹽S具有通式Q+(R1O)2PO2 -，且Q+係選自由1,3-二甲基咪唑鎓鹽、1,3-二乙基咪唑鎓鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽所組成之群組，且RA、RB、RC、R1各自獨立為甲基或乙基。甚至更佳地Q+於是為1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽，且RA、RB、RC、R1各自獨立為甲基或乙基。
此外，在根據本發明之設備V 2 的所有前述實施態樣中，特別佳的是A 1* 中的RA、RB、RC各自獨立地選自甲基、乙基，更佳地RA=RB=RC=甲基或RA=RB=RC=乙基，特別佳地RA=RB=RC=乙基。
液體吸收介質A 1* 可以結構(I)之磷酸三烷酯與鹽S的純混合物形式用於根據本發明之方法中。另一選擇地且較佳地，在根據本發明之方法中，液體吸收介質A 1* 為水溶液，其中所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量特別地在以水溶液總重量為基準計的65重量%至95重量%之範圍內。所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量又更佳地在以水溶液總重量為基準計的70重量%至90重量%之範圍內，甚至更佳地在75重量%至87重量%之範圍內。
在液體吸收介質A 1* 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯對鹽S之比未受到任何更多的限制。然而，較佳的是在根據本發明之設備V 2 中使用其中所有結構(I)之磷酸三烷酯的總重量對所有鹽S的總重量之比係在1：9999至1：9，更佳地在1：9999至1：99，甚至更佳地在1：9999至1：999之範圍內的吸收介質A 1* 。
關於第二組件，根據本發明之設備V 2 包含吸水單元W abs2 ，其經設立用於使潮濕氣體混合物與液體吸收介質A 1* 接觸。吸水單元W abs2 可特別包含額外的熱交換器W z2 ，其經設立而使得液體吸收介質A 1* 可冷卻。可使用的此種類之吸水單元W abs2 特別包括熟習本技術領域者已知的吸水器。該吸水器係建基於增加液體吸收介質A 1* 的表面積及同時在吸水期間達成液體吸收介質A1*於吸水器中最長可能的滯留時間之原理。在此特別有可能使用選自下列群組的吸水器：填充床、噴霧塔、下降膜、氣泡塔、層板塔、濕式洗滌器(例如Venturi洗滌器)、攪拌槽及該等吸 收器之組合。特別佳的是使用下降膜作為吸水器，特別為殼與管下降膜。
關於第三組件，根據本發明之設備V 2 包含脫水單元W des2 ，其包含熱交換器W x2 ，且經設立用於至少部分移除液體吸收介質A 1* 的水。可特別為此使用熟習本技術領域者已知的熱交換器與脫水器之組合。脫水單元W des2 係建基於供應熱至液體吸收介質A 1* 、增加液體吸收介質A 1* 的表面積及同時達成液體吸收介質A 1* 於脫水單元中最長可能的滯留時間之原理。
可使用的包含熱交換器W x2 之脫水單元W des2 特別包括熟習本技術領域者已知的熱交換器與脫水器之組合，特別為具有上游熱交換器(特別為殼與管熱交換器、層板與框架熱交換器)的水平管蒸發器。另外，包含熱交換器W x2 之脫水單元W des2 亦可為具有整合之熱交換器的脫水器。此等具有整合之熱交換器的脫水器特別為升膜蒸發器、長管垂直蒸發器、短管垂直蒸發器、強制循環蒸發器、攪動式薄膜蒸發器。特別佳的是使用下降膜作為脫水單元W des2 ，特別為殼與管下降膜。
關於第四組件，根據本發明之設備V 2 包含迴路U 2 ，其連接吸水單元W abs2 與脫水單元W des2 ，且液體吸收介質A 1* 可藉助於該迴路循環。迴路U 2 較佳為導管，更佳為選自由管子、軟管所組成之群組。在更佳的實施態樣中，迴路U 2 亦包含幫浦。
在較佳的實施態樣中，設備V 2 包含另一熱交換器 W y2 (除了脫水單元W des2 所包含的熱交換器W x2 之外)。設立熱交換器W y2 使得以將來自於由脫水單元W des2 導出的液體吸收介質A 1* 的熱供應至自吸水單元W abs2 送至脫水單元W des2 的液體吸收介質A 1* 。這可藉由使用熱交換器W y2 而確保，特別為選自殼與管熱交換器、層板與框架熱交換器的熱交換器。
在更佳的實施態樣中，設備V 2 為吸收式熱幫浦的一部分。此吸收式熱幫浦於是包含冷凝器、蒸發器及冷卻劑作為其他組件，其中冷卻劑為水。
冷凝器特別經由導管連接至脫水單元W des2 ，且其經設立用於在脫水單元W des2 中冷凝自液體吸收介質A 1* 至少部分移除的水。冷凝器較佳地亦包含冷卻水迴路。
蒸發器特別經由導管(其可包含節流裝置(throttling means))連接至冷凝器且經由另一導管連接至吸水單元W abs2 ，且其經設立用於蒸發來自冷凝器之冷凝水。蒸發器較佳地亦包含<1巴，更佳為<0.1巴之壓力，能使冷凝水在最低的可能溫度下蒸發。蒸發器更佳地可另外包含一可由其提取熱且因而可使得冷凝水蒸發之設備(例如冷卻劑導管，冷卻劑於其中通向使水蒸發的空間)。
最後，本發明亦關於吸收介質A 1* 本身，其中吸收介質A 1* 包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，其中Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中特別地烷基各自獨立地具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子，其中A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為特別具有1至10，較佳為1至8，更佳為1至6，還更佳為1至4，甚至更佳為1或2個碳原子的烷基，且其中M+為鹼金屬離子，較佳為Li+、K+或Na+，更佳為K+或Na+。
在根據本發明之吸收介質A 1* 之較佳的實施態樣中，在該介質中的鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -所組成之群組，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中烷基各自獨立地具有1至6，較佳為1至4，更佳為1或2個碳原子，且A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R1、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為具有1至6，較佳為1至4，更佳為1或2個碳原子的烷基。
在根據本發明之吸收介質A 1* 之更佳的實施態樣中，在該介質中的鹽S具有通式Q+(R1O)2PO2 -，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中烷基各自獨立為甲基或乙基，且R1、RA、RB、RC各自獨立為甲基或乙基。
在根據本發明之吸收介質A 1* 之又更佳的實施態樣中，在該介質中的鹽S具有通式Q+(R1O)2PO2 -，且Q+係選自由1,3-二甲基咪唑鎓鹽、1,3-二乙基咪唑鎓鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽所組成之群組，且RA、RB、RC、R1各自獨立為甲基或乙基。甚至更佳地Q+於是為1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽，且RA、RB、RC、R1各自獨立為甲基或乙基。
此外，在根據本發明之吸收介質A 1* 的所有前述實施態樣中，特別佳的是A 1* 中的RA、RB、RC各自獨立地選自甲基、乙基，更佳為RA=RB=RC=甲基或RA=RB=RC=乙基，特別佳為RA=RB=RC=乙基。
液體吸收介質A 1* 可以結構(I)之磷酸三烷酯與鹽S之純混合物形式存在。另一選擇地且更佳地，液體吸收介質A 1* 為水溶液，其中所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量特別地在以水溶液總重量為基準計的65重量%至95重量%之範圍內。在A 1* 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量，又更佳地在以水溶液總重量為基準計的70重量%至90重量%之範圍內，甚至更佳地在75重量%至87重量%之範圍內。
在液體吸收介質A 1* 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯對鹽S之比未受到任何更多的限制。在液體吸收介質A 1* 中， 所有結構(I)之磷酸三烷酯的總重量對所有鹽S的總重量之比較佳地在1：9999至1：9，更佳地在1：9999至1：99，還更佳地在1：9999至1：999之範圍內。
在下文闡述之圖1和2顯示根據本發明之方法及根據本發明之設備之較佳的實施態樣。
圖1(縮寫成〝圖1(Fig.1)〞)顯示根據本發明之設備V 2 /V 1 的實施態樣。
在圖1中所示之設備V 1 包含吸水單元W abs1 <103>(具有隨意的額外的熱交換器W z1 <104>)，導管<101>係通向該單元，及導管<102>係自該單元離開；脫水單元W des1 ，其包含熱交換器W x1 <108>和脫水器<109>，且導管<111>係通向該單元，及導管<110>、<112>和<113>係自該單元離開；及由導管<106>、<111>和<113>或<106>、<111>、<112>和<105>所構成的迴路U 2 (在各情況中隨意地具有導管<114>)。在圖1中的設備亦可隨意地包含另一熱交換器W y1 <107>，導管<106>和<112>係通向該熱交換器，及導管<105>和<111>係自該熱交換器離開。另外，設備V 1 亦包含液體吸收介質A 1 。該介質係設置在前述組件吸水單元W abs1 、脫水單元W des1 、迴路U 1 中之一或多者中。吸水單元W abs1 <103>亦可隨意地包含額外的熱交換器W z1 <104>，其可使液體吸收介質A 1 的溫度來到例如10℃至100℃，較佳為15℃至80℃，更佳為20℃至50℃，還更佳為20℃至30℃。迴路U 2 亦可隨意地另外包含用於運送液體吸收介質A 1 之幫浦。
根據本發明之方法現使用圖1以例證方式參考設備V 1 加以說明：
具有例如2℃至100℃之溫度的潮濕氣體混合物流G 1 (該氣流可為潮濕空氣、潮濕天然氣或潮濕氣體混合物，有關此選項亦可參考圖2)係經由導管<101>供應至吸水單元W abs1 <103>，且在此與經由導管<105>或經由導管<113>供應至吸水單元W abs1 <103>的液體吸收介質A 1 接觸。吸水單元W abs1 <103>可為上文就W abs1 所列舉之吸水器中任一者，特別為下降膜。經由導管<101>供應的氣體混合物G 1 與經由導管<105>或經由導管<113>供應的液體吸收介質A 1 在吸水單元W abs1 <103>中接觸以得到具有與液體吸收介質A 1 相比而升高的水含量之液體吸收介質A 2 ，及經由導管<102>排出之氣體混合物流G 2 ，其中G 2 具有與潮濕氣體混合物G 1 相比而更少的水含量。取決於應用而定，G 2 特別為除濕之天然氣。吸水單元W abs1 <103>亦可隨意地包含額外的熱交換器W z1 <104>，其可以調整液體吸收介質A 1 的溫度至10℃至100℃，較佳為15℃至80℃，更佳為20℃至50℃，還更佳為20℃至30℃之範圍。液體吸收介質A 2 接著較佳地經由導管<106>、<111>及熱交換器W y1 <107>(或當不使用熱交換器W y1 <107>時，則經由導管<106>、<111>和<114>)通向由熱交換器W x1 <108>及脫水器<109>所組成的脫水單元W des1 。可另外將隨意的熱交換器W y1 <107>中的熱供應至載水液體吸收介質A 2 。接著在脫水器<109>中進行自液體吸收介質A 2 移除至少部分的水，以得到具有與液 體吸收介質A 2 相比而更少的水含量之液體吸收介質A 3 。被移除的水接著以液體或蒸氣(較佳為蒸氣)經由導管<110>自脫水器<109>排出。接著自脫水器<109>排出液體吸收介質A 3 且返回吸水單元W abs1 <103>。這可直接進行，亦即經由圖1中以虛線形式所示之導管<113>。另一選擇地且較佳地，液體吸收介質A 3 亦可經由導管<112>供應至隨意的熱交換器W y1 <107>，接著於其中以來自經由導管<112>供應至隨意的熱交換器W y1 <107>之液體吸收介質A 3 的熱供應給經由導管<106>供應至隨意的熱交換器W y1 <107>之液體吸收介質A 2 。一旦濃縮之液體吸收介質A 3 已經由導管<105>或<113>供應至吸水單元W abs1 時，該介質在新循環中再用作為使氣流至少部分除濕的A 1 。
圖2(縮寫成〝圖2(Fig.2)〞)係以示意圖方式顯示整合至設備V 2 中的吸收式急冷器。構件<101>至<114>係如圖1之設備V 2 所示。另外，在圖2中的吸收式急冷器亦包含冷凝器<211>，其經由導管<110>連接至脫水單元W des2 <109>且經設立用於在脫水單元W des2 中冷凝自液體吸收介質A 1* 至少部分移除的水。冷凝器<211>較佳地亦包含熱交換器<212>，其可供應冷卻水。
以圖2所示之吸收式急冷器亦包含蒸發器<214>，其經由導管<216>(其可隨意地包含節流裝置<213>)連接至冷凝器<211>，及經由導管<101>與吸水單元W abs2 連接。設立蒸發器<214>以蒸發來自冷凝器的冷凝水。另外，蒸發器<214>更佳地亦可包含熱交換器<215>，其供應一可由提 取熱且因此使冷凝水蒸發之介質(例如特別以水作為冷卻劑的冷卻劑導管，此冷卻劑通向蒸發器<214>)。
在根據本發明之方法的實施態樣中(使用圖2參考設備V 1 於下文說明)，源自蒸發器<214>的潮濕氣體混合物G係經由導管<101>通向吸水單元W abs1 <103>。在脫水單元W des1 移除的水係經由導管<110>供應至冷凝器<211>，該水於其中再冷凝。為此，同樣隨意地可使用安裝在冷凝器中的冷卻水迴路作為熱交換器<212>。接著冷凝水經由導管<216>供應至蒸發器<214>，在其中特別於低壓下完成水蒸發，因此導致冷卻效應。這亦可隨意地使用節流裝置<213>完成。這在蒸發器<214>中達成冷卻作用，且例如冷卻劑可經由熱交換器<215>冷卻。所產生的水蒸氣接著經由導管<101>返回吸水單元W abs1 <103>。
隨後的實施例意欲闡述本發明，而不以任何方式限制本發明。
101、102、105、106、110、111、112、113、114、216‧‧‧導管
103‧‧‧吸水單元
104、107、108、212、215‧‧‧熱交換器
109‧‧‧脫水單元
211‧‧‧冷凝器
213‧‧‧節流裝置
214‧‧‧蒸發器
圖1和2顯示根據本發明之方法及根據本發明之設備之較佳的實施態樣。
為了模擬分解，將二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓鹽(〝EMIM DEP〞，根據WO 2004/016631 A1製得)與磷酸三乙酯(〝TEP〞；自Sigma Aldrich購得；CAS編號：78-40- 0)以下列的0.1克混合物在150℃下培育20分鐘。
C1：85重量% EMIM DEP與15重量% H2O之混合物；I1：75重量% EMIM DEP、15重量% H2O、10重量% TEP的混合物；I2：80重量% EMIM DEP、15重量% H2O、5重量% TEP的混合物；I3：84重量% EMIM DEP、15重量% H2O、1重量% TEP的混合物。
在培育之後，以氣體層析術及質譜術對氣相進行分解產物N-甲基咪唑的研究。
使用火焰離子化檢測器(flame ionization detector)所測量的N-甲基咪唑波峰之強度波峰面積與在氣相中的比例成正比。
在樣品中C1卻觀察到不同的N-甲基咪唑波峰，其不存在於樣品I1、I2和I3中。這顯示磷酸三乙酯展現出驚奇的穩定效應。
亦以其他的磷酸三烷酯觀察到相應的結果。

Claims (15)

  1. 一種使潮濕氣體混合物G 1 除濕的方法，其中使該潮濕氣體混合物G 1 與液體吸收介質A 1 接觸，該液體吸收介質包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，該接觸獲得具有與該潮濕氣體混合物G 1 相比而更少的水含量之氣體混合物G 2 及具有與該液體吸收介質A 1 相比而升高的水含量之液體吸收介質A 2 ，其中Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，及A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為烷基，其中R1、R2、R3各自獨立為烷基，且其中M+為鹼金屬離子，其中該液體吸收介質A 1 為水溶液，其中在該液體吸收介質A 1 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量係在以該水溶液總重量為基準計的65重量%至95重量%之範圍內，及其中在該液體吸收介質A 1 中的所有結構(I)之磷酸三烷酯的總重量對所有鹽S的總重量之比係在1：9999至1：9之範 圍內。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中該烷基各自獨立地具有1至10個碳原子，且其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為具有1至10個碳原子的烷基，且其中M+=Li+、K+或Na+。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該鹽S係選自Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -之群組，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中該烷基各自獨立地具有1至6個碳原子，且A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R1、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為具有1至6個碳原子的烷基。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中RA、RB、RC各自獨立地選自甲基、乙基。
  5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該方法係連續進行。
  6. 一種用於使潮濕氣體混合物除濕之設備V 2 ，其包含下列組件：(i)液體吸收介質A 1*，其包含至少一種結構(I)之磷 酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，(ii)至少一種吸水單元W abs2 ，其經設立用於使該潮濕氣體混合物與該液體吸收介質A 1*接觸，(iii)至少一種脫水單元W des2 ，其包含熱交換器W x2 ，且經設立用於至少部分移除液體吸收介質A 1*的水，及(iv)迴路U 2 ，其連接該吸水單元W abs2 與該脫水單元W des2 ，且該液體吸收介質A 1*可藉助於該迴路循環，其特徵在於Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，及A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為烷基，其中R1、R2、R3各自獨立為烷基，且其中M+為鹼金屬離子，其中該液體吸收介質A1*為水溶液，其中在A 1*中的所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量係在以該水溶液總重量為基準計的65重量%至95重 量%之範圍內，及其中在A 1*中的所有結構(I)之磷酸三烷酯的總重量對所有鹽S的總重量之比係在1：9999至1：9之範圍內。
  7. 根據申請專利範圍第6項之設備V 2 ，其中在A 1*中的Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中該烷基各自獨立地具有1至10個碳原子，且其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為具有1至10個碳原子的烷基，且其中M+=Li+、K+或Na+。
  8. 根據申請專利範圍第6或7項之設備V 2 ，其中在A 1*中的該鹽S係選自Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -之群組，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中該烷基各自獨立地具有1至6個碳原子，且A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R1、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為具有1至6個碳原子的烷基。
  9. 根據申請專利範圍第6項之設備V 2 ，其中RA、RB、RC彼此獨立地選自甲基、乙基。
  10. 一種吸收式熱幫浦，其包含根據申請專利範圍第6至9項中任一項之設備V 2 及作為另外組件的冷凝器、蒸發器和冷卻劑，其中該冷卻劑為水。
  11. 一種根據申請專利範圍第6至9項中任一項之設備V 2 的用途，其係用於進行根據申請專利範圍第1至5項中任一項之方法。
  12. 一種吸收介質A 1*，其包含至少一種結構(I)之磷酸三烷酯 與至少一種鹽S的混合物，該鹽S係選自由Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -、(Q+)2R2OPO3 2-、Q+M+R3OPO3 2-所組成之群組，其中Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，及A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、HSO4 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為烷基，且M+為鹼金屬離子，其中該吸收介質A 1*為水溶液，其中所有結構(I)之磷酸三烷酯與所有鹽S的總重量係在以該水溶液總重量為基準計的65重量%至95重量%之範圍內，及其中所有結構(I)之磷酸三烷酯的總重量對所有鹽S的總重量之比係在1：9999至1：9之範圍內。
  13. 根據申請專利範圍第12項之吸收介質A 1*，其中Q+為 二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中該烷基各自獨立地具有1至10個碳原子，且其中R*、R’、R”、RA、RB、RC、R1、R2、R3各自獨立為具有1至10個碳原子的烷基，且其中M+=Li+、K+或Na+。
  14. 根據申請專利範圍第12或13項之吸收介質A 1*，其中該鹽S係選自Q+A-、Q+(R1O)2PO2 -之群組，且Q+為二烷基咪唑鎓鹽陽離子，其中該烷基各自獨立地具有1至6個碳原子，且A-為選自由R*COO-、R’SO3 -、R”SO4 -所組成之群組的陰離子，其中R*、R1、R’、R”、RA、RB、RC各自獨立為具有1至6個碳原子的烷基。
  15. 根據申請專利範圍第12項之吸收介質A 1*，其中RA、RB、RC彼此獨立地選自甲基、乙基。
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