TWI783192B - 濕氣混合物的除濕方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於濕氣混合物的除濕方法。本發明進一步關於濕氣混合物的除濕設備,以及該設備於根據本發明之方法中的用途。本發明亦關於該方法及該設備中所使用之吸收介質。
Description
本發明係關於濕氣混合物的除濕方法。本發明進一步關於濕氣混合物的除濕設備,以及該設備於根據本發明之方法中的用途。本發明亦關於該方法及該設備中所使用之吸收介質。
於眾多技術領域中,必須對濕氣混合物進行除濕。
例如,建築物或交通工具之通風及空調通常不只必須冷卻,而且亦必須使空氣除濕,原因係待冷卻之空氣通常太潮濕,以致於在冷卻至所希望之溫度期間,溫度降至低於露點溫度。因此,於傳統空調系統中,空氣除濕佔電力消耗的一大部分。
藉由以乾燥介質吸附或吸收水使空氣除濕,然後藉至加熱至再次脫水之溫度使滿載水之乾燥介質再生,減少建築物之空調系統的電力消耗。相較於吸附於固態吸附劑,吸收於液態吸收介質之優點係可在降低之裝備複雜度及以較少乾燥介質下進行空氣乾燥,以及使用太陽熱使滿載水之乾燥介質再生係更容易進行。
使用對濕氣混合物除濕之另一技術領域為吸收式急冷器(其原理描述於WO 2014/079675 A1;根據本發明,「吸收式急冷器」係與「吸收式熱泵」同義使用)。此處,濕氣體混合物係於低壓下蒸發水期間形成。需要從濕氣混合物去除如此形成之水蒸氣,因此該混合物隨後可送回水蒸發以經歷新的循環。此處,吸收於液態吸收介質比吸附於固態吸附介質更有利。
最後,於天然氣採收中,對濕氣混合物除濕亦相當重要,例如DE 10 2010 004 779 A1所述。
空氣或天然氣除濕設備及急冷器中所結合的材料之實例包括鈦、銅及貴金屬。以鋁為主之組件亦安裝於空氣除濕設備中。相較於諸如鈦、銅或不鏽鋼之替代材料,鋁具有較高熱傳導率之優點。另外,其較容易加工、較輕以及較便宜。因此,於汽車製造中,特別是由鋁製成之空調系統優於其他材料。
迄今用作商業空調系統中之液態吸收介質的溴化鋰、氯化鋰或氯化鈣之水溶液具有對於空調系統中通常使用的構造材料具腐蝕性,因此空調系統必須使用昂貴構造材料的缺點。鋁特別會遭遇該問題。該等溶液會因從吸收介質結晶出鹽而另外造成問題。
Y. Luo等人於Appl. Thermal Eng. 31 (2011) 2772-2777中提出使用離子液體四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓代替溴化鋰水溶液以乾燥空氣。然而,該離子液體具有僅具不良吸收能力之缺點。
Y. Luo等人於Solar Energy 86 (2012) 2718-2724提出使用離子液體乙酸1,3-二甲基咪唑鎓作為四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓之替代品以乾燥空氣。然而,乙酸1,3-二甲基咪唑鎓不安定,且於脫附期間相當程度地分解。
US 2011/0247494 A1段落[0145]中提出之離子液體亦遭遇此問題。該文件提出使用乙酸三甲基銨或乙酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓作為液態乾燥劑代替氯化鋰水溶液。實施例3比較一系列其他離子液體從濕空氣之吸水性。
CN 102335545 A描述不會遭遇上述問題之離子液體水溶液作為用於空氣除濕的吸收介質。報告指出該吸收介質對鋼無腐蝕性。所述之離子液體尤其是二甲基磷酸1,3-二甲基咪唑鎓、二甲基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓及二甲基磷酸1-丁基-3-甲基咪唑鎓。CN 102335545 A主要關於以鋼為主之空氣除濕機。然而,基於上述因素,該材料不如鋁好。另外,以CN 102335545 A中引述之離子液體所獲致的對於有效率空氣除濕而言相當重要之熱傳相對低。
然而,熱傳是選擇吸收介質時必須考慮的重要參數。因此,在空氣除濕吸收領域中,特別容易採用在其本身與空氣除濕機之其他組件之間的確保特別良好熱傳之介質。於使用金屬組件(例如鋁)之空氣除濕機中,熱傳至少部分發生於吸收介質與金屬表面之間。
在此情況下,於金屬表面之濕潤性能愈佳,則熱/質量傳遞能力變得愈高。因此,獲得較高之除濕力及較高效率。因離子液體對於一些金屬無腐蝕性,其極適合用作吸收介質(吸收劑)。另一方面,由於離子液體具有比無機系吸收劑相對高之黏度,為實現較佳質量傳遞及熱傳,需要研發有效添加劑以加強離子液體之濕潤能力。
該發明之目的係產生由非腐蝕性離子液體及濕潤添加劑組成之最佳調配物。
在此情況下,DE 10 2016 210 478 A1描述特別適合應用於含有鋁表面之設備的吸收介質。使用諸如磷酸三烷基酯之先前技術可降低水載系統(waterborne system)之表面張力。然而,表面張力降低及接觸角受到限制。此外,磷酸三烷基酯類容易水解,所得產物諸如二烷基磷酸會造成腐蝕。
同樣的,於陰離子添加劑之情況下,其表面活化能力容易受pH影響。
因此,即使該等先前技術吸收介質可有利地用於此目的,但本領域仍需要顯示此有利表現以及甚至提供較佳熱傳之其他吸收介質。
因此本發明具有進一步提供解決該等問題以及用於空調系統、空氣除濕機、吸收式急冷器等,特別是以鋁為主之空調系統時,特別確保相較於先前技術吸收介質改善熱傳的吸收介質之目的。
現已意外發現實現此目的之吸收介質。
2.1 根據結構(II
)之化合物
因此,在第一態樣中,本發明係關於用於在設備V1
中除濕濕氣混合物G
的方法,特別是濕空氣,該方法包括下列步驟:
(a) 使該濕氣混合物G
與液態吸收介質AVE
接觸,該液態吸收介質AVE
包含選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,該液態吸收介質AVE
至少部分吸收來自該濕氣混合物G
的水,
以獲得相較於該液態吸收介質AVE
,具有水含量增加之液態吸收介質AVE1
;及相較於該濕氣混合物G
,具有相對低水含量之氣體混合物G1
,
(b) 至少部分去除該液態吸收介質AVE1
的水,以獲得相較於該液態吸收介質AVE1
,具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
,
其中,該設備V1
至少部分包含由金屬構造材料所製成之表面OAl
,且於該設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的該液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料所製成之表面OAl
接觸,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,特別是,烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,更佳為K+
或Na+
,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,較佳為0至2,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數,
以及更佳的,p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數,
且其中,金屬係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,且其中該金屬最佳為鋁。
氣體混合物G
無特定限制。應暸解「濕」於本發明內容中意指「包含水,特別是水蒸氣」。應暸解「除濕」意指至少部分去除水。
應暸解「至少部分」於本發明內容中意指「部分或完全」。
因此應暸解「濕氣混合物G
」於本發明內容中意指氣體混合物G
包含水,較佳為水蒸氣(應暸解「水蒸氣」意指呈氣態物理狀態之水),此外其組成無特別限制。該濕氣混合物之水含量無特別限制,且特別為0.01 vol.-%至99.99 vol.-%(「vol.-%」意指以濕氣混合物G
之整體體積為基準計之水蒸氣的體積)。此外,濕氣G
之組成可視根據本發明之方法的應用而改變。濕氣混合物G
特別選自濕天然氣、濕空氣(此可為濕室內空氣或吸收式急冷器中從水蒸發形成之濕空氣),較佳為濕空氣。就濕天然氣而言,水含量特別是為0.01 vol.-%至15.00 vol.-%;就濕空氣而言,在濕室內空氣的情況,該含量特別為0.01 vol.-%至15.00 vol.-%,或關於吸收式急冷器中從水蒸發形成之濕空氣時,特別為95.00 vol.-%至99.99 vol.-%之較佳範圍。
根據本發明之「二烷基咪唑鎓」陽離子較佳為1,3-二烷基咪唑鎓陽離子。
應暸解「在1至5之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、及5之所有整數,即,包括1及5兩個端值。
應暸解「在1至6之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、5、及6之所有整數,即,包括1及6兩個端值。
應暸解「在1至8之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、5、6、7、及8之所有整數,即,包括1及8兩個端值。
應暸解「在0至2之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、及2之所有整數,即,包括0及2兩個端值。
應暸解「在0至3之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、及3之所有整數,即,包括0及3兩個端值。
應暸解「在0至30之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、及30之所有整數,即,包括0及30兩個端值。
應暸解「在0至10之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、及10之所有整數,即,包括0及10兩個端值。
應暸解「在0至5之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、3、4、及5之所有整數,即,包括0及5兩個端值。
應暸解「在1至15之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、及15之所有整數,即,包括1及15兩個端值。
條件「其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數」意指p及q各必須滿足二者條件,即,p必須為介於0與30之整數,以及q必須為介於0與30之整數,且p及q之選擇必須使其總和在0至30之範圍。
條件「其中,p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數」意指p及q各必須滿足二者條件,即,p必須為介於0與10之整數,以及q必須為介於0與10之整數,且p及q之選擇必須使其總和在0至10之範圍。
根據本發明之方法係於設備V1
中進行,該設備V1
至少部分包含由金屬構造材料所製成之表面OAl
(本發明內容中,OAl
為「金屬構造材料製成之表面」的簡稱),以及其中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料所製成之表面OAl
接觸。
意外發現,根據本發明之吸收介質顯示比純離子液體低之表面張力。此外,意外觀察到,根據本發明之吸收介質與鋁之間的接觸角低於純離子液體,因此有利於良好熱傳。
因此,金屬構造材料OAl
係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,最佳為鋁。
根據本發明之較佳鋼材料為不鏽鋼。
根據本發明之較佳貴金屬係選自由鉑、金、銀所組成之群組。最佳貴金屬為鉑。
特別是,可能使用具有下列組件之設備V1
:
(i) 至少一種水吸收單元Wabs1
,其係設置以使濕氣混合物與液態吸收介質AVE
接觸,
(ii) 至少一種脫水單元Wdes1
,其包含熱交換器Wx1
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVE
之水,
(iii) 以及迴路U1
,其連接水吸收單元Wabs1
與脫水單元Wdes1
,以及可藉以使液態吸收介質AVE
循環。
水吸收單元Wabs1
為特別是於其中進行根據本發明之方法的步驟a)之組件。可用作水吸收單元Wabs1
者特別是熟習本領域之人士已知的水吸收器。該等吸收器係基於增加液態吸收介質AVE
之表面積,同時獲致液態吸收介質AVE
在吸收水期間於水吸收器中最長可能滯留時間之原理。此處,特別可能使用選自由下列所組成之群組的水吸收器:填充床、噴霧塔、落膜、泡罩塔、泡盤塔、濕式洗滌器(文氏管洗滌器)、攪拌槽及該等吸收器之組合。特佳係使用落膜作為水吸收器,特別是殼管式落膜。水吸收單元Wabs1
特別亦可包含經設置以使液態吸收介質AVE
可冷卻之額外的熱交換器Wz1
。
包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
為特別是於其中進行根據本發明之方法之步驟b)的組件。脫水單元Wdes1
係基於對滿載水之液態吸收介質AVE
(特別是AVE1
)供應熱、增加滿載水之液態吸收介質AVE
(特別是AVE1
)之表面積,同時獲致滿載水之液態吸收介質AVE
(特別是AVE1
)於脫水單元中之最長可能滯留時間的原理。
可用作包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
者特別是熟習本領域之人士已知之熱交換器與脫水器的組合,特別是具有上游熱交換器之平管式蒸發器,特別是殼管式熱交換器、板框式熱交換器。此外,包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
亦可為具有整合式熱交換器之脫水器。此具有整合式熱交換器之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、攪動薄膜蒸發器。特佳係使用落膜作為脫水單元Wdes1
,特別是殼管式落膜。
迴路U1
特別使來自根據本發明之方法的步驟a)之AVE1
從水吸收單元Wabs1
遞送至脫水單元Wdes1
;更佳的,特別是以連續方式進行根據本發明之方法時,額外使來自根據本發明之方法的步驟b)之AVE2
從水吸收單元Wdes1
遞送至脫水單元Wabs1
。
迴路U1
特別為導管,特別是選自由管或軟管所組成之群組。
於另一佳實施態樣中,迴路U1
亦包含泵。
根據本發明之方法的第一步驟包含使濕氣混合物G
與液態吸收介質AVE
接觸,該液態吸收介質AVE
包含選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
。接觸係以熟習本領域之人士已知的任何方式進行,特別是於水吸收單元Wabs1
中進行。接觸使吸收介質AVE
至少部分吸收來自濕氣流G
之濕氣(即,水),以提供相較於該液態吸收介質AVE
,具有水含量增加之液態吸收介質AVE1
;及相較於該濕氣混合物G
,具有相對低水含量之氣體混合物G1
。
較佳係於接觸濕氣混合物G
期間冷卻吸收介質AVE
以從濕氣混合物G
吸收儘可能多之濕氣。此可例如經由水吸收單元Wabs1
中之額外熱交換器Wz1
獲致。於接觸濕氣混合物G
期間之吸收介質AVE
的溫度因而較佳係在2℃至100℃,較佳係3℃至80℃,更佳係4℃至50℃,最佳係5℃至30℃之範圍。
吸收介質AVE
包含選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,特別是,烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,又更佳為K+
或Na+
,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。
於根據本發明之方法的較佳實施態樣中,鹽S
係選自由Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
所組成之群組,較佳係鹽S
為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6、較佳為1至4、更佳為1至2個碳原子;且A-
係選自由R*COO-
、R'SO3 -
、R"SO4 -
所組成之群組的陰離子,其中R*、R1
、R'、R"各自彼此獨立地為具有1至6、較佳為1至4、更佳為1或2個碳原子之烷基。
於根據本發明之方法的更佳實施態樣中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地選自由甲基、乙基、丁基所組成之群組,甚至更佳係選自由甲基或乙基所組成之群組;且R1
為甲基或乙基。
於根據本發明之方法的又更佳實施態樣中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
係選自由下列所組成之群組:1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓;R1
為甲基或乙基。最佳的,鹽S
為二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
現已意外發現前文提及之鹽類S
的混合物顯示較低表面張力以及與鋁具有特別小之接觸角,因而於添加選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑時確保特別良好之表面濕潤作用。此造成相對大之接觸面積,因而亦造成較少未濕潤空間,因此造成設備V1
內部之經改善熱傳以及因而造成特別有效率方法。
液態吸收介質AVE
之結構(II
)之化合物可描述為可視情況經乙氧化之炔屬二醇化合物。其為熟習本領域之人士已知,以及可藉由鹼性觸媒之催化而從環氧乙烷及炔屬三級二醇類合成,例如US 3,268,593中所述。結構(II
)中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,較佳為0至2;且p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。更佳的,p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數。
最佳為結構(II
)之化合物,其中,m=n=2且p及q彼此獨立地為在0至4之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至4之範圍的整數。
如上述,已發現將選自由結構(II
)之化合物所組成之群組的化合物中之一者添加至鹽S
提供有利性質。
於根據本發明之方法中,液態吸收介質AVE
較佳為其中特別是結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之範圍的水溶液。又更佳係,AVE
中之結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
於根據本發明之方法中,吸收介質AVE
中之結構(II
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於根據本發明之方法中使用其中結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100之吸收介質AVE
。
於根據本發明之更佳實施態樣中,吸收介質AVE
包含至少一種如上述之鹽S
、至少一種結構(II
)之化合物及至少一種結構(I
)之化合物
其中,R為氫或甲基,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,
其中,y為在0至5之範圍的整數,
且其中,z為在1至15之範圍的整數,較佳為1至8,且其中較佳係x+y之總和為在1至6之範圍的整數。
於x>1之情況下,結構(I
)中之x單元中的z值可相同或不同。
於較佳實施態樣中,於結構(I
)中,x為在1至5之範圍的整數,且y為在0至5之範圍的整數,且z為在1至8之範圍的範圍,且x+y之總和為在1至6之範圍的整數。
結構(I
)之化合物可描述為矽氧烷化合物。此類化合物為熟習本領域之人士已知且可從描述Si-H鍵加成至不飽和鍵之催化水解方法合成。此方法係例如描述於N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemie der Elemente之第466 / 467頁,第1版之修正印刷品,VCH, 1990, Weinheim, Basel, Cambridge, New York (由Hückmann翻譯成德文)。
吸收介質AVE
包含至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物時,更佳係結構(I
)之全部化合物的總重對結構(II
)之全部化合物的總重之比係在3:1至1:3之範圍,更佳為1:1。
於根據本發明之方法中,液態吸收介質AVE
可呈鹽類S
與結構(II
)之化合物的純混合物形式使用,以及視情況存在結構(I
)之化合物。於根據本發明之方法中,更佳係液態吸收介質AVE
為其中特別是結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之水溶液。又更佳係,AVE
中之結構(I
)之全部化合物、結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
於根據本發明之方法中,吸收介質AVE
中之結構(II
)之全部化合物及視情況之結構(I
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於根據本發明之方法中使用其中結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100之吸收介質AVE
。
根據本發明之方法的第一步驟中所獲得且相較於濕氣混合物G
具有相對低水含量之氣體混合物G1
則表示已除濕氣流,其視應用而定,可呈已除濕空氣形式送回居住空間或工作空間,或在天然氣的情況下可供應用以發電。
相較於液態吸收介質AVE
,根據本發明之方法的第一步驟中所獲得之吸收介質AVE1
具有增加之水含量。將暸解,就其中所含的結構(II
)之化合物及視情況之結構(I
)之化合物以及其中所含的鹽類S
而言,AVE1
係與AVE
相同,較佳係僅以水含量區分。
根據本發明之方法的第二步驟包含至少部分去除液態吸收介質AVE1
的水以獲得相較於該液態吸收介質AVE1
,具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
。此另外包含特別對液態吸收介質AVE1
供應熱。熱供應及水的至少部分去除可以熟習本領域之人士已知的任何方式進行,特別是於包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
中進行。液態吸收介質AVE1
之水的至少部分去除提供相較於液態吸收介質AVE1
具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
。
將暸解,就其中所含的結構(II
)之化合物及視情況之結構(I
)之化合物以及其中所含的鹽類S
而言,吸收介質AVE2
係與AVE1
相同,較佳係僅以水含量區分。
根據本發明之方法的基本特徵係設備V1
至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
(本發明內容中,OAl
為「金屬構造材料製成之表面」的簡稱)。
因此,金屬構造材料OAl
係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,最佳為鋁。
應暸解本發明內容中之鋁構造材料意指非合金鋁以及其中特別是鋁的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鋁合金。鋁構造材料較佳為非合金鋁。
非合金鋁特別為具有純度為> 80 wt.-%、更佳為> 85 wt.-%、又更佳為> 90 wt.-%、又更佳為> 95 wt.-%、又更佳為> 98 wt.-%之鋁。特別是具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.5 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鋁。
除了鋁以外,鋁合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。然後,鋁構造材料可特別呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之「鋼構造材料」特別意指其中鐵的質量分率大於所存在之每一種其他元素的質量分率的任何鐵合金。鋼構造材料中之鐵的比例較佳為> 50 wt.-%、更佳為≥ 60 wt.-%、又更佳為≥ 70 wt.-%、又更佳為≥ 80 wt.-%、又更佳為≥ 99 wt.-%。根據本發明,除了鐵之外,鋼構造材料特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦,更佳係選自由下列所組成之群組:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、鈦,特別是鉻,其中此又更佳係於鋼構造材料中具有大於10.5 wt.-%但小於50 wt.-%之質量分率。又更佳係,同時鋼構造材料中之碳含量則始終為< 2.06 wt.-%、又更佳為≤ 1.2 wt.-%。將解理鋼構造材料中之鐵、合金金屬(例如鉻)及碳的含量總和不應超過100 wt.-%。鋼構造材料特別可呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之鉑構造材料意指非合金鉑以及其中特別是鉑的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鉑合金。鉑構造材料較佳為非合金鉑。
非合金鉑特別為具有純度為> 80 wt.-%、更佳為> 85 wt.-%、又更佳為> 90 wt.-%、又更佳為> 95 wt.-%、又更佳為> 98 wt.-%之鉑。特別是具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.5 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鉑。
除了鉑以外,鉑合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。
鉑之描述比照適用於其他貴金屬,諸如銀、金,以及亦比照適用於其他金屬,諸如銅、鈦。
根據本發明之方法的另一基本特徵係於設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料(較佳為鋁)所製成之表面OAl
接觸。應暸解此意指所談論的液態吸收介質AVE
、AVE1
或AVE2
係於該接觸表面與由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
直接接觸。本發明內容中,應暸解「直接接觸」意指「濕潤」。將理解選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質與接觸表面中所包含之金屬(較佳為鋁)因此係直接接觸。於接觸表面中所包含之金屬為鋁的情況下,其無特別限制,以及特別係選自由元素鋁或鋁化合物所組成之群組,諸如特別是鈍化鋁(其中,應暸解鈍化鋁特別意指氧化鋁)。
於其中使用設備V1
且包含下列組件之根據本發明之實施態樣中:
(i) 至少一種水吸收單元Wabs1
,其係設置以使濕氣混合物與液態吸收介質AVE
接觸,
(ii) 至少一種脫水單元Wdes1
,其包含熱交換器Wx1
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVE
之水,
(iii) 以及迴路U1
,其連接水吸收單元Wabs1
與脫水單元Wdes1
,以及可藉以使液態吸收介質AVE
循環,
選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質與金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
接觸的接觸表面特別配置於選自由水吸收單元Wabs1
、脫水單元Wdes1
、迴路U1
所組成之群組的組件中之至少一者中,較佳係配置於選自由水吸收單元Wabs1
、脫水單元Wdes1
所組成之群組的組件中之至少一者中。
此係因為現已意外發現,根據本發明之選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑以及至少一種鹽S
之混合物顯示特別良好的金屬(特別是鋁構造材料)之濕潤作用,因而確保特別良好之熱傳以及因而特別適合作為具有由金屬(特別是鋁)構造材料所製成之表面OAl
的設備V1
中之液態吸收介質,於設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質中之一者係與金屬(特別是鋁)構造材料所製成之表面OAl
直接接觸。
於另一較佳實施態樣中,根據本發明之方法係以連續方式進行。應暸解此特別意指在步驟b)之後,再進行至少一次步驟a)及b),以及各例中於額外進行的步驟a)中所使用之液態吸收介質AVE
至少部分為從先前剛進行的步驟b)所獲得之液態吸收介質AVE2
,即,特別是各例中於額外進行的步驟a)中所使用之液態吸收介質AVE
的水含量和來自緊接在前的步驟b)之液態吸收介質AVE2
的水含量相同。
更佳係,該實施態樣包含以來自液態吸收介質AVE2
之熱加熱液態吸收介質AVE1
。此可於額外熱交換器Wy1
中進行,特別是選自由殼管式熱交換器及板框式熱交換器所組成之群組。此使得可以特別具能源效率之方式進行根據本發明之方法。
於另一態樣中,本發明亦關於本文所述之吸收介質AVE
以及其於吸收式急冷器中之用途。
於另一態樣中,本發明亦關於用於濕氣混合物除濕之設備V2
,特別是濕空氣,設備V2
包含下列組件:
(i) 液態吸收介質AVO
,其包含選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
(ii) 至少一種水吸收單元Wabs2
,其係設置以使濕氣混合物與液態吸收介質AVO
接觸,
(iii) 至少一種脫水單元Wdes2
,其包含熱交換器Wx2
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVO
之水,
(iv) 以及迴路U2
,其連接水吸收單元Wabs2
與脫水單元Wdes2
,以及可藉以使液態吸收介質AVO
循環,
其中,組件水吸收單元Wabs2
、脫水單元Wdes2
、迴路U2
中之至少一者至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
,且
其中,配置於設備V2
中者為液態吸收介質AVO
接觸由金屬構造材料製成之表面OAl
之至少一接觸表面,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,特別是,烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,更佳為K+
或Na+
,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,較佳為0至2,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數,以及更佳係p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數,
且其中,金屬係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,且其中該金屬最佳為鋁。
根據本發明之設備V2
適於濕氣混合物除濕,特別是濕空氣。該設備包含下列組件:
根據本發明之設備V2
包含液態吸收介質AVO
作為第一組件,該液態吸收介質包含選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑,其中
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,較佳為1,3-二烷基咪唑鎓陽離子,其中更佳係烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,又更佳為K+
或Na+
,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。
於根據本發明之設備V2
的較佳實施態樣中,於吸收介質AVO
中,鹽S
係選自由Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
所組成之群組,以及較佳為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6、較佳為1或4、更佳為1或2個碳原子;且A-
係選自由R*COO-
、R'SO3 -
、R"SO4 -
所組成之群組的陰離子,其中R*、R1
、R'、R"各自彼此獨立地為具有1至6、較佳為1至4、更佳為1或2個碳原子之烷基。
於根據本發明之設備V2
的更佳實施態樣中,於吸收介質AVO
中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子其中烷基各自彼此獨立地選自由甲基、乙基、丁基所組成之群組,甚至更佳係選自由甲基或乙基所組成之群組;且R1
為甲基或乙基。
於根據本發明之設備V2
的又更佳實施態樣中,於吸收介質AVO
中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
係選自由下列所組成之群組:1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓;R1
為甲基或乙基。最佳的,鹽S
為二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
現已意外發現前文提及之鹽類S
的混合物顯示較低表面張力以及與鋁具有特別小之接觸角,因而於添加選自由結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑時確保特別良好之表面濕潤作用。此造成相對大之接觸面積,因而亦造成較少未濕潤空間,因此造成設備設備V2
內部之經改善熱傳。
液態吸收介質AVO
之結構(II
)之化合物可描述為可視情況經乙氧化之炔屬二醇化合物。其為熟習本領域之人士已知,以及可藉由鹼性觸媒之催化而從環氧乙烷及炔屬三級二醇類合成,例如US 3,268,593中所述。結構(II
)中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,較佳為0至2;且p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。更佳的,p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數。
最佳為結構(II
)之化合物,其中,m=n=2且p及q彼此獨立地為在0至4之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至4之範圍的整數。
如上述,已發現將選自由結構(II
)之化合物所組成之群組的化合物中之一者添加至鹽S
提供有利性質。
液態吸收介質AVO
較佳為其中特別是結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計在係20.1 wt.-%至92 wt.-%之範圍的水溶液。又更佳係,AVO
中之結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
吸收介質AVO
中之結構(II
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於吸收介質AVO
中,結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100。
於根據本發明之更佳實施態樣中,吸收介質AVO
包含至少一種如上述之鹽S
、至少一種結構(II
)之化合物及至少一種結構(I
)之化合物
其中,R為氫或甲基,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,
其中,y為在0至5之範圍的整數,
且其中,z為在1至15之範圍的整數,較佳為1至8,且其中較佳係x+y之總和為在1至6之範圍的整數。
於x>1之情況下,結構(I
)中之x單元中的z值可相同或不同。
於較佳實施態樣中,於結構(I
)中,x為在1至5之範圍的整數,且y為在0至5之範圍的整數,且z為在1至8之範圍的範圍,且x+y之總和為在1至6之範圍的整數。
吸收介質AVO
包含至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物時,更佳係結構(I
)之全部化合物的總重對結構(II
)之全部化合物的總重之比係在3:1至1:3之範圍,更佳為1:1。
液態吸收介質AVO
可呈鹽類S
與結構(II
)之化合物的純混合物形式用於根據本發明之設備V2
,以及視情況存在結構(I
)之化合物。更佳係於根據本發明之設備V2
中,液態吸收介質AVO
為其中特別是結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之水溶液。又更佳係,AVO
中之結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
於根據本發明之設備V2
中,吸收介質AVO
中之結構(II
)之全部化合物及視情況之結構(I
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於根據本發明之設備V2
中使用其中結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100之吸收介質AVO
。
根據本發明之設備V2
包含水吸收單元Wabs2
作為第二組件,該水吸收單元係設置用於使濕氣混合物與液態吸收介質液態吸收介質AVO
。水吸收單元Wabs2
特別可包含經設置以使液態吸收介質AVO
可冷卻之額外的熱交換器Wz2
。可用作此水吸收單元Wabs2
者特別是熟習本領域之人士已知的水吸收器。該等吸收器係基於增加液態吸收介質AVO
之表面積,同時獲致液態吸收介質AVO
在吸收水期間於水吸收器中最長可能滯留時間之原理。此處,特別可能使用選自由下列所組成之群組的水吸收器:填充床、噴霧塔、落膜、泡罩塔、泡盤塔、濕式洗滌器(文氏管洗滌器)、攪拌槽及該等吸收器之組合。特佳係使用落膜作為水吸收器,特別是殼管式落膜。
根據本發明之設備V2
包含脫水單元Wdes2
作為第三組件,該脫水單元包含熱交換器Wx2
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVO
之水。可用於彼者特別是熟習本領域之人士已知的熱交換器及脫水器之組合。脫水單元Wdes2
係基於對液態吸收介質AVO
供應熱、增加液態吸收介質AVO
之表面積,同時獲致液態吸收介質AVO
於脫水單元中之最長可能滯留時間的原理。
可用作包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes2
者特別是熟習本領域之人士已知之熱交換器與脫水器的組合,特別是具有上游熱交換器之平管式蒸發器,特別是殼管式熱交換器、板框式熱交換器。此外,包含熱交換器Wx2
之脫水單元Wdes2
亦可為具有整合式熱交換器。此具有整合式熱交換器之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、攪動薄膜蒸發器。特佳係使用落膜脫水單元Wdes2
,特別是殼管式落膜。
根據本發明之設備V2
包含迴路U2
作為第四組件,該迴路連接水吸收單元Wabs2
與脫水單元Wdes2
,以及可藉以使液態吸收介質AVO
循環。迴路U2
較佳為導管,更佳為選自管或軟管所組成之群組。於另一較佳實施態樣中,迴路U2
亦包含泵。
根據本發明之設備V2
的基本特徵係該設備至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
(本發明內容中,OAl
為「金屬構造材料製成之表面」的簡稱)。
因此,金屬構造材料OAl
係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,最佳為鋁。
應暸解本發明內容中之鋁構造材料意指非合金鋁以及其中特別是鋁的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鋁合金。鋁構造材料較佳為非合金鋁。
非合金鋁特別為具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鋁。
除了鋁以外,鋁合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。然後,鋁構造材料可特別呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之「鋼構造材料」特別意指其中鐵的質量分率大於所存在之每一種其他元素的質量分率的任何鐵合金。鋼構造材料中之鐵的比例較佳為> 50 wt.-%、更佳為≥ 60 wt.-%、又更佳為≥ 70 wt.-%、又更佳為≥ 80 wt.-%、又更佳為≥ 99 wt.-%。根據本發明,除了鐵之外,鋼構造材料特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦,更佳係選自由下列所組成之群組:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、鈦,特別是鉻,其中此又更佳係於鋼構造材料中具有大於10.5 wt.-%但小於50 wt.-%之質量分率。又更佳係,同時鋼構造材料中之碳含量則始終為< 2.06 wt.-%、又更佳為≤ 1.2 wt.-%。將解理鋼構造材料中之鐵、合金金屬(例如鉻)及碳的含量總和不應超過100 wt.-%。鋼構造材料特別可呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之鉑構造材料意指非合金鉑以及其中特別是鉑的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鉑合金。鉑構造材料較佳為非合金鉑。
非合金鉑特別為具有純度為> 80 wt.-%、更佳為> 85 wt.-%、又更佳為> 90 wt.-%、又更佳為> 95 wt.-%、又更佳為> 98 wt.-%之鉑。特別是具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.5 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鉑。
除了鉑以外,鉑合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。
鉑之描述比照適用於其他貴金屬,諸如銀、金,以及亦比照適用於其他金屬,諸如銅、鈦。
根據本發明之設備V2
的另一基本特徵係配置於該設備中者為液態吸收介質AVO
接觸由金屬(較佳為鋁)構造材料製成之表面OAl
的接觸表面。應暸解此意指液態吸收介質AVO
係於該接觸表面與由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
直接接觸。本發明內容中,應暸解「直接接觸」意指「濕潤」。將理解,因此液態吸收介質AVO
及接觸表面中所包含之金屬(較佳為鋁)係直接接觸。於接觸表面中所包含之金屬為鋁的情況下,其無特別限制,以及特別係選自由元素鋁或鋁化合物所組成之群組,諸如特別是鈍化鋁(其中,應暸解鈍化鋁特別意指氧化鋁)。
於較佳實施態樣中,設備V2
包含另一熱交換器Wy2
(除脫水單元Wdes2
中所包含之熱交換器Wx2
以外)。熱交換器Wy2
係經設置以使從水吸收單元Wabs2
送至脫水單元Wdes2
之液態吸收介質AVO
可供應來自從液態吸收介質AVO
的熱,該介質係從脫水單元Wdes2
導離。此可藉由使用特別是選自殼管式熱交換器、板框式熱交換器之熱交換器作為熱交換器Wy2
而確保。
於另一較佳實施態樣中,設備V2
為吸收式急冷器的一部分。該吸收式急冷器則包含冷凝器、蒸發器及冷卻劑作為其他組件,其中冷卻劑為水。
冷凝器經由導管特別連接至脫水單元Wdes2
且係設置以冷凝脫水單元Wdes2
中從液態吸收介質AVO
至少部分去除的水。冷凝器較佳亦包含冷卻水迴路。
蒸發器經由導管(其可包含節流工具)特別連接至冷凝器,以及經由另一導管連接至水吸收單元Wabs2
且係設置以蒸發來自冷凝器的凝結水。蒸發器較佳亦包含< 1 bar之壓力,更佳為< 0.1 bar,以容許於最低可能溫度蒸發凝結水。蒸發器更佳可另外包含可自其吸熱因此可蒸發凝結水之設備(例如,冷卻劑於其中通至使水蒸發的空間之冷卻劑導管)。
2.2 根據結構(I
)之化合物
因此,在第二態樣中,本發明係關於用於在設備V1
中除濕濕氣混合物G
的方法,特別是濕空氣,該方法包括下列步驟:
(a) 使該濕氣混合物G
與液態吸收介質AVE
接觸,該液態吸收介質AVE
包含選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,該液態吸收介質AVE
至少部分吸收來自該濕氣混合物G
的水,
以獲得相較於該液態吸收介質AVE
,具有水含量增加之液態吸收介質AVE1
;及相較於該濕氣混合物G
,具有相對低水含量之氣體混合物G1
,
(b) 至少部分去除該液態吸收介質AVE1
的水,以獲得相較於該液態吸收介質AVE1
,具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
,
其中,該設備V1
至少部分包含由金屬構造材料所製成之表面OAl
,且於該設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的該液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料所製成之表面OAl
接觸,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,特別是,烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,更佳為K+
或Na+
,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,
其中,y為在0至5之範圍的整數,
且其中,z為在1至15之範圍的整數,較佳為1至8,
且其中,較佳係x+y之總和為在1至6之範圍的整數,
且其中,金屬係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,且其中該金屬最佳為鋁。
氣體混合物G
無特定限制。應暸解「濕」於本發明內容中意指「包含水,特別是水蒸氣」。應暸解「除濕」意指至少部分去除水。
應暸解「至少部分」於本發明內容中意指「部分或完全」。
因此應暸解「濕氣混合物G
」於本發明內容中意指氣體混合物G
包含水,較佳為水蒸氣(應暸解「水蒸氣」意指呈氣態物理狀態之水),此外其組成無特別限制。該濕氣混合物之水含量無特別限制,且特別為0.01 vol.-%至99.99 vol.-%(「vol.-%」意指以濕氣混合物G
之整體體積為基準計之水蒸氣的體積)。此外,濕氣G
之組成可視根據本發明之方法的應用而改變。濕氣混合物G
特別選自濕天然氣、濕空氣(此可為濕室內空氣或吸收式急冷器中從水蒸發形成之濕空氣),較佳為濕空氣。就濕天然氣而言,水含量特別是為0.01 vol.-%至15.00 vol.-%;就濕空氣而言,在濕室內空氣的情況,該含量特別為0.01 vol.-%至15.00 vol.-%,或關於吸收式急冷器中從水蒸發形成之濕空氣時,特別為95.00 vol.-%至99.99 vol.-%之較佳範圍。
根據本發明之「二烷基咪唑鎓」陽離子較佳為1,3-二烷基咪唑鎓陽離子。
應暸解「在1至5之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、及5之所有整數,即,包括1及5兩個端值。
應暸解「在1至6之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、5、及6之所有整數,即,包括1及6兩個端值。
應暸解「在1至8之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、5、6、7、及8之所有整數,即,包括1及8兩個端值。
應暸解「在0至2之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、及2之所有整數,即,包括0及2兩個端值。
應暸解「在0至3之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、及3之所有整數,即,包括0及3兩個端值。
應暸解「在0至30之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、及30之所有整數,即,包括0及30兩個端值。
應暸解「在0至10之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、及10之所有整數,即,包括0及10兩個端值。
應暸解「在0至5之範圍的整數」於本發明內容中意指0、1、2、3、4、及5之所有整數,即,包括0及5兩個端值。
應暸解「在1至15之範圍的整數」於本發明內容中意指1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、及15之所有整數,即,包括1及15兩個端值。
條件「其中,x為在1至5之範圍的整數,其中,y為在0至5之範圍的整數,且其中x+y之總和為在1至6之範圍的整數」意指x及y各必須滿足二者條件,即,x必須為介於1與5之整數,以及y必須為介於0與5之整數,且x及y之選擇必須使其總和在1至6之範圍。
根據本發明之方法係於設備V1
中進行,該設備V1
至少部分包含由金屬構造材料所製成之表面OAl
(本發明內容中,OAl
為「金屬構造材料製成之表面」的簡稱),以及其中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料所製成之表面OAl
接觸。
意外發現,根據本發明之吸收介質顯示比純離子液體低之表面張力。此外,意外觀察到,根據本發明之吸收介質與鋁之間的接觸角低於純離子液體,因此有利於良好熱傳。
因此,金屬構造材料OAl
係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,最佳為鋁。
根據本發明之較佳鋼材料為不鏽鋼。
根據本發明之較佳貴金屬係選自由鉑、金、銀所組成之群組。最佳貴金屬為鉑。
特別是,可能使用具有下列組件之設備V1
:
(i) 至少一種水吸收單元Wabs1
,其係設置以使濕氣混合物與液態吸收介質AVE
接觸,
(ii) 至少一種脫水單元Wdes1
,其包含熱交換器Wx1
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVE
之水,
(iii) 以及迴路U1
,其連接水吸收單元Wabs1
與脫水單元Wdes1
,以及可藉以使液態吸收介質AVE
循環。
水吸收單元Wabs1
為特別是於其中進行根據本發明之方法的步驟a)之組件。可用作水吸收單元Wabs1
者特別是熟習本領域之人士已知的水吸收器。該等吸收器係基於增加液態吸收介質AVE
之表面積,同時獲致液態吸收介質AVE
在吸收水期間於水吸收器中最長可能滯留時間之原理。此處,特別可能使用選自由下列所組成之群組的水吸收器:填充床、噴霧塔、落膜、泡罩塔、泡盤塔、濕式洗滌器(文氏管洗滌器)、攪拌槽及該等吸收器之組合。特佳係使用落膜作為水吸收器,特別是殼管式落膜。水吸收單元Wabs1
特別亦可包含經設置以使液態吸收介質AVE
可冷卻之額外的熱交換器Wz1
。
包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
為特別是於其中進行根據本發明之方法之步驟b)的組件。脫水單元Wdes1
係基於對滿載水之液態吸收介質AVE
(特別是AVE1
)供應熱、增加滿載水之液態吸收介質AVE
(特別是AVE1
)之表面積,同時獲致滿載水之液態吸收介質AVE
(特別是AVE1
)於脫水單元中之最長可能滯留時間的原理。
可用作包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
者特別是熟習本領域之人士已知之熱交換器與脫水器的組合,特別是具有上游熱交換器之平管式蒸發器,特別是殼管式熱交換器、板框式熱交換器。此外,包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
亦可為具有整合式熱交換器之脫水器。此具有整合式熱交換器之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、攪動薄膜蒸發器。特佳係使用落膜作為脫水單元Wdes1
,特別是殼管式落膜。
迴路U1
特別使來自根據本發明之方法的步驟a)之AVE1
從水吸收單元Wabs1
遞送至脫水單元Wdes1
;更佳的,特別是以連續方式進行根據本發明之方法時,額外使來自根據本發明之方法的步驟b)之AVE2
從水吸收單元Wdes1
遞送至脫水單元Wabs1
。
迴路U1
特別為導管,特別是選自由管或軟管所組成之群組。
於另一佳實施態樣中,迴路U1
亦包含泵。
根據本發明之方法的第一步驟包含使濕氣混合物G
與液態吸收介質AVE
接觸,該液態吸收介質AVE
包含選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
。接觸係以熟習本領域之人士已知的任何方式進行,特別是於水吸收單元Wabs1
中進行。接觸使吸收介質AVE
至少部分吸收來自濕氣流G
之濕氣(即,水),以提供相較於該液態吸收介質AVE
,具有水含量增加之液態吸收介質AVE1
;及相較於該濕氣混合物G
,具有相對低水含量之氣體混合物G1
。
較佳係於接觸濕氣混合物G
期間冷卻吸收介質AVE
以從濕氣混合物G
吸收儘可能多之濕氣。此可例如經由水吸收單元Wabs1
中之額外熱交換器Wz1
獲致。於接觸濕氣混合物G
期間之吸收介質AVE
的溫度因而較佳係在2℃至100℃,較佳係3℃至80℃,更佳係4℃至50℃,最佳係5℃至30℃之範圍。
吸收介質AVE
包含選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,特別是,烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,又更佳為K+
或Na+
,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,其中,y為在0至5之範圍的整數,且其中,z為在1至15之範圍的整數。
於x>1之情況下,結構(I
)中之x單元中的z值可相同或不同。
於根據本發明之方法的較佳實施態樣中,鹽S
係選自由Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
所組成之群組,較佳係鹽S
為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6、較佳為1或4、更佳為1或2個碳原子;且A-
係選自由R*COO-
、R'SO3 -
、R"SO4 -
所組成之群組的陰離子,其中R*、R1
、R'、R"各自彼此獨立地為具有1至6、較佳為1至4、更佳為1或2個碳原子之烷基。
於根據本發明之方法的更佳實施態樣中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地選自由甲基、乙基、丁基所組成之群組,甚至更佳係選自由甲基或乙基所組成之群組;且R1
為甲基或乙基。
於根據本發明之方法的又更佳實施態樣中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
係選自由下列所組成之群組:1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓;R1
為甲基或乙基。最佳的,鹽S
為二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
現已意外發現前文提及之鹽類S
的混合物顯示較低表面張力以及與鋁具有特別小之接觸角,因而於添加選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑時確保特別良好之表面濕潤作用。此造成相對大之接觸面積,因而亦造成較少未濕潤空間,因此造成設備V1
內部之經改善熱傳以及因而造成特別有效率方法。
液態吸收介質AVE
之結構(I
)之化合物可描述為矽氧烷化合物。此類化合物為熟習本領域之人士已知且可從描述Si-H鍵加成至不飽和鍵之催化水解方法合成。此方法係例如描述於N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemie der Elemente之第466 / 467頁,第1版之修正印刷品,VCH, 1990, Weinheim, Basel, Cambridge, New York (由Hückmann翻譯成德文)。
結構(I
)中,x為在1至5之範圍的整數,且y為在0至5之範圍的整數,且z為在1至15之範圍的整數。
於較佳實施態樣中,於結構(I
)中,x為在1至5之範圍的整數,且y為在0至5之範圍的整數,且z為在1至8之範圍的範圍,且x+y之總和為在1至6之範圍的整數。
如上述,已發現將選自由結構(I
)之化合物所組成之群組的化合物中之一者添加至鹽S
提供有利性質。
於根據本發明之方法中,液態吸收介質AVE
較佳為其中特別是結構(I
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之範圍的水溶液。又更佳係,AVE
中之結構(I
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
於根據本發明之方法中,吸收介質AVE
中之結構(I
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於根據本發明之方法中使用其中結構(I
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100之吸收介質AVE
。
於根據本發明之更佳實施態樣中,吸收介質AVE
包含至少一種如上述之鹽S
、至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物
其中,於結構(II
)中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,較佳為0至2;且p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。更佳的,p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數。最佳為結構(II
)之化合物,其中,m=n=2且p及q彼此獨立地為在0至4之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至4之範圍的整數。
液態吸收介質AVE
之結構(II
)之化合物可描述為可視情況經乙氧化之炔屬二醇化合物。其為熟習本領域之人士已知,以及可藉由鹼性觸媒之催化而從環氧乙烷及炔屬三級二醇類合成,例如US 3,268,593中所述。
吸收介質AVE
包含至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物時,更佳係結構(I
)之全部化合物的總重對結構(II
)之全部化合物的總重之比係在3:1至1:3之範圍,更佳為1:1。
於根據本發明之方法中,液態吸收介質AVE
可呈鹽類S
與結構(I
)之化合物的純混合物形式使用,以及視情況存在結構(II
)之化合物。於根據本發明之方法中,更佳係液態吸收介質AVE
為其中特別是結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之水溶液。又更佳係,AVE
中之結構(I
)之全部化合物、結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
於根據本發明之方法中,吸收介質AVE
中之結構(I
)之全部化合物及視情況之結構(II
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於根據本發明之方法中使用其中結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100之吸收介質AVE
。
根據本發明之方法的第一步驟中所獲得且相較於濕氣混合物G
具有相對低水含量之氣體混合物G1
則表示已除濕氣流,其視應用而定,可呈已除濕空氣形式送回居住空間或工作空間,或在天然氣的情況下可供應用以發電。
相較於液態吸收介質AVE
,根據本發明之方法的第一步驟中所獲得之吸收介質AVE1
具有增加之水含量。將理解,就其中所含之結構(I
)及視情況之(II
)之化合物以及其中所含之鹽類S
而言,AVE1
係與AVE
相同,較佳係僅以水含量區分。
根據本發明之方法的第二步驟包含至少部分去除液態吸收介質AVE1
的水以獲得相較於該液態吸收介質AVE1
,具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
。此另外包含特別對液態吸收介質AVE1
供應熱。熱供應及水的至少部分去除可以熟習本領域之人士已知的任何方式進行,特別是於包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes1
中進行。液態吸收介質AVE1
之水的至少部分去除提供相較於液態吸收介質AVE1
具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
。
將理解,就其中所含之結構(I
)及視情況之(II
)之化合物以及其中所含之鹽類S
而言,吸收介質AVE2
係與AVE1
相同,較佳係僅以水含量區分。
根據本發明之方法的基本特徵係設備V1
至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
(本發明內容中,OAl
為「金屬構造材料製成之表面」的簡稱)。
因此,金屬構造材料OAl
係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,最佳為鋁。
應暸解本發明內容中之鋁構造材料意指非合金鋁以及其中特別是鋁的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鋁合金。鋁構造材料較佳為非合金鋁。
非合金鋁特別為具有純度為> 80 wt.-%、更佳為> 85 wt.-%、又更佳為> 90 wt.-%、又更佳為> 95 wt.-%、又更佳為> 98 wt.-%之鋁。特別是具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.5 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鋁。
除了鋁以外,鋁合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。然後,鋁構造材料可特別呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之「鋼構造材料」特別意指其中鐵的質量分率大於所存在之每一種其他元素的質量分率的任何鐵合金。鋼構造材料中之鐵的比例較佳為> 50 wt.-%、更佳為≥ 60 wt.-%、又更佳為≥ 70 wt.-%、又更佳為≥ 80 wt.-%、又更佳為≥ 99 wt.-%。根據本發明,除了鐵之外,鋼構造材料特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦,更佳係選自由下列所組成之群組:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、鈦,特別是鉻,其中此又更佳係於鋼構造材料中具有大於10.5 wt.-%但小於50 wt.-%之質量分率。又更佳係,同時鋼構造材料中之碳含量則始終為< 2.06 wt.-%、又更佳為≤ 1.2 wt.-%。將解理鋼構造材料中之鐵、合金金屬(例如鉻)及碳的含量總和不應超過100 wt.-%。鋼構造材料特別可呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之鉑構造材料意指非合金鉑以及其中特別是鉑的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鉑合金。鉑構造材料較佳為非合金鉑。
非合金鉑特別為具有純度為> 80 wt.-%、更佳為> 85 wt.-%、又更佳為> 90 wt.-%、又更佳為> 95 wt.-%、又更佳為> 98 wt.-%之鉑。特別是具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.5 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鉑。
除了鉑以外,鉑合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。
鉑之描述比照適用於其他貴金屬,諸如銀、金,以及亦比照適用於其他金屬,諸如銅、鈦。
根據本發明之方法的另一基本特徵係於設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料(較佳為鋁)所製成之表面OAl
接觸。應暸解此意指所談論的液態吸收介質AVE
、AVE1
或AVE2
係於該接觸表面與由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
直接接觸。本發明內容中,應暸解「直接接觸」意指「濕潤」。將理解選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質與接觸表面中所包含之金屬(較佳為鋁)因此係直接接觸。於接觸表面中所包含之金屬為鋁的情況下,其無特別限制,以及特別係選自由元素鋁或鋁化合物所組成之群組,諸如特別是鈍化鋁(其中,應暸解鈍化鋁特別意指氧化鋁)。
於其中使用設備V1
且包含下列組件之根據本發明之實施態樣中:
(i) 至少一種水吸收單元Wabs1
,其係設置以使濕氣混合物與液態吸收介質AVE
接觸,
(ii) 至少一種脫水單元Wdes1
,其包含熱交換器Wx1
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVE
之水,
(iii) 以及迴路U1
,其連接水吸收單元Wabs1
與脫水單元Wdes1
,以及可藉以使液態吸收介質AVE
循環,
選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質與金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
接觸的接觸表面特別配置於選自由水吸收單元Wabs1
、脫水單元Wdes1
、迴路U1
所組成之群組的組件中之至少一者中,較佳係配置於選自由水吸收單元Wabs1
、脫水單元Wdes1
所組成之群組的組件中之至少一者中。
此係因為現已意外發現,根據本發明之選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑以及至少一種鹽S
之混合物顯示特別良好的金屬(特別是鋁構造材料)之濕潤作用,因而確保特別良好之熱傳以及因而特別適合作為具有由金屬(特別是鋁)構造材料所製成之表面OAl
的設備V1
中之液態吸收介質,於設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的液態吸收介質中之一者係與金屬(特別是鋁)構造材料所製成之表面OAl
直接接觸。
於另一較佳實施態樣中,根據本發明之方法係以連續方式進行。應暸解此特別意指在步驟b)之後,再進行至少一次步驟a)及b),以及各例中於額外進行的步驟a)中所使用之液態吸收介質AVE
至少部分為從先前剛進行的步驟b)所獲得之液態吸收介質AVE2
,即,特別是各例中於額外進行的步驟a)中所使用之液態吸收介質AVE
的水含量和來自緊接在前的步驟b)之液態吸收介質AVE2
的水含量相同。
更佳係,該實施態樣包含以來自液態吸收介質AVE2
之熱加熱液態吸收介質AVE1
。此可於額外熱交換器Wy1
中進行,特別是選自由殼管式熱交換器及板框式熱交換器所組成之群組。此使得可以特別具能源效率之方式進行根據本發明之方法。
於另一態樣中,本發明亦關於本文所述之吸收介質AVE
以及其於吸收式急冷器中之用途。
於另一態樣中,本發明亦關於用於濕氣混合物除濕之設備V2
,特別是濕空氣,設備V2
包含下列組件:
(i) 液態吸收介質AVO
,其包含選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
(ii) 至少一種水吸收單元Wabs2
,其係設置以使濕氣混合物與液態吸收介質AVO
接觸,
(iii) 至少一種脫水單元Wdes2
,其包含熱交換器Wx2
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVO
之水,
(iv) 以及迴路U2
,其連接水吸收單元Wabs2
與脫水單元Wdes2
,以及可藉以使液態吸收介質AVO
循環,
其中,組件水吸收單元Wabs2
、脫水單元Wdes2
、迴路U2
中之至少一者至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
,且
其中,配置於設備V2
中者為液態吸收介質AVO
接觸由金屬構造材料製成之表面OAl
之至少一接觸表面,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,特別是,烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,更佳為K+
或Na+
,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,其中,y為在0至5之範圍的整數,且其中,z為在1至15之範圍的整數,較佳為1至8,且其中較佳係x+y之總和為在1至6之範圍的整數,
且其中,金屬係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,且其中該金屬最佳為鋁。
根據本發明之設備V2
適於濕氣混合物除濕,特別是濕空氣。該設備包含下列組件:
根據本發明之設備V2
包含液態吸收介質AVO
作為第一組件,該液態吸收介質包含選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑,其中
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,較佳為1,3-二烷基咪唑鎓陽離子,其中更佳係烷基各自彼此獨立地具有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"各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,特別是具有1至10個碳原子,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,較佳為Li+
、K+
或Na+
,又更佳為K+
或Na+
,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,其中,y為在0至5之範圍的整數,且其中,z為在1至15之範圍的整數。
於x>1之情況下,結構(I
)中之x單元中的z值可相同或不同。
於根據本發明之設備V2
的較佳實施態樣中,於吸收介質AVO
中,鹽S
係選自由Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
所組成之群組,以及較佳為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6、較佳為1或4、更佳為1或2個碳原子;且A-
係選自由R*COO-
、R'SO3 -
、R"SO4 -
所組成之群組的陰離子,其中R*、R1
、R'、R"各自彼此獨立地為具有1至6、較佳為1至4、更佳為1或2個碳原子之烷基。
於根據本發明之設備V2
的更佳實施態樣中,於吸收介質AVO
中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子其中烷基各自彼此獨立地選自由甲基、乙基、丁基所組成之群組,甚至更佳係選自由甲基或乙基所組成之群組;且R1
為甲基或乙基。
於根據本發明之設備V2
的又更佳實施態樣中,於吸收介質AVO
中,鹽S
具有通式Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
係選自由下列所組成之群組:1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓;R1
為甲基或乙基。最佳的,鹽S
為二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
現已意外發現前文提及之鹽類S
的混合物顯示較低表面張力以及與鋁具有特別小之接觸角,因而於添加選自由結構(I
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑時確保特別良好之表面濕潤作用。此造成相對大之接觸面積,因而亦造成較少未濕潤空間,因此造成設備設備V2
內部之經改善熱傳。
液態吸收介質AVO
之結構(I
)之化合物可描述為矽氧烷化合物。此類化合物為熟習本領域之人士已知且可從描述Si-H鍵加成至不飽和鍵之催化水解方法合成。此方法係例如描述於N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemie der Elemente之第466 / 467頁,第1版之修正印刷品,VCH, 1990, Weinheim, Basel, Cambridge, New York (由Hückmann翻譯成德文)。
結構(I
)中,x為在1至5之範圍的整數,且y為在0至5之範圍的整數,且z為在1至15之範圍的整數。
於較佳實施態樣中,於結構(I
)中,x為在1至5之範圍的整數,且y為在0至5之範圍的整數,且z為在1至8之範圍的範圍,且x+y之總和為在1至6之範圍的整數。
如上述,已發現將選自由結構(I
)之化合物所組成之群組的化合物中之一者添加至鹽S
提供有利性質。
液態吸收介質AVO
較佳為其中特別是結構(I
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計在係20.1 wt.-%至92 wt.-%之範圍的水溶液。又更佳係,AVO
中之結構(I
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
吸收介質AVO
中之結構(I
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於吸收介質AVO
中,結構(I
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100。
於根據本發明之更佳實施態樣中,吸收介質AVO
包含至少一種如上述之鹽S
、至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物
其中,於結構(II
)中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,較佳為0至2;且p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。更佳的,p及q彼此獨立地為在0至10之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至10之範圍的整數。最佳為結構(II
)之化合物,其中,m=n=2且p及q彼此獨立地為在0至4之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至4之範圍的整數。
液態吸收介質AVE
之結構(II
)之化合物可描述為可視情況經乙氧化之炔屬二醇化合物。其為熟習本領域之人士已知,以及可藉由鹼性觸媒之催化而從環氧乙烷及炔屬三級二醇類合成,例如US 3,268,593中所述。
吸收介質AVO
包含至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物時,更佳係結構(I
)之全部化合物的總重對結構(II
)之全部化合物的總重之比係在3:1至1:3之範圍,更佳為1:1。
液態吸收介質AVO
可呈鹽類S
與結構(I
)之化合物的純混合物形式用於根據本發明之設備V2
,以及視情況存在結構(II
)之化合物。更佳係於根據本發明之設備V2
中,液態吸收介質AVO
為其中特別是結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之水溶液。又更佳係,AVO
中之結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重以水溶液之總重為基準計係在20.5 wt.-%至90.5 wt.-%之範圍時,又更佳係在40.5 wt.-%至80.5 wt.-%之範圍,又更佳係以水溶液之總重為基準計為60.5 wt.-%至76 wt.-%,又更佳係以水溶液之總重為基準計為75.5至75.75 wt.-%。
於根據本發明之設備V2
中,吸收介質AVO
中之結構(I
)之全部化合物及視情況之結構(II
)之全部化合物對鹽類S
的比無進一步限制。然而,較佳係於根據本發明之設備V2
中使用其中結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍,更佳為1:500至1:19,更佳為1:180至1:39,又更佳為1:159至1:75,又更佳為1:150至1:79,甚至更佳為1:119至1:100之吸收介質AVO
。
根據本發明之設備V2
包含水吸收單元Wabs2
作為第二組件,該水吸收單元係設置用於使濕氣混合物與液態吸收介質液態吸收介質AVO
。水吸收單元Wabs2
特別可包含經設置以使液態吸收介質AVO
可冷卻之額外的熱交換器Wz2
。可用作此水吸收單元Wabs2
者特別是熟習本領域之人士已知的水吸收器。該等吸收器係基於增加液態吸收介質AVO
之表面積,同時獲致液態吸收介質AVO
在吸收水期間於水吸收器中最長可能滯留時間之原理。此處,特別可能使用選自由下列所組成之群組的水吸收器:填充床、噴霧塔、落膜、泡罩塔、泡盤塔、濕式洗滌器(文氏管洗滌器)、攪拌槽及該等吸收器之組合。特佳係使用落膜作為水吸收器,特別是殼管式落膜。
根據本發明之設備V2
包含脫水單元Wdes2
作為第三組件,該脫水單元包含熱交換器Wx2
且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVO
之水。可用於彼者特別是熟習本領域之人士已知的熱交換器及脫水器之組合。脫水單元Wdes2
係基於對液態吸收介質AVO
供應熱、增加液態吸收介質AVO
之表面積,同時獲致液態吸收介質AVO
於脫水單元中之最長可能滯留時間的原理。
可用作包含熱交換器Wx1
之脫水單元Wdes2
者特別是熟習本領域之人士已知之熱交換器與脫水器的組合,特別是具有上游熱交換器之平管式蒸發器,特別是殼管式熱交換器、板框式熱交換器。此外,包含熱交換器Wx2
之脫水單元Wdes2
亦可為具有整合式熱交換器。此具有整合式熱交換器之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、攪動薄膜蒸發器。特佳係使用落膜脫水單元Wdes2
,特別是殼管式落膜。
根據本發明之設備V2
包含迴路U2
作為第四組件,該迴路連接水吸收單元Wabs2
與脫水單元Wdes2
,以及可藉以使液態吸收介質AVO
循環。迴路U2
較佳為導管,更佳為選自管或軟管所組成之群組。於另一較佳實施態樣中,迴路U2
亦包含泵。
根據本發明之設備V2
的基本特徵係該設備至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
(本發明內容中,OAl
為「金屬構造材料製成之表面」的簡稱)。
因此,金屬構造材料OAl
係選自由鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦所組成之群組,更佳係選自由鋁、鉑所組成之群組,最佳為鋁。
應暸解本發明內容中之鋁構造材料意指非合金鋁以及其中特別是鋁的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鋁合金。鋁構造材料較佳為非合金鋁。
非合金鋁特別為具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鋁。
除了鋁以外,鋁合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。然後,鋁構造材料可特別呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之「鋼構造材料」特別意指其中鐵的質量分率大於所存在之每一種其他元素的質量分率的任何鐵合金。鋼構造材料中之鐵的比例較佳為> 50 wt.-%、更佳為≥ 60 wt.-%、又更佳為≥ 70 wt.-%、又更佳為≥ 80 wt.-%、又更佳為≥ 99 wt.-%。根據本發明,除了鐵之外,鋼構造材料特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦,更佳係選自由下列所組成之群組:鎳、鉻、釩、鉬、鈮、鎢、鈷、鎂、錳、鈦,特別是鉻,其中此又更佳係於鋼構造材料中具有大於10.5 wt.-%但小於50 wt.-%之質量分率。又更佳係,同時鋼構造材料中之碳含量則始終為< 2.06 wt.-%、又更佳為≤ 1.2 wt.-%。將解理鋼構造材料中之鐵、合金金屬(例如鉻)及碳的含量總和不應超過100 wt.-%。鋼構造材料特別可呈鍛造合金形式或鑄造合金形式。
應暸解本發明內容中之鉑構造材料意指非合金鉑以及其中特別是鉑的質量分率大於每一種其他元素的質量分率之鉑合金。鉑構造材料較佳為非合金鉑。
非合金鉑特別為具有純度為> 80 wt.-%、更佳為> 85 wt.-%、又更佳為> 90 wt.-%、又更佳為> 95 wt.-%、又更佳為> 98 wt.-%之鉑。特別是具有純度為> 99.0 wt.-%、更佳為> 99.5 wt.-%、更佳為> 99.9 wt.-%之最高純度鉑。
除了鉑以外,鉑合金特別包含選自由下列所組成之群組中之至少一種合金金屬:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦、鐵,更佳係選自由下列所組成之群組:鎂、錳、矽、鋅、鉛、銅、鈦。
鉑之描述比照適用於其他貴金屬,諸如銀、金,以及亦比照適用於其他金屬,諸如銅、鈦。
根據本發明之設備V2
的另一基本特徵係配置於該設備中者為液態吸收介質AVO
接觸由金屬(較佳為鋁)構造材料製成之表面OAl
的接觸表面。應暸解此意指液態吸收介質AVO
係於該接觸表面與由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
直接接觸。本發明內容中,應暸解「直接接觸」意指「濕潤」。將理解,因此液態吸收介質AVO
及接觸表面中所包含之金屬(較佳為鋁)係直接接觸。於接觸表面中所包含之金屬為鋁的情況下,其無特別限制,以及特別係選自由元素鋁或鋁化合物所組成之群組,諸如特別是鈍化鋁(其中,應暸解鈍化鋁特別意指氧化鋁)。
於較佳實施態樣中,設備V2
包含另一熱交換器Wy2
(除脫水單元Wdes2
中所包含之熱交換器Wx2
以外)。熱交換器Wy2
係經設置以使從水吸收單元Wabs2
送至脫水單元Wdes2
之液態吸收介質AVO
可供應來自從液態吸收介質AVO
的熱,該介質係從脫水單元Wdes2
導離。此可藉由使用特別是選自殼管式熱交換器、板框式熱交換器之熱交換器作為熱交換器Wy2
而確保。
於另一較佳實施態樣中,設備V2
為吸收式急冷器的一部分。該吸收式急冷器則包含冷凝器、蒸發器及冷卻劑作為其他組件,其中冷卻劑為水。
冷凝器經由導管特別連接至脫水單元Wdes2
且係設置以冷凝脫水單元Wdes2
中從液態吸收介質AVO
至少部分去除的水。冷凝器較佳亦包含冷卻水迴路。
蒸發器經由導管(其可包含節流工具)特別連接至冷凝器,以及經由另一導管連接至水吸收單元Wabs2
且係設置以蒸發來自冷凝器的凝結水。蒸發器較佳亦包含< 1 bar之壓力,更佳為< 0.1 bar,以容許於最低可能溫度蒸發凝結水。蒸發器更佳可另外包含可自其吸熱因此可蒸發凝結水之設備(例如,冷卻劑於其中通至使水蒸發的空間之冷卻劑導管)。
下文闡明之圖1及2顯示根據本發明之方法以及根據本發明之設備的較佳實施態樣。提及該方法時,個別裝置係以下標「1
」表示(諸如「Wabs1
」)。提及該設備時,個別裝置係以下標「2
」表示(諸如「Wabs2
」)。
圖1(下文縮寫為「圖1(Fig. 1)」)顯示根據本發明之設備V2
/V1
的實施態樣。
圖1所顯示之設備V2
包含水吸收單元Wabs2
<103> (具有視情況之額外熱交換器Wz2
<104>),導管<101>導至該處而導管<102>導離該處;脫水單元Wdes2
<109>,其包含熱交換器Wx2
<108>且導管<111>導至該處而導管<110>、<112>及<113>導離該處;以及迴路U2
<115>,其由導管<106>、<111>及<113>或<106>、<111>、<112>及<105>形成(各例中視情況具有導管<114>)。圖1中之設備亦可視情況包含另一熱交換器Wy2
<107>,導管<106>及<112>導至該處而導管<105>及<111>導離該處。此外,該設備亦包含液態吸收介質AVO
。該介質係配置於上述組件水吸收單元Wabs2
、脫水單元Wdes2
、迴路U2
之一或多者中。水吸收單元Wabs2
<103>可視情況亦包含額外的熱交換器Wz2
<104>。設備V2
,特別是選自由水吸收單元Wabs2
、脫水單元Wdes2
、迴路U2
所組成之群組的組件中之至少一者至少部分包含由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
,以及存在至少一個液態吸收介質AVO
接觸由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
之接觸表面。視情況,迴路U2
亦可另外包含用於輸送液態吸收介質之泵。
設備V1
對應於無吸收介質AVO
之設備V2
,其中,於圖1及圖2之圖式說明中,用語U2
、Wabs2
、Wdes2
、Wx2
、Wy2
、Wz2
分別被U1
、Wabs1
、Wdes1
、Wx1
、Wy1
、及Wz1
替代。
現將使用圖1參考設備V1
說明性描述根據本發明之方法:
濕氣混合物G
流(該流可為濕空氣、濕天然氣或源自吸收式急冷器之蒸發器的濕氣混合物,關於此選項,亦詳見圖2)係經由導管<101>供應至水吸收單元Wabs1
<103>,且於該處與經由導管<105>或經由導管<113>供應至水吸收單元Wabs1
<103>之液態吸收介質AVE
接觸。水吸收單元Wabs1
<103>可為前文針對Wabs1
<103>引述之任何水吸收器,特別是落膜。於水吸收單元Wabs1
<103>中,使經由導管<101>供應之氣體混合物G
與經由導管<105>或經由導管<113>供應之液態吸收介質AVE
接觸提供相較於液態吸收介質AVE
具有水含量增加之液態吸收介質AVE1
;以及經由導管<102>排出之氣體混合物G1
流,相較於濕氣混合物G
,G1
具有相對低水含量。視應用而定,G1
特別為已除濕空氣或已除濕天然氣。水吸收單元Wabs1
<103>可視情況亦具有額外的熱交換器Wz1
<104>。較佳係,隨後經由導管<106>、<111>及熱交換器Wy1
<107> (或者,不使用熱交換器Wy1
<107>時,經由導管<106>、<111>及<114>)使液態吸收介質AVE1
遞送至包含熱交換器Wx1
<108>之脫水單元Wdes1
<109>。可於視情況存在之熱交換器Wy1
<107>中對滿載水之液態吸收介質AVE1
額外供應熱。然後於脫水單元Wdes1
<109>中進行液態吸收介質AVE1
之水的至少部分去除,以提供相對於液態吸收介質AVE1
具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
。然後,移除的水係呈液體或蒸氣,較佳係呈蒸氣,經由導管<110>從脫水單元Wdes1
<109>排出。然後,液態吸收介質AVE2
係從脫水單元Wdes1
<109>排出且送回水吸收單元Wabs1
<103>。此可直接進行,即,經由圖1中之虛線形式所顯示的導管<113>進行。或者且較佳的,液態吸收介質AVE2
亦可經由導管<112>供應至視情況存在之熱交換器Wy1
<107>,其中對於經由導管<106>供應至視情況存在之熱交換器Wy1
<107>的液態吸收介質AVE1
供應來自經由導管<112>供應至視情況存在之熱交換器Wy1
<107>的液態吸收介質AVE2
的熱。一旦濃縮液態吸收介質AVE2
已經由導管<105>或<113>供應至水吸收單元Wabs1
,該介質可於新循環中再使用作為AVE
用以使氣流至少部分除濕。對於本發明至關重要的是,於該方法中,根據圖1之設備,較佳係選自由水吸收單元Wabs1
<103> (圖1中,該單元包含熱交換器<104>)、脫水單元Wdes1
<109> (圖1中,該單元包含熱交換器<108>)、迴路U1
<115> (於圖1中,由導管<106>、<111>、<113>構成,或者由<106>、<111>、<112>、<105>構成,及於各例中視情況亦包含導管<114>)所組成之群組的組件中之至少一者至少部分包含鋁構造材料所製成之表面OAl
,以及配置於該設備中者為液態吸收介質AVE
、AVE1
、AVE2
中之至少一者接觸由金屬(較佳為鋁)構造材料所製成之表面OAl
的至少一接觸表面。
圖2(縮寫為「圖2(Fig. 2)」)以示意方式顯示其中整合有設備V2
之吸收式急冷器。顯示如圖1所述之設備V2
的組件<101>至<114>。此外,圖2中之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Wdes2
<109>,以及係設置以冷凝脫水單元Wdes2
中從液態吸收介質AVO
至少部分去除的水。冷凝器<211>較佳亦包含可藉以供應冷卻水的熱交換器<212>。
圖2中所示之吸收式急冷器亦包含經由導管<216> (其可視情況包含節流工具<213>)連接至冷凝器<211>以及經由導管<101>與水吸收單元Wabs2
<103>連接之蒸發器<214>。蒸發器<214>係設置以蒸發來自冷凝器的凝結水。此外,蒸發器<214>更佳可亦包含供應介質之熱交換器<215>,從該介質吸熱因而蒸發凝結水(例如,特別是以水作為冷卻劑之冷卻劑導管,該冷卻劑係遞送至蒸發器<214>)。
於根據本發明之方法的實施態樣中(下文使用圖2參考設備V1
說明),源自蒸發器<214>之濕氣混合物G
係經由導管<101>遞送至水吸收單元Wabs1
<103>。於脫水單元Wdes1
中去除的水係經由導管<110>供應至冷凝器<211>,於其中再冷凝該水。同樣視情況為此而使用安裝於冷凝器<211>中之作為熱交換器<212>的冷卻水迴路。然後凝結水係經由導管<216>供應至蒸發器<214>,於其中特別是於低壓下進行水蒸發,因而產生冷卻效果。此亦可視情況使用節流工具<213>進行。此獲致於蒸發器<214>中之冷卻作用,以及例如,冷卻劑可經由熱交換器<215>予以冷卻。然後經由導管<101>將所產生之水蒸氣送回水吸收單元Wabs1
<103>。
本發明之其他態樣
1. 一種用於在設備V1
中除濕濕氣混合物G
的方法,特別是濕空氣,該方法包括下列步驟:
(a) 使該濕氣混合物G
與液態吸收介質AVE
接觸,該液態吸收介質AVE
包含選自由結構(I
)之化合物及結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其中,該液態吸收介質AVE
至少部分吸收來自該濕氣混合物G
的水,
以獲得相較於該液態吸收介質AVE
,具有水含量增加之液態吸收介質AVE1
;及相較於該濕氣混合物G
,具有相對低水含量之氣體混合物G1
,
(b) 至少部分去除該液態吸收介質AVE1
的水,以獲得相較於該液態吸收介質AVE1
,具有相對低水含量之液態吸收介質AVE2
,
其中,該設備V1
至少部分包含由金屬構造材料所製成之表面OAl
,且於該設備V1
中,選自由AVE
、AVE1
、AVE2
所組成之群組的該液態吸收介質中之至少一者經由至少一接觸表面與由金屬構造材料所製成之表面OAl
接觸,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,
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"各自彼此獨立地為烷基,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,
其中,y為在0至5之範圍的整數,
且其中,z為在1至15之範圍的整數,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。
2. 如第1點之方法,其中,金屬係選自鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦。
3. 如第1或2點之方法,其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,烷基各自彼此獨立地具有1至10個碳原子;且其中,R*、R'、R"、R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為具有1至10個碳原子之烷基;且其中M+
=Li+
、K+
或Na+
。
4. 如第1至3點中任一點之方法,其中,該鹽S
為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6個碳原子;其中,R1
為具有1至6個碳原子之烷基。
5. 如第1至4點中任一點之方法,其中,該吸收介質AVE
包含至少一種鹽S
、至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物。
6. 如第5點之方法,其中,該吸收介質AVE
中之結構(I
)之全部化合物的總重對結構(II
)之全部化合物的總重的比係在3:1至1:3之範圍。
7. 如第1至6點中任一點之方法,其中,該液態吸收介質AVE
為水溶液。
8. 如第7點之方法,其中,該液態吸收介質AVE
中,以該水溶液之總重為基準計,結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之範圍。
9. 如第1至8點中任一點之方法,其中,該液態吸收介質AVE
中,結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
10. 一種用於濕氣混合物的除濕之設備V2
,其包含以下組件
(i) 液態吸收介質AVO
,其包含選自由結構(I
)之化合物及結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
(ii) 至少一種水吸收單元Wabs2
<103>,其係設置以使該濕氣混合物與該液態吸收介質AVO
接觸,
(iii) 至少一種脫水單元Wdes2
<109>,其包含熱交換器Wx2
<108>且係設置以至少部分去除液態吸收介質AVO
之水,
(iv) 以及迴路U2
<115>,其連接該水吸收單元Wabs2
<103>與該脫水單元Wdes2
<109>,以及可藉以使該液態吸收介質AVO
循環,
其中,該等組件水吸收單元Wabs2
<103>、脫水單元Wdes2
<109>、迴路U2
<115>中之至少一者至少部分包含由金屬構造材料製成之表面OAl
,且
其中,配置於設備V2
中者為液態吸收介質AVO
接觸由金屬構造材料製成之表面OAl
之至少一接觸表面,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,
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"各自彼此獨立地為烷基,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,其中,y為在0至5之範圍的整數,且其中,z為在1至15之範圍的整數,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。
11. 如第10點之設備,其中,金屬係選自鋁、鋼、銅、貴金屬、鈦。
12. 如第10或11點之設備V2
,其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,烷基各自彼此獨立地具有1至10個碳原子;且其中,R*、R'、R"、R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為具有1至10個碳原子之烷基;且其中M+
=Li+
、K+
或Na+
。
13. 如第10至12點中任一點之設備V2
,其中,該鹽S
為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6個碳原子;其中,R1
為具有1至6個碳原子之烷基。
14. 如第10至13點中任一點之設備V2
,其中,該吸收介質AVO
包含至少一種鹽S
、至少一種結構(I
)之化合物及至少一種結構(II
)之化合物。
15. 如第14點之設備V2
,其中,該吸收介質AVO
中之結構(I
)之全部化合物的總重對結構(II
)之全部化合物的總重的比係在3:1至1:3之範圍。
16. 如第10至15點中任一點之設備V2
,其中,該液態吸收介質AVO
為水溶液。
17. 如第16點之設備V2
,其中,該液態吸收介質AVO
中,以該水溶液之總重為基準計,結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物與全部鹽類S
的總重係在20.1 wt.-%至92 wt.-%之範圍。
18. 如第10至17點中任一點之設備V2
,其中,該液態吸收介質AVO
中,結構(I
)之全部化合物與結構(II
)之全部化合物的總重對全部鹽類S
的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
19. 吸收式急冷器,其包含如第10至18點中任一點之設備V2
,以及冷凝器<211>、蒸發器<214>及冷卻劑作為其他組件,其中該冷卻劑為水。
20. 一種吸收介質AVE
,其包含選自由結構(I
)之化合物及結構(II
)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
以及選自由下列所組成之群組中之至少一種鹽S
的混合物:Q+
A-
、Q+
(R1
O)2
PO2 -
、(Q+
)2
R2
OPO3 2-
、Q+
M+
R3
OPO3 2-
,
其特徵在於
Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,
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"各自彼此獨立地為烷基,
其中,R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為烷基,
其中,R為氫或甲基,
且其中,M+
為鹼金屬離子,
且其中,x為在1至5之範圍的整數,其中,y為在0至5之範圍的整數,且其中,z為在1至15之範圍的整數,
且其中,m及n彼此獨立地為在0至3之範圍的整數,
且其中,p及q彼此獨立地為在0至30之範圍的整數,其中p+q之總和為在0至30之範圍的整數。
21. 如第20點之吸收介質AVE
,其中,Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中,烷基各自彼此獨立地具有1至10個碳原子;且其中,R*、R'、R"、R1
、R2
、R3
各自彼此獨立地為具有1至10個碳原子之烷基;且其中M+
=Li+
、K+
或Na+
。
22. 如第20或21點之吸收介質AVE
,其中,該鹽S
為Q+
(R1
O)2
PO2 -
;且Q+
為二烷基咪唑鎓陽離子,其中烷基各自彼此獨立地具有1至6個碳原子;其中,R1
為具有1至6個碳原子之烷基。
23. 如第20至22點中任一點之吸收介質AVE
,其中,該吸收介質A VE 包含至少一種鹽S、至少一種結構(I)之化合物及至少一種結構(II)之化合物。
24.如23點之吸收介質A VE ,其中,結構(I)之全部化合物的總重對結構(II)之全部化合物的總重的比係在3:1至1:3之範圍。
25.如第20至24點中任一點之吸收介質A VE ,其為水溶液。
26.如第25點之吸收介質A VE ,其中,以該水溶液之總重為基準計,結構(I)之全部化合物與結構(II)之全部化合物與全部鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之範圍。
27.如第20至26點中任一點之吸收介質A VE ,其中,結構(I)之全部化合物與結構(II)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
28.一種如第20至27點中任一點之吸收介質A VE 於吸收式急冷器之用途。
以下實施例意在係闡述本發明而非以任何方式限制本發明。
1.所使用之化學品
EMIM DEP(=二乙基磷酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓)係從Evonik取得。
調配物A為根據結構(I)之矽氧烷化合物的混
合物,其中,x之值在1至5之間變化,y在0至5之間變化,且z在1與15之間變化。該混合物具有CAS編號為94469-32-6。
調配物B為根據結構(II)之二醇化合物的混合物,其中,m及n之值分別為2,且p+q=4。該混合物係從Evonik取得,且具有CAS編號為169117-72-0。
2.比較例C1發明實例I1至I3:表面張力測試程序
靜力表面張力係藉由Wilhelmy板法,於Kruss K12儀器上,於25℃測量。測量作用於垂直浸沒於如下文所述之比較例C1及發明實例I1至I3所述液體中的鉑板上之力。藉由該力及鉑板與液體之間的接觸角計算表面張力。
於不同實驗中測試下列液體:
比較例C1:90重量% EMIM DEP與10重量%水之混合物。
發明實例I1:90重量% EMIM DEP、9.5重量%水、及0.5重量%調配物A之混合物。
發明實例I2:90重量% EMIM DEP、9.5重量%水、及0.5重量%調配物B之混合物。
發明實例I3:90重量% EMIM DEP、9.5重量%水、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B之混合物。
結果(即,所測量之表面張力)顯示於表1。
將一滴(2 µL)下文各實例所述之個別溶液滴至尺寸為3 cm x 10 cm且最大厚度為1mm之鋁板(最高純度鋁;純度> 99.0%)。接觸角測定係藉由從Eko取得之OCA20儀器進行。
受測溶液如下:
於第一測試系列1
中,測量下列溶液:
比較例C2
:純水;
比較例C3
:20重量% EMIM DEP、80重量%水。
比較例C4
:40重量% EMIM DEP、60重量%水。
比較例C5
:60重量% EMIM DEP、40重量%水。
比較例C6
:80重量% EMIM DEP、20重量%水。
比較例C7
:90重量% EMIM DEP、10重量%水。
於第二測試系列2
中,測量下列溶液:
比較例C8
:99.5重量%水、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
發明實例I4
:79.5重量%水、20重量% EMIM DEP、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
發明實例I5
:59.5重量%水、40重量% EMIM DEP、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
發明實例I6
:39.5重量%水、60重量% EMIM DEP、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
發明實例I7
:19.5重量%水、80重量% EMIM DEP、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
發明實例I8
:9.5重量%水、90重量% EMIM DEP、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
於第三測試系列3
中,測量下列溶液:
比較例C9
:75重量% EMIM DEP、25重量%水。
發明實例I9
:75重量% EMIM DEP、24.5重量%水、0.25重量%調配物A、及0.25重量%調配物B。
發明實例I10
:75重量% EMIM DEP、24.25重量%水、0.375重量%調配物A、及0.375重量%調配物B。
發明實例I11
:75重量% EMIM DEP、24.5重量%水、0.5重量%調配物A、及0.5重量%調配物B。
結果顯示根據本發明之吸收介質展現較小表面張力(C1
相較於I1
至I3
),此外,對於含鋁表面之接觸角小於先前技術之接觸角(I4
至I11
相較於C2
至C9
),因而確保於根據本發明之方法中/根據本發明之設備的良好熱傳導。咪唑鎓鹽類與根據本發明之添加劑組合使因此用意外地獲致含鋁表面之較佳濕潤作用,因而獲致更大或更有效率熱交換。
101,102,105,106,110,111,112,113,114,216:導管
103:水吸收單元Wabs1
104:熱交換器Wz1
107:熱交換器Wy1
108:熱交換器Wx1
109:脫水單元Wdes1
211:冷凝器
212,215:熱交換器
213:節流工具
214:蒸發器
[圖1](下文縮寫為「圖1(Fig. 1)」)顯示根據本發明之設備V2
/V1
的實施態樣。
[圖2](縮寫為「圖2(Fig. 2)」)以示意方式顯示其中整合有設備V2
之吸收式急冷器。
101,102,105,106,110,111,112,113,114:導管
103:水吸收單元W abs1
104:熱交換器W z1
107:熱交換器W y1
108:熱交換器W X1
109:脫水單元W des1
Claims (28)
- 一種用於在設備V 1 中除濕濕氣混合物G的方法,該方法包括下列步驟:(a)使該濕氣混合物G與液態吸收介質A VE 接觸,該液態吸收介質A VE 包含選自由結構(II)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
- 如請求項1之方法,其中,該液態吸收介質A VE 為水溶液。
- 如請求項2之方法,其中,該液態吸收介質A VE 中,以該水溶液之總重為基準計,結構(II)之全部化合物與全部鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之範圍。
- 如請求項1至3中任一項之方法,其中,該液態吸收介質A VE 中,結構(II)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
- 一種用於濕氣混合物的除濕之設備V 2 , 其包含以下組件(i)液態吸收介質A VO ,其包含選自由結構(II)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
- 如請求項5之設備V 2 ,其中,該液態吸收介質A VO 為水溶液。
- 如請求項6之設備V 2 ,其中,該液態吸收介質A VO 中,以該水溶液之總重為基準計,結構(II)之全部化合物與全部鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之範圍。
- 如請求項5至7中任一項之設備V 2 ,其中,該液態吸收介質A VO 中,結構(II)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
- 一種吸收式急冷器(absorption chiller),其包含如請求項5至8中任一項之設備V 2 ,以及冷凝器<211>、蒸發器<214>及冷卻劑作為其他組件,其中該冷 卻劑為水。
- 一種吸收介質A VE ,其包含選自由結構(II)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
- 如請求項10之吸收介質A VE ,其為水溶液。
- 如請求項11之吸收介質A VE ,其中,以該水溶液之總重為基準計,結構(II)之全部化合物與全部 鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之範圍。
- 如請求項10至12之吸收介質A VE ,其中,結構(II)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
- 一種如請求項10至13中任一項之吸收介質A VE 於吸收式急冷器之用途。
- 一種用於在設備V 1 中除濕濕氣混合物G的方法,該方法包括下列步驟:(a)使該濕氣混合物G與液態吸收介質A VE 接觸,該液態吸收介質A VE 包含選自由結構(I)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
- 如請求項15之方法,其中,該液態吸收介質A VE 為水溶液。
- 如請求項16之方法,其中,該液態吸收介質A VE 中,以該水溶液之總重為基準計,結構(I)之全部 化合物與全部鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之範圍。
- 如請求項15至17中任一項之方法,其中,該液態吸收介質A VE 中,結構(I)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
- 一種用於濕氣混合物的除濕之設備V 2 ,其包含以下組件(i)液態吸收介質A VO ,其包含選自由結構(I)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
- 如請求項19之設備V 2 ,其中,該液態吸收介質A VO 為水溶液。
- 如請求項20之設備V 2 ,其中,該液態吸收介質A VO 中,以該水溶液之總重為基準計,結構(I)之全部化合物與全部鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之 範圍。
- 如請求項19至21中任一項之設備V 2 ,其中,該液態吸收介質A VO 中,結構(I)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
- 一種吸收式急冷器,其包含如請求項19至22中任一項之設備V 2 ,以及冷凝器<211>、蒸發器<214>及冷卻劑作為其他組件,其中該冷卻劑為水。
- 一種吸收介質A VE ,其包含選自由結構(I)之化合物所組成之群組中之至少一種添加劑
- 如請求項24之吸收介質A VE ,其為水溶液。
- 如請求項25之吸收介質A VE ,其中,以該水溶液之總重為基準計,結構(I)之全部化合物與全部鹽類S的總重係在20.1wt.-%至92wt.-%之範圍。
- 如請求項24至26中任一項之吸收介質A VE ,其中,結構(I)之全部化合物的總重對全部鹽類S的總重之比係在1:1000至1:10之範圍。
- 一種如請求項24至27中任一項之吸收介質A VE 於吸收式急冷器之用途。
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