WO2005009897A1 - Verfahren zur selektiven absorption von sauerstoff aus einem gasgemish - Google Patents

Verfahren zur selektiven absorption von sauerstoff aus einem gasgemish Download PDF

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Rudolf GHÉCZY
Johann Otonicar
Wolfgang Wesner
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Gheczy Rudolf
Johann Otonicar
Wolfgang Wesner
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    • C01B13/0248—Physical processing only
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen

Definitions

  • the invention relates to a method for the selective absorption of oxygen from a gas mixture, preferably ambient air, into a liquid medium and subsequent release of the oxygen in order to make it available as a reaction partner for combustion or oxidation reactions.
  • oxygen can be enriched on site by means of selective membranes.
  • the selectivity of the membranes is such that nitrogen is selectively removed from the ambient air. This increases the relative oxygen content in the residual gas.
  • the effort to achieve higher purities (lower nitrogen contents) increases exponentially due to the process. Obtaining technical oxygen is therefore uneconomical with these processes.
  • oxygen can be enriched by batch loading and unloading zeolites, molecular sieves or other surface-active substances.
  • zeolites molecular sieves or other surface-active substances.
  • the correspondingly large work volume makes this technology less attractive for mobile and industrial use.
  • the absorption / desorption of 0 2 into and out of the perfluorinated hydrocarbons is effected on the basis of pressure differences which are generated by the engine itself in the case of automotive engines.
  • the oxygen absorption and release take place in each case through gas-permeable membranes from the ambient air or into the combustion air.
  • Liquid forms of iron chelate complexes, hemoglobins and various cobalt complexes are disclosed as further possible, if not preferred, liquid media in addition to perfluorocarbons. Modifications of the perfluorocarbons, which - in addition to the physical solution of oxygen - form weak chemical bonds with 0 2 , are generally mentioned, but are not described in detail.
  • EP 0 306 840 A2 from Air Products and Chemicals Inc. describes a process for separating oxygen from a gas mixture using alkali metal nitrates, nitrites, oxides, peroxides and superoxides which absorb oxygen and release it after the addition of a transition metal oxide ,
  • the salts preferably mixtures thereof, are used in the form of melts and absorb and desorb oxygen by redox reaction mechanisms, i.e. exclusively through chemisorption.
  • the molten salts are generated at high process temperatures in the range of 450 to 675 ° C and are sometimes very corrosive.
  • the aim of the invention was therefore to improve oxygen enrichment systems according to the prior art in order to overcome the above problems.
  • the present invention solves the problems by providing a method for the selective absorption of oxygen from a gas mixture, preferably ambient air, into a liquid medium and subsequent release of the oxygen in order to provide it as a concentrated reactant for combustion or oxidation reactions, at least one of which is the medium liquid ionic compound is used at the respective process temperature.
  • the method is characterized in that at least one ionic liquid with high reversible and selective oxygen absorption capacity compared to other gases, in particular nitrogen, is used as the medium.
  • One possible application is the production of oxygen for stationary, large-scale combustion plants (power plants, waste incineration, etc.).
  • the present invention also provides a solution for the aforementioned use of oxygen-enriched air in mobile internal combustion engines (cars, trucks).
  • ionic liquids used according to the invention as a medium have long been known as such and are used above all as solvents in organic and inorganic synthesis.
  • ionic liquids are already liquid at relatively low temperatures ( ⁇ 80 ° C) and are also relatively low-viscosity, i.e. good flowability.
  • they are not necessarily corrosive.
  • Preferred embodiments of the present invention provide that in the anion and / or in the cation of the ionic liquids of the medium, a high selective affinity for the functional group having oxygen is incorporated, whereby the absorption of oxygen into the medium is promoted.
  • the at least one ionic liquid preferably also has a high proportion of perfluorinated residues, the high oxygen absorption capacity of which is used to further increase the affinity for the oxygen to be absorbed.
  • Preferred ion combinations are therefore those in which a perfluorocarbon group is integrated in the anion and / or in the cation.
  • the substance class of ionic liquids used according to the invention offers an extremely broad spectrum of anionic and cationic constituents, which can be combined within wide limits. Limitations relate in particular to the stability of the respective substance and its liquid area, which must be matched to the respective process temperature.
  • substituted ammonium, phosphonium, imidazolium and pyridinium ions can be used as cations for the synthesis of the ionic liquids which can be used according to the present invention.
  • the substitutions of the residues allow the connection to be adapted to the respective requirements.
  • the selective binding capacity of oxygen - and possibly also carbon dioxide as one of the main components of combustion gases - its temperature and pressure dependency, the viscosity, the liquidus range and the resistance (decomposition temperature) are decisively defined by the type and number of residues. If the selective binding of oxygen is to originate from the cation, then at least least a remainder be able to form a selective bond by physical or chemical means. It is particularly preferred that at least one residue consists of a perfluorinated hydrocarbon.
  • All common compounds for the preparation of ionic liquids can be considered as non-specific anions. If a specific binding of oxygen via the anion is to be achieved, then a residue must also be introduced here which can form a selective binding of oxygen by physical or chemical means.
  • BTA and longer-chain perfluorinated derivatives thereof are used.
  • the gas exchange for the absorption of oxygen in the ionic liquid can be done by directly blowing finely divided air into the medium, via trickle bed contactors, in which the medium flows over bodies with a large surface area, via membrane contactors, in which the medium is separated from the gas by a porous membrane , or a combination thereof, the use of membrane contactors, counter optionally in combination with one of the two alternatives, is preferred according to the invention.
  • the air pressure can be increased by means of a compressor or the like.
  • the oxygen absorbed in the medium is released by blowing out with the combustion exhaust gases (C0 2 ) formed during the combustion and forms in a mixture with these and the fuels the combustion mixture.
  • This embodiment is to be preferred especially when the invention is used for mobile internal combustion engines in the motor vehicle sector with currently customary engine designs.
  • Temperature and pressure changes are to be used as measures to increase yield with the two above-mentioned concepts in combination or alone. Temperature changes can be easily reacted by using the engine's waste heat. l be isolated. Pressure changes are caused by a previous compression during absorption, which serves to increase the partial pressure of oxygen in the air, in conjunction with a decrease in pressure during desorption due to the suction process of the fuel gas.
  • FIGS. 1 and 2 each showing flow diagrams.
  • any absorption of the absorbed oxygen takes place before it is fed into the engine; according to FIG. 2, as mentioned above, the oxygen is blown out by the combustion exhaust gases, ie displaced by CO 2 from the ionic liquid (“IF”).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Absorption von Sauerstoff aus einem Gasgemisch, vorzugsweise Umgebungsluft, in ein flüssiges Medium und anschliessenden Freisetzung des Sauerstoffs, um ihn konzentriert als Reaktionspartner für Verbrennungs. bzw. Oxidationsreaktionen bereitzustellen, wobei als Medium zumindest eine bei der jeweiligen Verfahrenstemperatur flüssige ionische Verbindung eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium zumindest eine ionische Flüssigkeit mit hohem reversiblem und gegenüber anderen Gasen, insbesondere Stickstoff, selektivem Sauerstoffaufnahmevermögen eingesetzt wird.

Description

VERFAHREN ZUR SELEKTIVEN ABSORPTION VON SAUERSTOFF AUS EINEM GASGEMISCH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Absorption von Sauerstoff aus einem Gasgemisch, vorzugsweise Umgebungsluft, in ein flüssiges Medium und anschließenden Freisetzung des Sauerstoffs, um ihn konzentriert als Reaktionspartner für Verbren- nungs- bzw. Oxidationsreaktionen bereitzustellen.
Stand der Technik
Nach dem Stand der Technik kann Sauerstoff vor Ort durch selektive Membranen angereichert werden. Die Selektivität der Membranen ist dergestalt, dass der Umgebungsluft selektiv Stickstoff entzogen wird. Dadurch erhöht sich der relative Sauerstoffgehalt im Restgas. Der Aufwand, um höhere Reinheiten (geringere Stickstoffgehalte) zu erzielen, steigt verfahrensbedingt exponentiell an. Die Gewinnung von technischem Sauerstoff ist mit diesen Verfahren daher unwirtschaftlich.
Es ist weiters bekannt, Reinsauerstoff durch Ausfrieren (Lindeverfahren) zu gewinnen. Dieser Prozess ist jedoch höchst energieaufwändig, bedingt zudem einen hohen technischen Aufwand, und eine Zwischenspeicherung von flüssigem Sauerstoff ist unvermeidlich, was die Verfahrenskosten für die Bereitstellung des Reinsauerstoffs weiter erhöht.
Darüber hinaus kann Sauerstoff durch diskontinuierliches Beladen und Entladen von Zeolithen, Molekularsieben oder anderen oberflächenaktiven Substanzen angereichert werden. Das zwangsweise entsprechend große Arbeitsvolumen machen diese Technik für den mobilen wie industriellen Einsatz wenig attraktiv.
Grundlage für alle technischen Verbrennungsprozesse ist bisher die Verwendung von Luft als Sauerstoff lieferant, was insbesondere auf dem Gebiet der Verbrennungskraftmaschinen zur Bildung unangenehmer Nebenprodukte, den Stickoxiden NOx führt, da Stickstoff den Hauptbestandteil der Luft bildet. Zur Lösung dieses NOx-Problems wurde vorgeschlagen, der Luft Sauerstoff durch Absorption in ein flüssiges Medium mit gutem 02-Lösevermögen zu entziehen, wonach das Medium mit absorbiertem Sauerstoff einem Desorber zugeführt wird, wo der Sauerstoff aus der Lösung wiederum abgegeben und in der Folge dem Verbrennungsprozess zugeführt wird. Ausgehend von der Tatsache, dass perfluorierte Kohlenwasserstoffe und Derivate davon aus Gasgemischen selektiv Sauerstoff absorbieren und wieder freisetzen können, beschreibt F. Luderer in der deutschen Offen legungsschrift DE 41 17 829 A1 ein derartiges Verfahren mit perfluorierten Kohlenwasserstoffen als Absorptionsmedium zur Verwendung für mobile und stationäre Verbrennungsanlagen, z.B. Kraftfahrzeugmotoren, und Feuerungsanlagen.
In der obigen Schrift wird die Absorption/Desorption von 02 in die bzw. aus den perfluorierten Kohlenwasserstoffe(n) anhand von Druckunterschieden bewirkt, die im Falle von Kraftfahrzeugmotoren durch den Motor selbst erzeugt werden. Die Sauerstoff-Aufnahme und -Abgabe erfolgen jeweils durch gasdurchlässige Membranen aus der Umgebungsluft bzw. in die Verbrennungsluft.
Als weitere mögliche, wenn auch nicht bevorzugte, flüssige Medien neben Perfluorcar- bonen werden "flüssige Formen" von Eisenchelatkomplexen, Hämoglobinen und verschiedenen Kobaltkomplexen geoffenbart. Auch Modifikationen der Perfluorcarbone, die - zusätzlich zur physikalischen Lösung von Sauerstoff - schwache chemische Bindungen mit 02 ausbilden, werden allgemein erwähnt, allerdings nicht näher beschrieben.
Der große Nachteil dieser und ähnlicher Lösungen der eingangs erwähnten Problematik liegt in der Tatsache, dass perfluorierte Kohlenwasserstoffe relativ hohe Dampfdrücke aufweisen. Dies hat zur Folge, dass beim Sorptionsvorgang des Sauerstoffs in das bzw. aus dem flüssige(n) Medium gleichzeitig nach dem Gesetz der Partialdrücke ein dem Dampfdruck des Mediums proportionaler Anteil die gasdurchlässigen Membranen passiert und aus dem System verloren geht. Das bringt einerseits wirtschaftliche Nachteile, da das Medium in regelmäßigen Abständen ergänzt werden muss, und andererseits eine starke Umweltbelastung durch in die Atmosphäre entweichende Fluorkohlenwasserstoffe mit sich. Um dem - zumindest im Falle von stationären Verbrennungsanlagen - entgegenzuwirken, sind aufwändige Absaug- und Recycling-Anlagen vonnöten, was wiederum mit erheblichen Kosten verbunden ist. Aus diesem Grund ist die Erfindung von Luderer in dieser Form nicht realisierbar.
In der EP 0 306 840 A2 von Air Products and Chemicals Inc. wird ein Verfahren zur Abtrennung von Sauerstoff aus einem Gasgemisch mithilfe von Alkalimetallnitraten, -nitriten, -oxiden, -peroxiden und -Superoxiden beschrieben, die Sauerstoff aufnehmen und nach Zusatz eines Übergangsmetalloxidswieder abgeben. Die Salze, vorzugsweise Gemische davon, werden in Form von Schmelzen eingesetzt und ab- und desorbieren Sauerstoff nach Redoxreaktionsmechanismen, d.h. ausschließlich durch Chemisorption. Die Salzschmelzen werden bei hohen Verfahrenstemperaturen im Bereich von 450 bis 675 °C erzeugt und sind mitunter stark korrosiv.
Ziel der Erfindung war daher eine Verbesserung von Sauerstoffanreicherungsanlagen nach dem Stand der Technik, um die obigen Probleme auszumerzen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst die Probleme durch Bereitstellung eines Verfahrens zur selektiven Absorption von Sauerstoff aus einem Gasgemisch, vorzugsweise Umgebungsluft, in ein flüssiges Medium und anschließenden Freisetzung des Sauerstoffs, um ihn konzentriert als Reaktionspartner für Verbrennungs- bzw. Oxidationsreaktionen bereitzustellen, wobei als Medium zumindest eine bei der jeweiligen Verfahrenstemperatur flüssige ionische Verbindung eingesetzt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als Medium zumindest eine ionische Flüssigkeit mit hohem reversiblem und gegenüber anderen Gasen, insbesondere Stickstoff, selektivem Sauerstoffaufnahmevermögen eingesetzt wird. Die Erfindung ermöglicht durch die direkte vor Ort erfolgende Gewinnung von Sauerstoff aus der Umgebungsluft die Sauerstoffversorgung für beliebige Verbrennungs- und Oxidationsprozesse, ohne dass dazu eine Lagerung von Reinsauerstoff nötig ist.
Als eine mögliche Anwendung ist die Gewinnung von Sauerstoff für stationäre, großtechnische Verbrennungsanlagen (Kraftwerke, Müllverbrennung, etc.) vorgesehen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Einsatz in der Chemischen Industrie als Oxidationsmittel. Vielfach ist, obwohl Sauerstoff als Oxidationsmittel weit wirtschaftlicher als Luft wäre, die Realisierung aus Sicherheitsgründen bisher nicht möglich gewesen (z.B. in Raffinerien, Zementwerken, "etc.).
Im Speziellen wird mit der vorliegenden Erfindung auch eine Lösung für die eingangs erwähnte Anwendung von sauerstoffangereicherter Luft in mobilen Verbrennungskraftmaschinen (PKW, LKW) zur Verfügung gestellt.
Die erfindungsgemäß als Medium verwendeten "ionischen Flüssigkeiten" sind als solche seit längerem bekannt und finden vor allem als Lösungsmittel in der organischen und anorganischen Synthese Anwendung. Im Gegensatz zu klassischen Salzschmelzen sind ionische Flüssigkeiten bereits bei relativ niedrigen Temperaturen ( < 80°C) flüssig und dabei auch relativ niederviskos, d.h. gut fließfähig. Weiters sind sie im Gegensatz zu vielen klassischen Salzschmelzen nicht notwendigerweise korrosiv.
Zudem zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie praktisch keinen Dampfdruck haben, d.h. selbst im Hochvakuum nicht verdampfen. Das bedeutet, dass diese Verbindungen über lange Zeit immer wieder mit der Umgebungsluft ins Gleichgewicht gebracht werden können, ohne dass nennenswerte Verdampfungsverluste auftreten. Es kann eine einzelne ionische Flüssigkeit oder auch ein Gemisch mehrerer davon als Medium im obigen Verfahren eingesetzt werden. Durch Einsatz derartiger ionischer Flüssigkeiten als Medium für das erfindungsgemäßen Verfahren können somit die Betriebsbedingungen (Temperaturen, Drücke, Materialien der Ausrüstung) für den Sauerstoff-Absorptions/Desorptions-Vorgang in einem wirtschaftlichen und apparativ wenig aufwändigen Bereich gehalten werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen vor, dass im Anion und/oder im Kation der ionischen Flüssigkeiten des Mediums eine hohe selektive Affinität zu Sauerstoff aufweisende funktionelle Gruppe eingebunden ist, wodurch die Absorption von Sauerstoff in das Medium gefördert wird. Vorzugsweise weist die zumindest eine ionische Flüssigkeit weiters einen hohen Anteil an perfluorierten Resten auf, deren hohes Sauerstoffaufnahmevermögen genutzt wird, um die Affinität zu dem zu absorbierenden Sauerstoff weiter zu erhöhen. Bevorzugte Ionen-Kombinationen sind daher solche, in denen im Anion und/oder im Kation eine Perfluorcarbon-Gruppierung eingebunden ist.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Substanzklasse der ionischen Flüssigkeiten bietet als solche ein äußerst breites Spektrum an anionischen und kationischen Bestandteilen, welche in weiten Grenzen kombinierbar sind. Limitierungen betreffen insbesondere die Stabilität der jeweiligen Substanz sowie deren Liquidusbereich, der auf die jeweilige Verfahrenstemperatur abgestimmt sein muss.
Als Kationen zur Synthese der gemäß vorliegender Erfindung einsetzbaren ionischen Flüssigkeiten können in bevorzugten Ausführungsformen substituierte Ammonium-, Phosphonium-, Imidazolium- und Pyridinium-Ionen herangezogen werden. Die Substitutionen der Reste ermöglichen eine Anpassung der Verbindung an die jeweiligen Erfordernisse. Das selektive Bindungsvermögen von Sauerstoff - und gegebenenfalls auch Kohlendioxid als einem der Hauptbestandteils von Verbrennungsabgasen -, deren Temperatur- und Druckabhängigkeit, die Viskosität, der Liquidusbereich und die Beständigkeit (Zersetzungstemperatur) werden entscheidend von der Art und Anzahl der Reste definiert. Soll die selektive Bindung des Sauerstoffs vom Kation ausgehen, so muss zumin- dest ein Rest fähig sein, eine selektive Bindung auf physikalischem oder chemischem Weg auszubilden. Besonders bevorzugt besteht zumindest ein Rest aus einem perfluorierten Kohlenwasserstoff.
Als unspezifische Anionen kommen alle gängigen Verbindungen zur Herstellung von ionischen Flüssigkeiten in Frage. Soll eine spezifische Bindung des Sauerstoffs über das Anion erreicht werden, so muss auch hier wieder ein Rest eingeführt werden, welcher eine selektive Bindung von Sauerstoff auf physikalischem oder chemischem Weg ausbilden kann. In bevorzugten Ausführungsformen können etwa perfluorierte Sulfonsäuren R- S03 " (R = perfluorierter Kohlenwasserstoff) Verwendung finden. In weiteren Ausführungsformen kommen BTA und längerkettige perfluorierte Derivate davon zum Einsatz.
Allgemeine und nicht als Einschränkung zu verstehende Beispiele für als ionische Flüssigkeiten einsetzbare Kombinationen von Ionen sind nachstehend dargestellt.
Kationen Anionen "BTA"
Figure imgf000008_0001
Imidazolium PyrlditΛi PF« AtCU
CF3SÖ3 AlaClf
Figure imgf000008_0002
Ammonium Phosphonium
Der Gasaustausch zur Absorption des Sauerstoffs in die ionische Flüssigkeit kann durch direktes Einblasen von fein verteilter Luft in das Medium, über Rieselbettkontaktoren, bei denen das Medium über Körper großer Oberfläche fließt, über Membrankontaktoren, bei denen das Medium durch eine poröse Membran vom Gas getrennt ist, oder eine Kombination davon erfolgen, wobei die Verwendung von Membrankontaktoren, gege- benenfalls in Kombination mit einer der beiden Alternativen, erfindungsgemäß bevorzugt wird.
Zur Erhöhung der Austauschgeschwindigkeit kann der Luftdruck mittels Kompressor oder dergleichen erhöht werden.
Für das Freisetzen von Sauerstoff aus den beladenen ionischen Flüssigkeiten kommen Ausführungsformen unter Austausch gegen C02, Temperaturerhöhung, Druckerniedrigung, Einwirkung von Mikrowellen, katalytische Entgasung oder unter Einsatz einer Kombination davon in Frage.
Der im Medium absorbierte Sauerstoff wird in bevorzugten Ausführungsformen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage zur Verbrennung von Brennstoffen mit Sauerstoff in einem Verbrennungsgemisch dient, durch Ausblasen mit den bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsabgasen (C02) freigesetzt und bildet im Gemisch mit diesen und den Brennstoffen das Verbrennungsgemisch. Speziell bei Anwendung der Erfindung für mobile Verbrennungskraftmaschinen auf dem Kraftfahrzeugsektor mit derzeit üblichen Motorkonstruktionen ist diese Ausführungsform zu bevorzugen.
Die schnellere Freisetzung von größeren Mengen an konzentriertem Sauerstoff durch Mikrowelle oder auf katalytischem Weg ermöglicht wesentlich verbesserte Wirkungsgrade bei verrringerter Trägheit der Motoren. Eine Anpassung des Hubraums sowie spezielle hoch oxidations- und temperaturbeständige Schmiermittel und Konstruktionswerkstoffe im Vergleich zu handelsüblichen Motoren sind in diesem Zusammenhang erforderlich.
Temperatur- und Druckveränderung sind als die Ausbeute steigernde Maßnahmen mit beiden oben genannten Konzepten in Kombination oder alleine anzuwenden. Temperaturänderungen können in einfacher Weise durch Nutzung der Abwärme des Motors rea- l isiert werden. Druckänderungen werden durch eine vorangehende Kompression bei der Absorption, welche der Erhöhung des Sauerstoff-Partialdrucks in der Luft dient, in Verbindung mit einer Druckerniedrigung bei der Desorption durch den Ansaugvorgang des Brenngases hervorgerufen.
In der Folge wird das Prinzip bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des Betriebs eines Verbrennungsmotors in zwei Varianten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei Fig. 1 und Fig. 2 jeweils Fließschemata zeigen.
Gemäß Fig. 1 erfolgt eine beliebige Freisetzung des absorbierten Sauerstoffs vor der Einspeisung in den Motor, gemäß Fig. 2 wird der Sauerstoff wie oben erwähnt durch die Verbrennungsabgase ausgeblasen, d.h. durch C02 aus der ionischen Flüssigkeit ("IF") verdrängt.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur selektiven Absorption von Sauerstoff aus einem Gasgemisch, vorzugsweise Umgebungsluft, in ein flüssiges Medium und anschließenden Freisetzung des Sauerstoffs, um ihn konzentriert als Reaktionspartner für Verbrennungs- bzw. Oxida- tionsreaktionen bereitzustellen, wobei als Medium zumindest eine bei der jeweiligen Verfahrenstemperatur flüssige ionische Verbindung eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium zumindest eine ionische Flüssigkeit mit hohem reversiblem und gegenüber anderen Gasen, insbesondere Stickstoff, selektivem Sauerstoffaufnahmevermögen eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion und/oder das Kation der zumindest einen ionischen Flüssigkeit eine eingebundene, hohe selektive Affinität zu Sauerstoff aufweisende funktioneile Gruppe aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium einen hohen Anteil an perfluorierten Resten aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustausch zur Absorption von Sauerstoff durch direktes Einblasen von fein verteilter Luft in das Medium erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustausch zur Absorption von Sauerstoff über Rieselbettkontaktoren erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustausch zur Absorption von Sauerstoff über Membrankontaktoren erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage zur Verbrennung von Brennstoffen mit Sauerstoff in einem Verbrennungsgemisch dient und der im Medium absorbierte Sauerstoff durch Ausblasen mit Verbrennungsabgasen freigesetzt wird und im Gemisch mit diesen und den Brennstoffen das Verbrennungsgemisch bildet.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierte Sauerstoff durch Einwirkung von Mikrowellen freigesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierte Sauerstoff durch katalytische Entgasung freigesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierte Sauerstoff durch Temperaturerhöhung freigesetzt wird.
1 1. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierte Sauerstoff durch Druckerniedrigung freigesetzt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1640654A1 (de) * 2004-09-23 2006-03-29 Air Products And Chemicals, Inc. Auf ionischen Flüssigkeiten basierende Mischungen für Lagerung und Abgabe von Gasen
US7404845B2 (en) 2004-09-23 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Ionic liquid based mixtures for gas storage and delivery
CN108069394A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 古德里奇照明系统有限责任公司 用于由包含离子液体的组合物生成氧气的方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3323783B1 (de) * 2016-11-18 2019-07-17 Diehl Aviation Gilching GmbH Verwendung von ionischen flüssigkeiten in zusammensetzungen zur herstellung von sauerstoff
EP3323780B1 (de) 2016-11-18 2020-05-20 Diehl Aviation Gilching GmbH Zusammensetzungen mit ionischen flüssigkeiten und peroxiden
EP3323779B1 (de) 2016-11-18 2020-06-03 Diehl Aviation Gilching GmbH Verfahren zur herstellung von sauerstoff mit verwendung ionischer flüssigkeiten zur zersetzung von peroxiden
EP3323470B1 (de) 2016-11-18 2022-06-29 Diehl Aviation Gilching GmbH Sauerstoffgenerator mit ionischen flüssigkeiten
EP3323471B1 (de) 2016-11-18 2020-05-13 Diehl Aviation Gilching GmbH Vorrichtung zum erzeugen von sauerstoff

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2927734A1 (de) * 1979-07-10 1981-02-05 Basf Ag Verfahren zur entfernung und gegebenenfalls wiedergewinnung von sauerstoff aus gasen durch behandlung mit phophin- komplexen von mangan-ii-halogeniden
US4526775A (en) * 1984-02-23 1985-07-02 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen production by molten alkali metal salts using multiple absorption-desorption cycles
US4705544A (en) * 1984-12-24 1987-11-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Liquid membrane
JPS6342717A (ja) * 1986-08-07 1988-02-23 Nippon Sanso Kk 窒素分離方法
JPH03150203A (ja) * 1989-11-06 1991-06-26 Babcock Hitachi Kk 酸素富化空気製造方法
DE4117829A1 (de) * 1991-05-29 1992-12-03 Frank Luderer Verfahren und vorrichtung zur sauerstoffanreicherung der verbrennungsluft in mobilen und stationaeren verbrennungsmotoren und feuerungsanlagen
EP0583748A1 (de) * 1992-08-14 1994-02-23 Air Products And Chemicals, Inc. Verfahren zur Rückgewinnung von Sauerstoff aus einem Sauerstoffenthaltendem Gasgemisch

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2196281A (en) * 1937-10-25 1940-04-09 Standard Oil Co Purification of gases
US4132766A (en) * 1977-05-24 1979-01-02 Erickson Donald C Separation of oxygen from gaseous mixtures with molten alkali metal salts
US4800070A (en) * 1987-09-08 1989-01-24 Air Products And Chemicals, Inc. Catalysts for absorptive air separation
DE19943643A1 (de) * 1999-09-13 2001-03-15 Bayer Ag Behälter aus Polycarbonat
US6579343B2 (en) * 2001-03-30 2003-06-17 University Of Notre Dame Du Lac Purification of gas with liquid ionic compounds

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2927734A1 (de) * 1979-07-10 1981-02-05 Basf Ag Verfahren zur entfernung und gegebenenfalls wiedergewinnung von sauerstoff aus gasen durch behandlung mit phophin- komplexen von mangan-ii-halogeniden
US4526775A (en) * 1984-02-23 1985-07-02 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen production by molten alkali metal salts using multiple absorption-desorption cycles
US4705544A (en) * 1984-12-24 1987-11-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Liquid membrane
JPS6342717A (ja) * 1986-08-07 1988-02-23 Nippon Sanso Kk 窒素分離方法
JPH03150203A (ja) * 1989-11-06 1991-06-26 Babcock Hitachi Kk 酸素富化空気製造方法
DE4117829A1 (de) * 1991-05-29 1992-12-03 Frank Luderer Verfahren und vorrichtung zur sauerstoffanreicherung der verbrennungsluft in mobilen und stationaeren verbrennungsmotoren und feuerungsanlagen
EP0583748A1 (de) * 1992-08-14 1994-02-23 Air Products And Chemicals, Inc. Verfahren zur Rückgewinnung von Sauerstoff aus einem Sauerstoffenthaltendem Gasgemisch

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 258 (C - 513) 20 July 1988 (1988-07-20) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 373 (C - 0869) 19 September 1991 (1991-09-19) *
WASSERSCHEID P ET AL: "Ionic Liquids - New Solutions for Transition Metal Catalysis", ANGEWANDTE CHEMIE. INTERNATIONAL EDITION, VERLAG CHEMIE. WEINHEIM, DE, vol. 39, no. 21, 27 October 2000 (2000-10-27), pages 3772,3778,3780 - 3787, XP002218385, ISSN: 0570-0833 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1640654A1 (de) * 2004-09-23 2006-03-29 Air Products And Chemicals, Inc. Auf ionischen Flüssigkeiten basierende Mischungen für Lagerung und Abgabe von Gasen
US7404845B2 (en) 2004-09-23 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Ionic liquid based mixtures for gas storage and delivery
US7563308B2 (en) 2004-09-23 2009-07-21 Air Products And Chemicals, Inc. Ionic liquid based mixtures for gas storage and delivery
US8202446B2 (en) 2004-09-23 2012-06-19 Air Products And Chemicals, Inc. Ionic liquid based mixtures for gas storage and delivery
CN108069394A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 古德里奇照明系统有限责任公司 用于由包含离子液体的组合物生成氧气的方法
CN108069394B (zh) * 2016-11-18 2022-10-18 迪尔航空吉尔兴有限责任公司 用于由包含离子液体的组合物生成氧气的方法

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