WO2017005538A1 - Verfahren zur entfeuchtung von feuchten gasgemischen mit ionischen flüssigkeiten - Google Patents

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Xinming Wang
Benjamin Willy
Rolf Schneider
Marc-Christoph Schneider
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    • B01D2259/4508—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings

Definitions

  • the invention relates to a method for dehumidifying a moist gas mixture.
  • the invention also relates to a device for dehumidifying a moist gas mixture and their use in the method according to the invention.
  • the air is dehumidified by adsorption or absorption of water with a drying medium and then the water-laden drying medium by heating to a temperature at which the water is desorbed, regenerated.
  • An absorption in a liquid absorption medium in this case has the advantage over adsorption on a solid absorbent that the air drying can be carried out with simpler apparatus and with less drying medium and that the regeneration of the water-laden drying medium can be carried out more easily with solar heat.
  • WO 2014/079675 A1 Here, the moist gas mixture is formed during the evaporation of water under low pressure. The resulting water vapor must be removed from the moist gas mixture, so that it can then be returned to the evaporation of water and can go through a new cycle. Again, the absorption is in a liquid
  • the materials commonly used in air or natural gas dehumidification systems and chillers are, for example, titanium, copper or precious metals.
  • the materials commonly used in air or natural gas dehumidification systems and chillers are, for example, titanium, copper or precious metals.
  • Dehumidification systems also built components based on aluminum.
  • Aluminum has the advantage over alternative materials such as titanium, copper or stainless steel that it has a higher thermal conductivity. In addition, it is easier to work, lighter and cheaper. That's why air conditioning systems made of aluminum are preferred over other materials, especially in the car industry.
  • aqueous solutions of lithium bromide, lithium chloride or calcium chloride previously used as liquid absorption media in commercial air conditioning systems have the disadvantage that they are corrosive to the metallic materials commonly used in air conditioning systems and therefore require the use of expensive special materials. This problem exists especially with aluminum. In addition, problems can arise with these solutions due to crystallization of salt from the absorption medium.
  • Trimethylammonium acetate or 1-ethyl-3-methylimidazoliumacetat proposed as a liquid desiccant in place of aqueous lithium chloride solution.
  • Example 3 compares water absorption from humid air for a number of other ionic liquids.
  • CN 102335545 A describes aqueous solutions of ionic liquids, which do not have the aforementioned problems, as absorption media for dehumidification.
  • the absorption media should not be corrosive to steel.
  • ionic liquids inter alia, 1, 3-Dimethyimidazoliumdimethylphosphat, 1-ethyl-3-methylimidazoliumdimethylphosphat and
  • CN 102335545 A primarily deals with dehumidifiers based on steel. However, this material is disadvantageous to aluminum for the aforementioned reasons. In addition, heat transfer, which is important for efficiently performing dehumidification, is relatively low with the ionic liquids referred to in CN 102335545 A.
  • the object was to provide absorption media available which, when used in aluminum-based air conditioning systems, dehumidifiers, absorption chillers have a lower corrosivity than those of the prior art. In addition, these should
  • the present invention accordingly relates, in a first aspect, to a method for dehumidifying a moist gas mixture G, in particular humid air, in a device Vi, comprising the following steps:
  • liquid absorption medium A V E at least partially absorbs water from the moist gas mixture G
  • the device Vi at least partially has a surface of an aluminum material 0 A i and in the device Vi at least one of the liquid absorption media selected from the group consisting of A V E, A V EI, A V E2 the surface of an aluminum material 0 A i contacted via at least one contact surface,
  • Q is a 1,3-dialkylimidazolium in which the alkyl groups are, independently of one another, unbranched or branched C 1 -C 6 -alkyl groups,
  • R is an unbranched or branched C 2 -C 6 -alkyl group
  • M is an alkali metal ion, preferably selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , more preferably selected from the group consisting of K + , Na + , preferably K + , is.
  • the moist gas mixture G used in the process is not particularly limited.
  • "Wet” in the sense of the invention means “comprising water, in particular water vapor”.
  • Dehumidification means at least partial removal of water.
  • At least partially in the sense of the invention means “partially or completely”.
  • misist gas mixture G means that the gas mixture G is water, preferably water vapor (“water vapor” means water in the gaseous state)
  • the water content of the moist gas mixture is not particularly limited and is in particular at 0.01% by volume - 99.99% by volume ("% by volume” indicates the volume of the steam based on the total volume of the moist gas mixture G.) Otherwise, the composition of the moist gas G may vary depending on the application of the invention
  • the moist gas mixture G is selected in particular from moist natural gas, moist air (which may be moist room air or the moist air resulting from the evaporation of water in absorption chillers), preferably moist air.
  • moist natural gas the water content is in particular from 0.01% by volume to 15.00% by volume, in the case of moist air in particular from 0.01% by volume to 5.00% by volume, in the case of moist room air, or in particular at 95.00% by volume % to 99.99% by volume, which is the preferred range when it comes to the evaporation of water in
  • a device Vi The method according to the invention is carried out in a device Vi.
  • the device Vi is limited only insofar as it should be suitable for carrying out the method according to the invention.
  • a device Vi can be used which comprises the following components:
  • step a) of the method according to the invention is carried out in the water absorption unit W abs1 .
  • the water absorption unit W abs1 in particular the water absorber known to those skilled in the art can be used. They are based on the principle that in the absorption of water, the surface of the liquid absorption medium A V E is increased and at the same time the largest possible residence time of the liquid absorption medium A V E is achieved in the water absorber.
  • water absorbers selected from the following group can be used here: packed beds, spray columns, falling film, bubble columns, multi-tray columns. "Tray column”), wet scrubbers (for example, "Venturi scrubbers”), stirred tanks and combinations of these absorbers are particularly preferred as water absorbers
  • Water absorption unit W abs1 may in particular also comprise an additional heat exchanger W z1 , which is set up so that the liquid absorption medium A V E can be cooled.
  • W z1 which is set up so that the liquid absorption medium A V E can be cooled.
  • Wasserdesorptionsstrahl W of i is based on the principle that the water-laden liquid absorption medium A V E heat is supplied, the surface of the water-laden liquid absorption medium A V E is increased and at the same time the largest possible
  • a water desorption unit W of i which comprises a heat exchanger W X1 , in particular the known to the expert combinations of heat exchangers and
  • Water desorber can be used, in particular horizontal evaporator ("horizontal tube evaporator”) with upstream heat exchanger, in particular shell and tube heat exchanger, plate and frame
  • horizontal evaporator horizontal tube evaporator
  • upstream heat exchanger in particular shell and tube heat exchanger
  • plate and frame upstream heat exchanger
  • W X1 heat exchanger W X1
  • W X1 heat exchanger W X1
  • Such water exchangers with integrated heat exchangers are, in particular, climbing film evaporators, long-tube verticaf, Robert evaporator (short-tube verticaf), forced circulation evaporator, agitated thin-film evaporator.
  • the water desorption unit W of the falling film apparatuses, in particular shell and tube film apparatuses, is particularly preferably used.
  • a V EI from step a) of the process according to the invention is conducted by the water absorption unit W ABS1 to the water desorption unit W of i and even more preferably - in particular when the process according to the invention is carried out continuously - additionally
  • a V E2 from step b) of the method according to the invention from the water absorption unit W of i to the water desorption unit W ABS1 .
  • a circulation Ui in particular a line, in particular selected from the group consisting of pipe, hose used.
  • the circulation Ui also has a pump.
  • the moist gas mixture G is treated with a liquid absorption medium A V E, which comprises at least one salt selected from the group consisting of Q + (RO) 2 PO 2 , (Q) 2 ROPO 3 2 , Q + M + ROP0 3 2 , contacted.
  • a liquid absorption medium A V E which comprises at least one salt selected from the group consisting of Q + (RO) 2 PO 2 , (Q) 2 ROPO 3 2 , Q + M + ROP0 3 2 , contacted.
  • the contacting can be carried out in any manner known to those skilled in the art, in particular in one
  • Water absorption unit W ABS1 By contacting absorbs the absorption medium A V E at least partially moisture, ie water, from the wet gas stream G, whereby a liquid absorption medium A V EI, which has a relation to the liquid absorption medium A V E increased water content, and a gas mixture Gi, which has a compared to the humid gas mixture G lower water content, can be obtained.
  • a liquid absorption medium A V EI which has a relation to the liquid absorption medium A V E increased water content
  • a gas mixture Gi which has a compared to the humid gas mixture G lower water content
  • the absorption medium A V E is cooled when contacting the moist gas mixture G, so that as much moisture from the moist gas mixture G is absorbed. This can be achieved for example via an additional heat exchanger W Z1 in the water absorption unit W ABS1 .
  • the temperature of the absorption medium A V E when contacting the moist gas mixture G is preferably in the range 15 to 90 ° C, more preferably 20 to 80 ° C, even more preferably 20 to 40 ° C.
  • the absorption medium A V E comprises at least one salt selected from the group consisting of Q + (RO) 2 PO 2 , (Q + ) 2 ROPO 3 2 , Q + M + ROPO 3 2 , where Q + is a 1, 3-dialkylimidazolium in which the alkyl groups are, independently of one another, unbranched or branched C 1 -C 6 -alkyl groups,
  • R is an unbranched or branched C 2 -C 6 -alkyl group
  • M is an alkali metal ion, preferably selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , more preferably selected from the group consisting of K + , Na + , preferably K + , is.
  • R is selected from the group consisting of ethyl, n-propyl, / 'so-propyl, n-butyl group, sec-butyl group, ieri-butyl group, n-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2 Methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 3-methylbut-2-yl group, 2-methylbut-2-yl group, 2-dimethylpropyl group, n-hexyl group.
  • R is preferably selected from the group consisting of ethyl group, n-propyl group, iso-
  • R is more preferably selected from the group consisting of ethyl group, n-butyl group.
  • R ethyl group have a particularly low contact angle and thus ensure a particularly good surface wetting. This leads to a larger contact surface, thus also less less wetted spaces and thus to an improved heat transfer within the device Vi and thus also to a particularly efficient process.
  • Q is in particular selected from the group consisting of 1, 3-dimethylimidazolium,
  • Q is preferably selected from the group consisting of 1, 3-diethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-n-butyl-3-methylimidazolium.
  • Q is preferably selected from the group consisting of 1, 3-diethylimidazolium,
  • the liquid absorption medium A V E can be in the form of the pure salts of the structure
  • the liquid absorption medium A V E is an aqueous solution in which the total weight of all
  • Salts of the structure Q + (RO) 2 P0 2 " , (Q + ) 2 ROP0 3 2" and Q + M + ROP0 3 2 " is at least 70% by weight, based on the total weight of the aqueous solution the total weight of all the salts of the structure Q + (RO) 2 P0 2 , (Q) 2 ROP0 3 2 and Q + M + ROP0 3 2 is at least 80 wt .-%, based on the total weight of the aqueous solution, more preferably 85 wt .-%, more preferably 90 wt .-%.
  • gas mixture Gi which has a relation to the humid gas mixture G lower water content, then represents the dehumidified gas flow, which can be supplied again depending on the application in the form of dehumidified air living or working spaces or in the case of Natural gas the
  • the liquid absorption medium A V Ei obtained in the first step of the process according to the invention has a water content which is higher than the liquid absorption medium A V E. It goes without saying that A V EI with respect to its salts selected from the group consisting of Q + (RO) 2 PO 2 , (Q + ) 2 ROPO 3 2 , Q + M + ROPO 3 2 identical to A VE is and preferably only in the water content of this differs.
  • the at least partial removal of water then takes place from the liquid absorption medium A V EI, whereby a liquid absorption medium A V E2, which has a lower water content than the liquid absorption medium A V EI, is obtained.
  • the liquid absorption medium A V EI additional heat is supplied. The supply of heat and the at least partially
  • Removal may be effected in any manner known to those skilled in the art, in particular in a water desorption unit W of i comprising a heat exchanger W x1 .
  • a liquid absorption medium A V E2 which has a lower water content than the liquid absorption medium A V EI is obtained.
  • An essential feature of the method according to the invention is that the device Vi at least partially a surface of an aluminum material 0 ⁇ ⁇ (0 A i is in the context of the invention as an abbreviation for "surface of an aluminum material ').
  • an aluminum material in particular comprises both unalloyed aluminum and aluminum alloys, in which in particular the mass content
  • Aluminum is larger than any other element contained, to understand.
  • the aluminum material is preferably unalloyed aluminum.
  • Unalloyed aluminum is especially pure aluminum with a purity of> 99.0 wt .-%, more preferably> 99.9 wt .-%.
  • Aluminum alloys contain in addition to the aluminum in particular at least one
  • Alloy metal selected from the group consisting of magnesium, manganese, silicon, zinc, lead, copper, titanium, iron, more preferably selected from the group consisting of magnesium, manganese, silicon, zinc, lead, copper, titanium.
  • the aluminum material may be present in particular as a wrought alloy or as a casting alloy.
  • Another essential feature of the method according to the invention is that in the device Vi at least one of the liquid absorption media selected from the group consisting of AVE, A V EI, A V E2, the surface of an aluminum material 0 A i over at least one of the liquid absorption media selected from the group consisting of AVE, A V EI, A V E2, the surface of an aluminum material 0 A i over at least one of the liquid absorption media selected from the group consisting of AVE, A V EI, A V E2, the surface of an aluminum material 0 A i over at least one
  • a device Vi which comprises the following components:
  • Absorption medium A V E can be circulated
  • the process according to the invention is carried out continuously.
  • steps a) and b) are run at least once more, and the liquid absorption medium A V E used at each of the additionally passed through steps a) is at least partially around the liquid absorption medium A V E2, which was obtained from the immediately previously performed step b) is, that is, that in particular the water content of the used in each additionally performed step a) liquid absorption medium A V E and the liquid absorption medium A V E2 from the immediately preceding step b) is the same.
  • liquid absorption medium A V EI is acted upon by heat from liquid absorption medium A V E2. This can be in an additional
  • Heat exchanger W y1 are performed, in particular selected from the group consisting of shell and tube heat exchanger, plate and frame. This allows a particularly energy-efficient implementation of the method according to the invention.
  • the invention also relates to a device V 2 for dehumidifying a moist gas mixture, in particular moist air, comprising as components
  • a liquid absorption medium A V o comprising at least one salt selected from the group consisting of Q + (RO) 2 PO 2 , (Q + ) 2 ROPO 3 2 , Q + M + ROPO 3 2 ,
  • Absorption medium A V o is circulable
  • Aluminum material has 0 A i, and
  • R is an unbranched or branched C 2 -C 6 -alkyl group
  • M is an alkali metal ion, preferably selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , more preferably selected from the group consisting of K + , Na + , preferably K + , is.
  • the device V 2 according to the invention is suitable for dehumidifying a moist gas mixture, in particular moist air. It includes the following components:
  • the device V 2 As the first component, the device V 2 according to the invention comprises a liquid
  • Absorption medium A V o which comprises at least one salt selected from the group consisting of Q + (RO) 2 PO 2 , (Q + ) 2 ROPO 3 2 , Q + M + ROPO 3 2 , where Q + is a 1, 3 Dialkylimidazolium is in which the alkyl groups independently of one another unbranched or branched Ci-C 6 alkyl groups
  • R is an unbranched or branched C 2 -C 6 alkyl group
  • M is an alkali metal ion preferably selected from the group consisting of Li + , K + , Na + , more preferably selected from the group consisting of K + , Na + , preferred K + , is.
  • R is selected from the group consisting of
  • Ethyl group have a particularly low contact angle and thus ensure a particularly good surface wetting. This leads to a larger contact surface, thus also to less non-wetted spaces and thus to an improved heat transfer within the device V 2 and thus also to a particularly efficient device V 2 .
  • Q is in particular selected from the group consisting of 1, 3-dimethylimidazolium,
  • Q is preferably selected from the group consisting of 1, 3-diethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-n-butyl-3-methylimidazolium.
  • Q is preferably selected from the group consisting of 1, 3-diethylimidazolium,
  • the liquid absorption medium A V o can be in the form of the pure salts of the structure
  • liquid absorption medium A V o an aqueous solution in which the total weight of all
  • Total weight of all salts of the structure Q + (RO) 2 P0 2 , (Q) 2 ROP0 3 2 and Q + M + ROP0 3 2 at least 80% by weight, based on the total weight of the aqueous solution, more preferably 85% by weight. %, more preferably 90% by weight.
  • the device V 2 As a second component, the device V 2 according to the invention comprises a
  • Water absorption unit W abs2 which is adapted to contact the wet gas mixture with the liquid absorption medium A V o.
  • the water absorption unit W abs2 can in particular comprise an additional heat exchanger W z2 , which is set up so that the liquid absorption medium A V o can be cooled.
  • the water absorbers known to the person skilled in the art can be used as such water absorption unit W abs2 . They are based on the principle that in the absorption of water, the surface of the liquid absorption medium A V o is increased and at the same time the largest possible residence time of the liquid absorption medium A V o is achieved in the water absorber.
  • water absorbers selected from the following group can be used here: packed beds, spray columns, falling film, bubble columns, multi-tray columns. "Tray column”), wet scrubbers (for example, “Venturi scrubbers”), stirred tanks and combinations of these absorbers are particularly preferably used as water absorbers falling film apparatus, in particular Rohrbündelfallfilmapparate.
  • the device V 2 As a third component, the device V 2 according to the invention comprises a
  • Wasserdesorptionsaku W des2 which comprises a heat exchanger W x2 and which is adapted to remove water from the liquid absorption medium A V o at least partially.
  • the combinations known to the person skilled in the art can be used for this purpose
  • Heat exchangers and water desorber can be used.
  • the water desorption unit W des2 is based on the principle that the liquid absorption medium A V o heat is supplied, the surface of the liquid absorption medium A V o is increased and at the same time the largest possible residence time of the liquid absorption medium A V o is achieved in the water desorption.
  • water desorption unit W des2 which includes a heat exchanger W x2 , in particular the known combinations of heat exchanger and those skilled in the art
  • the water desorption unit W des2 which comprises a heat exchanger W x2 , can be used, in particular, a horizontal tube evaporator with upstream heat exchanger, in particular shell and tube heat exchanger, plate and frame. also a water desorber with integrated
  • Such water desorbers with integrated heat exchangers are, in particular, climbing film evaporators, falling film evaporators ("long-tube verticaf"), Robert evaporators ("short-tube verticaf), forced circulation, thin-film evaporators ("agitated thin film”).
  • the water desorption unit W desS 2 fall film apparatuses in particular tube bundle film apparatuses , are particularly preferably used.
  • the device V 2 comprises a circulation U 2 which connects the water absorption unit W abs 2 to the water desorption unit W deS 2 and by means of which the liquid absorption medium A V o can be circulated.
  • the circulation U 2 is a conduit, more preferably selected from the group consisting of tube, hose.
  • the circulation U 2 also has a pump.
  • An essential feature of the device V 2 according to the invention is that at least partially has a surface of an aluminum material 0 ⁇ ⁇ (0 A i is in the context of the invention as an abbreviation for "surface of an aluminum material ').
  • an aluminum material is to be understood in particular as meaning both unalloyed aluminum and aluminum alloys, in which in particular the mass content of aluminum is greater than that of any other element contained.
  • the aluminum material is preferably unalloyed aluminum.
  • Unalloyed aluminum is especially pure aluminum with a purity of
  • Aluminum alloys contain in addition to the aluminum in particular at least one
  • Alloy metal selected from the group consisting of magnesium, manganese, silicon, zinc, lead, copper, titanium, iron, more preferably selected from the group consisting of magnesium, manganese, silicon, zinc, lead, copper, titanium.
  • the aluminum material may be present in particular as a wrought alloy or as a casting alloy.
  • the device V 2 has a contact surface in which the liquid absorption medium A V o contacts the surface made of an aluminum material O A i.
  • "In direct contact” means in the sense of the invention in particular "wet”. It goes without saying that in this case the liquid absorption medium A V o and the aluminum, which is covered by the contact surface, are in direct contact.
  • the aluminum, which is covered by the contact surface is not particularly limited and is in particular selected from the group consisting of elemental aluminum or aluminum compounds such as in particular passivated aluminum (which is meant by passivated aluminum in particular alumina).
  • the device V 2 comprises a further heat exchanger W y2 (in addition to the heat exchanger W x2 included in the water desorption unit W des2 ).
  • the heat exchanger W y2 is arranged so that liquid absorption medium A V o, which is supplied from the water absorption unit W abs2 of the water desorption unit W des2 , with Heat from liquid absorption medium A V o, which is led away from the water desorption unit W DES 2, is acted upon bar. This can be ensured, in particular, by selecting, as heat exchanger W Y2, in particular a heat exchanger selected from
  • Shell and tube heat exchanger, plate and frame plate heat exchanger is used
  • the device V 2 is part of a
  • This absorption chiller then includes as another
  • Components a capacitor (also referred to as “condenser” to designate), an evaporator and a refrigerant, wherein the refrigerant is water.
  • the condenser is in particular connected to the water desorption unit W DES 2 via a line and adapted to condense water which is at least partially separated from the liquid absorption medium A V o in the water desorption unit W des 2.
  • the condenser also includes a cooling water circuit.
  • the evaporator is in particular connected to the condenser via a line (which may include a throttle), and connected via another line to the water absorption unit W ABS2 and is adapted to evaporate condensed water from the condenser.
  • a line which may include a throttle
  • the evaporator also includes a pressure ⁇ 1 bar, more preferably ⁇ 0.1 bar to the
  • the evaporator may additionally comprise a device from which heat can be removed and thus the condensed water can be evaporated
  • FIGS. 1 and 2 explained below give preferred embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention.
  • FIG. 1 (abbreviated as "FIG. 1") shows an embodiment of the device V 2 or VT according to the invention.
  • the device V 2 illustrated in FIG. 1 comprises a water absorption unit W abs2 ⁇ 103> (with optional additional heat exchanger W Z2 ⁇ 104>) into which a line ⁇ 101> opens and from which a line ⁇ 102> leads away, a water desorption unit W DES2 , which has a heat exchanger W X2 ⁇ 108> and a water desorber ⁇ 109>, and into the line ⁇ 1 1 1> opens and lead away from the lines ⁇ 1 10>, ⁇ 1 12> and ⁇ 1 13>, and a circulation U 2 , which from the lines ⁇ 106>, ⁇ 1 1 1> and ⁇ 1 13> or ⁇ 106>, ⁇ 1 1 1>, ⁇ 1 12> and ⁇ 105> (or in each case with line ⁇ 1 14 >) is formed.
  • the device in Figure 1 can also optionally include a further heat exchanger W Y2 ⁇ 107>, in which the lines ⁇ 106> and ⁇ 1 12> open and from which the lines ⁇ 105> and ⁇ 1 1 1> lead away.
  • W Y2 ⁇ 107> in which the lines ⁇ 106> and ⁇ 1 12> open and from which the lines ⁇ 105> and ⁇ 1 1 1> lead away.
  • Device V 2 is also a liquid absorption medium A V o This is located in one or more of the aforementioned components water absorption unit W ABS2 , Water desorption unit W des2 , circulation U 2 .
  • the water absorption unit W abs2 ⁇ 103> may optionally also have an additional heat exchanger W z2 ⁇ 104>. In this case, the
  • Device V 2 in particular at least one of the components selected from the group consisting of water absorption unit W abs2 , Wasserdesorptions Maschinen W des2 , circulation U 2 , at least partially a surface of an aluminum material 0 A i, and there is at least one contact surface at which the liquid Absorption medium A V o the surface of an aluminum material 0 A i contacted.
  • the circulation U 2 may also include a pump for conveying the liquid absorption medium.
  • the device Vi would correspond to the device V 2 without absorption medium A V o, wherein in the description of the figures of FIGS . 1 and 2 the designations U 2 , W abs2 , W des2 , W x2 , W y2 , W z2 are respectively represented by Ui, W abs1 , W of i, W x1 , W y1 , and W z1 are to be replaced.
  • a stream of moist gas mixture G (this can, for example, humid air, moist natural gas or humid gas mixture, which from the evaporator of an absorption chiller - with respect to this possibility see Figure 2 - come) is via line ⁇ 101> a
  • the water absorption unit W abs1 ⁇ 103> may be any of the water absorbers given above for W abs1 , in particular a falling film apparatus .
  • Absorption medium A V EI which has a relation to the liquid absorption medium A V E increased water content
  • a stream of a gas mixture Gi which is derived via the line ⁇ 102>
  • d has a relation to the humid gas mixture G lower water content obtained.
  • d is in particular dehumidified air or dehumidified natural gas.
  • the water absorption unit W abs1 ⁇ 103> may optionally also have an additional heat exchanger W z1 ⁇ 104>.
  • the liquid absorption medium A V EI is then led to the water desorption unit W of the i, which consists of the
  • Heat exchanger W x1 ⁇ 108> and the water desorber ⁇ 109> consists.
  • the water-loaded liquid absorption medium A V EI can be additionally applied with heat.
  • the at least partial removal of water from the liquid absorption medium A V EI then takes place in the water desorber ⁇ 109>, as a result of which a liquid absorption medium A V E 2 which has a lower water content than the liquid absorption medium A V EI is obtained.
  • the separated water then becomes liquid or as a vapor, preferably as steam, via a line ⁇ 1 10> derived from the water desorber ⁇ 109>.
  • the liquid absorption medium A V E2 is then discharged from the water desorber ⁇ 109> and returned to the water absorption unit W ABS1 ⁇ 103>.
  • liquid absorption medium A V E2 can also be supplied via the line ⁇ 1 12> to the optional heat exchanger W Y1 ⁇ 107>, in which then an admission of the via heat exchanger ⁇ 106> to the optional heat exchanger W Y1 ⁇ 107>, liquid absorption medium A V EI with heat from the via line ⁇ 1 12> the optional
  • Heat exchanger W Y1 ⁇ 107> supplied liquid absorption medium A V E2 takes place. After supplying the concentrated liquid absorption medium A V E2 in the water absorption unit W ABS1 via line ⁇ 105> or ⁇ 1 13> this is again used as A V E for at least partial dehumidification of the gas stream in a new cycle. It is now essential to the invention that in this method, the device of Figure 1, preferably at least one of
  • Aluminum material has 0 A i and in the device at least one contact surface is made at the at least one of the liquid absorption media A V E, A V EI, A V E2 contacted the surface of an aluminum material 0 A i.
  • FIG. 2 is schematically an absorption chiller
  • Water desorption unit W DES 2 ⁇ 109> connected via the line ⁇ 1 10> and adapted to condense water, which is at least partially separated from the liquid absorption medium A V o in the water desorption unit W des 2.
  • the condenser ⁇ 21 1> also includes a heat exchanger ⁇ 212>, with which cooling water can be supplied.
  • the absorption chiller shown in Figure 2 also includes an evaporator ⁇ 214>, which is connected to the condenser ⁇ 21 1> via a line ⁇ 216> (which may optionally include a throttle ⁇ 213>), and via the line ⁇ 101> with the water absorption unit W ABS2
  • the evaporator ⁇ 214> is adapted to evaporate condensed water from the condenser.
  • the evaporator ⁇ 214> may additionally comprise a heat exchanger ⁇ 215>, which supplies a medium, and wherein heat is withdrawn from the medium so as to evaporate the condensed water (for example, a)
  • Evaporator ⁇ 214> is passed).
  • humid gas mixture G which originates from the evaporator ⁇ 214> is fed through the line ⁇ 101> to the water absorption unit W ABS1 ⁇ 103>.
  • the water separated in the water desorption unit W of i is fed via the line ⁇ 1 10> to the condenser ⁇ 21 1> in which it is condensed again.
  • this is a cooling water circuit as a heat exchanger ⁇ 212>, which is mounted in the condenser, also used.
  • the condensed water is then through a line ⁇ 216> the
  • Evaporator supplied ⁇ 214> in which the evaporation of the water takes place in particular at low pressures and thus enters a cooling effect.
  • a throttle ⁇ 213> can also be used.
  • a cooling effect is achieved in the evaporator ⁇ 214>, and it can be cooled, for example via the heat exchanger ⁇ 215> coolant.
  • the resulting steam is then fed back via line ⁇ 101> of water absorption unit W ABS1 ⁇ 103>.
  • EMIM DEP ethylmethylimidazolium diethylphosphate
  • LiCI was obtained from Sigma Aldrich.
  • Methylamine (4.8 mol), formaldehyde (2.4 mol) and the phosphoric acid monoethyl ester (2.4 mol) were metered into a cryostat at -5 ° C. The mixture was stirred for 1 h, then glyoxal (2.4 mol) was added. Subsequently, the volatile constituents were removed under reduced pressure on a rotary evaporator to obtain the pure substance.
  • V1 EMIM HSO 4 (80 wt% in H 2 O) 7548
  • E1 EMIM DEP 80 wt% in H 2 O 33
  • the corrosion when using the liquid absorption medium mentioned in E1 is significantly lower than for the liquid absorption media used in V1-V4. Accordingly, the corrosion of aluminum can surprisingly be reduced by using the liquid absorption media of the invention over the liquid absorption media otherwise used in the prior art.
  • EMIM DEP ethylmethylimidazolium diethylphosphate
  • Cryostats were at - 5 ° C methylamine (4.8 mol), formaldehyde (2.4 mol) and the
  • Methanesulfonic acid (2.4 mol) dosed. The mixture was stirred for 1 h, then glyoxal (2.4 mol) was added. Subsequently, the volatile constituents were removed under reduced pressure on a rotary evaporator to obtain the pure substance.
  • EMIM DEP ethylmethylimidazolium diethylphosphate
  • EMIM DMP ethylmethylimidazolium dimethyl phosphate
  • V6 EMIM DMP (90 wt% in water)

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches sowie deren Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren.

Description

VERFAHREN ZUR ENTFEUCHTUNG VON FEUCHTEN GASGEMISCHEN MIT
IONISCHEN FLÜSSIGKEITEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches sowie deren Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Die Entfeuchtung feuchter Gasgemische ist in einer Vielzahl technischer Gebiete notwendig.
So muss bei der Belüftung und Klimatisierung von Gebäuden oder Fahrzeugen die Luft in der Regel nicht nur gekühlt, sondern auch entfeuchtet werden, da die zu kühlende Luft oft eine so hohe Luftfeuchtigkeit aufweist, dass beim Kühlen auf die gewünschte Temperatur der Taupunkt unterschritten wird. In konventionellen Klimaanlagen entfällt deshalb ein großer Teil des
Stromverbrauchs auf die Entfeuchtung der Luft.
Um den Stromverbrauch von Klimaanlagen für Gebäude zu senken, wird die Luft durch Adsorption oder Absorption von Wasser mit einem Trocknungsmedium entfeuchtet und im Anschluss das mit Wasser beladenen Trocknungsmediums durch Erhitzen auf eine Temperatur, bei der das Wasser wieder desorbiert wird, regeneriert. Eine Absorption in einem flüssigen Absorptionsmedium hat dabei gegenüber einer Adsorption an einem festen Absorbens den Vorteil, dass die Lufttrocknung apparativ einfacher und mit weniger Trocknungsmedium durchgeführt werden kann und dass die Regenerierung des mit Wasser beladenen Trocknungsmediums einfacher mit Solarwärme durchgeführt werden kann.
Ein weiteres technisches Gebiet, auf dem die Entfeuchtung feuchter Gasgemische zur Anwendung kommt, ist der Bereich der Absorptionskältemaschinen (Prinzip beschrieben in
WO 2014/079675 A1 ). Hier entsteht das feuchte Gasgemisch bei der Verdampfung von Wasser unter niedrigem Druck. Der so entstehende Wasserdampf muss dem feuchten Gasgemisch entzogen werden, damit es dann wieder der Wasserverdampfung zugeführt werden und einen neuen Zyklus durchlaufen kann. Auch hier ist die Absorption in einem flüssigen
Absorptionsmedium der in einem festen Absorptionsmedium überlegen.
Schließlich ist die Entfeuchtung feuchter Gasgemische auch im Bereich der Erdgasgewinnung wichtig, wie zum Beispiel in der DE 10 2010 004 779 A1 beschrieben.
Die üblicherweise in Luft- oder Erdgasentfeuchtungsanlagen und Kältemaschinen eingebauten Materialien sind zum Beispiel Titan, Kupfer oder Edelmetalle. Daneben werden in
Luftentfeuchtungsanlagen auch Bauteile auf Basis von Aluminium verbaut. Aluminium besitzt gegenüber alternativen Materialien wie Titan, Kupfer oder Edelstahl den Vorteil, dass es eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Daneben ist es einfacher bearbeitbar, leichter und billiger. Darum werden gerade im Autobau Klimaanlagen aus Aluminium gegenüber anderen Materialien bevorzugt.
Die in kommerziellen Klimaanlagen bisher als flüssige Absorptionsmedien eingesetzten wässrigen Lösungen von Lithiumbromid, Lithiumchlorid oder Calciumchlorid haben den Nachteil, dass sie gegenüber den üblicherweise in Klimaanlagen eingesetzten metallischen Werkstoffen korrosiv sind und deshalb die Verwendung von teuren speziellen Werkstoffen erfordern. Dieses Problem besteht insbesondere bei Aluminium. Außerdem können mit diesen Lösungen Probleme durch eine Kristallisation von Salz aus dem Absorptionsmedium auftreten.
In Y. Luo et al., Appl. Thermal Eng. 31 (201 1 ) 2772-2777 wird vorgeschlagen, an Stelle einer wässrigen Lösungen von Lithiumbromid die ionische Flüssigkeit
1-Ethyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborat zur Lufttrocknung einzusetzen. Diese ionische Flüssigkeit weist aber den Nachteil einer nur schlechten Absorptionsfähigkeit auf.
In Y. Luo et al., Solar Energy 86 (2012) 2718-2724 wird für die Lufttrocknung als Alternative zu 1-Ethyl-3-methylimidazoliumtetrafluoroborat die ionische Flüssigkeit 1 ,3-Dimethyimidazoliumacetat vorgeschlagen. 1 ,3-Dimethyimidazoliumacetat ist allerdings nicht stabil und zersetzt sich zu einem nicht unerheblichen Teil bei der Desorption.
Dieses Problem besteht auch bei denen in der US 201 1/0247494 A1 in Absatz [0145]
vorgeschlagenen ionischen Flüssigkeiten. Hier wird die Verwendung von
Trimethylammoniumacetat oder 1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetat als flüssige Trocknungsmittel an Stelle von wässriger Lithiumchloridlösung vorgeschlagen. Beispiel 3 vergleicht für eine Reihe weiterer ionischer Flüssigkeiten die Wasseraufnahme aus feuchter Luft.
CN 102335545 A beschreibt wässrige Lösungen von ionischen Flüssigkeiten, die die vorgenannten Probleme nicht aufweisen, als Absorptionsmedien für die Luftentfeuchtung. Die Absorptionsmedien sollen gegenüber Stahl nicht korrosiv sein. Als ionische Flüssigkeiten werden unter anderem 1 ,3-Dimethyimidazoliumdimethylphosphat, 1-Ethyl-3-methylimidazoliumdimethylphosphat und
1-Butyl-3-methylimidazoliumdimethylphosphat beschrieben. Allerdings behandelt CN 102335545 A vornehmlich Luftentfeuchter auf Basis von Stahl. Dieses Material ist aus den vorgenannten Gründen jedoch nachteilig gegenüber Aluminium. Zusätzlich dazu ist die Wärmeübertragung, die für eine effiziente Durchführung der Luftentfeuchtung wichtig ist, mit den in der CN 102335545 A genannten ionischen Flüssigkeiten relativ gering.
Somit stellte sich die Aufgabe, Absorptionsmedien zur Verfügung zu stellen, die bei Verwendung in aluminiumbasierten Klimaanlagen, Luftentfeuchtern, Absorptionskältemaschinen eine geringere Korrosivität aufweisen als jene des Standes der Technik. Zusätzlich sollten diese
Absorptionsmedien auch einen besseren Wärmeübergang gewährleisten.
Es wurden nun überraschend Absorptionsmedien gefunden, die gegenüber Aluminium wenig korrosiv sind und einen besonders guten Wärmeübergang gewährleisten. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft demnach in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches G, insbesondere von feuchter Luft, in einer Vorrichtung Vi, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Kontaktieren des feuchten Gasgemisches G mit einem flüssigen Absorptionsmedium AVE,
+
welches mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q (RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 umfasst,
wobei das flüssige Absorptionsmedium AVE mindestens teilweise Wasser aus dem feuchten Gasgemisch G absorbiert,
wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVEI, welches einen gegenüber dem flüssigen
Absorptionsmedium AVE erhöhten Wassergehalt aufweist, und ein Gasgemisch Gi, welches einen gegenüber dem feuchten Gasgemisch G niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten werden,
(b) mindestens teilweise Entfernung von Wasser aus dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI , wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVE2, welches einen gegenüber dem flüssigen
Absorptionsmedium AVEI niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten wird,
wobei die Vorrichtung Vi mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai aufweist und in der Vorrichtung Vi mindestens eines der flüssigen Absorptionsmedien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AVE, AVEI , AVE2 die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai über mindestens eine Kontaktfläche kontaktiert,
dadurch gekennzeichnet, dass
+
Q ein 1 ,3-Dialkylimidazolium ist, bei dem die Alkylgruppen unabhängig voneinander unverzweigte oder verzweigte Ci-C6-Alkylgruppen sind,
R eine unverzweigte oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist, und M ein Alkalimetallion, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, K+, Na+, bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus K+, Na+, bevorzugt K+, ist.
Das im Verfahren eingesetzte feuchte Gasgemisch G ist nicht besonders beschränkt.„Feucht" bedeutet im Sinne der Erfindung„umfassend Wasser, insbesondere Wasserdampf'.
„Entfeuchtung" bedeutet mindestens teilweise Entfernung von Wasser.
„Mindestens teilweise" bedeutet im Sinne der Erfidung„teilweise oder vollständig".
„Feuchtes Gasgemisch G" bedeutet demnach im Sinne der Erfindung, dass das Gasgemisch G Wasser, bevorzugt Wasserdampf („Wasserdampf' bedeutet Wasser im gasförmigen
Aggregatszustand), umfasst und seine Zusammensetzung im Übrigen nicht besonders beschränkt ist. Der Wassergehalt des feuchten Gasgemisches ist dabei nicht besonders beschränkt und liegt insbesondere bei 0.01 Vol.-% - 99.99 Vol.-% („Vol.-%" gibt das Volumen des Wasserdampfes bezogen auf das Gesamtvolumen des feuchten Gasgemisches G an). Ansonsten kann die Zusammensetzung des feuchten Gases G je nach Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens variieren. Das feuchte Gasgemisch G ist insbesondere ausgewählt aus feuchtem Erdgas, feuchter Luft (bei der es sich um feuchte Raumluft oder der bei der Verdampfung von Wasser in Absorptionskältemaschinen resultierenden feuchten Luft handeln kann), bevorzugt um feuchte Luft. Bei feuchtem Erdgas liegt der Wassergehalt insbesondere bei 0.01 Vol.-% bis 15.00 Vol.-%, bei feuchter Luft bei insbesondere 0.01 Vol.-% bis 5.00 Vol.-%, wenn es sich um feuchte Raumluft handelt, oder insbesondere bei 95.00 Vol.-% bis 99.99 Vol.-%, was der bevorzugte Bereich ist, wenn es sich um bei der Verdampfung von Wasser in
Absorptionskältemaschinen resultierende feuchte Luft handelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Vorrichtung Vi durchgeführt. Die Vorrichtung Vi ist nur insofern beschränkt, als dass sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sein soll. Insbesondere kann eine Vorrichtung Vi eingesetzt werden, die folgende Komponenten umfasst:
(i) mindestens eine Wasserabsorptionseinheit Wabs1, welche dafür eingerichtet ist, das
feuchte Gasgemisch mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVE ZU kontaktieren,
(ii) mindestens eine Wasserdesorptionseinheit Wdesi, welche einen Wärmetauscher Wx1 umfasst und welche dafür eingerichtet ist, Wasser aus einem flüssigen Absorptionsmedium AVE mindestens teilweise zu entfernen,
(iii) sowie einen Umlauf Ui, welcher die Wasserabsorptionseinheit Wabs1 mit der
Wasserdesorptionseinheit Wdesi verbindet und mittels welchem das flüssige
Absorptionsmedium AVE im Kreislauf führbar ist.
In der Wasserabsorptionseinheit Wabs1 wird insbesondere der Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt. Als Wasserabsorptionseinheit Wabs1 können dabei insbesondere die dem Fachmann bekannten Wasserabsorber eingesetzt werden. Sie beruhen auf dem Prinzip, dass bei der Absorption des Wassers die Oberfläche des flüssigen Absorptionsmediums AVE vergrößert wird und gleichzeitig eine möglichst große Verweilzeit des flüssigen Absorptionsmediums AVE im Wasserabsorber erreicht wird. Insbesondere können hier Wasserabsorber ausgewählt aus der folgenden Gruppe eingesetzt werden: Festbett („packed beds"), Sprühkolonne („spray columns"), Fallfilmapparate („falling-films"), Blasensäule („bubble columns"), Kolonnen mit mehreren Böden („tray column"), Nasswäscher (zum Beispiel„Venturi scrubbers"), Mischbehälter („stirred tank") und Kombinationen dieser Absorber. Besonders bevorzugt werden als Wasserabsorber
Fallfilmapparate, insbesondere Rohrbündelfallfilmapparate, eingesetzt. Die
Wasserabsorptionseinheit Wabs1 kann insbesondere auch einen zusätzlichen Wärmetauscher Wz1 umfassen, der so eingerichtet ist, dass das flüssige Absorptionsmedium AVE kühlbar ist. In der Wasserdesorptionseinheit Wdesi, welche einen Wärmetauscher WX1 umfasst, wird insbesondere der Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt. Die
Wasserdesorptionseinheit Wdesi beruht auf dem Prinzip, dass dem mit Wasser beladenen flüssigen Absorptionsmediums AVE Wärme zugeführt wird, die Oberfläche des mit Wasser beladenen flüssigen Absorptionsmediums AVE vergrößert wird und gleichzeitig eine möglichst große
Verweilzeit des mit Wasser beladenen flüssigen Absorptionsmediums AVE in der
Wasserdesorptionseinheit erreicht wird.
Als Wasserdesorptionseinheit Wdesi, welchen einen Wärmetauscher WX1 umfasst, können dabei insbesondere die dem Fachmann bekannten Kombinationen aus Wärmetauscher und
Wasserdesorber eingesetzt werden, insbesondere Sprühverdampfer („horizontal tube evaporator") mit vorgeschaltetem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher („shell and tube"), Plattenwärmetauscher („plate and frame"). Daneben kann die Wasserdesorptionseinheit Wdesi, welchen einen Wärmetauscher WX1 umfasst, auch ein Wasserdesorber mit integriertem
Wärmetauscher sein. Solche Wasserdesorber mit integriertem Wärmetauscher sind insbesondere Kletterfilmverdampfer, Fallfilmverdampfer („long-tube verticaf), Robert-Verdampfer („short-tube verticaf), Zwangsumlaufverdampfer („forced circulation"), Dünnschichtverdampfer („agitated thin film"). Besonders bevorzugt werden als Wasserdesorptionseinheit Wdesi Fallfilmapparate, insbesondere Rohrbündelfallfilmapparate, eingesetzt.
Im Umlauf Ui wird insbesondere AVEI aus Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Wasserabsorptionseinheit WABS1 zu der Wasserdesorptionseinheit Wdesi geführt und noch bevorzugter - dies insbesondere dann wenn das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird - zusätzlich AVE2 aus Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Wasserabsorptionseinheit Wdesi zu der Wasserdesorptionseinheit WABS1 geführt.
Als Umlauf Ui wird insbesondere eine Leitung, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rohr, Schlauch, eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Umlauf Ui auch eine Pumpe auf.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das feuchte Gasgemisch G mit einem flüssigen Absorptionsmedium AVE, welches mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q+(RO)2P02 , (Q )2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 umfasst, kontaktiert. Das Kontaktieren kann auf jede dem Fachmann bekannte Art und Weise erfolgen, insbesondere in einer
Wasserabsorptionseinheit WABS1. Durch das Kontaktieren absorbiert das Absorptionsmedium AVE mindestens teilweise Feuchtigkeit, also Wasser, aus dem feuchten Gasstrom G, wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVEI, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVE erhöhten Wassergehalt aufweist, und ein Gasgemisch Gi, welches einen gegenüber dem feuchten Gasgemisch G niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten werden.
Bevorzugt wird das Absorptionsmedium AVE beim Kontaktieren des feuchten Gasgemisches G gekühlt, damit möglichst viel Feuchtigkeit aus dem feuchten Gasgemisch G absorbiert wird. Dies kann beispielsweise über einen zusätzlichen Wärmetauscher WZ1 in der Wasserabsorptionseinheit WABS1 erreicht werden. Die Temperatur des Absorptionsmediums AVE beim Kontaktieren des feuchten Gasgemisches G liegt dabei bevorzugt im Bereich 15 bis 90 °C, bevorzugter 20 bis 80 °C, noch bevorzugter 20 bis 40 °C.
Das Absorptionsmedium AVE umfasst mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 , wobei Q+ ein 1 ,3-Dialkylimidazolium ist, bei dem die Alkylgruppen unabhängig voneinander unverzweigte oder verzweigte Ci-C6-Alkylgruppen sind ,
+
R eine unverzweigte oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist, und M ein Alkalimetallion, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, K+, Na+, bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus K+, Na+, bevorzugt K+, ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist R dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylgruppe, n-Propylgruppe, /'so-Propylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, ieri-Butylgruppe, n-Pentylgruppe, 2-Pentylgruppe, 3-Pentylgruppe, 2-Methylbutylgruppe, 3-Methylbutylgruppe, 3-Methylbut-2-ylgruppe, 2-Methylbut-2-ylgruppe, 2-Dimethylpropylgruppe, n-Hexylgruppe. R ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylgruppe, n-Propylgruppe, iso-
Propylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, ieri-Butylgruppe, n-Pentylgruppe, n-Hexylgruppe; R ist noch bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylgruppe, n-Butylgruppe. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
R = Ethylgruppe. Es wurde nämlich überraschend festgestellt, dass Imidazoliumsalze mit
R = Ethylgruppe einen besonders geringen Kontaktwinkel aufweisen und somit eine besonders gute Oberflächenbenetzung gewährleisten. Dies führt zu einer größeren Kontaktoberfläche, somit auch zu weniger nicht benetzten Räumen und somit zu einer verbesserten Wärmeübertragung innerhalb der Vorrichtung Vi und damit auch zu einem besonders effizienten Verfahren.
+
Q ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Dimethylimidazolium,
+
1 ,3-Diethylimidazolium , 1 -Ethyl-3-methylimidazolium, 1-n-Butyl-3-methylimidazolium . Q ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Diethylimidazolium ,
+
1 -Ethyl-3-methylimidazolium, 1 -n-Butyl-3-methylimidazolium. Q ist noch bevorzugter ausgewählt
+ aus der Gruppe bestehend aus 1 -Ethyl-3-methylimidazolium, 1 -n-Butyl-3-methylimidazolium. Q ist sogar noch bevorzugter 1 -Ethyl-3-methylimidazolium.
Das flüssige Absorptionsmedium AVE kann dabei in Form der reinen Salze der Struktur
Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 und Q+M+ROP03 2 eingesetzt werden. Alternativ und bevorzugter ist das flüssige Absorptionsmedium AVE eine wässrige Lösung , in welcher das Gesamtgewicht aller
Salze der Struktur Q+(RO)2P02 ", (Q+)2ROP03 2" und Q+M+ROP03 2" mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, beträgt. Noch bevorzugter beträgt das Gesamtgewicht aller Salze der Struktur Q+(RO)2P02 , (Q )2ROP03 2 und Q+M+ROP03 2 mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, noch bevorzugter 85 Gew.-%, noch bevorzugter 90 Gew.-%.
Das im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Gasgemisch Gi, welches einen gegenüber dem feuchten Gasgemisch G niedrigeren Wassergehalt aufweist, stellt dann den entfeuchteten Gasstrom dar, welcher je nach Anwendung in Form von entfeuchteter Luft wieder Wohn- oder Arbeitsräumen zugeführt werden kann oder im Falle von Erdgas der
Energiegewinnung zugeführt werden kann.
Das im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene flüssige Absorptionsmedium AVEi, weist einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVE erhöhten Wassergehalt auf. Es versteht sich von selbst, dass AVEI hinsichtlich der von ihm umfassten Salze ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 identisch mit AVE ist und sich bevorzugt nur im Wassergehalt von diesem unterscheidet.
Im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dann die mindestens teilweise Entfernung von Wasser aus dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI, wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVE2, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten wird. Dabei wird dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI zusätzlich Wärme zugeführt. Die Zuführung der Wärme und die mindestens teilweise
Entfernung kann auf jeder dem Fachmann bekannte Art und Weise erfolgen, insbesondere in einer Wasserdesorptionseinheit Wdesi umfassend einen Wärmetauscher Wx1. Durch die mindestens teilweise Entfernung von Wasser aus dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI wird ein flüssiges Absorptionsmedium AVE2, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten.
Es versteht sich von selbst, dass das flüssige Absorptionsmedium AVE2 hinsichtlich der von ihm
+ - + 2- umfassten Salze ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q (RO)2P02 , (Q )2ROP03 ,
+ + 2- Q M ROP03 identisch mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI ist und sich bevorzugt nur im Wassergehalt von diesem unterscheidet.
Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Vorrichtung Vi mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Αι (0Ai steht im Sinne der Erfindung als Abkürzung für„Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff') aufweist.
Unter einem Aluminiumwerkstoff ist im Sinne dieser Erfindung insbesondere sowohl unlegiertes Aluminium als auch Aluminiumlegierungen, bei denen insbesondere der Massengehalt an
Aluminium größer ist als der jedes anderen enthaltenen Elements, zu verstehen. Bevorzugt ist der Aluminiumwerkstoff unlegiertes Aluminium.
Unlegiertes Aluminium ist insbesondere Reinstaluminium mit einem Reinheitsgehalt von > 99.0 Gew.-%, bevorzugter > 99.9 Gew.-%. Aluminiumlegierungen, enthalten neben dem Aluminium insbesondere mindestens ein
Legierungsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Mangan, Silicium, Zink, Blei, Kupfer, Titan, Eisen, bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Mangan, Silicium, Zink, Blei, Kupfer, Titan. Der Aluminiumwerkstoff kann insbesondere als Knetlegierung oder als Gusslegierung vorliegen.
Weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass in der Vorrichtung Vi mindestens eines der flüssigen Absorptionsmedien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AVE, AVEI , AVE2 die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai über mindestens eine
Kontaktfläche kontaktiert. Dies bedeutet, dass das flüssige Absorptionsmedium AV£ an dieser Kontaktfläche in direktem Kontakt mit der Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai steht.„In direktem Kontakt stehen" bedeutet im Sinne der Erfindung insbesondere„benetzen". Es versteht sich von selbst, dass dabei das flüssige Absorptionsmedium ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AVE, AVEI , AVE2 und das Aluminium, welches von der Kontaktfläche umfasst wird, in direktem Kontakt stehen. Das Aluminium, welches von der Kontaktfläche umfasst wird, ist dabei nicht besonders beschränkt und ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elementaren Aluminium oder Aluminiumverbindungen wie insbesondere passiviertem Aluminium (wobei mit passiviertem Aluminium insbesondere Aluminiumoxid gemeint ist).
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform, in der eine Vorrichtung Vi eingesetzt wird, die folgende Komponenten umfasst:
(i) mindestens eine Wasserabsorptionseinheit Wabs1, welche dafür eingerichtet ist, das
feuchte Gasgemisch mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVE ZU kontaktieren,
(ii) mindestens eine Wasserdesorptionseinheit Wdesi, welche einen Wärmetauscher Wx1 umfasst und welche dafür eingerichtet ist, Wasser aus einem flüssigen Absorptionsmedium AVE mindestens teilweise zu entfernen,
(iii) sowie einen Umlauf Ui, welcher die Wasserabsorptionseinheit Wabs1 mit der
Wasserdesorptionseinheit Wdesi verbindet und mittels welchem das flüssige
Absorptionsmedium AVE im Kreislauf führbar ist,
liegt die Kontaktfläche, an der das flüssige Absorptionsmedien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AVE, AVEI , AVE2 die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai kontaktiert, insbesondere in mindestens einer der Komponenten ausgewählt aus der Gruppe
Wasserabsorptionseinheit Wabs1, Wasserdesorptionseinheit Wdesi, Umlauf Ui, bevorzugt in mindestens einer der Komponenten ausgewählt aus der Gruppe Wasserabsorptionseinheit Wabs1, Wasserdesorptionseinheit Wdesi vor.
Es wurde nämlich überraschend gefunden, dass die erfindungsgemäßen Salze eine besonders geringe Korrosion von Aluminium verursachen und sich somit besonders gut als flüssige
Absorptionsmedien in der Vorrichtung Vi mit einer Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai eignen, in denen eines der flüssigen Absorptionsmedien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AVE, AVEI , AVE2 in direktem Kontakt zu der Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai steht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt. Dies bedeutet insbesondere, dass im Anschluss an Schritt b) mindestens ein weiteres Mal die Schritte a) und b) durchlaufen werden, und es sich bei den jeweils zusätzlich durchlaufenen Schritten a) eingesetzten flüssigen Absorptionsmedium AVE mindestens teilweise um das flüssige Absorptionsmedium AVE2, welches aus dem unmittelbar vorher durchlaufenen Schritt b) erhalten wurde, handelt, das heißt dass insbesondere der Wassergehalt von den im jeweils zusätzlich durchlaufenen Schritt a) eingesetzten flüssigen Absorptionsmedium AVE und dem flüssigen Absorptionsmedium AVE2 aus dem unmittelbar vorher durchlaufenen Schritt b) gleich ist.
Noch bevorzugter wird in dieser Ausführungsform flüssiges Absorptionsmedium AVEI mit Wärme von flüssigem Absorptionsmedium AVE2, beaufschlagt. Dies kann in einem zusätzlichen
Wärmetauscher Wy1 durchgeführt werden, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rohrbündelwärmetauscher („shell and tube"), Plattenwärmetauscher („plate and frame"). Dies ermöglicht eine besonders energieeffiziente Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch eine Vorrichtung V2 zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches, insbesondere feuchter Luft, umfassend als Komponenten
(i) ein flüssiges Absorptionsmedium AVo, welches mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 umfasst,
(ii) mindestens eine Wasserabsorptionseinheit Wabs2, welche dafür eingerichtet ist, das
feuchte Gasgemisch mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVo zu kontaktieren,
(iii) mindestens eine Wasserdesorptionseinheit WDES2, welche einen Wärmetauscher Wx2 umfasst und welche dafür eingerichtet ist, Wasser aus einem flüssigen Absorptionsmedium Avo mindestens teilweise zu entfernen,
(iv) sowie einen Umlauf U2, welcher die Wasserabsorptionseinheit Wabs2 mit der
Wasserdesorptionseinheit WDES2 verbindet und mittels welchem das flüssige
Absorptionsmedium AVo im Kreislauf führbar ist,
wobei mindestens eine der Komponenten Wasserabsorptionseinheit Wabs2,
Wasserdesorptionseinheit WDES2, Umlauf U2 mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem
Aluminiumwerkstoff 0Ai aufweist, und
wobei in der Vorrichtung V2 mindestens eine Kontaktfläche besteht, an der das flüssige Absorptionsmedium AVo die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass Q ein 1 ,3-Dialkylimidazolium ist, bei dem die Alkylgruppen unabhängig voneinander unverzweigte oder verzweigte Ci-C6-Alkylgruppen sind,
R eine unverzweigte oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist, und M ein Alkalimetallion, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, K+, Na+, bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus K+, Na+, bevorzugt K+, ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung V2 eignet sich zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches, insbesondere feuchter Luft. Sie umfasst folgende Komponenten:
Als erste Komponente umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung V2 ein flüssiges
Absorptionsmedium AVo, welches mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 umfasst, wobei Q+ ein 1 ,3-Dialkylimidazolium ist, bei dem die Alkylgruppen unabhängig voneinander unverzweigte oder verzweigte Ci-C6-Alkylgruppen
+
sind, R eine unverzweigte oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist, und M ein Alkalimetallion bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li+, K+, Na+, bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus K+, Na+, bevorzugt K+, ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist R dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Ethylgruppe, n-Propylgruppe, /'so-Propylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, ieri-Butylgruppe, n-Pentylgruppe, 2-Pentylgruppe, 3-Pentylgruppe, 2-Methylbutylgruppe, 3-Methylbutylgruppe, 3-Methylbut-2-ylgruppe, 2-Methylbut-2-ylgruppe, 2-Dimethylpropylgruppe, n-Hexylgruppe. R ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylgruppe, n-Propylgruppe, iso- Propylgruppe, n-Butylgruppe, sec-Butylgruppe, ieri-Butylgruppe, n-Pentylgruppe, n-Hexylgruppe; R ist noch bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylgruppe, n-Butylgruppe. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist R =
Ethylgruppe. Es wurde nämlich überraschend festgestellt, dass Imidazoliumsalze mit R =
Ethylgruppe einen besonders geringen Kontaktwinkel aufweisen und somit eine besonders gute Oberflächenbenetzung gewährleisten. Dies führt zu einer größeren Kontaktoberfläche, somit auch zu weniger nicht benetzten Räume und somit zu einer verbesserten Wärmeübertragung innerhalb der Vorrichtung V2 und damit auch zu einem besonders effizienten Vorrichtung V2.
+
Q ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Dimethylimidazolium,
+
1 ,3-Diethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-n-Butyl-3-methylimidazolium. Q ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Diethylimidazolium,
+
1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-n-Butyl-3-methylimidazolium. Q ist noch bevorzugter ausgewählt
+ aus der Gruppe bestehend aus 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-n-Butyl-3-methylimidazolium. Q ist sogar noch bevorzugter 1-Ethyl-3-methylimidazolium.
Das flüssige Absorptionsmedium AVo kann dabei in Form der reinen Salze der Struktur
Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 und Q+M+ROP03 2 eingesetzt werden. Alternativ und bevorzugter ist das flüssige Absorptionsmedium AVo eine wässrige Lösung, in welcher das Gesamtgewicht aller
Salze der Struktur Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2~ und Q+M+ROP03 2~ mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, beträgt. Noch bevorzugter beträgt das
Gesamtgewicht aller Salze der Struktur Q+(RO)2P02 , (Q )2ROP03 2 und Q+M+ROP03 2 mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, noch bevorzugter 85 Gew.-%, noch bevorzugter 90 Gew.-%.
Als zweite Komponente umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung V2 eine
Wasserabsorptionseinheit Wabs2, welche dafür eingerichtet ist, das feuchte Gasgemisch mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVo zu kontaktieren. Die Wasserabsorptionseinheit Wabs2 kann insbesondere einen zusätzlichen Wärmetauscher Wz2 umfassen, der so eingerichtet ist, dass das flüssige Absorptionsmedium AVo kühlbar ist. Als solche Wasserabsorptionseinheit Wabs2 können dabei insbesondere die dem Fachmann bekannten Wasserabsorber eingesetzt werden. Sie beruhen auf dem Prinzip, dass bei der Absorption des Wassers die Oberfläche des flüssigen Absorptionsmediums AVo vergrößert wird und gleichzeitig eine möglichst große Verweilzeit des flüssigen Absorptionsmediums AVo im Wasserabsorber erreicht wird. Insbesondere können hier Wasserabsorber ausgewählt aus der folgenden Gruppe eingesetzt werden: Festbett („packed beds"), Sprühkolonne („spray columns"), Fallfilmapparate („falling-films"), Blasensäule („bubble columns"), Kolonnen mit mehreren Böden („tray column"), Nasswäscher (zum Beispiel„Venturi scrubbers"), Mischbehälter („stirred tank") und Kombinationen dieser Absorber. Besonders bevorzugt werden als Wasserabsorber Fallfilmapparate, insbesondere Rohrbündelfallfilmapparate, eingesetzt.
Als dritte Komponente umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung V2 eine
Wasserdesorptionseinheit Wdes2, welchen einen Wärmetauscher Wx2 umfasst und welche dafür eingerichtet ist, Wasser aus dem flüssigen Absorptionsmedium AVo mindestens teilweise zu entfernen. Dazu können insbesondere die dem Fachmann bekannten Kombinationen aus
Wärmetauscher und Wasserdesorber eingesetzt werden. Die Wasserdesorptionseinheit Wdes2 beruht auf dem Prinzip, dass dem flüssigen Absorptionsmediums AVo Wärme zugeführt wird, die Oberfläche des flüssigen Absorptionsmediums AVo vergrößert wird und gleichzeitig eine möglichst große Verweilzeit des flüssigen Absorptionsmediums AVo in der Wasserdesorptionseinheit erreicht wird.
Als Wasserdesorptionseinheit Wdes2, welchen einen Wärmetauscher Wx2 umfasst, können dabei insbesondere die dem Fachmann bekannten Kombinationen aus Wärmetauscher und
Wasserdesorber eingesetzt werden, insbesondere Sprühverdampfer („horizontal tube evaporator") mit vorgeschaltetem Wärmetauscher, insbesondere Rohrbündelwärmetauscher („shell and tube"), Plattenwärmetauscher („plate and frame"). Daneben kann die Wasserdesorptionseinheit Wdes2, welchen einen Wärmetauscher Wx2 umfasst, auch ein Wasserdesorber mit integriertem
Wärmetauscher sein. Solche Wasserdesorber mit integriertem Wärmetauscher sind insbesondere Kletterfilmverdampfer, Fallfilmverdampfer („long-tube verticaf), Robert-Verdampfer („short-tube verticaf), Zwangsumlaufverdanripfer („forced circulation"), Dünnschichtverdampfer („agitated thin film"). Besonders bevorzugt werden als Wasserdesorptionseinheit WdeS2 Fallfilmapparate, insbesondere Rohrbündelfallfilmapparate, eingesetzt.
Als vierte Komponente umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung V2 einen Umlauf U2, welcher die Wasserabsorptionseinheit Wabs2 mit der Wasserdesorptionseinheit WdeS2 verbindet und mittels welchem das flüssige Absorptionsmedium AVo im Kreislauf führbar ist. Bevorzugt ist der Umlauf U2 eine Leitung, noch bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Rohr, Schlauch. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Umlauf U2 auch eine Pumpe auf.
Wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung V2 ist, dass mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Αι (0Ai steht im Sinne der Erfindung als Abkürzung für „Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff') aufweist.
Unter einem Aluminiumwerkstoff ist im Sinne dieser Erfindung insbesondere sowohl unlegiertes Aluminium als auch Aluminiumlegierungen, bei denen insbesondere der Massengehalt an Aluminium größer ist als der jedes anderen enthaltenen Elements, zu verstehen. Bevorzugt ist der Aluminiumwerkstoff unlegiertes Aluminium.
Unlegiertes Aluminium ist insbesondere Reinstaluminium mit einem Reinheitsgehalt von
> 99.0 Gew.-%, bevorzugter > 99.9 Gew.-%.
Aluminiumlegierungen, enthalten neben dem Aluminium insbesondere mindestens ein
Legierungsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Mangan, Silicium, Zink, Blei, Kupfer, Titan, Eisen, bevorzugter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Mangan, Silicium, Zink, Blei, Kupfer, Titan. Der Aluminiumwerkstoff kann insbesondere als Knetlegierung oder als Gusslegierung vorliegen.
Weiteres wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung V2 ist, dass in ihr eine Kontaktfläche besteht, an der das flüssige Absorptionsmedium AVo die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai kontaktiert. Dies bedeutet, dass das flüssige Absorptionsmedium AVo an dieser Kontaktfläche in direktem Kontakt zu der Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai steht.„In direktem Kontakt stehen" bedeutet im Sinne der Erfindung insbesondere„benetzen". Es versteht sich von selbst, dass dabei das flüssige Absorptionsmedium AVo und das Aluminium, welches von der Kontaktfläche umfasst wird, in direktem Kontakt stehen. Das Aluminium, welches von der Kontaktfläche umfasst wird, ist dabei nicht besonders beschränkt und ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elementaren Aluminium oder Aluminiumverbindungen wie insbesondere passiviertem Aluminium (wobei mit passiviertem Aluminium insbesondere Aluminiumoxid gemeint ist).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung V2 einen weiteren Wärmetauscher Wy2 (zusätzlich zu dem von der Wasserdesorptionseinheit Wdes2 umfassten Wärmetauscher Wx2). Der Wärmetauscher Wy2 ist so eingerichtet, dass flüssiges Absorptionsmedium AVo, welches von der Wasserabsorptionseinheit Wabs2 der Wasserdesorptionseinheit Wdes2 zugeführt wird, mit Wärme von flüssigem Absorptionsmedium AVo, welches von der Wasserdesorptionseinheit WDES2 weggeführt wird, beaufschlag bar ist. Dies kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass als Wärmetauscher WY2 insbesondere ein Wärmetauscher ausgewählt aus
Rohrbündelwärmetauscher („shell and tube"), Plattenwärmetauscher („plate and frame") eingesetzt wird
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Vorrichtung V2 als Teil einer
Absorptionskältemaschine vor. Diese Absorptionskältemaschine umfasst dann als weitere
Komponenten einen Kondensator (auch als„Kondenser" zu bezeichnen), einen Verdampfer und ein Kältemittel, wobei das Kältemittel Wasser ist.
Der Kondensator ist insbesondere mit der Wasserdesorptionseinheit WDES2 über eine Leitung verbunden und dafür eingerichtet, Wasser, welches vom flüssigen Absorptionsmedium AVo in der Wasserdesorptionseinheit WDES2 mindestens teilweise abgetrennt wird, zu kondensieren. Bevorzugt umfasst der Kondensator auch einen Kühlwasserkreislauf.
Der Verdampfer ist insbesondere mit dem Kondensator über eine Leitung verbunden (die eine Drossel umfassen kann), und über eine weitere Leitung mit der Wasserabsorptionseinheit WABS2 verbunden und ist dafür eingerichtet, kondensiertes Wasser aus dem Kondensator zu verdampfen.
Bevorzugt umfasst der Verdampfer auch einen Druck < 1 bar, noch bevorzugter < 0.1 bar, um die
Verdampfung des kondensierten Wassers bei möglichst geringen Temperaturen zu ermöglichen.
Weiter bevorzugt kann der Verdampfer zusätzlich auch eine Vorrichtung umfassen, aus welcher Wärme abgezogen werden kann und damit das kondensierte Wasser verdampft werden kann
(beispielsweise eine Kühlmittelleitung, in der Kühlmittel in den Raum geleitet wird, in welchem
Wasser verdampft wird).
Die im Folgenden erläuterten Figuren 1 und 2 geben bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung an.
In der Figur 1 (abgekürzt als„Fig. 1 ") ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung V2 bzw. VT wiedergegeben.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung V2 umfasst eine Wasserabsorptionseinheit Wabs2 <103> (mit optionalem zusätzlichen Wärmetauscher WZ2 <104>) in welche eine Leitung < 101 > mündet und von welcher eine Leitung <102> wegführt, eine Wasserdesorptionseinheit WDES2, welche einen Wärmetauscher WX2 <108> und einen Wasserdesorber <109> aufweist, und in die Leitung <1 1 1 > mündet und von der Leitungen <1 10>, <1 12> und <1 13> wegführen, und einen Umlauf U2, welcher aus den Leitungen <106>, <1 1 1 > und <1 13> bzw. <106>, <1 1 1 >, <1 12> und <105> (bzw. auch jeweils mit Leitung <1 14>) gebildet wird. Daneben kann die Vorrichtung in Figur 1 auch optional einen weiteren Wärmetauscher WY2 <107> umfassen, in den die Leitungen <106> und <1 12> münden und von dem die Leitungen <105> und <1 1 1 > wegführen. Zusätzlich umfasst die
Vorrichtung V2 auch ein flüssiges Absorptionsmedium AVo- Dieses befindet sich in einer oder mehreren der vorgenannten Komponenten Wasserabsorptionseinheit WABS2, Wasserdesorptionseinheit Wdes2, Umlauf U2. Die Wasserabsorptionseinheit Wabs2 <103> kann optional auch einen zusätzlichen Wärmetauscher Wz2 <104> aufweisen. Dabei weist die
Vorrichtung V2, insbesondere mindestens eine der Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserabsorptionseinheit Wabs2, Wasserdesorptionseinheit Wdes2, Umlauf U2, mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai auf, und es besteht mindestens eine Kontaktfläche, an der das flüssige Absorptionsmedium AVo die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai kontaktiert. Optional kann der Umlauf U2 auch zusätzlich eine Pumpe zur Beförderung des flüssigen Absorptionsmediums aufweisen.
Die Vorrichtung Vi würde der Vorrichtung V2 ohne Absorptionsmedium AVo entsprechen, wobei in der Figurenbeschreibung von Figur 1 und 2 die Bezeichnungen U2, Wabs2, Wdes2, Wx2, Wy2, Wz2 jeweils durch Ui, Wabs1, Wdesi, Wx1, Wy1, bzw. Wz1 zu ersetzen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun beispielhaft mit Bezug auf Vorrichtung Vi anhand der Figur 1 beschrieben:
Ein Strom feuchten Gasgemisches G (dieser kann zum Beispiel feuchte Luft, feuchtes Erdgas oder feuchtes Gasgemisch, welches aus dem Verdampfer einer Absorptionskältemaschine - bezüglich dieser Möglichkeit siehe auch Figur 2 - stammen) wird über Leitung <101 > einer
Wasserabsorptionseinheit Wabs1 <103> zugeführt und dort mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVE, welches der Wasserabsorptionseinheit WABS1 <103> über die Leitung <105> oder über die Leitung <1 13> zugeführt wird, kontaktiert. Die Wasserabsorptionseinheit Wabs1 <103> kann jede der oben für Wabs1 angegebenen Wasserabsorber sein, insbesondere ein Fallfilmapparat. Durch Kontaktieren des über Leitung <101 > zugeführten Gasgemisches G in der
Wasserabsorptionseinheit WABS1 <103> mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVE, welches über die Leitung <105> oder über die Leitung <1 13> zugeführt wird, werden ein flüssiges
Absorptionsmedium AVEI, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVE erhöhten Wassergehalt aufweist, und ein Strom eines Gasgemischs Gi, der über die Leitung <102> abgeleitet wird, wobei d einen gegenüber dem feuchten Gasgemisch G niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten. Bei d handelt es sich je nach Anwendung insbesondere um entfeuchtete Luft oder entfeuchtetes Erdgas. Die Wasserabsorptionseinheit Wabs1 <103> kann optional auch einen zusätzlichen Wärmetauscher Wz1 <104> aufweisen. Bevorzugt über die Leitungen <106>, <1 1 1 > und den Wärmetauscher Wy1 <107> (oder, falls der Wärmetauscher Wy1 <107> nicht eingesetzt wird, über die Leitungen <106>, <1 1 1 > und <1 14>) wird dann das flüssige Absorptionsmedium AVEI zur Wasserdesorptionseinheit Wdesi geführt, die aus dem
Wärmetauscher Wx1 <108> und dem Wasserdesorber <109> besteht. Im optionalen
Wärmetauscher WY1 <107> kann das mit Wasser beladene flüssige Absorptionsmedium AVEI zusätzlich mit Wärme beaufschlagt werden. Im Wasserdesorber <109> findet dann die mindestens teilweise Entfernung von Wasser aus dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI statt, wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVE2, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten wird. Das abgetrennte Wasser wird dann flüssig oder als Dampf, bevorzugt als Dampf, über eine Leitung <1 10> aus dem Wasserdesorber < 109> abgeleitet. Das flüssige Absorptionsmedium AVE2 wird dann aus dem Wasserdesorber <109> abgeleitet und der Wasserabsorptionseinheit WABS1 <103> wieder zugeführt. Dies kann entweder direkt passieren, das heißt über die in Figur 1 gestrichelt eingezeichnete Leitung <1 13>. Alternativ und bevorzugt kann das flüssige Absorptionsmedium AVE2 auch über die Leitung <1 12> dem optionalen Wärmetauscher WY1 <107> zugeführt werden, in welchem dann eine Beaufschlagung des über Leitung <106> dem optionalen Wärmetauscher WY1 <107> zugeführten, flüssigen Absorptionsmediums AVEI mit Wärme aus dem über Leitung < 1 12> dem optionalen
Wärmetauscher WY1 <107> zugeführten flüssigen Absorptionsmediums AVE2 erfolgt. Nach Zuführung des konzentrierten flüssigen Absorptionsmediums AVE2 in die Wasserabsorptionseinheit WABS1 über Leitung <105> oder <1 13> wird dieses erneut als AVE zur mindestens teilweisen Entfeuchtung des Gasstroms in einem neuen Zyklus eingesetzt. Es ist nun erfindungswesentlich, dass in diesem Verfahren die Vorrichtung nach Figur 1 , bevorzugt mindestens eine der
Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserabsorptionseinheit WABS1 <103> (in Figur 1 umfasst diese den Wärmetauscher <104>), Wasserdesorptionseinheit Wdesi (in Figur 1 umfasst diese den Wärmetauscher <108>), Umlauf Ui (der sich in Figur 1 aus den Leitungen < 106>, < 1 1 1 >, <1 13>, bzw. < 106>, < 1 1 1 >, <1 12>, <105> bzw. jeweils zusätzlich auch optional Leitung < 1 14> zusammensetzt), mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem
Aluminiumwerkstoff 0Ai aufweist und in der Vorrichtung mindestens eine Kontaktfläche besteht, an der mindestens eines der flüssigen Absorptionsmedien AVE, AVEI , AVE2 die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai kontaktiert.
In der Figur 2 (abgekürzt als„Fig. 2") ist schematisch eine Absorptionskältemaschine
wiedergegeben, in welche eine Vorrichtung V2 integriert ist. Die Bestandteile <101 > bis < 1 14> sind wie für die in Figur 1 beschriebene Vorrichtung V2 angegeben. Zusätzlich umfasst die
Absorptionskältemaschine in Figur 2 auch einen Kondensator <21 1 > welcher mit der
Wasserdesorptionseinheit WDES2 <109> über die Leitung <1 10> verbunden und dafür eingerichtet ist, Wasser, welches vom flüssigen Absorptionsmedium AVo in der Wasserdesorptionseinheit WDES2 mindestens teilweise abgetrennt wird, zu kondensieren. Bevorzugt umfasst der Kondensator <21 1 > auch einen Wärmetauscher <212>, mit dem Kühlwasser zugeführt werden kann.
Die in der Figur 2 gezeigte Absorptionskältemaschine umfasst auch einen Verdampfer <214>, der mit dem Kondensator <21 1 > über eine Leitung <216> (die optional eine Drossel <213> umfassen kann) verbunden ist, und über die Leitung <101 > mit der Wasserabsorptionseinheit WABS2
verbunden ist. Der Verdampfer <214> ist dafür eingerichtet, kondensiertes Wasser aus dem Kondensator zu verdampfen. Weiter bevorzugt kann der Verdampfer <214> zusätzlich auch einen Wärmetauscher <215> umfassen, der ein Medium zuführt, und wobei aus dem Medium Wärme abgezogen wird, um so das kondensierte Wasser zu verdampfen (beispielsweise eine
Kühlmittelleitung mit insbesondere Wasser als Kühlmittel, wobei dieses Kühlmittel in den
Verdampfer <214> geleitet wird). In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (im Folgenden anhand Vorrichtung VT mit Bezug auf Figur 2 beschrieben) wird feuchtes Gasgemisch G, welches aus dem Verdampfer <214> stammt, durch die Leitung <101 > der Wasserabsorptionseinheit WABS1 <103> zugeleitet. Das in der Wasserdesorptionseinheit Wdesi abgetrennte Wasser wird über die Leitung <1 10> dem Kondensator <21 1 > zugeführt, in welchem dieses wieder kondensiert wird. Gegebenenfalls wird dazu ein Kühlwasserkreislauf als Wärmetauscher <212>, der im Kondensator angebracht ist, ebenfalls verwendet. Das kondensierte Wasser wird dann über eine Leitung <216> dem
Verdampfer <214> zugeführt, in welchem die Verdampfung des Wassers insbesondere bei niedrigen Drücken stattfindet und so ein Kühlungseffekt eintritt. Optional kann dazu auch eine Drossel <213> verwendet werden. Dadurch wird im Verdampfer <214> eine kühlende Wirkung erzielt, und es kann zum Beispiel über den Wärmetauscher <215> Kühlmittel gekühlt werden. Der entstehende Wasserdampf wird dann wieder über Leitung < 101 > der Wasserabsorptionseinheit WABS1 <103> zugeführt.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne diese in irgendeiner Form zu beschränken.
Beispiele
Es wurden die folgenden Versuchsreihen durchgeführt:
1. Versuchsreihe: E1 , V1 - V4
1.1 Verwendete Chemikalien
EMIM DEP (= Ethylmethylimidazoliumdiethylphosphat) wurde von Sigma Aldrich erhalten.
EMIM HS04 (= Ethylmethylimidazoliumhydrogensulfat) wurde von Sigma Aldrich erhalten.
LiCI wurde von Sigma Aldrich erhalten.
MMIM+ H+ ROPO3 2" mit R = Ethylgruppe (Dimethylimidazoliumhydrogenmonoethylphosphat) wurde wie folgt erhalten:
In einem Kryostaten wurden bei - 5 °C Methylamin (4.8 mol), Formaldehyd (2.4 mol) und die Phosphorsäurmonoethylester (2.4 mol) dosiert. Das Gemisch wurde 1 h gerührt, dann wurde Glyoxal (2.4 mol) zudosiert. Im Anschluss wurden die volatilen Bestandteile unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer entfernt und so der Reinstoff erhalten.
1.2 Versuchsdurchführung Bei 70 °C und unter Luft wurden Aluminiumplatten (Reinstaluminium, Reinheit > 99.0 %) mit einer Abmessung von 3 cm x 7 cm und einer Dicke von 3 mm in 350 ml der jeweiligen Flüssigkeit getaucht. Die Flüssigkeit wurde während des Versuchs gerührt, um eine gleichmäßige Umspülung der Metallplatten zu gewährleisten. Die Bestimmung der Abtragsraten (Abtragsrate =„Verlust durch korrodiertes Aluminium", angegeben in Tabelle 1 als mit der Einheit„g / m2 * year") wurde gravimetrisch nach chemischer und mechanischer Entfernung der Korrosionsprodukte von den eingetauchten Aluminiumplatten durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
1.3 Ergebnisse
Tabelle 1
Versuch eingesetzte Lösung Abtragsrate
V1 EMIM HSO4 (80 Gew.-% in H20) 7548
V2 LiCI (30 Gew.-% in H20) 575
V3 H20 130
V4 MMIM+ H+ ROP03 " mit R = Ethyl (80 Gew.-% in H20) 353
E1 EMIM DEP (80 Gew.-% in H20) 33 Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ersichtlich, ist die Korrosion bei Verwendung des in E1 genannten flüssigen Absorptionsmediums deutlich geringer als bei den in V1 - V4 verwendeten flüssigen Absorptionsmedien. Demnach lässt sich die Korrosion von Auminium überraschend durch Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Absorptionsmedien gegenüber den ansonsten im Stand der Technik verwendeten flüssigen Absorptionsmedien verringern.
2. Versuchsreihe: E2, E3, V5
Dieser Effekt wird in der folgenden Versuchsreihe bestätigt.
2.1 Verwendete Chemikalien
EMIM DEP (= Ethylmethylimidazoliumdiethylphosphat) wurde von Sigma Aldrich erhalten.
MMIM+ K+ ROP03 2" mit R = Ethyl (= Dimethylimidazoliumkaliummonoethylphosphat) wurde wie folgt erhalten: In einem Kryostaten wurden bei - 5 °C Methylamin (4.8 mol), Formaldehyd (2.4 mol) und Phosphorsäuremonoethylester (2.4 mol) dosiert. Das Gemisch wurde 1 h gerührt, dann wurde Glyoxal (2.4 mol) zudosiert. Im Anschluss wurden die volatilen Bestandteile unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer entfernt und der pH-Wert des so erhaltenen Reinstoffes mit 50 Gew.-%-iger wässriger Kaliumhydroxidlösung auf pH 7.0 bis 7.5 eingestellt.
MMIM MeS03 (= Dimethylimidazoliummethylsulfonat) wurde wie folgt erhalten: In einem
Kryostaten wurden bei - 5 °C Methylamin (4.8 mol), Formaldehyd (2.4 mol) und die
Methansulfonsäure (2.4 mol) dosiert. Das Gemisch wurde 1 h gerührt, dann wurde Glyoxal (2.4 mol) zudosiert. Im Anschluss wurden die volatilen Bestandteile unter vermindertem Druck am Rotationsverdampfer entfernt und so der Reinstoff erhalten.
2.2 Versuchsdurchführung
Bei 70 °C und unter Luft wurden Aluminiumplatten (Reinstaluminium; Reinheit > 99.0 Gew.-%) mit einer Abmessung von 3 cm x 7 cm und einer Dicke von 3 mm in 350 ml der jeweiligen Flüssigkeit getaucht. Die Flüssigkeit wurde während des Versuchsgerührt, um eine gleichmäßige Umspülung der Metallplatten zu gewährleisten.
In den Versuchen E2, E3, V5 wurde eine nasschemische Bewertung durch Messung von AI im Medium mit ICP/OES (Inductively coupled plasma optical emission spectrometry) vorgenommen. Der ermittelte Aluminiumgehalt in der Lösung wurde auf die Masse der eingesetzten
Aluminiumplatten hochgerechnet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. 2.3 Ergeb
Tabelle 2
Figure imgf000021_0001
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 2 ersichtlich, lässt sich die Korrosion von Auminium überraschend durch Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Absorptionsmedien gegenüber den ansonsten im Stand der Technik verwendeten flüssigen Absorptionsmedien verringern. 3. Versuchsreihe E4. E5. V6. V7
3.1 Verwendete Chemikalien
EMIM DEP (= Ethylmethylimidazoliumdiethylphosphat) wurde von Sigma Aldrich erhalten.
EMIM DMP (= Ethylmethylimidazoliumdimethylphosphat) wurde von Sigma Aldrich erhalten.
3.2 Versuchsdurchführung
Auf eine Aluminiumplatte (Reinstaluminium, Reinheit > 99.0 %) mit einer Abmessung von 3 cm x 7 cm und einer maximalen Dicke von 3 mm wurden 3 Tropfen der jeweiligen Lösung getropft. Die
Randwinkelbestimmung wurde nach SOP 1827 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
3.3 Ergebnisse
Tabelle 3
Versuch eingesetzte Lösung Kontaktwinkel (°)
E4 EMIM DEP (90 Gew.-% in Wasser) 45.7
E5 EMIM DEP (80 Gew.-% in Wasser) 53
V6 EMIM DMP (90 Gew.-% in Wasser) 86
V7 EMIM DMP (80 Gew.-% in Wasser) 90.4 Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Absorptionsmedien (E4, E5) gegenüber jenen des Standes der Technik (V6, V7) einen geringen Kontaktwinkel aufweisen und somit eine gute Wärmeleitung im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleisten. Dies zeigt der Vergleich von E4 mit E6 bzw. E5 mit E7: Bei Verwendung von Imidazoliumsalzen mit Diethylphosphat als Gegenion gegenüber Dimethylphosphat als Gegenion erreicht man überraschend einen kleinerer Kontaktwinkel zur aluminiumhaltigen Oberfläche. Dies führt zu einer besseren Oberflächenbenetzung und somit zu einem höheren und effizienteren Wärmeaustausch im Falle des Diethylphosphats.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches G in einer Vorrichtung Vi,
umfassend die folgenden Schritte:
(a) Kontaktieren des feuchten Gasgemisches G mit einem flüssigen Absorptionsmedium AVE,
+
welches mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q (RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2 , Q+M+ROP03 2 umfasst,
wobei das flüssige Absorptionsmedium AVE mindestens teilweise Wasser aus dem feuchten Gasgemisch G absorbiert,
wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVEI, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVE erhöhten Wassergehalt aufweist, und ein Gasgemisch Gi, welches einen gegenüber dem feuchten Gasgemisch G niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten werden,
(b) mindestens teilweise Entfernung von Wasser aus dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI , wodurch ein flüssiges Absorptionsmedium AVE2, welches einen gegenüber dem flüssigen Absorptionsmedium AVEI niedrigeren Wassergehalt aufweist, erhalten wird,
wobei die Vorrichtung Vi mindestens teilweise eine Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai aufweist und in der Vorrichtung Vi mindestens eines der flüssigen Absorptionsmedien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AVE, AVEI , AVE2 die Oberfläche aus einem
Aluminiumwerkstoff 0Ai über mindestens eine Kontaktfläche kontaktiert,
dadurch gekennzeichnet, dass
+
Q ein 1 ,3-Dialkylimidazolium ist, bei dem die Alkylgruppen unabhängig voneinander unverzweigte oder verzweigte Ci-C6-Alkylgruppen sind,
R eine unverzweigte oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist,
+
und M ein Alkalimetallion ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei R ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylgruppe, n-Butylgruppe ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Q ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Dimethylimidazolium, 1 ,3-Diethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium,
1-n-Butyl-3-methylimidazolium ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 ,3-Diethylimidazoliumdiethylphosphat, 1-Ethyl-3-methylimidazoliumdiethylphosphat,
1-n-Butyl-3-methylimidazoliumdi-n-butylphosphat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das flüssige Absorptionsmedium AVE eine
+
wässrige Lösung ist, in welcher das Gesamtgewicht aller Salze der Struktur Q (RO)2P02 ,
+ 2- + + 2-
(Q )2ROP03 und Q M ROP03 mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es kontinuierlich durchgeführt wird.
Vorrichtung V2 zur Entfeuchtung eines feuchten Gasgemisches, umfassend als Komponenten
(i) ein flüssiges Absorptionsmedium AVo, welches mindestens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Q+(RO)2P02 , (Q+)2ROP03 2~, Q+M+ROP03 2~ umfasst,
(ii) mindestens eine Wasserabsorptionseinheit Wabs2, welche dafür eingerichtet ist, das
feuchte Gasgemisch mit dem flüssigen Absorptionsmedium AVo zu kontaktieren,
(iii) mindestens eine Wasserdesorptionseinheit Wdes2, welche einen Wärmetauscher Wx2
umfasst und welche dafür eingerichtet ist, Wasser aus einem flüssigen Absorptionsmedium Avo mindestens teilweise zu entfernen,
(iv) sowie einen Umlauf U2, welcher die Wasserabsorptionseinheit Wabs2 mit der
Wasserdesorptionseinheit Wdes2 verbindet und mittels welchem das flüssige
Absorptionsmedium AVo im Kreislauf führbar ist,
wobei mindestens eine der Komponenten Wasserabsorptionseinheit Wabs2,
Wasserdesorptionseinheit Wdes2, Umlauf U2 mindestens teilweise eine Oberfläche
Aluminiumwerkstoff 0Ai aufweist, und
wobei in der Vorrichtung V2 mindestens eine Kontaktfläche besteht, an der das flüssige Absorptionsmedium AVo die Oberfläche aus einem Aluminiumwerkstoff 0Ai kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass Q ein 1 ,3-Dialkylimidazolium ist, bei dem die Alkylgruppen unabhängig voneinander unverzweigte oder verzweigte Ci-C6-Alkylgruppen sind,
R eine unverzweigte oder verzweigte C2-C6-Alkylgruppe ist, und M ein Alkalimetallion ist. Vorrichtung V2 nach Anspruch 7, wobei R ausgewählt aus der Gruppe bestehend
Ethylgruppe, n-Butylgruppe ist.
Vorrichtung V2 nach Anspruch 7 oder 8, wobei Q ausgewählt aus der Gruppe bestehend 1 ,3-Dimethylimidazolium, 1 ,3-Diethylimidazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium,
1-n-Butyl-3-methylimidazolium ist.
10. Vorrichtung V2 nach Anspruch 9, wobei das Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend
1 ,3-Diethylimidazoliumdiethylphosphat, 1-Ethyl-3-methylimidazoliumdiethylphosphat,
1-n-Butyl-3-methylimidazoliumdi-n-butylphosphat ist.
1 1. Vorrichtung V2 nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei AVo eine wässrige Lösung ist,
+ - + 2- welcher das Gesamtgewicht aller Salze der Struktur Q (RO)2P02 , (Q )2 OP03 und
+ + 2-
Q M ROP03 mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, beträgt.
12. Vorrichtung V2 nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , wobei mindestens eine der Komponenten Wasserabsorptionseinheit Wabs2, Wasserdesorptionseinheit Wdes2 ein Fallfilmapparat ist.
Vorrichtung V2 nach einem der Ansprüche 7 bis 12, umfassend einen weiteren Wärmetauscher Wy2, der so eingerichtet ist, dass flüssiges Absorptionsmedium AVo, welches von der
Wasserabsorptionseinheit Wabs2 der Wasserdesorptionseinheit Wdes2 zugeführt wird, mit Wärme von flüssigem Absorptionsmedium AVo, welches von der Wasserdesorptionseinheit Wdes2 weggeführt wird, beaufschlag bar ist.
Absorptionswärmepumpe, umfassend eine Vorrichtung V2 nach einem der Ansprüche 7 bis 13 und als weitere Komponenten einen Kondensator, einen Verdampfer und ein Kältemittel, wobei das Kältemittel Wasser ist.
15. Verwendung der Vorrichtung V2 nach einem der Ansprüche 7 bis 14 zur Durchführung
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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