利用离子液体和水作为工作流体的吸收循环制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，其包括水和至少一种离子液体，还涉及一种能够使用这种组合物作为制冷剂对执行吸收循环的设备。本发明专利技术还提供了冷却方法，使用吸收循环，包括作为制冷剂的水和作为吸收剂的至少一种离子液体。本发明专利技术还提供了加热方法，使用吸收循环，包括作为制冷剂的水和至少一种离子液体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求美国临时申请60/750,196(2005年12月14日提交)的优先权，其整体为各种目的引入作为本文的一部分。
本专利技术涉及一种吸收冷却或加热系统，利用了制冷剂对，所述制冷剂对包括至少一个制冷剂和至少一个吸收剂，其中在优选实施方案中的吸收剂可以是至少一种离子液体。
技术介绍
作为新型的具有无限(immeasurable)蒸汽压的溶剂，室温离子液体正被用于化学分离和独特的反应介质。在这些应用中以及在新的应用如吸收冷却或加热中，溶剂相性能是使用离子液体的魅力的一个重要因素。吸收冷却和加热循环是一种100年以上的技术，并且是众所周知的，描述见例如Haaf等的“Refrigeration Technology”(Ullmann工业化学百科全书，第六版，Wiley-VCH Verlag GmbH，Weinheim，Germany，第31卷，第269-312页)。基本冷却循环使用了低温液体制冷剂，其从待冷却的水、空气或任何介质中吸收热量，并且转化为蒸汽相(在蒸发器部分中)。制冷剂蒸汽然后通过发生器(generator)被压缩到较高的压强，通过将热量排出到外部环境(在冷凝器部分中)而转化回到液体，然后膨胀到液体和蒸汽的低压混合物(在膨胀器部分中)，所述低压混合物回到蒸发器部分，并且重复该循环。吸收系统使用热量用于将制冷剂蒸汽压缩到高压。尽管蒸汽压缩循环现在用于大多数空调和制冷应用中，众所周知<br>的制冷剂-吸收剂系统(H2O/LiBr和NH3/H2O)仍然被用于某些应用，特别是工业应用或大规模水冷却器系统的领域中。近来，更多的注意力已经集中到使用NH3/H2O系统的废热回收(Erickson等，Heat-ActivatedDual-function Absorption Cycle(热激活的双功能吸收循环)，ASHRAETrans.，2004，110)。使用LiBr和NH3作为致冷器的固有缺点包括LiBr-->的腐蚀性和NH3的毒性与可燃性。在上世纪50年代后期，一些先行工作建议了一种新的用于吸收循环的制冷剂-吸收剂对，其使用氟代烷制冷剂与有机吸收剂(Eiseman，A Comparison of Fluoroalkane Absorption Refrigerants(氟代烷吸收制冷剂的比较)，ASHRAE J.1959，1，45；Mastrangelo，Solubility of SomeChlorofluorohydrocarbons in Tetraethylene Glycol Ether(四甘醇醚中的一些氯氟烃的溶解度)，ASHRAE J.1959，1，64)。这样的研究即使目前也仍然很活跃，特别是在学术机构中[Nezu等，“ThermodynamicProperties of Working-Fluid Pairs with R-134a for AbsorptionRefrigeration System(用于吸收制冷系统的使用R-134a的做功-流体对的动力学性能)”，Natural Working Fluids 2002，IIR Gustav LorentzenConf.5th.China，(Sept.17-20，2002，446-453)；Fatouh等，“Comparisonof R-22Absorption Pairs for Cooling Absorption Based on P-T-X Data(基于P-T-X数据的冷却吸收R-22吸收对的比较)”，RenewableEnergy，1993，3，31-37；Bhatt等，“Thermodynamic Modeling ofAbsorption-Resorption Heating Cycles with Some New Working Pairs(使用一些新的工作对吸收-再吸收加热循环的热力学模拟)”，HeatRecovery System&CHP，1992，12，225-233.]尽管美国专利申请11/346,028，其整体为各种目的引入作为本文的一部分，公开了一种吸收循环，其中使用了包括至少一种制冷剂和至少一种离子液体的制冷剂对，仍然需要一种系统以便运转使用所选的制冷剂和离子液体对的吸收循环。
技术实现思路
本专利技术提供了吸收循环的实施或操作，包括操纵或运转一种系统或其他设备或装置，在循环重复期间，考虑到所排出和吸收的热量，它们适于实现加热或冷却。本专利技术的一个实施方案因此提供了一种组合物，其包括水和至少一种吸收水的离子液体。离子液体可以包括阳离子，其选自吡啶鎓，哒嗪鎓，嘧啶鎓，吡嗪鎓，咪唑鎓，吡唑鎓，噻唑鎓，噁唑鎓和三唑鎓，如本文中所述的。这些组合物在吸收加热或冷却循环中以及在操纵这种循环的系统中可用作制冷剂对。-->本专利技术的另一实施方案因此提供一种用于温度调节的装置，其包括(a)吸收器，其形成制冷剂和吸收剂的混合物；(b)发生器，其从吸收器中接收混合物并且加热混合物以便从吸收剂中以蒸汽形式分离制冷剂，并且增加制冷剂蒸汽的压强；(c)冷凝器，其从发生器接收蒸汽并且在一定压强下将蒸汽冷凝为液体；(d)减压设备，离开冷凝器的液体制冷剂通过减压设备而降低液体压强从而形成液体和蒸汽制冷剂的混合物；(e)蒸发器，其接收通过减压设备的液体和蒸汽制冷剂的混合物而蒸发剩余的液体以便形成制冷剂蒸汽；和(f)管道，其使离开蒸发器的制冷剂蒸汽返回到吸收器。这种装置可用于加热，即将冷凝器放置于待加热的物体、介质或空间的附近，或者所述装置可用于冷却，即将蒸发器放置于待冷却的物体、介质或空间的附近。在进一步的实施方案中，本专利技术提供了一种用于调节物体、介质或空间的温度的方法，包括：(a)用吸收剂吸收制冷剂蒸汽而形成混合物；(b)加热混合物以便从吸收剂中以蒸汽形式分离制冷剂，并且增加制冷剂蒸汽的压强；(c)在一定压强下将制冷剂蒸汽冷凝为液体；(d)降低液体制冷剂的压强，蒸发制冷剂以便形成制冷剂蒸汽；和(e)重复步骤(a)以便用吸收剂再吸收制冷剂蒸汽。在所述方法实施方案中，通过该方法进行的温度调节可以增加温度，为此制冷剂蒸汽在待加热的物体、介质或空间的附近被冷凝为液体；或者通过该方法进行的温度调节可以降低温度，为此，液体制冷剂在待冷却的物体、介质或空间的附近被蒸发。在任何上述实施方案中，制冷剂可以是水，和/或吸收剂可以是一种或多种离子液体。附图说明图1是简单吸收制冷循环的示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包括水和至少一种吸收水的离子液体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-14 60/750,1961.一种组合物，其包括水和至少一种吸收水的离子液体。
2.权利要求1的组合物，其中离子液体包括阳离子，所述阳离
子选自下列11种阳离子：
吡啶鎓                    哒嗪鎓
嘧啶鎓                    吡嗪鎓
咪唑鎓                    吡唑鎓
噻唑鎓                噁唑鎓
三唑鎓
鏻                    铵
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6独立地选自：
(i)H
(ii)卤素
(iii)-CH3、-C2H5或C3-C25直链、支链或环状的烷烃或烯烃，任选
地被至少一个选自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH的基团取
代；
(iv)-CH3、-C2H5或C3-C25直链、支链或环状的烷烃或烯烃，包括
1-3个选自O、N、Si和S的杂原子，和任选地被至少一个选
自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH的基团取代；
(v)C6-C20未被取代的芳基，或C3-C25未被取代的杂芳基，其具有
1-3个独立地选自O、N、Si和S的杂原子；和
(vi)C6-C25被取代的芳基，或C3-C25被取代的杂芳基，其具有1-3
个独立地选自O、N、Si和S的杂原子；和其中所述被取代
的芳基或被取代的杂芳基具有1-3个取代基，其独立地选自：
(1)-CH3、-C2H5或C3-C25直链、支链或环状的烷烃或烯烃，
任选地被至少一个选自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH
的基团取代；
(2)OH，
(3)NH2，和
(4)SH；
R7、R8、R9和R10独立地选自：
(vii)-CH3、-C2H5或C3-C25直链、支链或环状的烷烃或烯烃，任
选地被至少一个选自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH的基
团取代；
(viii)-CH3、-C2H5或C3-C25直链、支链或环状的烷烃或烯烃，包
括1-3个选自O、N、Si和S的杂原子，和任选地被至少一
个选自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH的基团取代；
(ix)C6-C25未被取代的芳基，或C3-C25未被取代的杂芳基，其具
有1-3个独立地选自O、N、Si和S的杂原子；和
(x)C6-C25被取代的芳基，或C3-C25被取代的杂芳基，其具有1-3
个独立地选自O、N、Si和S的杂原子；和其中所述被取代
的芳基或被取代的杂芳基具有1-3个取代基，其独立地选自：
(1)-CH3、-C2H5或C3-C25直链、支链或环状的烷烃或烯烃，
任选地被至少一个选自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH
的基团取代，
(2)OH，
(3)NH2，和
(4)SH；和
其中，任选地，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中
的至少两个一起形成环状或二环烷基或烯基。
3.权利要求2的组合物，其中阳离子包括咪唑鎓。
4.权利要求3的组合物，其中阳离子是1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
5.权利要求2的组合物，其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、
R8、R9和R10中的至少一个包括F-。
6.权利要求2的组合物，其中所述离子液体包括具有下式的阴
离子：
其中R11选自：
(i)-CH3、-C2H5或C3-C10直链、支链或环状的烷烃或烯烃，任选
地被至少一个选自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH的基团取
代；
(ii)-CH3、-C2H5或C3-C10直链、支链或环状的烷烃或烯烃，包括
1-3个选自O、N、Si和S的杂原子，和任选地被至少一个选
自Cl、Br、F、I、OH、NH2和SH的基团取代；
(iii)C6-C10未被取代的芳基，或C3-C10未被取代的杂芳基，其具
...

【专利技术属性】
技术研发人员：MB希夫莱特，A约科泽基，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]