使用离子液体作为工作流体的吸收循环制造技术

本发明专利技术涉及包含制冷剂对的吸收循环，所述制冷剂对包含至少一种制冷剂和至少一种离子液体。本发明专利技术也提供了在氟化离子液体中使用氟碳化合物气体的吸收循环。本发明专利技术还提供了使用包含制冷剂对的吸收循环冷却的方法，所述制冷剂对含有至少一种制冷剂和至少一种离子液体。本发明专利技术还提供了使用包含制冷剂对的吸收循环加热的方法，所述制冷剂对含有至少一种制冷剂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2005年2月4日申请的美国临时申请第60/650,330号的权益，其通过整体引用并入本文作为本文一部分。
技术介绍
本专利技术涉及通过使用包含至少一种制冷剂和至少一种离子液体的制冷剂对，实施吸收制冷循环。专利技术背景作为具有不可估量的蒸气压的新型溶剂，室温离子液体正被用作化学分离和独特的反应介质。溶剂相行为是吸引人们在这些应用以及例如吸收冷却或者加热的新应用中使用离子液体的重要因素。吸收制冷循环以各种形式的应用已经超过100年。虽然目前蒸汽压缩循环用于大部分的空调和制冷应用，但是众所周知的制冷剂-吸收器系统(H2O/LiBr和NH3/H2O)还在用于某些应用，特别是在工业应用或者大规模水冷却器系统中的应用。最近，更多的关注已经投向使用NH3/H2O系统进行废热回收(Erickson，D.C.等(ASHRAETrans.，2004，110)。使用LiBr和NH3作为制冷剂的固有缺点包括LiBr的腐蚀性以及NH3的毒性和易燃性。在20世纪50年代晚期，有人建议使用氟代烷制冷剂和有机吸收剂的新制冷剂-吸收剂对(Eiseman，B.J.[ASHRAE J.，1959，1：45]；Mastrangelo，S.V.R.[ASHRAE J.，1959，1：64])用于吸收循环。甚至目前这种研究还继续活跃着，特别是在学术机构中(Nezu，Y.，等[Natural Working Fluids(天然工作流体)2002，IIR Gustav Lorentzen Conf.5th，中国，9月，17-20，2002，446-453]；Fatouh，M.和Murthy，S.S.[Renewable Energy(再生能源)，1993，3：31-37]；Bhatt，M.S.等[Heat Recovery System(热回收系统)&CHP，1992，12：225-233])。尽管WO 05/113,702号公开了离子液体在吸收制冷应用中的用-->途，但是仍然需要以均衡的性能组合为特征的制冷对。专利技术概述本专利技术的一实施方式为包含制冷剂对的组合物，该制冷剂对包含至少一种选自以下的制冷剂：氢氟碳化合物、氢氯氟碳化合物、氯氟碳化合物、氟碳化合物、N2、O2、CO2、NH3、Ar、H2、H2O以及选自C1至C4直链、支链或环状烷烃和C1至C4直链、支链或环状烯烃的非氟化烃；和至少一种离子液体。该离子液体可包含选自以下的阳离子：吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、吡唑、噻唑、唑和三唑；和选自以下的阴离子：[CH3CO2]-、[HSO4]-、[CH3OSO3]-、[C2H5OSO3]-、[AlCl4]-、[CO3]2-、[HCO3]-、[NO2]-、[NO3]-、[SO4]2-、[PO4]3-、[HPO4]2-、[H2PO4]-、[HSO3]-、[CuCl2]-、Cl-、Br-、I-和任何氟化阴离子。所述阳离子和/或阴离子可以被氟化。氟化阴离子可选自[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[CF3SO3]-、[HCF2CF2SO3]-、[CF3HFCCF2SO3]-、[HCClFCF2SO3]-、[(CF3SO2)2N]-、[(CF3SO2)3C]-、[CF3CO2]-和F-。本专利技术的另一实施方式为组合物，其包含至少一种选自以下的氢氟碳化合物、氢氯氟碳化合物、氯氟碳化合物或者氟碳化合物：二氟甲烷(HFC-32)、五氟乙烷(HFC-125)、1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、氟代乙烷(HFC-161)、一氯二氟甲烷(HCFC-22)、二氯二氟甲烷(CFC-12)、全氟甲烷(FC-14)和全氟乙烷(FC-116)；和至少一种离子液体。该离子液体可以包含选自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、咪唑、吡唑、噻唑、唑、三唑的阳离子和选自[CH3CO2]-、[HSO4]-、[CH3OSO3]-、[C2H5OSO3]-、[AlCl4]-、[CO3]2-、[HCO3]-、[NO2]-、[NO3]-、[SO4]2-、[PO4]3-、[HPO4]2-、[H2PO4]-、[HSO3]-、[CuCl2]-、Cl-、Br-、I-以及任何氟化阴离子的阴离子，所述组合物在真空至制冷剂的临界压力的压力下，在三相点温度至制冷剂的临界点温度的温度范围内，包含约0.05至约99.95摩尔百分比的氢氟碳化合物、氢氯氟碳化合物、氯氟碳化合物或者氟碳化合-->物。本专利技术的又一实施方式是通过实施使用一种或多种制冷剂和/或一种或多种离子液体的吸收制冷循环，使物体或者空间冷却或者加热的方法。而本专利技术的另一实施方式是适于实施吸收制冷循环的设备，所述设备包含这里所公开的任何组合物，和/或施行这里所公开的任何方法。附图简单说明图1显示简单的吸收制冷循环的流程图。图2显示系统HFC-32+[bmim][PF6]所测得的等温溶解度数据(摩尔分数)对压力的函数。实心圆(●)表示10℃下测量的等温数据，实心三角(▲)表示25℃下测量的等温数据，实心方块(■)表示50℃下测量的等温数据，实心菱形(◆)表示75℃下测量的等温数据，实线表示数据趋势。图3显示系统HFC-125+[bmim][PF6]所测得的等温溶解度数据(摩尔分数)对压力的函数。实心圆(●)表示10℃下测量的等温数据，实心三角(▲)表示25℃下测量的等温数据，实心方块(■)表示50℃下测量的等温数据，实心菱形(◆)表示75℃下测量的等温数据，实线表示数据趋势。图4显示系统HFC-134a+[bmim][PF6]所测得的等温溶解度数据(摩尔分数)对压力的函数。实心圆(●)表示10℃下测量的等温数据，实心三角(▲)表示25℃下测量的等温数据，实心方块(■)表示50℃下测量的等温数据，实心菱形(◆)表示75℃下测量的等温数据，实线表示数据趋势。图5显示系统HFC-143a+[bmim][PF6]所测得的等温溶解度数0据(摩尔分数)对压力的函数。实心圆(●)表示10℃下测量的等温数据，实心三角(▲)表示25℃下测量的等温数据，实心方块(■)表示50℃下测量的等温数据，实心菱形(◆)表示75℃下测量的等温数据，实线表示数据趋势。-->图6显示系统HFC-152a+[bmim][PF6]所测得的等温溶解度数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含一种或者多种吸收在离子液体里的制冷剂组合物，其中所述制冷剂选自氢氟碳化合物、氢氯氟碳化合物、氯氟碳化合物、氟碳化合物、Ｎ↓［２］、Ｏ↓［２］、ＣＯ↓［２］、ＮＨ↓［３］、Ａｒ、Ｈ↓［２］、Ｈ↓［２］Ｏ以及选自Ｃ↓［１］至Ｃ↓［４］直链、支链或环状烷烃和Ｃ↓［１］至Ｃ↓［４］直链、支链或环状烯烃的非氟化烃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-2-4 60/650,3301.一种包含一种或者多种吸收在离子液体里的制冷剂组合物，
其中所述制冷剂选自氢氟碳化合物、氢氯氟碳化合物、氯氟碳化合
物、氟碳化合物、N2、O2、CO2、NH3、Ar、H2、H2O以及选自C1至C4直链、支链或环状烷烃和C1至C4直链、支链或环状烯烃的非
氟化烃。
2.权利要求1的组合物，其中所述氢氟碳化合物选自：二氟甲
烷(HFC-32)、五氟乙烷(HFC-125)、1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2-
四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)、1，1-二氟乙烷
(HFC-152a)和氟代乙烷(HFC-161)。
3.权利要求1的组合物，其中所述氢氯氟碳化合物为一氯二氟
甲烷(HCFC-22)。
4.权利要求1的组合物，其中所述氯氟碳化合物为二氯二氟甲
烷(CFC-12)。
5.权利要求1的组合物，其中所述氟碳化合物选自全氟甲烷
(FC-14)和全氟乙烷(FC-116)。
6.权利要求1的组合物，其中所述非氟化烃选自：甲烷、乙烷、
乙烯、丙烷、环丙烷、丙烯、丙烯、丁烷、丁烯和异丁烷。
7.权利要求1的组合物，其中离子液体包含选自以下的阳离子：
      吡啶                            哒嗪
         嘧啶                            吡嗪
           咪唑                            吡唑
         噻唑                            噁唑
        三唑
其中R1、R2、R3、R4、R5和R6独立选自：
(i)H；
(ii)F；
(iii)CH3、C2H5或者C3至C12直链、支链或环状烷烃或者烯烃，
任选被Cl-、Br-、F-、I-、OH-、NH2-或SH-取代；
(iv)CH3、C2H5或者C3至C12直链、支链或环状烷烃或者烯烃，
含有1至3个选自O、N、Si和S的杂原子，并且任选被Cl-、Br-、
F-、I-、OH-、NH2-或SH-取代；
(v)C6至C20未取代的芳基或者杂芳基，其中1至3个杂原子
独立选自O、N、Si和S；
(vi)C6至C20取代的芳基或者杂芳基，其中1至3个杂原子独
立选自O、N、Si和S；并且1至3个取代基独立选自：1)CH3、C2H5或者C3至C12直链、支链或环状烷烃或烯烃，任选被Cl-、Br-、F-、
I-、OH-、NH2-或SH-取代，2)OH-，3)NH2-和4)SH-；且其中，任
选地，R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少两个可一起构成环状或双环
的烷烃基或者烯基。
8.权利要求7的组合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6中至
少一个包含F-。
9.权利要求1或7的组合物，其中离子液体包含选自以下的阴
离子：[CH3CO2]-、[HSO4]-、[CH3OSO3]-、[C2H5OSO3]-、[AlCl4]-、
[CO3]2-、[HCO3]-、[NO2]-、[NO3]-、[SO4]2-、[PO4]3-、[HPO4]2-、[H2PO4]-、
[HSO3]-、[CuCl2]-、Cl-、Br-、I-，和任何氟化阴离子。
10.权利要求8的组合物，其中离子液体包含选自以下的阴离
子：[CH3CO2]-、[HSO4]-、[CH3OSO3]-、[C2H5OSO3]-、[AlCl4]-、[CO3]2-、
[HCO3]-、[NO2]-、[NO3]-、[SO4]2-、[PO4]3-、[HPO4]2-、[H2PO4]-、[HSO3]-、
[CuCl2]-、Cl-、Br-、I-，和任何氟化阴离子。
11.权利要求9或10的组合物，其中氟化阴离子选自：[BF4]-、
[PF6]-、[SbF6]-、[CF3SO3]-、[HCF2CF2SO3]-、[CF3HFCCF2SO3]-、
[HCClFCF2SO3]-、[(CF3SO2)2N]-、[(CF3SO2)3C]-、[CF3CO2]-和F-。
12.权利要求1或7的组合物，其中离子液体包含选自以下的
阴离子：[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[CF3SO3]-、[HCF2CF2SO3]-、
[CF3HFCCF2SO3]-、[HCClFCF2SO3]-、[(CF3SO2)2N]-、[(CF3SO2)3C]-、
[CF3CO2]-和F-。
13.权利要求8的组合物，其中离子液体包含选自以下的阴离
子：[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[CF3SO3]-、[HCF2CF2SO3]-、
[CF3HFCCF2SO3]-、[HCClFCF2SO3]-、[(CF3SO2)2N]-、[(CF3SO2)3C]-、
[CF3CO2]-和F-。
14.权利要求7的组合物，其中离子液体包含咪唑阳离子和
选自以下的阴离子：[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[HCF2CF2SO3]-、
[CF3SO3]-、[CF3HFCCF2SO3]-、[HCClFCF2SO3]-、[(CF3SO2)2N]-、
[(CF3SO2)3C]-和[CF3CO2]-。
15.权利要求7的组合物，其中离子液体包含1-丁基-3-甲基咪
唑阳离子和选自以下的阴离子：[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、
[HCF2CF2SO3]-、[CF3SO3]-、[CF3HFCCF2SO3]-、[HCClFCF2SO3]-、
[(CF3SO2)2N]-、[(CF3SO2)3C]-和[CF3CO2]-。
16.权利要求7的组合物，其中离子液体包含1-丁基-3-甲基咪
唑阳离子和选自[BF4]-和[PF6]-的阴离子。
17.权利要求7的组合物，其中离子液体包含1-丙基-2，3-二甲
基咪唑阳离子和选自[(CF3SO2)2N]-和[(CF3SO2)3C]-的阴离子。
18.权利要求7的组合物，其中离子液体包含选自1，3-二辛基
咪唑和1-辛基-3-甲基咪唑的阳离子和作为阴离子的[I]-。
19.一种包含至少一种选自以下的制冷剂的组合物：二氟甲烷
(HFC-32)、五氟乙烷(HFC-125)、1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2-
四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)、1，1-二氟乙烷
(HFC-152a)、氟代乙烷(HFC-161)、一氯二氟甲烷(HCFC-22)、二氯
二氟甲烷(CFC-12)、全氟甲烷(FC-14)和全氟乙烷(FC-116)；该制冷
剂与至少一种包含权利要求7的阳离子和权利要求9的阴离子的离
子液体混合；其中所述组合物在真空到制冷剂的临界压力的压力下，
在三相点温度至制冷剂的临界点温度的温度范围内，包含约0.05至
约99.95摩尔百分比的制冷剂。
20.权利要求19的组合物，其中离子液体包含至少一种含有至
少一个F-的阳离子或者阴离子。
21.权利要求19的组合物，其中离子液体中的阳离子和阴离子
都包含至少一个F-。
22.一种包含HFC-32和至少一种离子液体的组合物，所述离
子液体包含权利要求7的阳离子和权利要求9的阴离子，其中所述
组合物在约真空至约57.8巴的压力下，在约-136.8至约78.1℃的温
度范围内，包含约0.1至约99.9摩尔百分比的HFC-32。
23.一种包含HFC-125和至少一种离子液体的组合物，所述离
子液体包含权利要求7的阳离子和权利要求9的阴离子，其中所述
组合物在约真空至约36.2巴的压力下，在约-100.6至约66℃的温度
范围内，包含约0.1至约99.9摩尔百分比的HFC-125。
24.一种包含HFC-134a和至少一种离子液体的组合物，所述离
子液体包含权利要求7的阳离子和权利要求9的阴离子，其中所述
组合物在约真空至约40.6巴的压力下，在约-103.3至约101℃的温
度范围内，包含约0.1至约99.9摩尔百分比的HFC-134a。
25.一种包含HFC-143a和至少一种离子液体的组合物，所述离
子液体包含权利要求7的阳离子和权利要求9的阴离子，其中所述
组合物在约真空至约37.6巴的压力下，在约-111.8至约72.7℃的温
度范围内，包含约0.1至约99.9摩尔百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：MB施夫莱特，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]