组合物及传热介质的制备方法以及水合物相变制冷方法和水合物相变制冷系统技术方案

一种组合物及其制备方法和水合物相变制冷方法及相变制冷系统，所述组合物含有二氧化碳和制冷工质，所述制冷工质含有水、油基载液、水合物促进剂和浆液稳定剂，其中，二氧化碳溶于水中，水合物促进剂和浆液稳定剂溶解于油基载液和/或水中。本发明专利技术的优势在于充分利用了大自然源源不断的冷源供给，利用了水合物生成方式简单，制冷、蓄冷效率高的性质，以及其附加能耗低，节能环保，运行费用低，安全可靠的特点，同时克服了现有技术存在的海水和地下水水源热泵的冷量利用问题以及水合物相变制冷循环中水合物聚集、沉淀堵塞管道的问题。本发明专利技术为实现能量的高效合理以及水合物相变制冷的实际利用提供了一条有效途径，具有极大的经济和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
组合物及传热介质的制备方法以及水合物相变制冷方法和水合物相变制冷系统
本专利技术涉及制冷
，具体地涉及组合物以及传热介质的制备方法以及利用该传热介质的水合物相变制冷方法和相变制冷系统。
技术介绍
我国存在着能源短缺，环境日益严重的现状，而这些问题严重阻碍了社会经济的发展，并且能源资源和环境问题对经济社会发展的约束持续强化。随着空调的使用量逐年增加，空调机组在电力消耗中的比重越来越大，同时，空调所用的冷媒具有很强的温室气体效应。因此，减少高耗能、高污染型空调的使用量，发展新型制冷技术对节能减排具有重要意义。气体水合物是由小分子物质与水在一定温度和压力条件下形成的笼状结晶化合物(ClathrateHydrate)。常见的可以形成水合物的物质有甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、硫化氢、四氢呋喃、环戊烷等。部分物质，如四丁基卤化铵，与水可形成半笼型水合物(Semi-clathrateHydrate)。水合物具有生成过程中放热、分解过程中吸热的特性，因此，可在一处生成水合物(放热过程)，运送至另一处后将其分解(吸热过程)，利用水合物的相变的吸放热达到制冷的效果。二氧化碳水合物的分解焓约为70kJ/mol，是良好的相变冷媒。用二氧化碳水合物浆液代替CFC(氯氟烃类)、HFC(氢氟烃类)和HCFC(氢氯氟烃类)制冷剂，有助于减少温室气体排放。CN106802023A公开了一种二氧化碳水合物制冷系统，包括末端换热设备，其特征在于，水合物反应槽的下部内置循环水冷却器，所述水合物反应槽的上部设有水合物出口管道，所述水合物出口管道与水合物循环泵相连，所述水合物循环泵与所述末端换热设备相连，所述末端换热设备的出口连接有气液分离器，气液分离器的下部设有回流水管、上部设有回流气体管道，回流水管上依次连接第二开关阀门和第一水泵，在于所述水合物反应槽相连，所述回流气体管道依次连接单向阀门、第三开关阀门和压缩机与所述的水合物反应槽相连，二氧化碳储气罐的出气口接入所述气体回流管道上。该方法的主要专利技术点在于利用二氧化碳水合物浆体放热的生成反应过程和吸热的分解反应过程，工质从用户低温端吸取热量，通过冷却介质向高温段释放热量，最终实现了热量在系统中的有效转移。其中低温端的热量即冷却器的冷却介质一般为经过压缩机制冷的冷却水，这种制冷装置需要消耗大量电能，能源利用效率低，由此需要一种天然环保且源源不断的冷却介质。海洋是一种容量巨大的可再生能源宝库，现在还没有被完全开发使用。海水具有温度梯度，夏季时表层水温最高，越往深处温度越低，20米海底的温度可低至15℃左右，50米海底的海水温度可低至10℃左右。同时，储量丰富、取材方便的地下水也是很好的冷量来源。CN101936622A公开了一种海水源热泵系统，其运行工作原理为：介质为干净水或含防冻液的水溶液在介质循环水泵的作用下进入长直铺设于海底的换热塑料管束内，在管内往返流动过程中吸收远距离海水冷热量，再通过介质供、回水管线将冷热量传递给热泵机组，热泵机组再通过内部的蒸发器与冷凝器进行冷热量的传递与转换，蒸发器吸收低位热量，冷凝器释放高位热量。该方法直接使用海水作为冷凝剂达到降低能耗的目的，这种利用海水和地下水冷量的水源热泵技术已经十分成熟，在商业上已经大规模的运用，但仍存在能量利用效率低，腐蚀较严重，制冷度不够等缺点。水合物为冰状晶体，固体水合物不能流动是当前运用水合物相变制冷存在的问题，现有技术将水合物分散在液体中形成水合物浆液，将具有流动性的水合物浆液用作循环制冷工质，然而，在水合物浆液作循环制冷工质时，其在制冷循环系统管道中极其容易堵塞。因此，有必要开发一种能够利用海水和/或地下水冷量的水合物相变制冷系统，且该系统中水合物浆液要能够克服当前水合物浆液在制冷循环系统管道中聚集沉淀，造成水合物在管道阻塞的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的海水和地下水水源热泵的冷量利用问题以及水合物相变制冷循环中水合物聚集、沉淀堵塞管道的问题，提供一种组合物以及一种传热介质的制备方法以及一种水合物相变制冷方法和一种水合物相变制冷系统。本专利技术的水合物可以悬浮在油基载液中输送，防止在管道中聚集、沉淀，同时将海水中冷量通过水合物输送给其他系统。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种组合物，所述组合物含有二氧化碳和制冷工质，所述制冷工质含有水、油基载液、水合物促进剂和浆液稳定剂，其中，二氧化碳溶于水中，水合物促进剂和浆液稳定剂分散于油基载液和/或水中。相对于组合物的总量，二氧化碳的含量为2～20重量％，水的含量为10～60重量％，油基载液的含量为20～80重量％，水合物促进剂和浆液稳定剂的用量分别为0.01～35重量％和0.01～4重量％。优选地，所述水合物促进剂选自四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵中的一种或多种。优选地，相对于组合物的重量，四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵的含量各自为0～15重量％、0～15重量％、0～32重量％，优选各自为4～14重量％、2～10重量％、2～20重量％。优选地，所述浆液稳定剂包括表面活性剂和阻聚剂，相对于组合物的重量，表面活性剂的含量为0.01～1重量％优选0.2～0.8重量％，阻聚剂的含量为0.01～2重量％优选0.2～0.8重量％。优选地，相对于组合物的总量，二氧化碳的含量为5～15重量％，水的含量为20～50重量％，油基载液的含量为20～70重量％，水合物促进剂和浆液稳定剂的用量分别为4～15重量％和0.5～1.5重量％。组合物的总量为100重量％。优选地，表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基甜菜碱、司班和吐温中的一种或多种。优选地，阻聚剂选自山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇油酸酯中的一种或多种。优选地，所述油基载液为矿物白油、合成油、汽油和柴油中的一种或多种。本专利技术第二方面提供一种传热介质的制备方法，该方法包括制备制冷工质，然后向制冷工质中通入二氧化碳气体，混合均匀，所述制冷工质含有水、油基载液、水合物促进剂和浆液稳定剂。优选地，所述水合物促进剂选自四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵中的一种或多种。优选地，相对于组合物的重量，四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵的含量各自为0～15重量％、0～15重量％、0～32重量％，优选各自为4～14重量％、2～10重量％、2～20重量％。优选地，所述浆液稳定剂包括表面活性剂和阻聚剂，相对于组合物的重量，表面活性剂的含量为0.01～1重量％优选0.2～0.8重量％，阻聚剂的含量为0.01～2重量％优选0.2～0.8重量％。优选地，表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基甜菜碱、司班和吐温中的一种或多种。优选地，阻聚剂选自山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇油酸酯中的一种或多种。优选地，所述油基载液为矿物白油、合成油、汽油和柴油中的一种或多种。本专利技术第三方面提供一种水合物相变制冷方法，该方法包括下述步骤：(1)对上述组合物施加压力并与温度低于20℃的低温物质接触进行换热，使所述组合物发生水合反应，形成二氧化碳水合物的悬浮液；(2)再将该悬浊液与高温物质接触进行换热，得到含二氧化碳的流体，所述高温物质的温度高于所述低温物质的温度。本专利技术第四方面提供一种水合物相变制冷系统，所述制冷系统包括低温物质源、第一换热装置、加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，所述组合物含有二氧化碳和制冷工质，所述制冷工质含有水、油基载液、水合物促进剂和浆液稳定剂，其中，二氧化碳溶于水中，水合物促进剂和浆液稳定剂溶解于油基载液和/或水中。

【技术特征摘要】
1.一种组合物，所述组合物含有二氧化碳和制冷工质，所述制冷工质含有水、油基载液、水合物促进剂和浆液稳定剂，其中，二氧化碳溶于水中，水合物促进剂和浆液稳定剂溶解于油基载液和/或水中。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于组合物总量，二氧化碳的含量为2～20重量％，水的含量为10～60重量％，油基载液的含量为20～80重量％，水合物促进剂和浆液稳定剂的用量各自为0.01～35重量％和0.01～4重量％。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述水合物促进剂选自四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵中的一种或多种；优选地，相对于组合物的重量，四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵的含量各自为0～15重量％、0～15重量％、0～32重量％；优选地，所述浆液稳定剂包括表面活性剂和阻聚剂，相对于组合物的重量，表面活性剂的含量为0.01～1重量％，阻聚剂的含量为0.01～2重量％；优选地，表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基甜菜碱、司班和吐温中的一种或多种；优选地，阻聚剂选自山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇油酸酯中的一种或多种；优选地，所述油基载液为矿物白油、合成油、汽油和柴油中的一种或多种。4.权利要求1-3中任意一项的组合物作为传热介质的应用。5.权利要求1-3中任意一项的组合物在相变制冷系统中的应用，优选作为传热介质使用。6.一种传热介质的制备方法，该方法包括制备制冷工质，然后将制冷工质与二氧化碳混合均匀，所述制冷工质含有水、油基载液、水合物促进剂和浆液稳定剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，相对于组合物总量，二氧化碳的通入量为2～20重量％，水的含量为10～60重量％，油基载液的含量为20～80重量％，水合物促进剂和浆液稳定剂的用量各自为0.01～35重量％和0.01～4重量％；优选地，所述水合物促进剂选自四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵中的一种或多种；优选地，相对于组合物的重量，四氢呋喃、环戊烷、四丁基溴化铵的含量各自为0～15重量％、0～15重量％、0～32重量％；优选地，所述浆液稳定剂包括表面活性剂和阻聚剂，相对于组合物的重量，表面活性剂的含量为0.01～1重量％，阻聚剂的含量为0.01～2重量％；优选地，表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基甜菜碱、司班和吐温中的一种或多种；优选地，阻聚剂选自山梨醇三硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇油酸酯中的一种或多种；优选地，所述油基载液为矿物白油、合成油、汽油和柴油中的一种或多种。8.一种水合物相变制冷方法，该方法包括下述步骤：(1)对权利要求1-3中任意一项的组合物施加压力并与温度低于20℃的低温物质接触进行换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立涛，张宁涛，孙宝江，高永海，王志远，赵佳飞，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37