具有包含氯化锂和有机氯化物盐的吸收介质的吸收式热泵制造技术

本发明专利技术公开了一种吸收式热泵，其包括吸收介质，所述吸收介质包括氯化锂和至少一种具有有机阳离子Q+和平衡的氯离子的盐Q+Cl-，所述有机阳离子Q+具有不大于200g/mol的摩尔质量，所述热泵具有由制冷剂和吸收介质组成的工作介质的改善的脱气范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有改善的工作介质脱气范围的吸收式热泵。
技术介绍
传统的热泵是基于制冷剂经由蒸发器和冷凝器的回路。在蒸发器中，制冷剂蒸发并且由于蒸发热被制冷剂吸收而从第一介质取走热量。蒸发的制冷剂然后通过压缩机被带到更高压力，并在比蒸发更高的温度下在冷凝器中冷凝，从而使得蒸发热被释放并且热量在更高温度水平被传到第二介质。液化的制冷剂随后再次被减压到蒸发器的压力。传统的热泵具有如下缺点它们耗费大量的机械能来压缩气态制冷剂。另一方面，吸收式热泵具有降低的机械能要求。除传统的热泵所具有的制冷剂、蒸发器和冷凝器之外，吸收式热泵具有吸收介质、吸收器和解吸器。在吸收器中，蒸发的制冷剂在蒸发压力下被吸收介质吸收，随后制冷剂通过在更高的冷凝压力下引入热量而在解吸器中再次从吸收介质解吸。由制冷剂和吸收介质组成的液态工作介质的压缩与在传统的热泵中的制冷剂蒸汽的压缩相比需要更少的机械能；机械能的消耗由用于制冷剂的解吸的热能所替代。操作吸收式热泵所需的吸收介质经由吸收器和解吸器的回路的尺寸基本上由吸收式热泵的工作介质的脱气范围确定；为了该目的，工作介质是经由吸收式热泵的吸收器和解吸器的回路中的制冷剂和吸收介质的混合物，并且术语“脱气范围”指的是在制冷剂耗尽的工作介质和制冷剂富集的工作介质之间的制冷剂含量之间的差异。因此，为了使得能够构造紧凑且便宜的吸收式热泵，需要具有大的脱气范围的吸收式热泵。用于工业中的大部分吸收式热泵使用包括水作为制冷剂以及溴化锂作为吸收介质的工作介质。但是，该工作介质在许多应用中具有不令人满意的脱气范围，因为在工作介质由水和溴化锂组成的情形中，工作介质中的水浓度不能低于35-40重量％，因为否则溴化锂会结晶，从而会发生工作介质的固化。包含水作为制冷剂以及氯化锂作为吸收介质的工作介质并不工业地应用于吸收式热泵，因为在该工作介质的情形下，在大多数应用中，脱气范围必须保持在甚至小于由水和溴化锂组成的工作介质的情形，以为了避免氯化锂结晶。WO 2005/113702描述了一种吸收式热泵，其使用具有离子液体作为吸收介质的工作介质，该离子液体优选地具有与制冷剂无限制的混溶性。尽管在使用离子液体作为吸收介质时可以避免吸收介质的结晶的问题，但是，实现的脱气范围一般不会优于由水和溴化锂组成的工作介质的情形，尤其不会优于包含水作为制冷剂的工作介质的情形。WO 2006/134015在实施例VII a)中描述了利用离子液体I-乙基_3_甲基咪唑鎗甲基磺酸盐、I-乙基-3-甲基咪唑鎗乙酸盐和I-乙基-3-甲基咪唑鎗氢氧化物作为由溴化锂和水组成的工作介质的添加剂，以为了降低吸收介质的结晶温度。但是，其并没有公开在工作介质中水、溴化锂和离子液体应当存在的比例，并且没有公开添加剂对工作介质的脱气范围的影响。在Korean J. Chem. Eng.，23 (2006) 113-116，K. -S. Kim et al.中，提出由水、溴化锂和离子液体I-丁基-3-甲基咪唑鎗溴化物组成的工作介质，该工作介质包含重量比为4:1和7:1的溴化锂和离子液体。在这些工作介质中，离子液体作为反结晶添加剂，增大了溴化锂的溶解度并降低了结晶温度。但是，并不能从公开的溶解性、粘度和表面张力推出所公开的工作介质的脱气范围。
技术实现思路
出人意料地发现，使用包含氯化锂和至少一种具有摩尔质量不超过200g/mol的有机阳离子Q+以及平衡的氯离子的盐Q+cr作为吸收介质的工作介质，使得能够实现比单独利用氯化锂或者盐Q+cr时工作介质更高的脱气范围。相应地，本专利技术提供一种吸收式热泵，其包括吸收器、解吸器、冷凝器、蒸发器、挥发性制冷剂和吸收介质，该吸收介质包括氯化锂和至少一种具有有机阳离子Q+以及平衡的氯离子的盐Q+C1_，其中有机阳离子Q+具有不大于200g/mol的摩尔质量。本专利技术的吸收式热泵包括吸收器、解吸器、冷凝器、蒸发器、挥发性制冷剂和吸收 介质。吸收式热泵的工作介质是吸收介质和制冷剂的混合物。在本专利技术的吸收式热泵的操作过程中，气态的制冷剂被吸收器中的制冷剂耗尽的工作介质吸收以产生制冷剂富集的工作介质，并释放吸收热。在解吸器中，气态的制冷剂通过供热从获得的制冷剂富集的工作介质解吸以产生制冷剂耗尽的工作介质，其再循环到吸收器。解吸器中获得的气态的制冷剂在冷凝器中冷凝以释放冷凝热，获得的液态制冷剂在蒸发器中蒸发，从而带走蒸发热，在该过程中获得的气态的制冷剂再循环到吸收器。如在本专利技术中使用的，术语“吸收式热泵”包括所有如下的设备通过该设备，在低的温度水平吸收热量，并且在更高的温度水平释放热，并且所述设备通过向解吸器供热而被驱动。因此，本专利技术的吸收式热泵包括吸收式制冷装置和更窄意义上的吸收式热泵，其中吸收器和蒸发器在比解吸器和冷凝器更低的工作压力下操作，还包括吸收式热转换器，其中吸收器和蒸发器在比解吸器和冷凝器更高的工作压力下操作。在吸收式制冷装置中，蒸发器中的蒸发热的摄取被用于冷却介质。在更窄意义上的吸收式热泵中，在冷凝器和/或吸收器中释放的热量被用于加热介质。在吸收式热转换器中，在吸收器中释放的吸收热被用于加热介质，吸收热在比将热提供给解吸器的更高的温度水平下获得。在一个优选的实施方式中，吸收式热泵作为吸收式制冷装置进行操作，并且热量在蒸发器中从待冷却的介质获取。本专利技术的吸收式热泵包括吸收介质，所述吸收介质包括氯化锂和至少一种具有有机阳离子Q+的盐Q+cr。氯化锂和盐Q+Cr具有共同的氯离子。吸收介质中的氯化锂和盐Q+cr的比例优选地大于50重量％，特别优选大于80重量％。除了氯化锂之外，吸收介质可以包含其它的锂盐，例如，溴化锂、硝酸锂、甲酸锂、乙酸锂和碳酸锂。氯化锂在锂盐总量中的比例优选大于80重量％，特别优选大于90重量％。吸收介质优选地包含如下摩尔比率的氯化锂和盐Q+Cr:氯化锂和盐Q+cr的摩尔比率使得氯化锂和盐Q+Cr的混合物的熔点低于各个组分氯化锂和Q+Cr的熔点。吸收介质特别优选地包含如下摩尔比率的氯化锂和盐Q+cr:该摩尔比率与氯化锂和盐Q+cr的低共熔混合物的摩尔比率相差不大于25%。在优选的氯化锂和盐Q+Cr的摩尔比率下，实现工作介质的特别宽的脱气范围，并且工作介质可以在特别宽的温度范围用于吸收式热泵中。在盐Q+Cl中，有机阳离子Q+具有不大于200g/mol的摩尔质量,优选不大于165g/mol的摩尔质量。根据本专利技术使用其有机阳离子Q+具有低的摩尔质量的一种或多种盐Q+cr对于实现工作介质的宽的脱气范围是重要的。特别地，适当的有机阳离子是具有通式(I)-(V)的阳离子R1R2R3R4N+ (I)R1R2R3R4P+ (II)R1R2R3S+ (III)R1R2N+=C (NR3R4) (NR5R6) (IV)R1R2N+=C (NR3R4) (XR5) (V) 其中R1、! 2、! 3、! 4、! 5、! 6是相同或者不同的，并且各自为氢、线性或枝化的脂族或烯键式烃基、环脂族或环烯键式烃基、芳香族烃基、烷基芳基、被OH、OR’、NH2、N(H) R’或N(R’)2末端官能化的线性或枝化的脂族或烯键式烃基、或通式(R7-O)n-R8的聚醚基，其中在通式(V)的阳离子的情形下，R5不是氢，R’是脂族或烯键式烃基，R7是包含2或3个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·塞勒，O·策那科尔，R·施奈德，MC·施奈德，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：