專利名稱：采用離子化合物和/或非離子吸收劑作為工作流體的吸收循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用制冷劑對(duì)的吸收式冷卻或加熱體系，所述制冷劑對(duì)包括至少一種制冷劑和至少一種吸收劑，其中所述吸收劑在一個(gè)特定實(shí)施方案中可為至少一種離子化合物和/或至少一種非離子吸收劑。
背景技術(shù)：
吸收式冷卻和加熱循環(huán)是具有100多年歷史的技術(shù)，并且由例如Haaf等人在 “Refrigeration Technology，， (Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry,第 6 版，Wiley-VCH Verlag GmbH, ffeinheim, Germany，第 31 卷第洸9_312 頁)中的描述而知名?；镜睦鋮s循環(huán)采用低溫液體制冷劑，其從水、空氣或任何待冷介質(zhì)中吸熱，并且轉(zhuǎn)變成蒸汽相(在蒸發(fā)器部分)。接著用發(fā)生器將制冷劑蒸汽壓縮至更高的壓力，通過將熱釋放到外界環(huán)境再轉(zhuǎn)變回液體(在冷凝器部分)，然后膨脹成液體和蒸汽的低壓混合物(在膨脹器部分)，所述混合物回到蒸發(fā)器部分，并且重復(fù)循環(huán)。吸收體系采用熱將制冷劑蒸汽壓縮至更高的壓力。雖然當(dāng)前大部分住宅和小型商業(yè)空調(diào)和制冷應(yīng)用中使用蒸汽壓縮循環(huán)，但是在某些應(yīng)用中仍使用采用熟知的H2CVLiBr和ΝΗ3/Η20制冷劑對(duì)的制冷劑-吸收劑體系，尤其是在工業(yè)操作或大型水冷卻器體系領(lǐng)域中。近年來，使用ΝΗ3/Η20體系回收余熱得到越來越多的關(guān)注(Erickson 等人，Heat-Activated Dual-function Absorption Cycle, ASHRAE Trans.，2004，110)。使用LiBr作為吸收劑或使用NH3作為制冷劑的固有缺點(diǎn)包括LiBr的腐蝕性以及NH3的毒性和易燃性。雖然美國(guó)專利申請(qǐng)No. 2006/0197053和2007/0144186(將每一篇所述文獻(xiàn)全文以引用方式并入作為本文的一部分以用于各種目的)公開了其中采用包括至少一種制冷劑和至少一種離子化合物的制冷劑對(duì)的吸收式循環(huán)，但是仍需要采用所選的制冷劑與離子化合物和非離子吸收劑對(duì)的體系來進(jìn)行吸收式循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過操作或運(yùn)轉(zhuǎn)適于根據(jù)循環(huán)重復(fù)期間釋放和吸收的熱實(shí)現(xiàn)加熱或冷卻的體系或其它裝置或設(shè)備，在某種程度上提供了吸收式制冷循環(huán)的效力或性能。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供了組合物，所述組合物包含(a)制冷劑，所述制冷劑選自下列中的任何一種或多種成員水、鹵代烴、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、和非鹵代烴；和(b)至少一種吸收制冷劑的離子化合物和/或非離子吸收劑。這些組合物在吸收式加熱或冷卻循環(huán)中以及在實(shí)施此類循環(huán)的體系中用作制冷劑對(duì)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案提供了用于溫度調(diào)節(jié)的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)形成制冷劑與吸收劑混合物的吸收器；(b)接納來自吸收器的混合物并且將所述混合物加熱以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離并且提高制冷劑蒸汽壓力的發(fā)生器；(c)接納來自發(fā)生器的制冷劑蒸汽并且在壓力下將所述蒸汽冷凝成液體的冷凝器；(d)離開冷凝器的液體制冷劑通過其降低液體壓力以形成液體和蒸汽制冷劑混合物的減壓裝置；(e)接納通過減壓裝置的液體和蒸汽制冷劑混合物以將剩余液體蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽的蒸發(fā)器；和(f)將離開蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽送回到吸收器中的導(dǎo)管。此類設(shè)備通過將冷凝器鄰近待加熱物體、介質(zhì)或空間設(shè)置而可用于加熱，或者所述設(shè)備通過將蒸發(fā)器鄰近待冷卻物體、介質(zhì)或空間設(shè)置而可用于冷卻。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)物體、介質(zhì)或空間的溫度的方法，所述方法為(a)用吸收劑吸收制冷劑蒸汽以形成混合物；(b)加熱所述混合物以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離，并且提高制冷劑蒸汽的壓力；(C)在壓力下將所述制冷劑蒸汽冷凝成液體；(d)降低液體制冷劑的壓力，并且將制冷劑蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽；以及(e)重復(fù)步驟(a)，從而用所述吸收劑再次吸收所述制冷劑蒸汽。在該方法實(shí)施方案中，通過所述方法實(shí)施的溫度調(diào)節(jié)可以為升溫，為了該目的，將制冷劑蒸汽在待加熱物體、介質(zhì)或空間附近冷凝成液體；或者通過所述方法實(shí)施的溫度調(diào)節(jié)可以為降溫，為了該目的，將液體制冷劑在待冷卻物體、介質(zhì)或空間附近蒸發(fā)。在任何上述實(shí)施方案中，制冷劑可選自下列一種或多種成員水、鹵代烴、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、和非鹵代烴，和/或吸收劑可為一種或多種離子化合物和/或非離子吸收劑。在另一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，制冷劑和吸收劑的制冷劑對(duì)組合物還可包含一種或多種添加劑，所述添加劑選自聚乙二醇、聚丙二醇、沸石、平均直徑小于約IOOnm的納米顆粒、5-或6-碳環(huán)糖、2-5碳脂族二醇、以及它們的混合物。附圖簡(jiǎn)述

圖1是簡(jiǎn)單吸收式制冷循環(huán)的示意圖。發(fā)明詳述在本專利申請(qǐng)的主題描述中，對(duì)于多次用于說明書中某些術(shù)語提供了下列定義結(jié)構(gòu)“烷烴”是指具有通式CnH2n+2的可為直鏈、支鏈或環(huán)狀化合物的飽和烴。環(huán)狀化合物需要最少三個(gè)碳?！跋N”是指包含一個(gè)或多個(gè)C = C雙鍵并且可為直鏈、支鏈或環(huán)狀化合物的不飽和烴。烯烴需要最少兩個(gè)碳。環(huán)狀化合物需要最少三個(gè)碳?！胺紵N”是指苯以及化學(xué)行為類似苯的化合物。兩種或更多種制冷劑的“共沸”或“恒沸”混合物是混合物，其中在冷卻或加熱循環(huán)中接觸的溫度和壓力下，蒸汽相和液相的組成基本上相同。在恒沸混合物定義中，包括“近共沸”混合物，如美國(guó)專利No. 5，709，092中所述，其即使在蒸發(fā)損失后仍保持基本上恒定的蒸汽壓，從而表現(xiàn)出恒定的沸騰行為?！胺x子化合物”或“氟化非離子吸收劑”定義為在其陽離子或陰離子上或在其結(jié)構(gòu)中具有至少一個(gè)氟的離子化合物或非離子吸收劑?！胺栯x子”或“氟化陰離子”分別為包含至少一個(gè)氟的陽離子或陰離子。“鹵代烴”為氫氟烴、氫氯氟烴、氯氟烴、氟烴、或它們的混合物?！半s芳基”是指具有雜原子的烷基?！半s原子”是烷基、烯基、環(huán)狀或芳族化合物的結(jié)構(gòu)中不同于碳的原子。“非鹵代烴”為選自C1至C4直鏈、支鏈或環(huán)狀烷烴以及C1至C4直鏈、支鏈或環(huán)狀烯烴、或它們混合物的烴?！爸评鋭睘榭捎米鳠崮軅鬟f載體的流體物質(zhì)。當(dāng)制冷劑從液相變?yōu)檎羝?蒸發(fā))時(shí)，它移除環(huán)境中的熱量；并且當(dāng)制冷劑從蒸汽相變?yōu)橐合?冷凝)時(shí)，它將熱量釋放到環(huán)境中。雖然術(shù)語制冷劑可表示僅用于冷卻的物質(zhì)，但是本文中該術(shù)語按其用于加熱或冷卻目的的體系或設(shè)備中適用的熱能傳遞載體或物質(zhì)的一般含義使用。術(shù)語“制冷劑對(duì)”、“制冷劑/吸收劑對(duì)”、“制冷劑/離子化合物”和“制冷劑/非離子吸收劑”互換使用，并且是指適用于實(shí)施吸收循環(huán)的體系中的混合物，所述吸收循環(huán)需要同時(shí)存在制冷劑和吸收劑，其中所述吸收劑吸收所述制冷劑。如本文別處所述，體系中的吸收劑可為離子化合物或非離子吸收劑?！爸评鋭?duì)組合物”是包括制冷劑對(duì)、制冷劑/吸收劑對(duì)、制冷劑/離子化合物或制冷劑/非離子吸收劑的組合物?！罢婵铡笔侵笇?shí)際用于吸收循環(huán)中的小于約1巴但大于約10_4巴的壓力。吸收循環(huán)本發(fā)明的一個(gè)方面涉及采用制冷劑對(duì)的吸收式冷卻和加熱體系，所述制冷劑對(duì)包含至少一種制冷劑和至少一種吸收劑。在本文提供的制冷劑對(duì)組合物的各實(shí)施方案中，所述制冷劑可為水，并且所述吸收劑可為一種或多種離子化合物和/或一種或多種非離子吸收劑。本發(fā)明的其它方面提供了在吸收式冷卻或加熱體系中采用制冷劑/吸收劑對(duì)來調(diào)節(jié)溫度(冷卻或加熱)的方法。吸收循環(huán)和其中運(yùn)轉(zhuǎn)它們的體系描述于“Application Guide for Absorption Cooling/Refrigeration Using Recovered Heat，，[Dorgan 等人(American Society of Heating,Refrigeration and Air Conditioning Engineers,Inc. ,1995,Atlanta,GA,第 5 章)]中。簡(jiǎn)單吸收循環(huán)以及其中運(yùn)轉(zhuǎn)它的體系和設(shè)備的示意圖示于圖1中。與普通蒸汽壓縮循環(huán)相類似，所述體系由冷凝器和具有膨脹閥的蒸發(fā)器單元構(gòu)成，但是吸收器-發(fā)生器溶液回路替代了壓縮機(jī)。所述回路可由吸收器、發(fā)生器、換熱器、調(diào)壓裝置和用于循環(huán)溶液的泵組成。在各實(shí)施方案中，吸收劑吸收制冷劑時(shí)由吸收器釋放的熱可用于加熱發(fā)生器中的制冷劑與吸收劑的混合物，以使制冷劑以蒸汽的形式與吸收劑分離。如圖1所示，用于運(yùn)轉(zhuǎn)吸收循環(huán)的典型設(shè)備可包括如附圖左側(cè)所示的組件如吸收器-發(fā)生器溶液回路，如同壓縮機(jī)機(jī)械工作一樣，其通過熱能流出和流入增加制冷劑蒸汽的壓力，其中所述回路可由吸收器、發(fā)生器、換熱器、調(diào)壓裝置和用于循環(huán)溶液的泵組成。所述設(shè)備還由冷凝器和具有膨脹閥的蒸發(fā)器單元組成，如附圖右側(cè)所示。在如圖1所示的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，在吸收器中形成制冷劑與吸收劑的混合物；所述混合物被傳送到發(fā)生器中，其中所述混合物被加熱，以使制冷劑以蒸汽的形式與所述吸收劑分離，并且所述制冷劑蒸汽的壓力增加；所述制冷劑蒸汽被傳送到冷凝器中，其中所述蒸汽在壓力下被冷凝成液體；所述液體制冷劑被傳送到膨脹裝置中，其中所述液體制冷劑的壓力被降低，以形成液體與蒸汽制冷劑的混合物；所述液體與蒸汽制冷劑的混合物被傳送到蒸發(fā)器中，其中剩余的液體被蒸發(fā)，以形成制冷劑蒸汽；離開蒸發(fā)器的所述制冷劑蒸汽被傳送到吸收器中，以重復(fù)第一步驟并且再次形成制冷劑蒸汽與吸收劑的混合物。如圖1所示的設(shè)備以及本發(fā)明公開中所述的設(shè)備能夠采用本文所述的制冷劑[包括下列一種或多種成員水、鹵代烴、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、和非鹵代烴]和/或任何一種或多種吸收劑(包括例如本文所述的任何一種或多種離子化合物和/或非離子吸收劑) 來實(shí)施吸收循環(huán)。本文的設(shè)備還能夠?qū)嵤┤魏我环N或多種如本文所述的方法。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是基本上如圖1所示或所述的設(shè)備。吸收循環(huán)體系的吸收器側(cè)中所包含的制冷劑對(duì)組合物的含量通常不同于吸收循環(huán)體系的發(fā)生器側(cè)所包含的那些。在吸收循環(huán)體系的吸收器側(cè)，按所述總組合物重量計(jì)大于約50重量％，或大于約70重量％的制冷劑對(duì)組合物通常由一種或多種離子化合物和/ 或一種或多種非離子吸收劑組成。在吸收循環(huán)體系的發(fā)生器側(cè)，按所述總組合物重量計(jì)大于約90重量％，或大于約95重量％的制冷劑對(duì)組合物通常由一種或多種離子化合物和/ 或一種或多種非離子吸收劑組成。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了用于加熱物體、介質(zhì)或空間的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a) 形成制冷劑與吸收劑混合物的吸收器；(b)接納來自吸收器的混合物并且將所述混合物加熱以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離并且提高制冷劑蒸汽壓力的發(fā)生器；(c)位于待加熱物體、介質(zhì)或空間附近的接納來自發(fā)生器的蒸汽并且在壓力下將所述蒸汽冷凝成液體的冷凝器；(d)離開冷凝器的液體制冷劑通過其降低液體壓力以形成液體和蒸汽制冷劑混合物的減壓裝置；(e)接納通過減壓裝置的液體和蒸汽制冷劑混合物以將剩余液體蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽的蒸發(fā)器；和(f)將離開蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽送回到吸收器中的導(dǎo)管。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了用于冷卻物體、介質(zhì)或空間的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a) 形成制冷劑與吸收劑混合物的吸收器；(b)接納來自吸收器的混合物并且將所述混合物加熱以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離并且提高制冷劑蒸汽壓力的發(fā)生器；(c)接納來自發(fā)生器的蒸汽并且在壓力下將所述蒸汽冷凝成液體的冷凝器；(d)離開冷凝器的液體制冷劑通過其降低液體壓力以形成液體和蒸汽制冷劑混合物的減壓裝置；(e)位于待冷卻物體、介質(zhì)或空間附近的接納通過減壓裝置的液體和蒸汽制冷劑混合物以將剩余液體蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽的蒸發(fā)器；和(f)將離開蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽送回到吸收器中的導(dǎo)管?？蛇\(yùn)用本發(fā)明的設(shè)備，以用于或組裝成或用作冷藏機(jī)、冷凍機(jī)、制冰機(jī)、空調(diào)、工業(yè)冷卻體系、加熱器或熱力泵。這些裝置中的每一種均可被置于固定的住宅、商業(yè)或工業(yè)環(huán)境中，或可被組合到移動(dòng)裝置如轎車、卡車、公共汽車、火車、飛機(jī)、或其它用于運(yùn)輸?shù)难b置中， 或可被組合到一件器材如醫(yī)療器械中。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了用于加熱物體、介質(zhì)或空間的方法，所述方法包括(a) 用吸收劑吸收制冷劑蒸汽，以形成混合物；(b)加熱所述混合物以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離，并且提高制冷劑蒸汽的壓力；(c)在待加熱物體、介質(zhì)或空間附近，將所述制冷劑蒸汽在壓力下冷凝成液體；(d)降低液體制冷劑的壓力，并且將制冷劑蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽；和(e)重復(fù)步驟(a)，從而用所述吸收劑再次吸收所述制冷劑蒸汽。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了用于冷卻物體、介質(zhì)或空間的方法，所述方法包括(a) 用吸收劑吸收制冷劑蒸汽，以形成混合物；(b)加熱所述混合物以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離，并且提高制冷劑蒸汽的壓力；(C)將所述制冷劑蒸汽在壓力下冷凝成液體; (d)降低液體制冷劑的壓力，并且在待冷卻物體、介質(zhì)或空間附近將制冷劑蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽；和(e)重復(fù)步驟(a)，從而用所述吸收劑再次吸收所述制冷劑蒸汽。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了在實(shí)施吸收循環(huán)的設(shè)備中加熱物體、介質(zhì)或空間的方法，所述方法為(a)在吸收器中形成制冷劑與吸收劑混合物；(b)將所述混合物傳至發(fā)生器，其中將所述混合物加熱以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離并且提高制冷劑蒸汽的壓力；(c)將制冷劑蒸汽傳至待加熱物體、介質(zhì)或空間附近的冷凝器，其中在壓力下將所述蒸汽冷凝成液體；(d)將所述液體制冷劑傳至膨脹裝置，其中液體制冷劑的壓力降低以形成液體和蒸汽制冷劑的混合物；(e)將液體和蒸汽制冷劑的混合物傳至蒸發(fā)器，其中將剩余液體蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽；以及(f)將離開蒸發(fā)器的所述制冷劑蒸汽傳至吸收器，以重復(fù)步驟(a)并且再形成制冷劑蒸汽與吸收劑的混合物。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了在實(shí)施吸收循環(huán)的設(shè)備中冷卻物體、介質(zhì)或空間的方法，所述方法為(a)在吸收器中形成制冷劑與吸收劑混合物；(b)將所述混合物傳至發(fā)生器，其中將所述混合物加熱以使制冷劑以蒸汽形式與吸收劑分離并且提高制冷劑蒸汽的壓力；(c)將制冷劑蒸汽傳至冷凝器，其中在壓力下將所述蒸汽冷凝成液體；(d)將所述液體制冷劑傳至膨脹裝置，其中液體制冷劑的壓力降低以形成液體和蒸汽制冷劑的混合物；(e) 將液體和蒸汽制冷劑的混合物傳至待冷卻物體、介質(zhì)或空間附近的蒸發(fā)器，其中將剩余液體蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽；以及(f)將離開蒸發(fā)器的所述制冷劑蒸汽傳至吸收器，以重復(fù)步驟(a)并且再形成制冷劑蒸汽與吸收劑的混合物。在如上所述的任何設(shè)備或方法中，所述吸收劑和/或制冷劑可為本文所述那些中的任何一種或多種，并且經(jīng)由發(fā)生器與制冷劑分離的吸收劑可再循環(huán)以再用于后面的循環(huán)中。制冷劑/吸收劑對(duì)-一制冷劑本發(fā)明的一個(gè)方面提供了用于吸收循環(huán)中的制冷劑對(duì)組合物，根據(jù)應(yīng)用，所述組合物能夠用于冷卻或用于發(fā)熱。用于本發(fā)明組合物、設(shè)備或方法中的制冷劑為選自下列一個(gè)或多個(gè)成員的制冷劑水、鹵代烴、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、和非鹵代烴。適用作制冷劑的鹵代烴包括氫氟烴、氫氯氟烴、氯氟烴、氟烴、以及它們的混合物。在一個(gè)特定實(shí)施方案中，所述制冷劑為水。制冷劑對(duì)的第二成員是至少一種離子化合物和/或至少一種非離子吸收劑。適用于本文的氫氟烴制冷劑包括具有氫和氟以及碳的任何組合的化合物，并且包括具有碳-碳雙鍵并且標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)低于0°c的化合物。適用于本文的氫氟烴制冷劑的實(shí)例包括二氟甲烷(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)、l，l，l-三氟乙烷(HFC_143a)、1，1-二氟乙烷(HFC_15^i)、和氟乙烷(HFC-161)。適用于本文的其它氫氟烴制冷劑可選自二氟甲烷(HFC-32)、五氟乙烷 (HFC-125)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC_134a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC_143a)、和 1，1_ 二氟乙烷(HFC-152a)。適用于本文的氯氟烴制冷劑包括具有氯和氟以及碳的任何組合的化合物，并且包括具有碳-碳雙鍵并且標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)低于o°c的化合物。此類氯氟烴制冷劑的一個(gè)實(shí)例包括二氯二氟甲烷(CFC-12)。
適用于本文的氫氯氟烴包括具有氫、氯和氟以及碳的任何組合的化合物，并且包括具有碳-碳雙鍵并且標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)低于o°c的化合物。此類氫氯氟烴制冷劑的一個(gè)實(shí)例包括二氟一氯甲烷(HCFC-22)。適用于本文的氟烴制冷劑包括具有氟和碳的任何組合的化合物，并且包括具有碳-碳雙鍵并且標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)低于o°c的化合物。適用于本文的氟烴制冷劑的實(shí)例包括全氟甲烷(FC-14)和全氟乙烷(FC-116) O適用于本文的非鹵代烴制冷劑可選自下列一種或多種成員甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、環(huán)丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和異丁烷。適用于本文的制冷劑還可選自水以及水與下列一種或多種的混合物HFC_32、 HFC-125, HFC-134, HFC_134a、HFC_143a、HFC_152a、HFC-161、HCFC-22, FC-14、FC-116、 CFC-12, NH3, CO2,甲烷、乙烷、丙烷、環(huán)丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和異丁烷。制冷劑的混合物還可用于達(dá)到適當(dāng)?shù)姆序v溫度或?qū)ξ昭b置而言適當(dāng)?shù)膲毫Α＞唧w地講，可使用形成共沸物或恒沸混合物的混合物，這是因?yàn)槿绻评鋭奈帐嚼鋮s體系中泄漏，所述混合物將發(fā)生最小程度的分餾或不發(fā)生分餾。制冷劑/吸收劑對(duì)吸收劑用于本文吸收式加熱或冷卻循環(huán)中的吸收劑可為能夠吸收制冷劑的任何一種或多種離子化合物和/或任何一種或多種非離子吸收劑。因此，適宜的離子化合物和/或非離子吸收劑是制冷劑與其至少在某種程度上可混溶，或者制冷劑至少在某種程度上可溶于其中的離子化合物和/或非離子吸收劑。除了具有溶解制冷劑的能力以外，如本文所用的吸收劑還具有比制冷劑更高的沸點(diǎn)。吸收循環(huán)的能量效率將與離子化合物和/或非離子吸收劑對(duì)制冷劑具有的吸收度或能夠溶解制冷劑的程度(即制冷劑可與其混溶或可溶解于其中的程度)直接成比例增加。在各個(gè)實(shí)施方案中，在本文中適用作吸收劑的離子化合物包括離子液體，其是在等于或低于約10(TC下，并且優(yōu)選等于或低于約室溫(約25°C )下為流體的有機(jī)鹽。通過使含氮的雜環(huán)、優(yōu)選雜芳環(huán)與烷基化試劑(例如鹵代烷)反應(yīng)形成季銨鹽，并且與各種路易斯酸或它們的共軛堿進(jìn)行離子交換或其它適宜的反應(yīng)形成離子化合物和非離子吸收劑，來制成許多離子液體。適宜雜芳環(huán)的實(shí)例包括取代的吡啶、咪唑、取代的咪唑、吡咯和取代的吡咯。這些環(huán)可用幾乎任何直鏈、支鏈或環(huán)狀C1,烷基來烷基化，但是所述烷基優(yōu)選為C1, 基團(tuán)。各種三芳基膦、硫醚以及環(huán)狀和非環(huán)狀季銨鹽也可用于此目的。適用于本文的離子液體還可通過鹽置換、通過酸-堿中和反應(yīng)、或通過將所選的含氮化合物季銨化來合成；或它們可從若干公司諸如Merck (Darmstadt，Germany)或BASF (Mount Olive, NJ)商購獲得。在本文中適用作吸收劑的離子液體的代表性實(shí)例包括于下列來源中所述的那些之中，如“J. Chem. iTech. Biotechnol. ”68 :351-356(1997) ；Chem. Ind. “68 :249-263(1996)； J.Phys. Condensed Matter"5 (supp 34B) :B99-B106(1993) ；"Chemical and Engineering News”(1998 年 3 月 30 日)32-37 ；"J. Mater. Chem. ”8 :2627-2636(1998) ；"Chem. Rev. "99 2071-2084(1999)；和WO 05/113，702 (以及其中引用的參考文獻(xiàn))。在一個(gè)實(shí)施方案中，可通過例如制備各種季銨陽離子的烷基衍生物，并且改變相結(jié)合的陰離子，獲得離子液體庫， 即離子液體組合庫。可通過改變路易斯酸的摩爾當(dāng)量和類型以及組合來調(diào)節(jié)離子液體的酸性。
在本文中適用作吸收劑的離子液體包括由相應(yīng)的下式結(jié)構(gòu)表示的那些
權(quán)利要求
1.包含制冷劑和至少一種離子化合物吸收劑的組合物，其中離子化合物包含陰離子和陽離子，并且所述陽離子選自鋰、鈉、鉀、銫、膽堿、4釋膽堿、胍4 、異喹啉會(huì)翁、喹啉礦翁和锍中的任何一種或多種成員。
2.包含制冷劑和至少一種離子化合物吸收劑的組合物，其中離子化合物包含陰離子和陽離子，并且所述陰離子選自下列中的任何一種或多種成員(c)氯鋁酸根、溴鋁酸根、四氯硼酸根、甲磺酸根、對(duì)甲苯磺酸根、六氟砷酸根、四溴鋁酸根、高氯酸根、氫氧根陰離子、三氯化鐵陰離子、三氯化鋅陰離子、氯化鎵、以及各種包含鑭、 鉀、鋰、鎳、鈷、錳和其它金屬的陰離子；(d)[CH3CO2]\ [HSO4]\ [CH3OSO3]\ [C2H5OSO3]\ [A1C14]\[CO3][HCO3]\ [NO2]\ [NO3]\ [SO4] [PO3] [HPO3] [H2PO3]卜、[PO4] [HPO4] [H2PO4] \ [HSO3] \ [CuCl2] \ [Cl、Br", Γ], SCN-^BR1R2R3R4或BORiOR2OR3OR4,其中R1 R4如本文所述；任選被烷基和/或取代的烷基取代的碳硼烷酸根(1-碳十二硼烷酸根(1-)；任選被烷基胺、取代的烷基胺、烷基和/或取代的烷基取代的碳硼烷(二碳十二硼烷酸根(1-)；(f)氨基乙酸根(甘氨酸)、抗壞血酸根、苯甲酸根、鄰苯二酚根、檸檬酸根、二甲基磷酸根、甲酸根、延胡索酸根、沒食子酸根、乙醇酸根、乙醛酸根、亞氨基二乙酸根、異丁酸根、 kojate (5-羥基_2_羥甲基-4-吡喃酮離子)、乳酸根、乙酰丙酸根、草酸根、三甲基乙酸根、 丙酸根、丙酮酸根、水楊酸根、琥珀酰胺酸根、琥珀酸根、巴豆酸根(CH3CH = C(CH3)C00_)、托酚酸根(2-羥基-2，4，6-環(huán)庚三烯-1-酮離子)；(g)由下式的結(jié)構(gòu)表示的陰離子
3.包含制冷劑和至少一種非離子吸收劑的組合物，其中所述非離子吸收劑選自下列中的一種或多種丙烯酸類聚合物(如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚丙烯酰胺)及其衍生物； 兒茶酚(苯-1，2-二酚)；冠醚(環(huán)氧乙烷的環(huán)狀低聚物)；以及由下式的結(jié)構(gòu)表示的季戊四醇和取代的季戊四醇
4.包含制冷劑、至少一種離子化合物吸收劑和/或非離子吸收劑、和一種或多種添加劑的組合物，所述添加劑選自聚乙二醇、聚丙二醇、沸石、平均直徑小于約IOOnm的納米顆粒、5-或6-碳環(huán)糖、和2-5碳脂族二醇。
5.權(quán)利要求1、2、3或4的組合物，其中所述制冷劑選自水、鹵代烴、二氧化碳(CO2)、氨 (NH3)、和非鹵代烴中的一種或多種成員。
6.用于溫度調(diào)節(jié)的設(shè)備，所述設(shè)備包括(a)形成制冷劑與吸收劑混合物的吸收器；(b) 接納來自所述吸收器的所述混合物并且將所述混合物加熱以使制冷劑以蒸汽形式與所述吸收劑分離并且提高所述制冷劑蒸汽壓力的發(fā)生器；(c)接納來自所述發(fā)生器的所述蒸汽并且在壓力下將所述蒸汽冷凝成液體的冷凝器；(d)離開所述冷凝器的所述液體制冷劑通過其降低所述液體壓力以形成液體和蒸汽制冷劑混合物的減壓裝置；(e)接納通過所述減壓裝置的液體和蒸汽制冷劑混合物以將剩余液體蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽的蒸發(fā)器；和(f)將離開所述蒸發(fā)器的所述制冷劑蒸汽送回到所述吸收器中的導(dǎo)管；其中所述吸收劑和制冷劑包括如權(quán)利要求1、2、3或4所述的組合物。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述冷凝器鄰近待加熱物體、介質(zhì)或空間設(shè)置。
8.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述蒸發(fā)器鄰近待冷卻物體、介質(zhì)或空間設(shè)置。
9.用于調(diào)節(jié)物體、介質(zhì)或空間的溫度的方法，所述方法包括(a)用吸收劑吸收制冷劑蒸汽以形成混合物；(b)加熱所述混合物以使制冷劑以蒸汽形式與所述吸收劑分離，并且提高所述制冷劑蒸汽的壓力；(c)在壓力下將所述制冷劑蒸汽冷凝成液體；(d)降低所述液體制冷劑的壓力，并且將所述制冷劑蒸發(fā)形成制冷劑蒸汽；以及(e)重復(fù)步驟(a)，從而用所述吸收劑再次吸收所述制冷劑蒸汽；其中所述吸收劑和制冷劑包括如權(quán)利要求1、2、3或 4所述的組合物。
10.權(quán)利要求9的方法，其中在待加熱物體、介質(zhì)或空間附近將制冷劑蒸汽冷凝成液體。
11.權(quán)利要求9的方法，其中在待冷卻物體、介質(zhì)或空間附近將液體制冷劑蒸發(fā)以形成制冷劑蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含制冷劑和至少一種離子化合物和/或非離子吸收劑的組合物，并且還涉及能夠采用此類組合物作為制冷劑對(duì)來實(shí)施吸收循環(huán)的裝置。本發(fā)明還提供了采用吸收循環(huán)來冷卻的方法和設(shè)備，所述吸收循環(huán)包含制冷劑和至少一種離子化合物和/或非離子吸收劑作為吸收劑。本發(fā)明還提供了采用吸收循環(huán)來加熱的方法和設(shè)備，所述吸收循環(huán)包含制冷劑和至少一種離子化合物和/或非離子吸收劑。
文檔編號(hào)F25B15/02GK102239229SQ200980144538
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者B·R·梅萊因, D·A·雷德, K·孔托馬里斯, M·A·夏爾唐, M·B·施夫萊特, M·奎格利, S·R·盧斯蒂格, T·富 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司