СПОСОБ ОСУШКИ ВЛАЖНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 2021 года по МПК B01D53/26 B01D53/28 F24F3/14 F25B15/02 F25B30/04 

Настоящее изобретение относится к способу осушки влажной газовой смеси, а также к применяемому при осуществлении этого способа абсорбенту. Изобретение относится также к устройству для осушки влажной газовой смеси, а также к его применению при осуществлении предлагаемого в изобретении способа.

Предпосылки создания изобретения

Осушка влажных газовых смесей необходима во многих областях техники.

Так, в частности, при вентиляции и кондиционировании зданий или транспортных средств воздух обычно необходимо не только охлаждать, но и осушать, поскольку охлаждаемый воздух часто имеет настолько высокую влажность, что при охлаждении до требуемой температуры она оказывается ниже точки росы. Поэтому в традиционных системах кондиционирования воздуха значительная часть потребляемой ими электроэнергии приходится на осушку воздуха.

С целью сократить потребление электроэнергии системами кондиционирования воздуха в зданиях воздух осушают путем адсорбции или абсорбции воды (влаги) осушителем и затем насыщенный водой осушитель регенерируют путем нагрева до температуры, при которой вода вновь десорбируется из него. При этом преимущество абсорбции в жидком абсорбенте (поглотителе) перед адсорбцией на твердом адсорбенте состоит в возможности аппаратурно более простого проведения процесса осушки воздуха и в возможности использования для этого меньшего количества осушителя, а также в возможности регенерации насыщенного водой осушителя солнечным теплом.

Еще одной областью техники, где находит применение осушка влажных газовых смесей, является область абсорбционных холодильных машин (тождественно "абсорбционному тепловому насосу", принцип работы описан в WO 2014/079675 А1). В данном случае влажная газовая смесь образуется при испарении воды под низким давлением. Образовавшийся таким путем водяной пар необходимо удалять из влажной газовой смеси с тем, чтобы ее затем можно было вновь подавать на испарение воды и использовать в следующем цикле. В данном случае абсорбция в жидком абсорбенте также имеет преимущество перед адсорбцией на твердом адсорбенте.

Для абсорбции влаги из газов или газовых смесей в уровне техники предложен целый ряд ионных жидкостей. Так, например, в DE 102010004779 А1 в качестве таковых упоминаются этилсульфат 1-этил-3-метилимидазолия, метилсульфат 1-этил-3-метилимидазолия, диэтилфосфат 1-этил-3-метилимидазолия, метилсульфонат 1-этил-3-метилимидазолия, бис-трифторметансульфонимид 1-бутил-3-метилимидазолия, хлорид 1-бутил-3-этилимидазолия.

В CN 102335545 А описан ряд ионных жидкостей на основе алкилфосфатов, в том числе диметилфосфат 1,3-диметилимидазолия, диметилфосфат 1-этил-3-метилимидазолия и диметилфосфат 1-бутил-3-метилимидазолия.

У Y. Luo и др., Appl. Thermal Eng., 31, 2011, сс. 2772-2777, предлагается использовать для осушки воздуха вместо водных растворов бромида лития ионную жидкость, представляющую собой тетрафторборат 1-этил-3-метилимидазолия. Однако недостаток такой ионной жидкости состоит в наличии у нее лишь низкой абсорбционной способности.

Эта и другие ионные жидкости обсуждаются также в работе авторов Krannich и др., опубликованной в J. Chem. Eng. Data, 61, 2016, сс. 1162-1176.

У Y. Luo и др., Solar Energy, 86, 2012, сс. 2718-2724, в качестве альтернативы тетрафторборату 1-этил-3-метилимидазолия предлагается использовать для осушки воздуха ионную жидкость, представляющую собой ацетат 1,3-диметилимидазолия. Ацетаты обсуждаются также в работе авторов М. Kanakubo и др., опубликованной в J. Mol. Liq., 217, 2016, сс. 112-119.

В US 2011/0247494 А1 для применения с этой же целью предлагается еще одна ионная жидкость, а именно ацетат 1-этил-3-метилимидазолия.

Применение этих ионных жидкостей в абсорбционных холодильных машинах обсуждается также в WO 2013/050242 А1.

Важным критерием, которым определяется выбор той или иной ионной жидкости в качестве абсорбента, является ее вязкость. Так, в частности, желательно использование абсорбента с минимально возможной вязкостью, поскольку более легкая текучесть абсорбента явно упрощает его использование в процессе осушки воздуха. В абсорбционной холодильной машине, в которой абсорбент должен перемещаться насосом, перемещение более текучего абсорбента возможно при меньшем энергопотреблении, что существенно повышает экономичность подобной холодильной машины. Наряду с этим благодаря меньшей вязкости абсорбента снижается также количество отказов, обусловленных, например, закупоркой полостей.

Возникновение подобной закупорки в остальном обусловлено еще одной причиной, которая состоит в следующем. Так, в частности, по наблюдениям многие описанные в литературе ионные жидкости проявляют тенденцию к выпадению при контакте с СО₂ и к образованию в результате этого твердого осадка. Однако присутствие СО₂ в осушаемых газовых потоках во многих случаях неизбежно, при этом в некоторых областях, таких, например, как осушка природного газа, содержание СО₂ в осушаемом газовом потоке является крайне высоким.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить абсорбент, который не имел бы указанных выше проблем, т.е. обладал бы минимально возможной вязкостью и проявлял бы низкую тенденцию к выпадению при контакте с СО₂.

При создании изобретения неожиданно был найден абсорбент, который позволяет решить указанную задачу.

Подробное описание изобретения

В соответствии с этим в изобретении предлагается способ осушки влажной газовой смеси G₁, которую приводят в контакт с жидким абсорбентом A₁, который содержит смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂РО₂^-, (Q⁺)₂R²OPO₃^2-, Q⁺М⁺R³OPO₃^2-, в результате чего получают газовую смесь G₂ с пониженным по сравнению с влажной газовой смесью G₁ влагосодержанием и жидкий абсорбент А₂ с повышенным по сравнению с жидким абсорбентом A₁ влагосодержанием, при этом Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-6 атомов углерода, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-6 атомами углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают алкильную группу с 1-6 атомами углерода, а М⁺ обозначает ион щелочного металла, при условии, что соль S не представляет собой метилсульфонат диметилимидазолия.

Триэтиленгликоль имеет согласно CAS номер 112-27-6.

Термин "влажный" означает согласно изобретению "содержащий воду (или влагу), прежде всего водяной пар". Термин "осушка" означает согласно изобретению "по меньшей мере частичное удаление воды (или влаги)".

Выражение "по меньшей мере частично" означает согласно изобретению "частично или полностью".

В соответствии с этим выражение "влажная газовая смесь G₁" означает согласно изобретению, что газовая смесь G₁ содержит воду, преимущественно водяной пар (термин "водяной пар" означает газообразное агрегатное состояние воды), и что на ее состав в остальном не накладывается никаких особых ограничений. Влагосодержание влажной газовой смеси при этом не ограничено какими-либо особыми пределами и составляет прежде всего от 0,01 до 99,99 об. % (величина "об. %" отражает объемное содержание водяного пара во влажной газовой смеси G₁ в пересчете на ее общий объем). В остальном состав влажного газа G₁ может варьироваться в зависимости от области применения предлагаемого в изобретении способа. Влажная газовая смесь G₁ прежде всего выбрана из влажного природного газа, влажного воздуха (под которым может подразумеваться влажный воздух в помещении или влажный воздух, образовавшийся в результате испарения воды в абсорбционных холодильных машинах), а в предпочтительном варианте представляет собой влажный воздух. Влагосодержание у влажного природного газа составляет прежде всего от 0,01 до 15,00 об. %, а у влажного воздуха - прежде всего от 0,01 до 5,00 об. %, если речь идет о влажном воздухе в помещении, или прежде всего от 95,00 до 99,99 об. %, что является предпочтительным интервалом, если речь идет о влажном воздухе, образовавшемся в результате испарения воды в абсорбционных холодильных машинах.

Газовая смесь G₁ содержит прежде всего СО₂. В предпочтительном варианте газовая смесь G₁ содержит СО₂ в количестве от 1 до 140000 част./млн, более предпочтительно от 100 до 20000 част./млн, наиболее предпочтительно от 350 до 10000 част./млн.

Содержание СО₂ в газовой смеси G₁ может определяться специалистом обычным путем, например с помощью имеющихся в продаже приборов (датчиков СО₂) или путем инфракрасной спектроскопии.

Предлагаемый в изобретении способ осуществляют прежде всего в устройстве V₁. На такое устройство V₁ накладываются ограничения лишь в том отношении, что оно должно быть пригодно для осуществления предлагаемого в изобретении способа. Для этого можно прежде всего использовать устройство V₁, имеющее следующие компоненты:

(I) по меньшей мере один водоабсорбционный аппарат W_abs1, предназначенный для контактирования влажной газовой смеси G₁ с жидким абсорбентом, прежде всего абсорбентом А₁,

(II) по меньшей мере один вододесорбционный аппарат W_des1, содержащий теплообменник W_x1 и предназначенный для по меньшей мере частичного удаления воды из жидкого абсорбента, прежде всего абсорбента А₂, а также

(III) циркуляционный контур U₁, который соединяет водоабсорбционный аппарат W_abs1 с вододесорбционным аппаратом W_des1 и посредством которого возможна циркуляция жидкого абсорбента, прежде всего абсорбента A₁, соответственно абсорбента А₂.

Предлагаемый в изобретении способ осуществляется прежде всего в водоабсорбционном аппарате W_abs1. В качестве водоабсорбционного аппарата W_abs1 при этом могут прежде всего использоваться известные специалисту водоабсорберы. Их работа основана на том принципе, что при абсорбции воды поверхность жидкого абсорбента, прежде всего абсорбента A₁, увеличивается и одновременно с этим достигается максимально возможная продолжительность пребывания жидкого абсорбента A₁ в водоабсорбере. В данном случае прежде всего можно использовать водоабсорберы, выбранные из группы, включающей аппараты с неподвижным слоем (насадочные аппараты с неподвижным слоем насадки), распылительные колонны, аппараты с падающей пленкой, барботажные колонны, колонны с несколькими тарелками (тарельчатые колонны), скрубберы (например, скрубберы Вентури), смесительные баки (баки с мешалкой) и комбинации таких абсорберов. В особенно предпочтительном варианте в качестве водоабсорберов используются аппараты с падающей пленкой, прежде всего кожухотрубные аппараты с падающей пленкой. Водоабсорбционный аппарат W_abs1 может прежде всего иметь также дополнительный теплообменник W_z1, который обеспечивает возможность охлаждения жидкого абсорбента, прежде всего абсорбента A₁.

В вододесорбционном аппарате W_des1, содержащем теплообменник W_x1, выполняется прежде всего необязательная стадия предлагаемого в изобретении способа ["стадия б)", причем в этом отношении собственно предлагаемый в изобретении способ был бы стадией а)]. Работа вододесорбционного аппарата W_des1 основана на том принципе, что к насыщенному водой жидкому абсорбенту A₁ подводится тепло, поверхность насыщенного водой жидкого абсорбента A₁ увеличивается и одновременно с этим достигается максимально возможная продолжительность пребывания насыщенного водой жидкого абсорбента А₂ в вододесорбционном аппарате W_des1.

В качестве вододесорбционного аппарата W_des1, содержащего теплообменник W_x1, при этом можно прежде всего использовать известные специалисту комбинации из теплообменника и вододесорбера, в первую очередь распылительные испарители (трубчатые испарители с горизонтальными трубками) с предустановленным теплообменником, прежде всего кожухотрубным теплообменником, пластинчатым теплообменником. Наряду с этим вододесорбционный аппарат W_des1, содержащий теплообменник W_x1, может также представлять собой вододесорбер со встроенным теплообменником. К числу подобных вододесорберов со встроенным теплообменником относятся прежде всего испарители с поднимающейся пленкой, испарители с падающей пленкой (испарители с вертикальными длинными трубами), выпарные аппараты Роберта (вертикальные испарители с короткими трубами), испарители с принудительной циркуляцией, тонкопленочные испарители (пленочные испарители с перемешиванием). В особенно предпочтительном варианте в качестве вододесорбционного аппарата W_des1 используются аппараты с падающей пленкой, прежде всего кожухотрубные аппараты с падающей пленкой.

В циркуляционном контуре U₁ происходит подача прежде всего абсорбента А₂ со стадии а) предлагаемого в изобретении способа из водоабсорбционного аппарата W_abs1 в вододесорбционный аппарат W_des1, а в более предпочтительном варианте и прежде всего при осуществлении предлагаемого в изобретении способа в непрерывном режиме дополнительно происходит подача абсорбента A₃ со стадии б) предлагаемого в изобретении способа из водоабсорбционного аппарата W_des1 в вододесорбционный аппарат W_abs1.

В качестве циркуляционного контура U₁ используется прежде всего трубопровод, главным образом выбранный из группы, включающей трубу, шланг.

В еще одном предпочтительном варианте в циркуляционном контуре U₁ предусмотрен также насос.

Контактирование газовой смеси с абсорбентом может осуществляться любым известным специалисту способом, прежде всего в водоабсорбционном аппарате W_abs1. В результате такого контактирования абсорбент А₁ по меньшей мере частично поглощает влагу, т.е. воду, из влажного газового потока G₁.

В предпочтительном варианте абсорбент A₁ охлаждают при контактировании с ним влажной газовой смеси G₁ с тем, чтобы абсорбировать из нее максимально возможное количество влаги. Для такого охлаждения можно, например, использовать дополнительный теплообменник W_z1 в водоабсорбционном аппарате W_abs1. При этом температура абсорбента А₁ при контактировании с ним влажной газовой смеси G₁ составляет предпочтительно от 15 до 90°С, более предпочтительно от 20 до 80°С, наиболее предпочтительно от 20 до 40°С.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа влажную газовую смесь G₁ приводят в контакт с жидким абсорбентом A₁, который содержит смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, (Q⁺)₂R²OPO₃^2-, Q⁺М⁺R³OPO₃^2-. При этом Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-6 атомов углерода, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-6 атомами углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают алкильную группу с 1-6 атомами углерода, а М⁺ обозначает ион щелочного металла, предпочтительно Li⁺, K⁺ или Na⁺, более предпочтительно K⁺ или Na⁺. Однако согласно изобретению под солью S не подразумевается метилсульфонат диметилимидазолия (что, как очевидно, относится и к предпочтительным вариантам осуществления изобретения).

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-4 атома углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают метил или этил, а А^- выбран из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой метил или этил.

В более предпочтительном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂РО₂^-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, изопропил или н-бутил, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-4 атомами углерода, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂РО₂^-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, изопропил или н-бутил, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1 или 2 атомами углерода, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, MeSO₃^-, EtSO₃^-, MeSO₄^-, EtSO₄^-, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, MeSO₃^-, EtSO₄^-, и R¹ обозначает метил или этил, более предпочтительно этил.

В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, а А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат. В еще более предпочтительном варианте Q⁺ представляет собой 1,3-диметилимидазолий-катион.

Именно в случае ацетатов и пропионатов дополнительно к рассмотренному выше эффекту наблюдается еще один следующий положительный эффект при осуществлении предлагаемого в изобретении способа. Ацетаты и пропионаты выпадают при присутствии СО₂ во влажном газовом потоке, что приводит к образованию нежелательных отложений в оборудовании. По наблюдениям такая тенденция этих солей S к выпадению устраняется, если они присутствуют в смеси с триэтиленгликолем. Это наблюдение также оказалось полностью неожиданным.

Жидкий абсорбент A₁ можно при этом использовать при осуществлении предлагаемого в изобретении способа в виде чистой смеси из триэтиленгликоля и солей S. Альтернативно этому, что более предпочтительно, жидкий абсорбент А₁ представляет собой водный раствор. В таком растворе общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S в предпочтительном варианте составляет по меньшей мере 70 мас. % в пересчете на общую массу этого водного раствора. В более предпочтительном варианте общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S в таком водном растворе составляет по меньшей мере 80 мас. % в пересчете на его общую массу, более предпочтительно 85 мас. %, особенно предпочтительно 90 мас. %, наиболее предпочтительно 99 мас. %.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа на соотношение между триэтиленгликолем и солями S в абсорбенте A₁ не накладывается никаких дополнительных ограничений. Однако при осуществлении предлагаемого в изобретении способа в предпочтительном варианте используют абсорбент А₁, в котором соотношение между общей массой триэтиленгликоля и общей массой всех солей S составляет от 1:9 до 9:1, предпочтительнее от 2:8 до 8:2, более предпочтительно от 3:7 до 7:3, еще более предпочтительно от 3:7 до 6:4, еще более предпочтительно от 3:7 до 1:1, особенно предпочтительно от 3:7 до 4:6, наиболее предпочтительно составляет 3:7.

Получаемая при осуществлении предлагаемого в изобретении способа газовая смесь G₂ с пониженным по сравнению с (исходной) влажной газовой смесью G₁ влагосодержанием представляет собой в этом случае осушенный газовый поток, который в зависимости от применения можно в виде осушенного воздуха подавать вновь в жилые или рабочие помещения либо в случае природного газа можно подавать на выработку энергии.

Получаемый при осуществлении предлагаемого в изобретении способа жидкий абсорбент А₂ имеет повышенное по сравнению с (исходным) жидким абсорбентом А₁ влагосодержание. Очевидно, что абсорбент А₂ касательно содержащихся в нем солей S и содержащегося в нем триэтиленгликоля идентичен абсорбенту А₁ и предпочтительно отличается от него только влагосодержанием.

На необязательной дополнительной стадии предлагаемого в изобретении способа ["необязательная стадия б)", при этом собственно предлагаемый в изобретении способ следует рассматривать как стадию а)] затем осуществляется по меньшей мере частичное удаление воды из жидкого абсорбента А₂, в результате чего получают жидкий абсорбент A₃ с пониженным по сравнению с жидким абсорбентом А₂ влагосодержанием. При этом к жидкому абсорбенту А₂ дополнительно подводят тепло. Подвод тепла к абсорбенту и по меньшей мере частичное удаление из него воды могут осуществляться любым известным специалисту способом, прежде всего в вододесорбционном аппарате W_des1, содержащем теплообменник W_x1. В результате по меньшей мере частичного удаления воды из жидкого абсорбента А₂ получают жидкий абсорбент A₃ с пониженным по сравнению с жидким абсорбентом А₂ влагосодержанием.

Очевидно, что абсорбент A₃ касательно содержащихся в нем солей S и содержащегося в нем триэтиленгликоля идентичен абсорбенту А₂ и предпочтительно отличается от него только влагосодержанием.

В еще одном предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении способ осуществляют в непрерывном режиме. Сказанное прежде всего означает, что после стадии б) по меньшей мере еще один раз выполняют стадии а) и б), а жидкий абсорбент А₁, используемый на каждой дополнительно выполняемой стадии а), по меньшей мере частично представляет собой жидкий абсорбент A₃, полученный на выполнявшейся непосредственно перед этим стадии б). Сказанное означает, что используемый на каждой дополнительно выполняемой стадии а) жидкий абсорбент A₁ и жидкий абсорбент A₃ с выполнявшейся непосредственно перед этим стадии б) прежде всего имеют одинаковое влагосодержание.

В этом варианте более предпочтительно нагревать жидкий абсорбент А₂ теплом жидкого абсорбента A₃. Такой нагрев может осуществляться в дополнительном теплообменнике W_y1, прежде всего выбранном из группы, включающей кожухотрубный теплообменник, пластинчатый теплообменник. Благодаря этому осуществление предлагаемого в изобретении способа возможно с особо экономным расходом энергии.

В изобретении согласно еще одному его объекту предлагается также устройство V₂ для осушки влажной газовой смеси, содержащей прежде всего СО₂, имеющее в качестве компонентов

(I) жидкий абсорбент А_1*, содержащий смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, (Q⁺)₂R²OPO₃^2-, Q⁺M⁺R³OPO₃^2-,

(II) по меньшей мере один водоабсорбционный аппарат W_abs2, предназначенный для контактирования влажной газовой смеси с жидким абсорбентом А_1*,

(III) по меньшей мере один вододесорбционный аппарат W_des2, содержащий теплообменник W_x2 и предназначенный для по меньшей мере частичного удаления воды из жидкого абсорбента А_1*, а также

(IV) циркуляционный контур U₂, который соединяет водоабсорбционный аппарат W_abs2 с вододесорбционным аппаратом W_des2 и посредством которого возможна циркуляция жидкого абсорбента А_1*,

и отличающееся тем, что Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-6 атомов углерода, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-6 атомами углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают алкильную группу с 1-6 атомами углерода, а М⁺ обозначает ион щелочного металла, предпочтительно Li⁺, K⁺ или Na⁺, более предпочтительно K⁺ или Na⁺, при условии, что соль S не представляет собой метилсульфонат диметилимидазолия.

Предлагаемое в изобретении устройство V₂ пригодно для осушки влажной газовой смеси, прежде всего содержащей СО₂, предпочтительно содержащей СО₂ в количестве от 1 до 140000 част./млн, более предпочтительно от 100 до 20000 част./млн, особенно предпочтительно от 350 до 10000 част./млн.

Предлагаемое в изобретении устройство V₂ имеет следующие компоненты.

В качестве первого компонента предлагаемое в изобретении устройство V₂ имеет жидкий абсорбент A_1*, содержащий смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, (Q⁺)₂R²OPO₃^2-, Q⁺M⁺R³OPO₃^2-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-6 атомов углерода, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-6 атомами углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают алкильную группу с 1-6 атомами углерода и М⁺ обозначает ион щелочного металла, предпочтительно Li⁺, K⁺ или Na⁺, более предпочтительно K⁺ или Na⁺, при условии, что соль S не представляет собой метилсульфонат диметилимидазолия.

В одном из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретении устройства V₂ в абсорбенте A_1*Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-4 атома углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают метил или этил, а А^- выбран из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой метил или этил.

В более предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства V₂ соль S в абсорбенте A_1* выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, изопропил или н-бутил, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-4 атомами углерода, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства V₂ соль S в абсорбенте А_1* выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, изопропил или н-бутил, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1 или 2 атомами углерода, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства V₂ соль S в абсорбенте A_1* выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, MeSO₃^-, EtSO₃^-, MeSO₄^-, EtSO₄^-, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства V₂ соль S в абсорбенте A_1* выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, MeSO₃^-, EtSO₄^-, и R¹ обозначает метил или этил, более предпочтительно этил.

В одном из особенно предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретении устройства V₂Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, а А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат. В еще более предпочтительном варианте Q⁺ представляет собой 1,3-диметилимидазолий-катион.

Жидкий абсорбент A_1* можно при этом использовать в виде чистой смеси из триэтиленгликоля и всех солей S. Альтернативно этому, что более предпочтительно, жидкий абсорбент A_1* представляет собой водный раствор, в котором общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S в предпочтительном варианте составляет по меньшей мере 70 мас. % в пересчете на общую массу водного раствора. В более предпочтительном варианте общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S в абсорбенте A_1* составляет по меньшей мере 80 мас. % в пересчете на общую массу водного раствора, более предпочтительно 85 мас. %, особенно предпочтительно 90 мас. %, наиболее предпочтительно 99 мас. %.

На соотношение между триэтиленгликолем и солями S в жидком абсорбенте A_1* не накладывается никаких дополнительных ограничений. Однако в предпочтительном варианте в предлагаемом в изобретении устройстве V₂ используют абсорбент A_1*, в котором соотношение между общей массой триэтиленгликоля и общей массой всех солей S составляет от 1:9 до 9:1, предпочтительнее от 2:8 до 8:2, более предпочтительно от 3:7 до 7:3, еще более предпочтительно от 3:7 до 6:4, еще более предпочтительно от 3:7 до 1:1, особенно предпочтительно от 3:7 до 4:6, наиболее предпочтительно составляет 3:7.

В качестве второго компонента предлагаемое в изобретении устройство V₂ имеет водоабсорбционный аппарат W_abs2, предназначенный для контактирования влажной газовой смеси с жидким абсорбентом A_1*. Такой водоабсорбционный аппарат W_abs2 может прежде всего иметь дополнительный теплообменник W_z2, который обеспечивает возможность охлаждения жидкого абсорбента A_1*. В качестве подобного водоабсорбционного аппарата W_abs2 при этом могут прежде всего использоваться известные специалисту водоабсорберы. Их работа основана на том принципе, что при абсорбции воды поверхность жидкого абсорбента А_1* увеличивается и одновременно с этим достигается максимально возможная продолжительность его пребывания в водоабсорбере. В данном случае прежде всего можно использовать водоабсорберы, выбранные из группы, включающей аппараты с неподвижным слоем (насадочные аппараты с неподвижным слоем насадки), распылительные колонны, аппараты с падающей пленкой, барботажные колонны, колонны с несколькими тарелками (тарельчатые колонны), скрубберы (например, скрубберы Вентури), смесительные баки (баки с мешалкой) и комбинации таких абсорберов. В особенно предпочтительном варианте в качестве водоабсорберов используются аппараты с падающей пленкой, прежде всего кожухотрубные аппараты с падающей пленкой.

В качестве третьего компонента предлагаемое в изобретении устройство V₂ имеет вододесорбционный аппарат W_des2, содержащий теплообменник W_x2 и предназначенный для по меньшей мере частичного удаления воды из жидкого абсорбента А_1*. Для этого можно прежде всего использовать известные специалисту комбинации из теплообменника и вододесорбера. Работа вододесорбционного аппарата W_des2 основана на том принципе, что к жидкому абсорбенту A_1* подводится тепло, поверхность жидкого абсорбента A_1* увеличивается и одновременно с этим достигается максимально возможная продолжительность пребывания жидкого абсорбента А_1* в вододесорбционном аппарате.

В качестве вододесорбционного аппарата W_des2, содержащего теплообменник W_x2, можно прежде всего использовать известные специалисту комбинации из теплообменника и вододесорбера, в первую очередь распылительные испарители (трубчатые испарители с горизонтальными трубками) с предустановленным теплообменником, прежде всего кожухотрубным теплообменником, пластинчатым теплообменником. Наряду с этим вододесорбционный аппарат W_des2, содержащий теплообменник W_x2, может также представлять собой вододесорбер со встроенным теплообменником. К числу подобных вододесорберов со встроенным теплообменником относятся прежде всего испарители с поднимающейся пленкой, испарители с падающей пленкой (испарители с вертикальными длинными трубами), выпарные аппараты Роберта (вертикальные испарители с короткими трубами), испарители с принудительной циркуляцией, тонкопленочные испарители (пленочные испарители с перемешиванием). В особенно предпочтительном варианте в качестве вододесорбционного аппарата W_des2 используются аппараты с падающей пленкой, прежде всего кожухотрубные аппараты с падающей пленкой.

В качестве четвертого компонента предлагаемое в изобретении устройство V₂ имеет циркуляционный контур U₂, который соединяет водоабсорбционный аппарат W_abs2 с вододесорбционным аппаратом W_des2 и посредством которого возможна циркуляция жидкого абсорбента A_1*.

В предпочтительном варианте циркуляционный контур U₂ представляет собой трубопровод, более предпочтительно выбранный из группы, включающей трубу, шланг. В еще одном предпочтительном варианте в циркуляционном контуре U₂ предусмотрен также насос.

В одном из предпочтительных вариантов предлагаемое в изобретении устройство V₂ имеет еще один теплообменник W_y2 (дополнительно к теплообменнику W_x2, содержащемуся в вододесорбционном аппарате W_des2). Такой теплообменник W_y2 выполнен таким образом, что он обеспечивает возможность нагрева жидкого абсорбента А_1*, который подается из водоабсорбционного аппарата W_abs2 в вододесорбционный аппарат W_des2, теплом жидкого абсорбента A_1*, который отводится из вододесорбционного аппарата W_des2. Подобный теплообмен можно прежде всего обеспечить, используя в качестве теплообменника W_y2 главным образом теплообменник, выбранный из группы, включающей кожухотрубный теплообменник, пластинчатый теплообменник.

В еще одном предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении устройство V₂ является частью абсорбционной холодильной машины (синонимом которой согласно изобретению является "абсорбционный тепловой насос"). В этом случае такая абсорбционная холодильная машина имеет в качестве еще одних своих компонентов конденсатор, испаритель и холодильный агент, которым является вода.

Конденсатор прежде всего соединен трубопроводом с вододесорбционным аппаратом W_des2 и предназначен для конденсации воды, которая по меньшей мере частично отделяется от жидкого абсорбента A_1* в вододесорбционном аппарате W_des2. В предпочтительном варианте конденсатор имеет также циркуляционный контур водяного охлаждения.

Испаритель прежде всего соединен трубопроводом (в котором может быть предусмотрен дроссель) с конденсатором и еще одним трубопроводом соединен с водоабсорбционным аппаратом W_abs2 и предназначен для испарения водяного конденсата из конденсатора. В предпочтительном варианте в испарителе предусмотрено также создание давления ниже 1 бара, более предпочтительно ниже 0,1 бара, с целью обеспечить возможность испарения водяного конденсата при минимально возможных температурах. В еще одном предпочтительном варианте испаритель дополнительно может иметь также устройство, из которого можно отбирать тепло и испарять им водяной конденсат (например, трубопровод подачи холодильного агента в пространство, в котором происходит испарение воды).

Еще одним объектом настоящего изобретения является также сам абсорбент A_1*, содержащий смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, (Q⁺)₂R²OPO₃^2-, Q⁺М⁺R³OPO₃^2-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-6 атомов углерода, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-6 атомами углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают алкильную группу с 1-6 атомами углерода и М⁺ обозначает ион щелочного металла, предпочтительно Li⁺, K⁺ или Na⁺, более предпочтительно K⁺ или Na⁺, при условии, что соль S не представляет собой метилсульфонат диметилимидазолия.

В одном из предпочтительных вариантов предлагаемого в изобретении абсорбента A_1* в нем Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга имеют по 1-4 атома углерода, R¹, R², R³ независимо друг от друга обозначают метил или этил и А^- выбран из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, HSO₄^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой метил или этил.

В более предпочтительном варианте предлагаемого в изобретении абсорбента A_1* соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂РО₂^-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, изопропил или н-бутил, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1-4 атомами углерода, и R¹ обозначает метил или этил.

В более предпочтительном варианте предлагаемого в изобретении абсорбента A_1* в нем соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ обозначает диалкилимидазолий-катион, в котором алкильные группы независимо друг от друга представляют собой метил, этил, н-пропил, изопропил или н-бутил, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, R'SO₃^-, R''SO₄^-, где R', R'' независимо друг от друга представляют собой алкильную группу с 1 или 2 атомами углерода, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте предлагаемого в изобретении абсорбента А_1* в нем соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂, где Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, MeSO₃^-, EtSO₃^-, MeSO₄^-, EtSO₄^-, и R¹ обозначает метил или этил.

В еще одном более предпочтительном варианте предлагаемого в изобретении абсорбента A_1* в нем соль S выбрана из группы, включающей Q⁺А^-, Q⁺(R¹O)₂PO₂^-, где Q⁺ выбран из группы, включающей 1,3-диметилимидазолий-катион, 1,3-диэтилимидазолий-катион, 1-этил-3-метилимидазолий-катион, А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат, MeSO₃^-, EtSO₄^-, и R¹ обозначает метил или этил, более предпочтительно этил.

В одном из особенно предпочтительных вариантов предлагаемого в изобретении абсорбента A_1* в нем соль S представляет собой соль структуры Q⁺А^-, где А^- обозначает анион, выбранный из группы, включающей ацетат, пропионат.

Жидкий абсорбент A_1* может быть при этом представлен в виде чистой смеси из триэтиленгликоля и всех солей S. Альтернативно этому, что более предпочтительно, жидкий абсорбент A_1* представляет собой водный раствор, в котором общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S в предпочтительном варианте составляет по меньшей мере 70 мас. % в пересчете на общую массу водного раствора. В более предпочтительном варианте общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S в абсорбенте А_1* составляет по меньшей мере 80 мас. % в пересчете на общую массу водного раствора, более предпочтительно 85 мас. %, особенно предпочтительно 90 мас. %, наиболее предпочтительно 99 мас. %.

На соотношение между триэтиленгликолем и солями S в предлагаемом в изобретении жидком абсорбенте A_1* не накладывается никаких дополнительных ограничений. Однако в предпочтительном варианте в абсорбенте А_1* соотношение между общей массой триэтиленгликоля и общей массой всех солей S составляет от 1:9 до 9:1, предпочтительнее от 2:8 до 8:2, более предпочтительно от 3:7 до 7:3, еще более предпочтительно от 3:7 до 6:4, еще более предпочтительно от 3:7 до 1:1, особенно предпочтительно от 3:7 до 4:6, наиболее предпочтительно составляет 3:7.

Ниже со ссылкой на прилагаемые к описанию фиг. 1 и 2 более подробно рассмотрены некоторые предпочтительные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа и варианты выполнения предлагаемого в изобретении устройства.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое в изобретении устройство V₂, соответственно V₁, выполненное по одному из вариантов.

Показанное на фиг. 1 устройство V₁ имеет водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103> (с необязательным дополнительным теплообменником W_z1 <104>), в который входит трубопровод <101> и из которого выходит трубопровод <102>, вододесорбционный аппарат W_des1, который содержит теплообменник W_x1 <108> и вододесорбер <109> и в который входит трубопровод <111> и из которого выходят трубопроводы <110>, <112> и <113>, и циркуляционный контур U₂, образуемый трубопроводами <106>, <111> и <113>, соответственно <106>, <111>, <112> и <105> (соответственно также трубопроводом <114>). Наряду с этим показанное на фиг. 1 устройство необязательно может также иметь еще один теплообменник W_y1 <107>, в который входят трубопроводы <106> и <112> и из которого выходят трубопроводы <105> и <111>. Дополнительно устройство V₁ имеет также жидкий абсорбент А₁. Он находится в одном или нескольких из вышеуказанных компонентов, к которым относятся водоабсорбционный аппарат W_abs1, вододесорбционный аппарат W_des1, циркуляционный контур U₁. Водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103> необязательно может также иметь дополнительный теплообменник W_z1 <104>, позволяющий нагревать жидкий абсорбент A₁ до температуры в пределах от 30 до 100°С, предпочтительно от 30 до 60°С, более предпочтительно от 30 до 50°С, особенно предпочтительно от 40 до 50°С. При необходимости в циркуляционном контуре U₂ может быть также дополнительно предусмотрен насос для перемещения жидкого абсорбента A₁.

Ниже в качестве примера со ссылкой на показанное на фиг. 1 устройство V₁ описан предлагаемый в изобретении способ.

Поток влажной газовой смеси G₁ с температурой в пределах от 30 до 100°С (который может представлять собой, например, влажный воздух, влажный природный газ или влажную газовую смесь, касательно этой возможности см. также фиг. 2) подается по трубопроводу <101> в водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103> и в нем контактирует с жидким абсорбентом А₁, который подается в водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103> по трубопроводу <105> или по трубопроводу <113>. Водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103>может представлять собой любой из указанных для него выше водоабсорберов, прежде всего аппарат с падающей пленкой. В результате контактирования подаваемой по трубопроводу <101> газовой смеси G₁ в водоабсорбционном аппарате W_abs1 <103> с жидким абсорбентом А₁, подаваемым по трубопроводу <105> или по трубопроводу <113>, получают жидкий абсорбент А₂ с повышенным по сравнению с жидким абсорбентом А₁ влагосодержанием и поток газовой смеси G₂, отводимой по трубопроводу <102> и имеющей пониженное по сравнению с влажной газовой смесью G₁ влагосодержание. Под газовой смеси G₂ в зависимости от применения подразумевается прежде всего осушенный природный газ. Водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103> необязательно может иметь также дополнительный теплообменник W_z1 <104>, позволяющий нагревать жидкий абсорбент А₁ до температуры в пределах от 30 до 100°С, предпочтительно от 30 до 60°С, более предпочтительно от 30 до 50°С, особенно предпочтительно от 40 до 50°С. Затем в предпочтительном варианте жидкий абсорбент А₂ подается по трубопроводам <106>, <111> через теплообменник W_y1 <107> (либо, если теплообменник W_y1 <107> не используется, по трубопроводам <106>, <111> и <114>) в вододесорбционный аппарат W_des1, состоящий из теплообменника W_x1 <108> и вододесорбера <109>. В необязательном теплообменнике W_y1 <107> к насыщенному водой жидкому абсорбенту А₂ можно дополнительно подводить тепло. В вододесорбере <109> затем происходит по меньшей мере частичное удаление воды из жидкого абсорбента А₂, в результате чего получают жидкий абсорбент A₃ с пониженным по сравнению с жидким абсорбентом А₂ влагосодержанием. Отделенная вода затем в жидком виде или в виде пара, предпочтительно в виде пара, отводится из вододесорбера <109> по трубопроводу <110>. Жидкий же абсорбент A₃ затем отводится из вододесорбера <109> и подается обратно в водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103>. При этом жидкий абсорбент можно подавать непосредственно в водоабсорбционный аппарат, т.е. по показанному на фиг. 1 штриховой линией трубопроводу <113>. Альтернативно этому, что более предпочтительно, жидкий абсорбент A₃ можно также по трубопроводу <112> подавать в необязательный теплообменник W_y1 <107>, в котором затем подаваемый в него по трубопроводу <106> жидкий абсорбент А₂ нагревается теплом жидкого абсорбента A₃, подаваемого в этот необязательный теплообменник W_y1 <107> по трубопроводу <112>. Концентрированный жидкий абсорбент A₃ после его подачи в водоабсорбционный аппарат W_abs1 по трубопроводу <105> или <113> вновь используется в виде абсорбента A₁ для по меньшей мере частичной осушки газового потока в следующем цикле.

На фиг. 2 схематично представлена абсорбционная холодильная машина, в которую интегрировано устройство V₂. Компоненты <101>-<114> этого устройства соответствуют таким же компонентам показанного на фиг. 1 устройства V₁. Дополнительно абсорбционная холодильная машина, показанная на фиг. 2, имеет также конденсатор <211>, который соединен с вододесорбционным аппаратом W_des2 <109> трубопроводом <110> и который предназначен для конденсации воды, которая по меньшей мере частично отделяется от жидкого абсорбента A_1* в вододесорбционном аппарате W_des2. В предпочтительном варианте конденсатор <211> снабжен также теплообменником <212>, посредством которого возможен подвод охлаждающей воды.

Показанная на фиг. 2 абсорбционная холодильная машина имеет также испаритель <214>, который соединен с конденсатором <211> трубопроводом <216> (в котором необязательно может быть предусмотрен дроссель <213>) и который соединен с водоабсорбционным аппаратом W_abs2 трубопроводом <101>. Испаритель <214> предназначен для испарения водяного конденсата из конденсатора. В еще одном предпочтительном варианте испаритель <214> дополнительно может иметь также теплообменник <215>, в который подается среда, от которой отбирается тепло для испарения таким путем водяного конденсата (например, может иметь трубопровод подачи холодильного агента в испаритель <214>, при этом в качестве холодильного агента используется прежде всего вода).

В одном из вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа (описанного ниже на примере устройства V₂ со ссылкой на фиг. 2) влажная газовая смесь G из испарителя <214> подается по трубопроводу <101> в водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103>. Отделенная в вододесорбционном аппарате W_des1 вода подается по трубопроводу <110> в конденсатор <211>, в котором она вновь конденсируется. При необходимости для этого используется также циркуляционный контур водяного охлаждения в качестве теплообменника <212>, который размещен в конденсаторе. Затем водяной конденсат подается по трубопроводу <216> в испаритель <214>, в котором происходит испарение воды прежде всего при низком давлении и таким путем создается эффект охлаждения. Для этого необязательно можно также использовать дроссель <213>. Таким путем в испарителе <214> достигается охлаждающее действие, при этом холодильный агент можно охлаждать, например, посредством теплообменника <215>. Образовавшийся водяной пар затем вновь подается по трубопроводу <101> в водоабсорбционный аппарат W_abs1 <103>.

Ниже настоящее изобретение поясняется на примерах, которые, однако, не ограничивают его объем.

Примеры

1. Материалы

Применяемые ионные жидкости приобретали у фирмы Sigma-Aldrich, соответственно получали описанными в уровне техники способами (например, обобщенными в DE 102014214670 А1). Содержание СО₂ в газовом потоке определяли инфракрасной спектроскопией.

2. Измерение вязкости

Вязкость следующих ионных жидкостей (в сравнительных экспериментах ионные жидкости использовали в чистом виде, а в примерах по изобретению ионные жидкости использовали в смеси с 30 мас. % триэтиленгликоля (ТЭГ)) измеряли в соответствии со стандартом DIN 54453. Полученные результаты представлены ниже в таблице 1.

Из приведенных в таблице данных со всей очевидностью следует, что у всех ионных жидкостей в виде их смесей с 30 мас. % ТЭГ согласно примерам по изобретению удалось достичь меньшей вязкости по сравнению с чистыми ионными жидкостями. Благодаря этому смеси согласно примерам по изобретению намного лучше пригодны для применения, например, в процессах осушки газовых потоков, чем чистые вещества.

3. Эксперименты с газовыми потоками, содержащими СО₂

По 100 мл каждой из указанных в таблице 2 ионных жидкостей в чистом виде и в виде смеси с 30 мас. % триэтиленгликоля в течение 1 ч при 40°С приводили в реакционном сосуде (барботажной камере) с фриттой в контакт с газовым потоком, содержащем CO₂ в количестве 140000 част./млн.

Полученные результаты обобщены ниже в таблице 2.

Из приведенных в таблице 2 результатов со всей очевидностью следует, что выпадение ионных жидкостей при контакте с СО₂ удалось предотвратить путем добавления триэтиленгликоля только в случае ДМИ-ацетата и ДМИ-пропионата.

Изобретение относится к способу осушки влажной газовой смеси, а также применяемый при осуществлении этого способа абсорбенту. Способ осушки влажной газовой смеси G₁, которая содержит СО₂ и которую приводят в контакт с жидким абсорбентом А₁, который содержит смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из Q⁺А^-, в результате чего получают газовую смесь G₂ с пониженным по сравнению с влажной газовой смесью G₁ влагосодержанием и жидкий абсорбент А₂ с повышенным по сравнению с жидким абсорбентом А₁ влагосодержанием, при этом Q⁺ выбран из группы, состоящей из 1,3-диметилимидазолий-катиона, 1,3-диэтилимидазолий-катиона, 1-этил-3-метилимидазолий-катиона, а А^- обозначает анион, выбранный из группы, состоящей из ацетата, пропионата, и при этом в жидком абсорбенте А₁ соотношение между массой триэтиленгликоля и общей массой всех солей S составляет от 1:9 до 9:1. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

1. Способ осушки влажной газовой смеси G₁, которая содержит СО₂ и которую приводят в контакт с жидким абсорбентом А₁, который содержит смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из Q⁺А^-, в результате чего получают газовую смесь G₂ с пониженным по сравнению с влажной газовой смесью G₁ влагосодержанием и жидкий абсорбент А₂ с повышенным по сравнению с жидким абсорбентом А₁ влагосодержанием, при этом Q⁺ выбран из группы, состоящей из 1,3-диметилимидазолий-катиона, 1,3-диэтилимидазолий-катиона, 1-этил-3-метилимидазолий-катиона, а А^- обозначает анион, выбранный из группы, состоящей из ацетата, пропионата, и при этом в жидком абсорбенте А₁ соотношение между массой триэтиленгликоля и общей массой всех солей S составляет от 1:9 до 9:1.

2. Способ по п. 1, при этом жидкий абсорбент А₁ представляет собой водный раствор, в котором предпочтительно общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S составляет по меньшей мере 70 мас. % в пересчете на общую массу этого водного раствора.

3. Способ по п. 1 или 2, при этом содержание СО₂ во влажной газовой смеси G₁ составляет от 1 до 140000 част./млн.

4. Абсорбент, содержащий смесь из триэтиленгликоля и по меньшей мере одной соли S, выбранной из Q⁺А^-, при этом Q⁺ выбран из группы, состоящей из 1,3-диметилимидазолий-катиона, 1,3-диэтилимидазолий-катиона, 1-этил-3-метилимидазолий-катиона, а А^- обозначает анион, выбранный из группы, состоящей из ацетата, пропионата, в котором соотношение между массой триэтиленгликоля и общей массой всех солей S составляет от 1:9 до 9:1.

5. Абсорбент по п. 4, который представляет собой водный раствор, в котором предпочтительно общее массовое количество триэтиленгликоля и всех солей S составляет по меньшей мере 70 мас. % в пересчете на общую массу этого водного раствора.