JPS58123070A - 二酸化炭素と凝縮性流体を用いる冷気および/または熱の生産法 - Google Patents

二酸化炭素と凝縮性流体を用いる冷気および/または熱の生産法

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JPS58123070A
JPS58123070A JP58001627A JP162783A JPS58123070A JP S58123070 A JPS58123070 A JP S58123070A JP 58001627 A JP58001627 A JP 58001627A JP 162783 A JP162783 A JP 162783A JP S58123070 A JPS58123070 A JP S58123070A
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heat
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アレクサンドル・ロジエ
ジヤツク・シユロン
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二酸化炭素と凝縮性流体を用いるサイクルによ
る冷気および/または熱の新規な生産方法に関する。
一般に吸収サイクルを用いる冷気および/または熱の生
産方法は、異なる操作圧力条件より生ずるはっきりと異
なる温度水準における溶媒中への溶質の吸収および脱着
に際して発生する発熱作用を利用するものである。
このような方法は、相対的に圧力の低い帯域からそれよ
り圧力の高い別の帯域へ溶媒を循環せしめることを目的
とするポンプの使用を必要とするが、ポンプの吸込みに
際しての溶液の脱ガスの恐れまたは空洞現象、この循環
に関連するエネルギー消費、常態においては低圧におい
て用いる囲域への高圧の流体の導入を防ぐのに必要な安
全装置の如き、既知の不都合を伴うも米国特許第431
1019号は、その第1図を以て、水−アンモニアある
いは水−臭化リチウムの如き型通りの組合わせを以て普
通に用いられているような吸収式システムの標準的なフ
ローチャートを例示している。
吸収式サイクルは不活性ガスの導入による改変が加えら
れているが、その目的とするところは装置の各機構にお
ける圧を一定に保つことである。
このような装置は、例えば、M、バイリ(Bailly
)の著書「Thermodynamique  Tec
hnique J  第744頁(1971年) Bo
rdag  刊に記載しであるが、一般に、冷気の生産
のために冷却剤、吸収剤および不活性ガスとしてそれぞ
れアンモニ□  ア、水および水素を用いて作動するも
のである。
特に、アンモニアの毒性および水素の爆発性なならびに
アンモニアの引火性の限界に固有の危険の誘発する安全
性についての問題は周知である。作業流体として水を、
また臭化リチウムの如き塩を用いるサイクルは、その他
の不都合、すなわち極めて低い作動圧、塩の凍結および
結晶化の危険を示している。
今一つ別の吸収式サイクルが米国特許第1781541
号において提案されているが、これはアンモニア−水(
NH3−H2O)の組合わせとブタンの如き凝縮可能な
補助流体を用いるものである。このようなサイクルはそ
の各構成成分における事実上等圧の運転について構想さ
れたものであり、軽微な圧力の変動が液相または気相の
流体の循環の目的に利用される。
しかしながら、この装置は必ずしも正確に作動しないと
いう重大な不都合を有している。けたし、蒸発器内に存
在する圧力および温間条件下におけるアンモニアの凝縮
を避けることかできがたいからである。その際、ブタン
の蒸発は著しく弱くなり、アンモニアの発熱性凝縮か蒸
発器を冷源ではなく熱源に変えてしまう。
従って、本発明の目的は吸収式サイクルによる冷気また
は熱の新規な生産法、上述の不都合を示さない方法であ
る。
本発明による方法は気相の二酸化炭素を用いることを特
徴とするものであるが、この気相が液相の溶媒中への吸
収工程に付せられ、これにさらに高温における脱着工程
が伴うものである。
また、好ましくは炭化水素およびハロゲン化炭化水素の
うちより選択する凝縮可能ガスの使用をも特徴としてい
る。不法は、CO2の液相を形成するのではなく、気体
のCO2の溶媒への吸収のみを行うという点で、アンモ
ニアを用いる既知の方法と異なっている。
二酸化炭素は極めて流動性に富み、多くの利点、とりわ
け低コストおよび使用上の著しい安全性を示す流体であ
る。
炭化水素およびハロゲン化炭化水素、なかんずくメタン
およびエタンのクロロ・フルオロ置換誘導体は、冷気お
よび/または熱の生産法において工業的に用いられてい
る流体である。その無毒性の他に、その分子量が大きい
ために、これは非常に厄介な水素の拡散という性質を有
していない。
従来よりの知見より予測し得ることに反して、以下に記
載する方法によって操作しさえすれば、二酸化炭素を凝
縮性ガスの存在下において有利に用いるのが可能である
ことが見出されたが、これこそが本発明の目的である。
要するに、本発明による方法は下記の工程、すなわち a)吸収/凝縮工程において、液相の溶媒(S)を、補
助流体(ト)と二酸化炭素をともに含む気相に接触せし
めて、溶媒(S)中の二酸化炭素溶液と流体(ト)の液
相とを得るようにし、流体(ト)は少なくとも一部溶媒
(S)中の二酸化炭素溶液と混和せず、流体(ト)は工
程(e)の条件下においては気化可能でかつ工程(a)
の条件下においては凝縮可能な流体であり、しかして溶
媒(S)への二酸化炭素の吸収熱と流体(ト)の凝縮熱
とを外部流体に伝達する工程と、 b)溶媒(S)中の二酸化炭素溶液を流体口の液相から
分離する工程と、 C)溶媒C8)中の二酸化炭素溶液を脱着工程へ送りか
っこの溶液を脱着条件下に置いて、外部流体より脱着熱
を取込みながら、二酸化炭素に乏しくなった溶媒液相と
二酸化炭素に富む蒸気相とを得るようにし、しかして二
酸化炭素に乏しくなった前記溶媒液相を吸収/凝縮工程
(a)へ再循環せしめて、そこにおいて溶媒(S)の液
相を形成する工程と、 d)吸収/凝縮工程(a)において得られかつ工程(b
)において分離された流体(ト)の凝縮液相の少なくと
も一部を、脱着工程(C)において溶媒(S)中の二酸
化炭素溶液より得られた二酸化炭素の気相の少なくとも
一部と混合する工程と、e)工程(d)において得られ
た混合物を蒸発工程に付し、外部流体より流体(ト)の
蒸発熱を取込みながら、流体(ト)の蒸気と二酸化炭素
との混合物より成る気相を回収する工程と、 f)工程(8)において得られた気相を吸収/凝縮工程
(a)に付する工程 と含むものである。
1つの特殊な実施態様によれば、工程(e)において得
られた二酸化炭素に富む蒸気相を二酸化炭素の補助溶媒
液相(ト)と混合して、前記補助液相中の二酸化炭素を
溶解するようにし、その際溶解熱を外部媒質に向って排
出し、次いで減圧して、溶解した二酸化炭素の脱着を可
能にするようにする。脱着した気体の二酸化炭素は、工
程(d)において流体(ト)の凝縮液相と混合される二
酸化炭素になる。
この後者の場合においては、二酸化炭素を工程(d)に
おいて流体(ト)の凝縮液相と混合する前に、これをそ
の溶液か、ら全部脱着しておく必要はなく、前記の減圧
した溶液を流体(ト)の前記の凝縮液相と混合し、生ず
る混合物を、流体(ト)の蒸発か少fi (とも一部二
酸化炭素のその溶液よりの脱着と同時に行われる工程(
−)へ送るのが好まれる。蒸発が完了すれば、次いで、
脱着しだ液相を気体の流体(ト)と気体の二酸化炭素を
含む気相から分離する。脱着した液相は、これを工程(
a)において得る二酸化炭素に富む気相と補助溶媒液相
との前記混合帯域へ戻す。
補助溶媒(1)は二酸化炭素の主溶媒と同じ組成のもの
でも、異なる組成のものでもよい。
第1図は本発明の第1の実施態様を示すものである。
第2図は本発明の別の実施態様であって、水沫による冷
気または熱気の生産効果を増大せしめ得るものを示す。
第3図は二酸化炭素、規定の8倍のジェタノールアミン
水溶液およびインペンタノを用いる本発明の実施態様を
例示するものである。
第4図は、用いる流体が外部の機械力を必要とせずに循
環する本発明のもう1つの実施態様に関するものである
第1図にフローチャートを示すサイクルによれば、適宜
の溶媒(S)中の二酸化炭素溶液を沸騰器(B)内にお
いて外部熱源(+51によって加熱する。
脱着した二酸化炭素は、デカンターロから管路圓を経て
来る液体のハロゲン化合物(または他の液体補助流体)
の若干量を受入れる混合器(Ml)に向って、管路(1
)によって排出される。
気体の二酸化炭素と液体のハロゲン化合物の混合物は、
管路(2)を通って熱交換器(蒸発器ECI)に達し、
その中で液相は外部流体よりの熱の追加(ダクト4およ
び5)によって全部気化される。混合蒸気はダクト(3
)を経て排出され、次いて、二酸化炭素に乏しくなった
溶媒溶液をダク) 131から受入れる混合器(M2)
内に入れられる。
流体は熱交換器(EC2)に向って進み、その中で二酸
化炭素は、ダクト(7)よりはいって来て、ダクト(8
)より排出される外部流体に熱を与えて溶媒溶液に吸収
される。
吸収による二酸化炭素の消失は熱交換器内に存在する蒸
気相中のこのガスの分圧を著しく低下せしめて、これを
変動せしめる。減圧弁を欠くためにこのガスの全圧は変
らず、凝縮可能ガスの分圧は増大する。
従って、ダクト(7)とダクト8)の間を循環する外部
流体への熱の供給を伴って、熱交換器(Ec 2)内に
おけるこの流体の凝縮が起る。
二酸化炭素のその溶媒中の溶液ならひに前記溶液と混和
しない液体はダクト(9)より排出され、デカンタ−回
内にはいる。密度差によって、混和°しない液相は分離
する。より重いと推定される凝縮可能な補助流体は、管
路圓によってデカンタ−0の基部より取出され、混合器
(Ml)内へ入れられる。
より軽い二酸化炭素溶液はダクト+101を経て排出さ
れ、熱交換器(EC3)を通過して、ガス・エントレイ
メントによって沸騰器中)に向って管路αυ内にはいる
前に、その中で再加熱を受ける。
二酸化炭素に乏しくなった溶液はダクト12より排出し
、熱交換器(EC3)内においてその熱の一部を失い、
ダクトa3を経て混合器(M2)にはいる。
このようにして、前記のフローチャートによる熱ポンプ
が作動する場合においては、湿度水準の高い熱が沸騰器
中)に供給され、温度水準の低い熱が蒸発器(ECI)
に供給される。
中等度の温度水準の有効熱を熱交換器(EC2)内で回
収するが、この中において二酸化炭素の吸収と補助流体
の凝縮が結び付く。
冷却運転の場合は、冷源には蒸発器(ECI)がなる。
二酸化炭素、溶媒および凝縮可能な補助流体を用いる本
発明の別の実施方式は、第2図のフローチャートに例示
する通りである。沸騰器(B)において脱着した二酸化
炭素はダクト叫によって混合器(M3)に向って排出さ
れ、その中へ溶媒中の二酸化炭素に比較的富む溶液が入
れられる。この溶液は熱交換器(EC4)内においてさ
らに二酸化炭素に富むようになる。そこでは吸収反応が
増進せしめた熱を、ダク) t+7]より熱交換器(E
C4)へはいって来てダク) +181より排出される
外部流体に向って、排出する。
次いで、二酸化炭素に富むようになった溶液はダク) 
Qlを経て減圧弁(vl)へ導かれる。
この溶液はダクト■によって混合器(M4)に導かれ、
ここで補助流体の液相と混合される。
全体は熱交換器(EC5)内へ入れられ、そこで外部流
体より熱を取込んで(路線c!1)および(221)−
邪気化される。流出液は路線@によってデカンタ−L(
D L)へ送られる。
デカンタ−(Dl)は液相(溶媒中の二酸化炭素に比較
的に乏しくなった溶液)を、二酸化炭素および補助流体
の蒸気を含む蒸気相から分離するのを可能にする。路線
□□□によってデカンター(Dl)から抽出した液相は
ポンプ(Pl)およびダク) (251によって混合器
(め3)へ再び入れられる。
ダクト■によって抽出する蒸気相は混合器(M5)に入
れられるが、そこにはダクト(8)を経て溶質に乏しい
溶媒中溶液もまたはいって来る。
全体はダク)(281を経て熱交換器(EC6)に達し
、二酸化炭素の溶液への吸収反応が行われる。
この反応の増進せしめた熱を外部流体が回収する(ダク
ト(支)および■)。
全圧は変らないので、結果として、CO2の消失によっ
て補助流体の分圧が増大し、熱交換器(EC5)内を支
配する操作条件下においてはその蒸気圧に達する。これ
は補助流体のCO2溶液と混和しないか、はとんど混和
しない液相への凝縮をもたらす。この凝縮は同じく外部
流体による熱回収作用を伴うものである。
ダクトC311の回収する混合液はデカンタ−((、)
2)内へ送られ、そこで重力によって、混和しない液相
が分離される。例えば、CO2溶液か最も重いものと認
めれば、この溶液はダク) +321で取出され、ポン
プ(P2)とダクト印)によって熱交換器(EC7)に
向って運ばれて、管路(財)を経て沸騰器(B)へはい
る前に、再加熱される。
外部流体の作用によって(ダクト(至)および+361
)、沸騰器(B)の温度が上昇せられ、二酸化炭素の脱
着が可能になる。このガスに乏しくなった溶液はダクト
(イ)、熱交換器(EC7)およびダクト■を経て減圧
弁(v2)に戻って、ダクト(4)を通って混合器(M
5)内に再循環せしめられる。
液態の補助流体はダク)C39)によって取出され、循
環ポンプ(P3)およびダクト(401によって混合器
(M4)へ運ばれる。
このようにして、第2図フローチャートによる熱ポンプ
としての運転の場合は、温度水準の高い熱か沸騰器(B
)に供給され、温度水準の低い熱が熱交換器(EC5)
に供給される。中等度の温度水準の有効熱は熱交換器(
EC4)および(EC6)において回収される。冷却運
転の場合は、冷源には熱交換器(EC5)がなる。
第2図のフローチャートに例示する本発明の実施方式は
、従って、従来技術に比して新規な利点を示すものであ
る。
事実、フランス特許第2454591号の第1図に示す
フローチャートの如き標準的な吸収法においては、外部
媒質あるいは外部流体より回収し得る熱の量は、高い温
度水準において沸□騰器にはいる熱の量に実質的に等し
いことが認められている。
第2図のフロアチャートで示す方法によっ−C例示する
如き本発明を以てすれば、熱交換器(EC5)における
外部媒質および外部流体よりの熱の回収は、CO2、常
用の溶媒および炭化水素またはハロゲン化合物の如き安
価でかつ危険のない物質のみを用いるサイクルにおける
補助流体の気化に由来する熱を以て、増加せしめられる
流体(ト)は下記の如き必須条件に適合しなければなら
ない。すなわち 1)少なくとも一部は溶媒(S)中の二酸化炭素溶液と
混和してはならない。
2)二酸化炭素の溶媒(S)への吸収工程の出口温度に
おいて、蒸発工程を支配する全圧よりも低い蒸気圧を有
していなければならない。
上記の条件を満たし、且つ二酸化炭素を可逆的に溶解し
得る(すなわち、溶液のその後の加熱によって二酸化炭
素を放出し得る)如何なる液体も溶媒(8)として用い
ることができる。可逆性というこの条件に適合しさえす
れば、溶媒は任意の化学物質、例としてはアミン類、と
りわけアルカメールアミン、ケトン類、アミド類、エー
テル類、アルコール類、スルホン類、スルホキシド類、
炭酸塩類、カルボン酸エステル類または燐酸エステル類
に属するものであればよい。具体的な溶媒を例として示
せば、水、ジエチレングリコール、N−メチルピロリド
ン、燐酸トリーn−ブチル、スルホラン、ジメチルスル
ホキシド、炭酸プロピレン、三酢酸グリコール、酢酸メ
トキシジエチレングリコール、ポリエチレングリコール
ジメチルエステル、メタノでル、炭酸ナトリウム溶液、
炭酸カリウム溶液、シアン酢酸メチル、ジメチルホルム
アミド、ゲルタロニトリル、オリゴエチレングリコール
メチルイソプロピルエステル、七ノー、ジiまたはトリ
エタノールアミン、七ノー、ジーまたはトリプロパツー
ルアミンの水溶液およびモルホリンの水溶液である。
流体(ト)は二酸化炭素の揮発度に匹敵する揮発性を有
する流体であってもよいし、例えば炭素原子数が3〜1
の間に含まれる炭化水素あるいハトリクロロトリフルオ
ロエタン(R113)またはテトラクロロジフルオロエ
タン(R112)、クロロジフルオロメタン(R22)
、クロロペンタフルオロエタン(R115)、ジクロロ
ジフルオロメタン(R12)、ジクロロフルオロメタン
(R21)、クロロジフルオロブロモメタン(R12B
1)、ジクロロテトラフルオロエタン(R114)の如
き1〜4個の炭素原子を含むハロゲン化炭化水素、もし
くはブタノールまたはペンタノールの如きアルコール、
メチルイソブチルケトンの如きケトン、メチル−n−ブ
チルエーテル、ジプロピルエーテルまたはジブチルエー
テルの如きエセテルを選択することができる。
簡単な事前の試験を行えば、流体(ト)と溶媒とのある
特定の混合物が本発明の条件に適合するか否かをさらに
一般的に確認することができるであろう。すなわち、液
態における流体(ト)が少なくとも一部は溶媒(S)、
場合によっては溶媒(1)中の二酸化炭素溶液と混和し
ないこと、および流体(ト)か工程(e)の条件下にお
いて気化可能であり、工程(a)の条件下において凝縮
可能であることを確かめることになる。
最適の流体(ト)の選択は与えられたLi>用について
の運転温度に左右される。
流体(ト)は必ずしも単体である要はなく、別々の2種
ないし数種の混合物で出来ていてもよい。
この混合物の組成が混合物の蒸気圧の値を決定するので
、不法にとって最適の条件にすることが可能である。
流体(ト)を確定する第2の条件は、なかんずく、蒸発
工程(e)の湿度と吸収工程(a)の温度の間における
、流体(ト)の蒸気圧の変動が蒸発器(e)に定められ
た温度における二酸化炭素の蒸気圧より小さくなければ
ならないということを強(要求するものである。
□本発明を実施例1および実施例2を以て例示する。
実施例1 実施例1は第3図のフローチャートを参照して説明する
。本実施例においては、二酸化炭素は、二酸化炭素の濃
度の異なる、規定の8倍(gN)の2種のジェタノール
アミン(DEa)水溶液中で吸収、脱着され、補助流体
はインペンタン(i−1−05)である。
管路(41)を経て、150℃に近い温度において沸騰
器し)内に液相の二酸化炭素を入れるが、CO2のモル
比0.15は水性溶媒中のC02のモル数のDEAのモ
ル数に対する比によって見積ったものである。外部流体
が熱力(10kw)をもたらしくダクト(4りおよびに
)、これが液相の温度を160℃にする。温度上昇中に
二酸化炭素の脱着が起るが、液相の上方のその田は20
気田近(に上昇する。液相は同時に二酸化炭素に乏しく
なり、上に定義した如きモル比は0.06という値に低
下する。
二酸化炭素に富む蒸気相はダク) +44)によって混
合器(M6)に向って排出され、その中てこの蒸気相と
、時間流量661 l!/hを以てポンプ(P4)およ
びダクト(6を経て入れられるDEA水溶液中のCO2
の液相との間に緊密な接触が起る。
この液相は脱着工程に由来するもので、CO2/DEA
モル比0.575を有している。
混合物はダク) [6)を経て熱交換器(EC8)に入
る。この熱交換器は二酸化炭素の液相への吸収により発
生した熱を外部流体中に排出する(ダクト(4ηおよび
帳)ことによって、このような吸収を可能にする。
熱交換を40℃に限定すれば、0.72という新たなC
O2/DE八モル比をへて示されるCO2含量を有する
アミン水溶液を得る。
混合物は、ダクト(49より排出されて、熱交換器(E
Cg)を通過し、該水溶液の温度を熱交換器(EC9)
内で5℃に低下せしめることによって、C02の吸収を
そこまで続行する。同時にDEA水溶液はCO2に富む
ようになり、CO2/DEAモル比は0.83に達する
に到る。
CO2に富むに到ったこの液相はダクトωによって熱交
換器(EC9)から出て行き、減圧弁(■3)によって
2o気田から1.2気圧に減圧される。
ダクト51)により液体のインペンタンを10℃に近い
温度で入れ、ダクト■内の液体である乳濁液を形成する
。熱交換器(ECIO)のレベルにおいて、インペンタ
ンの蒸発とCo2水溶液からのCO2の脱着が同時に起
る。
この二重の変化に必要な温度水準の低い熱は、ダクト(
至)を通ってはいって来てダクl−+541より出て行
く外部流体がシステムにもたらして来る。
消費熱力は10.360ワツトであり、これは二酸化炭
素の脱着のみによって取出される熱力(8710ワツト
)に比較して19%の利得を示すものである。熱交換器
(ECIO)の出口温度は0℃である。
従って、ダクト時によって、0℃において1゜55気圧
の全(E(CO2については1.2気圧、インペンタン
については0.35気圧の2つの分圧の合計の和)下で
、CO2とインペンタンの混合ガスならびにC02に乏
しくなったDEA水溶液(モル比0.675)の液相を
排出する。
気相と液相の分離はデカンタ−(D3)内で行われる。
C02とインペンタンより成る気相は管路(財))によ
って排出され、ダクト購酩)によってダクト(59)を
経テi!III騰器(B)ヨリ出て来テ減圧弁(V4 
)によって減圧された160℃の液相とともに熱交換器
(EC11)に入る前に、デカンタ−(D4)に由来す
る二酸化炭素の小部分を受入れる。熱交換器(ECII
)内においては、CO2ガスの溶媒溶液中への一部吸収
が熱の放出を伴って起り、この熱は吸収器(5)内を通
過した後のDEA水溶液に与えられる。
65℃において熱交換器を出ても、気相中には二酸化炭
素がなお残存している。気相と液相の混合物は管路田に
よって吸収器(5)に導かれる。
冷却回路(ダクト伯1)および((支))がCO2のア
ミン溶液中への吸収熱ならびに32℃に到るまでのイン
ペンタンの凝縮熱を回収し、溶媒溶液と平衡していたC
O2の分圧は12気圧にJ−Hする。熱交換器(EC1
0)内の全圧は1,55気田であり、蒸発脱着用熱交換
器(ECIQ)と吸収器(5)との間の約0.09気圧
の圧力損失を以て、吸収器内のインペンタンの分圧1.
26気圧が得られる。これは32℃におけるこの物質の
飽和蒸気圧に相当する。インペンタンの凝縮がDEA水
溶液へのCO2の一部吸収と同時に起る。
液体のインペンタンとこの水溶液は相互にほとんど混和
しないので、吸収器回内においては両液相の分離が起る
二酸化炭素を含むアミン水溶液(モル比0.5)はポン
プ(P5)に向う管路(B3)によって取出され、この
ポンプは水溶液をしてダクト(641および熱交換器(
ECII)を通過せしめて、ダクト(41)を経て沸騰
器(B)に入る前に予熱される。
液体のイソペンタンはダクト霞、循環ポンプ(P6)お
よびパイプ51+を通って熱交換器(EC10)に再び
入れられる。
熱交換器(ECIO)に由来しかつデカンタ−(D3 
)内において分離された液体インペンタンは、ダクト霞
によって抽出されかつ熱交換器(EC9)内においてそ
の含む二酸化炭素の一部の脱着を続けることによって、
35℃まで再加熱される。熱交換器(EC9)の出口に
おいて、ダクト額が取出す液相はC02に乏しくなる(
CO2/DEAモル比0.575)。液体・気体の分離
はデカンタ−(D4)内において起る。管路571へ再
び入れた気相のCO2が管路−によって回収され、液相
はポンプ(P4)にょつてダク) +69+よりダクト
(45)を経て混合器(M6)内へ吸込まれる。
本発明による方法は、吸収−脱着状態の二酸化炭素を用
いるサイクルを補助流体のループに組合わせるものであ
るが、これによれば、実施例1の場合、脱着用熱交換器
(ECIO)に必要な出力を、インペンタンを用いない
場合に要求される8710ワツトに比較して1650ワ
ツトだけ増加せしめることができる。
熱ポンプとして作動するこのようなシステムの、回収し
得る熱の高い温度水準の熱に対する比として定義される
性能係数は18710/10000すなわち1,87か
ら(18710+1650 )/10000すなわち2
,03となる。
実施例2 本実施例2は第4図に例示するものである。
本発明が、二酸化炭素、ジェタノールアミン水溶液およ
びクロロジフルオロメタン(R22)の如き化合物を用
いる方法に応用したものである。
非限定的な本実施例によって、実施例1におけるのと同
じ溶媒とともに二酸化炭素を用いるが、R22の如き流
体の気化、次いで凝縮のお蔭で流体の循環用の補助エネ
ルギーを要しないシステムに到達することの有利な可能
性が例示しである。
ジェタノールアミンDEAの水溶液がダクトa■によっ
て沸騰器(B)に達して、外部熱源(2)より来る熱で
そこで120℃になる。
CO2のモル数を溶液中に存在するDEAのモル数を以
て除したものとして定義されるモル比は0.3であり、
溶液の上方におけるC02の分圧は15気圧である。水
溶液の分圧は極めて小さいので、沸騰器(B)内におい
ては15気圧に近い田が存在する。
主としてCO2より成る気相はダクトff31により抽
出されて熱交換1(EC12)に達する。
これはダク) ff4)よりさらに冷たくなってこれか
ら出て行き、液体のR22中において発泡しながら蒸発
器(EV)に受入れられる。
CO2の蒸気相が液体R22中を通過すると後者の一部
気化と蒸発器(EV)内に存在する各相の冷却が惹起さ
れる。ダクト(75+より入りかつダクトaωより出て
行く蛇管状の外部回路によって蒸発器(EV)内の温度
を0℃前後に保つことができる。これはクロロジフルオ
ロメタンの分圧5気圧に相当する。各囲域は実質的に等
圧になっているので、蒸発器内における液相の上方の二
酸化炭素分圧は10気圧に近い。
CO2とR22との混合物でこのように構成される気相
はダクト(資)より排出され、熱交換器(EC12)に
おいて再加熱され、ダクト(2)を経て吸収器(A3)
に達する。
ダクトq印によって、二酸化炭素に乏しくなったジェタ
ノールアミン水溶液の復帰が可能になる。
生成物の出口温度が外部流体の循環(ダクト(めおよび
叫))によって38℃前後に保たれている吸収器内にお
いては、全圧は実質的に恒常であり、蒸発器(EV)内
で支配的な圧力すなわち15気圧に近い。DEA溶液の
熱および濃縮の条件は、気相中に存在−するCO2が吸
収される如きものである。その残留分圧は0.1気圧で
□ある。従って、残存蒸気相の分圧は主として15気圧
に近いR22より成っているか、これはこの気相がDE
A水溶液に混和しない液相として凝縮する如きものであ
る。
凝縮液はダク) +821を経て蒸発器(Ev)に戻る
。CO2に富むようになったDEA水溶液はダクト□□
□より38℃前後で排出され、熱交換器(EC13)に
達して、吸収したC02の一部を放出することによって
沸騰器より来る十字流によって再加熱を受ける。
この現象が熱源(71)の加熱する蛇管(841内で増
幅されて、液・蒸気混合物が管路ttS+内を上昇する
コトが可能になるにガスリフト)。
第4図に示すフローチャートの方法は本発明の1つの実
施例に過ぎず、熱交換器の配置の多くの変法を、記載の
サイクルの種々の個所へ熱力を移すために採用すること
ができる。
実施例に示す運転条件は限定的なものと考えるべきては
ない。
二酸化炭素を用いるその他の組合わせを考慮することが
できる。
二酸化炭素の溶媒は水のみてあっても、あるいはまた有
機溶媒であってもよい。補助作業流体は炭化水素、ハロ
ゲン化炭化水素であっても、さらにまたアルコール族に
属するものであってもよい。
不法は数百ワットより数メガワットに到る、極めて種々
の熱力のスケールについて構想することができる。
極めて各種の設備を本発明による方法を実施するために
用いることができる。
熱交換器は、チューブ・カランドリア型熱交換器あるい
は平板型熱交換器の型式のものであればよい。
吸収工程および脱着工程は、場合によっては自動撹拌機
を備えかつ棚段またはライニングあるいはその他の装置
を有し、この種の操作を行うのに化学工学において最も
頻繁に用いられる型式の塔において、これを行えばよい
蒸発器における脱着工程および蒸発工程の温度は有効に
は一40℃より+80℃に到る7品度範囲内にあればよ
い。
凝縮または吸収温度は、例えば、+20℃より+120
℃に到る温度範囲内にあればよい。
沸騰器の加熱温度は、例えば、80℃より250℃に到
る温度範囲内にあればよい。
装置は一般に最高圧50気圧以下で作動するように設計
される。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図および第4図はいJれもこの発
明の実施態様を示すフローチャーlである。 (D) (Di) seesaws (D4) @@@
デカンター1(Ml)・・・・・・ (M6)・・・混
合器、(ECI) 拳・・・・・(EC13)・・・熱
交換器、(B)・・・沸騰器、(A)(A3)・・・吸
収器、(Ev)・・拳蒸発器。 以上 特許出願人   アンスティテユ・フランセ・デュ・ベ
トロール 外4名

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)冷気および/または熱を生産するための吸収法で
    あって、下記の各工程、すなわちa)吸収/凝縮工程に
    おいて、溶媒(S)の液相を、補助流体(ト)と二酸化
    炭素をともに含む気相に接触せしめ、溶媒(S)中の二
    酸化炭素溶液と流体(ト)の液相とを得るようにし、該
    液相流体(ト)は少なくとも一部溶媒(S)中の二酸化
    炭素溶液と混和せず、流体(ト)は工程(+1)の条件
    下においては気化可能でかつ工程(&)の条件下におい
    ては凝縮可能な流体であり、しがして溶媒(S)中への
    二酸化炭素の吸収熱と流体(ト)の凝縮熱とを外部流体
    へ伝達する工程と、 b)溶媒(S)中の二酸化炭素溶液を液相流体(5)か
    ら分離する工程と、 C)溶媒(S)中の二酸化炭素溶液を脱着工程へ送りか
    つこの溶液を脱着条件下に置いて、外部流体より脱着熱
    を取込みながら、二酸化炭素に乏しくなった液相溶媒と
    二酸化炭素に富む蒸気相とを得るようにし、しかして二
    酸化炭素に乏しくなった前記溶媒液相を吸収/凝縮工程
    (IL)に再循環せしめて、そこにおいて溶媒(S)の
    液相を形成する工程と、 d)吸収/凝縮工程(a)において得られかつ工程(b
    )において分離された流体(ト)の凝縮液相の少なくと
    も一部を、脱着工程((1)において溶媒(S)中の二
    酸化炭素溶液より得られた二酸化炭素の気相の少なくと
    も一部と混合する工程と、e)工程(d)において得ら
    れた混合物を蒸発工程に付し、外部流体より流体(ト)
    の蒸発熱を取込みながら、流体口の蒸気と二酸化炭素と
    の混合物より成る気相を回収する工程と、f)工程(e
    )において得られた気相を吸収/凝縮工程(a)に付す
    る工程と を含む方法。
  2. (2)  工程((+)の後の追加工程(C′)におい
    て、工程(0)において得られた二酸化炭素に富む蒸気
    相を二酸化炭素の補助溶媒液相と混合して、前記補助液
    相中の二酸化炭素を溶解するようにし、溶解熱を外部媒
    質に向って排出し、しかして減圧して、溶解した二酸化
    炭素を脱着するようにし、脱着した二酸化炭素が、工程
    (d)において、流体(ト)の凝縮液相を混合する、二
    酸化炭素の少なくとも一部を特徴する特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
  3. (3)  工程(d)において流体(ト)の凝縮液相と
    混合した気体の二酸化炭素が少なくとも一部その溶液と
    して二酸化炭素の減圧した補助溶媒液相中に存在し、二
    酸化炭素の脱着を工程(6)において続行して脱着が少
    なくとも一部流体(ト)の蒸発と同時に行われるように
    し、これより生ずる脱着した液相を気体の流体口と気体
    の二酸化炭素を含む気相から分離し、しかして脱着した
    液相の一部を工程(C′)へ戻す、特許請求の範囲第2
    項記載の方法。
  4. (4)  流体(ト)が炭化水素あるいはハロゲン化炭
    化水素であり、溶媒(S)がアミンの水溶液である、特
    許請求の範囲第1〜3項のうちいずれかに1項記載の方
    法。
JP58001627A 1982-01-07 1983-01-07 二酸化炭素と凝縮性流体を用いる冷気および/または熱の生産法 Pending JPS58123070A (ja)

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