专利名称：可生物降解的抗冻传热液体，其在近地表地热设备中的用途和用于其制备的浓缩物的制作方法
可生物降解的抗冻传热液体，其在近地表地热设备中的用途和用于其制备的浓缩物本发明涉及传热液体，其用于近地表地热设备，其在低于凝固点的温度不冻结，其提供可靠的腐蚀保护且其易于生物降解。近地表地热设备的数目在增长，因为它们是生态学上有意义的获取热量替代方案。这样的工艺现已完全成熟并且在经济上也被看作为了获取热量而使用油、气或其它化石燃料的常规系统的良好替代方案。随着近地表地热设备的数量增长，系统泄漏时传热介质到达土壤并在那里造成生态学上的破坏的风险也在增加。经常作为传热介质的成分使用的二醇(乙二醇或丙二醇)具有良好的可生物降解性，这在研究中得到体现(Geothermics 36(2007)348-361)。良好的可生物降解性应理解为根据OECD法确定的可降解性。
在不将防冻添加剂，例如甘油添加到传热液体中的情况下，近地表的地热装置的效率大多严重受限或者当水是传热体成分时，必须随后进行更深的钻孔以获得相同的热量输入。更深地钻孔到土壤中在生态学上和经济上是有问题的。此外，部分在该领域使用的新型热泵如此有效，使得当在热泵中从传热介质中取走能量之后，传热介质的温度在进入土壤时低于零度并因此需要防冻。然而，所使用的防腐蚀添加剂也越来越成为环境相容性测试的焦点。为了能够保证良好且足够的腐蚀防护和系统的无故障运转，必须添加防腐蚀添加剂。在没有这样的添加剂的情况下，泄漏概率显著增加并且腐蚀产物，例如金属离子可能进入土地。所使用的防冻添加剂还额外提高了腐蚀风险。经常使用的二醇通过随着时间的氧化而形成有机酸，所述有机酸起到严重的腐蚀促进作用。根据目前的现有技术，经常使用可生物降解性低的防腐蚀添加剂，例如苯并三唑。这在能够以较大规模地到达环境中的飞机和跑道除冰剂中目前已经不再被官方所允许。作为腐蚀抑制剂，在即将使用的传热液体中例如还使用胺(通常损害水体的或对鱼有毒的)，其对环境的影响同样归于有害的。可生物降解的腐蚀抑制剂例如由US-5785895是已知的，其中描述了可生物降解的咪唑。在US 7060199中描述了用于机械传动，特别是蒸汽机的可生物降解的功能液体。DE-A-198 30 493描述了用于太阳能设备的传热体，其含有二醇和腐蚀抑制剂。在US-7241391中公开了用于防止结垢的配制剂，其含有可生物降解的防腐蚀抑制剂和水垢分散剂，它们应当用于纯粹输送水的系统。本发明的目的在于发现传热液体，其易于生物降解并因此适合于在近地表地热设备中使用，并且其保证足够的腐蚀保护。因此，本发明的主题是不含三唑的组合物在近地表地热设备中作为传热液体的用途，所述组合物除水以外含有a) 9. 2至49. 5重量％的至少一种C2-至C3-亚烷基二醇、C2-至C3-聚亚烷基二醇或甘油，
b)0. I至4重量％的至少一种腐蚀抑制剂，条件是，c)所述组合物根据测试方法OE⑶301A是良好地可生物降解的(“易于降解”)，d)所述组合物根据测试方法OE⑶311具有至少75 %的厌氧的可生物降解性，e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用的腐蚀抑制剂根据OECD 301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂 )是良好地可生物降解的(“易于降解”)。本发明的另一主题是用于近地表地热设备的不含三唑的传热液体，其含有水和a) 9. 2至49. 5重量％的至少一种C2-至C3-亚烷基二醇、C2-至C3-聚亚烷基二醇或甘油，b)0. I至4重量％的至少一种腐蚀抑制剂，条件是，c)所述传热液体根据测试方法OE⑶301A是良好地可生物降解的(“易于降解”)，d)所述传热液体根据测试方法OE⑶311具有至少75%的厌氧的可生物降解性，e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用的腐蚀抑制剂根据OECD 301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂)是良好地可生物降解的(“易于降解”)。本发明的另一主题是用于制备传热液体的不含三唑的传热浓缩物，其含有a) 92. 4至98. 9重量％的至少一种C2-至C3-亚烷基二醇、C2-至C3-聚亚烷基二醇或甘油，b) I. I至7. 6重量％的至少一种腐蚀抑制剂，条件是，c)所述传热浓缩物根据测试方法OE⑶301A是良好地可生物降解的(“易于降解，，)，d)所述传热浓缩物根据测试方法OE⑶311具有至少75%的厌氧的可生物降解性，e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用的腐蚀抑制剂根据OECD 301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂)是良好地可生物降解的(“易于降解”)。本发明的另一主题是运行近地表地热设备的方法，其中根据本发明的传热液体起转移热能的作用。优选地，成分a)和b)各自是良好地可生物降解的。术语“不含三唑”表示三唑不以可检出的量存在。在根据本发明的用途和根据本发明的传热液体中，水的份额在优选的实施方式中加和为100重量％。如果根据本发明的传热浓缩物含有除组分a)和组分b)以外的另外的成分，则所有以>0. 02重量％的浓度包含的单个组分满足可生物降解性的条件。根据本发明的组合物及其成分的可生物降解性根据OE⑶Guidelines forTesting of Chemicals 301 和 311 确定。根据本发明的传热浓缩物和根据本发明的传热液体根据测试方法OECD 301A,1992年7月17日的文本是良好地可生物降解的(“易于降解”)。测试方法OE⑶301A可应用于根据本发明的传热浓缩物和根据本发明的传热液体，因为二者都是水溶的。良好的可生物降解性定义在OE⑶301的第10款。根据本发明的传热浓缩物和根据本发明的传热液体具有根据测试方法OECD 311，2006年3月23日的文本的至少75%，优选至少80%的厌氧的可生物降解性。所述腐蚀抑制剂或者，在使用多于一种腐蚀抑制剂时，全部所使用的腐蚀抑制剂根据各自可应用的测试方法OECD 301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂)各自以1992年7月17日的文本，是良好地可生物降解的(“易于降解”)。良好的可生物降解性定义在OE⑶301的第10款。在一种优选的实施方式中，根据本发明的传热浓缩物或根据本发明的传热液体含有氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液以调节7. 0至11. 4的pH值，或者在根据本发明的应用时调节该值。这例如用于中和任选存在的有机酸和作为所谓的储备碱度，即防止由于氧化性二醇降解产物造成的PH值降低的缓冲容量。成分a)在传热浓缩物中的份额优选为介于92和97重量％之间，尤其是介于93和95重量％之间。腐蚀抑制剂b)在传热浓缩物中的份额优选为介于2和7重量％之间，尤其是介于5和7重量％之间。本发明的特别优选的实施方式是传热液体，其含有a) 20至40重量％的至少一种防冻添加剂，选自C2至C3-亚烷基二醇、C2至C3-聚亚烷基二醇和甘油，b)0. 2至3. 2重量％的至少一种腐蚀抑制剂，和c) 66. 8 至 78. 8 重量 ％ 的水；及其在近地表的地热装置中的用途。优选的腐蚀抑制剂是下式的化合物的碱金属盐、碱土金属盐或胺盐
权利要求
1.不含三唑的组合物在近地表地热设备中作为传热液体的用途，所述组合物除水以外含有a)9. 2至49. 5重量％的至少一种C2-至C3-亚烷基二醇、C2-至C3-聚亚烷基二醇或甘油， b)0.I至4重量％的至少一种腐蚀抑制剂， 条件是， c)所述组合物根据测试方法OE⑶301A是良好地可生物降解的(“易于降解”)， d)所述组合物根据测试方法OE⑶311具有至少75%的厌氧的可生物降解性， e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用的腐蚀抑制剂根据OECD301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂)是良好地可生物降解的(“易于降解”)。
2.根据权利要求I的用途，其中，所述腐蚀抑制剂选自硅酸盐，硝酸盐，苯甲酸钠或单羧酸、二羧酸和三羧酸的盐。
3.根据权利要求I和/或2的用途，其特征在于，腐蚀抑制剂的含量为2至7重量％。
4.根据权利要求I一 3中一项或多项的用途，其中，所述腐蚀抑制剂是下式的化合物的碱金属盐、碱土金属盐或胺盐
5.根据权利要求I一 4中一项或多项的用途，其中，pH值为介于7.0和11. 4之间。
6.用于近地表地热设备的不含三唑的传热液体，其含有水和a)9. 2至49. 5重量％的至少一种C2至C3-亚烷基二醇、C2至C3-聚亚烷基二醇或甘油， b)0.I至4重量％的至少一种腐蚀抑制剂， 条件是， c)所述传热液体根据测试方法OE⑶301A是良好地可生物降解的(“易于降解”)， d)所述传热液体根据测试方法OE⑶311具有至少75%的厌氧的可生物降解性， e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用的腐蚀抑制剂根据OECD301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂)是良好地可生物降解的(“易于降解”)。
7.根据权利要求6的传热液体，其中，含有 a)20至40重量％的至少一种防冻添加剂，选自C2至C3-亚烷基二醇、C2至C3-聚亚烷基二醇和甘油， b)0.2至3. 2重量％的至少一种腐蚀抑制剂，和 c)66.8至78. 8重量％的水。
8.用于制备传热液体的不含三唑的传热浓缩物，其含有a)92. 4至98. 9重量％的至少一种C2至C3-亚烷基二醇、C2至C3-聚亚烷基二醇或甘油， b)I. I至7. 6重量％的至少一种腐蚀抑制剂， 条件是，c)所述传热浓缩物根据测试方法OECD301A是良好地可生物降解的(“易于降解”)，d)所述传热浓缩物根据测试方法OECD311具有至少75%的厌氧的可生物降解性， e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用 的腐蚀抑制剂根据OECD301A (对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B (对于难水溶的腐蚀抑制剂)是良好地可生物降解的(“易于降解”)。
全文摘要
可生物降解的防冻传热液体，其在近地表地热设备中用途，和浓缩物。本发明的主题是不含三唑的组合物在近地表地热设备中作为传热液体的用途，所述组合物除水以外含有a)9.2至49.5重量％的至少一种C2至C3-亚烷基二醇、C2至C3-聚亚烷基二醇或甘油，b)0.1至4重量％的至少一种腐蚀抑制剂，条件是，c)所述组合物根据测试方法OECD 301A是良好地可生物降解的(“易于降解”)，d)所述组合物根据测试方法OECD 311具有至少75％的厌氧的可生物降解性，e)所述腐蚀抑制剂或全部的所使用的腐蚀抑制剂根据OECD 301A(对于水溶性腐蚀抑制剂)或OECD 301B(对于难水溶的腐蚀抑制剂)是良好地可生物降解的(“易于降解”)。
文档编号C23F11/14GK102770503SQ201180005081
公开日2012年11月7日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年3月5日
发明者A·斯坦科维亚克, J·斯库斯特, M·安特哈斯尔伯格, M·维德里奇, S·德罗尼亚 申请人:科莱恩金融(Bvi)有限公司