專利名稱：連續(xù)制備鹽混合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備鹽混合物的方法。為此目的，使用一種通常是密封的設(shè)備，該設(shè)備包括所需原料的計(jì)量裝置，固體加料裝置，反應(yīng)器和過濾裝置，這些裝置通過在線分析進(jìn)行控制。本發(fā)明還涉及一種由該方法制備的鹽混合物，以及它的用途。
EP-B 0 616 630公開了一種組成為Mg(NO3)2·6H2O/LiNO3的鹽混合物，它可以用作潛熱存儲(chǔ)體系，特別用于機(jī)動(dòng)車輛。通過共同熔化兩種起始組分來制備這種混合物。但是，這種制備方法并不方便，它需要大量時(shí)間而且價(jià)格昂貴。
本發(fā)明的目的在于避免已有技術(shù)的不利之處。當(dāng)實(shí)際使用這種鹽混合物時(shí)，為了防止腐蝕設(shè)備部件，有利的是pH盡可能呈中性(pH5-8)，而且鐵含量盡可能低。
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備基于硝酸鎂和硝酸鋰的鹽混合物的方法，其特征在于-將MgO和LiOH·H2O這兩種固體原料單獨(dú)地或用重量計(jì)量裝置(1a和1b)預(yù)混合供入裝有稀硝酸的反應(yīng)器(3)，-通過反應(yīng)放出的熱引發(fā)形成鹽混合物的熔體的反應(yīng)，-當(dāng)反應(yīng)完全時(shí)，用泵(P3)將熔體供入過濾裝置(4)，并從那里排出產(chǎn)物，本方法的整個(gè)過程由在線分析進(jìn)行控制。
在整個(gè)工藝過程中反應(yīng)溫度使反應(yīng)器內(nèi)部溫度維持在所需水平上，同時(shí)由于組分溶解導(dǎo)致熔體形成。
本方法的特征在于良好的實(shí)用性，使用簡(jiǎn)單的原料以及低成本。
形成的鹽混合物是一種低共熔混合物，它含有83.7重量份(pbw)的Mg(NO3)2·6H2O和16.3pbw的LiNO3，這對(duì)應(yīng)于40mol％LiNO3對(duì)60mol％Mg(NO3)2的比例。在大約71-78℃的熔程范圍內(nèi)它具有一個(gè)中心位于75.6℃的尖銳的最大值，而且它具有171.5J/g的熔化熱或者相變熱。在無限量的熔化和固化循環(huán)中，這種混合物非常穩(wěn)定，而且相變點(diǎn)和相變熱不發(fā)生變化，因此也不發(fā)生相分離。另外令人驚奇的是用本方法可以獲得鐵含量≤0.75μg/g，該值滿足有關(guān)透明熔體和白色晶體的要求。同樣令人驚奇的是過濾后熔體的pH處于中性范圍內(nèi)。
所示的流程圖描述了依照本發(fā)明的方法。使用的原料為MgO和LiOH·H2O，將它們連續(xù)送入帶有攪拌器的反應(yīng)器(3)，可以以化學(xué)計(jì)量混合物送入或者優(yōu)選各自從儲(chǔ)罐V1和V2經(jīng)重量計(jì)量裝置(1a)和(1b)送入。將來自儲(chǔ)罐(V3)的稀HNO3(大約71％)平行地計(jì)量送入(3)或者由濃HNO3和水制備并通過泵(P1)和(P2)送入(3)中。為了使固體原料較好地分散，優(yōu)選分散性固體加料。
該反應(yīng)(即在反應(yīng)器(3)中連續(xù)制備熔體)自熱地進(jìn)行。這意味著該工藝過程的放熱足以使反應(yīng)器的內(nèi)部溫度維持在所需水平，并且不需要其他熱能。該內(nèi)部溫度通常為大約90℃，但是也可以通過各種措施采取更高的值。溫度對(duì)溶解速率有正面影響，而后者又取決于反應(yīng)器(3)的尺寸。如果密封設(shè)備中的溫度升高，溶解速率便同時(shí)提高。一般采用的溫度為大約80℃至150℃，優(yōu)選至多110℃。對(duì)于更高溫度值的情況，必須使用密封設(shè)備，因?yàn)槿垠w中水含量的變化會(huì)影響溶解速率，并因而影響溶解過程中必須的停留時(shí)間以及熔化的比熱含。反應(yīng)器(3)中的平均停留時(shí)間通常為10-20小時(shí)，優(yōu)選5小時(shí)，但是可以通過適當(dāng)?shù)拇胧?例如溫度、混合強(qiáng)度、水含量)縮短為1小時(shí)。
pH同樣會(huì)對(duì)溶解速率和Fe雜質(zhì)的過濾性產(chǎn)生重要影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)參數(shù)的比值在pH為0.5時(shí)為最適宜。這樣可以成功地除去Fe雜質(zhì)，同時(shí)溶解速率也處于該值的取值范圍內(nèi)。令人驚奇的是盡管在實(shí)際意義上無法檢測(cè)熔體的pH，因?yàn)槌Ｒ?guī)探針測(cè)試基于稀釋水溶液，但使用市售電極可以檢測(cè)和調(diào)節(jié)熔體的pH。因此這里使用市售裝置，例如凝膠電極(制造商為德國的Ingold)。
連續(xù)從反應(yīng)器(3)中排出熔體并將它送去過濾。為此目的，通過泵(P3)將它送入市售過濾系統(tǒng)(4)?，F(xiàn)已證明經(jīng)由深床過濾層的過濾、自動(dòng)海綿過濾、在緩沖組件中的深床過濾和優(yōu)選借助陶瓷膜的膜過濾是成功的。過濾之后，排出得到的產(chǎn)物。
在工廠中借助在線分析控制本方法的過程。建議測(cè)試以下關(guān)鍵參數(shù)a)水含量，b)Fe含量，c)pH，d)Li/Mg離子比，和e)反應(yīng)器(3)中的質(zhì)量流速、裝料水平、壓力和溫度。
在計(jì)量用于酸調(diào)節(jié)的稀釋水的過程中，必須測(cè)試水含量，但是在必須監(jiān)測(cè)水含量的其他點(diǎn)上也是合適的。熔體中鐵含量可以從呈黃褐色看出?？梢栽诜磻?yīng)器(3)中測(cè)定鐵含量，但特別是在過濾(4)后的產(chǎn)物流中測(cè)定鐵含量?？梢钥刂芁i/Mg離子比，例如通過控制組分的重量計(jì)量裝置。同樣可以通過重量計(jì)量裝置測(cè)定并調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)器(3)的質(zhì)量流速。
使用常規(guī)的市售測(cè)試技術(shù)可以在該工藝過程中的不同點(diǎn)檢測(cè)借助所述參數(shù)的過程控制。
一般該工藝過程在熔體中進(jìn)行而不添加過量水。但是，有時(shí)可能需要使用過量的水，例如為了提高溶解速率，并因此縮短所需的平均停留時(shí)間。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)在溶解工序后在操作流程中加入連續(xù)式蒸發(fā)器。然后應(yīng)當(dāng)確保在此位置也檢測(cè)水含量。
根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)方法獲得的鹽混合物的特征在于高純度，特殊組成和便宜的制備過程。
因此它特別適合用作潛熱存儲(chǔ)體系，該體系用來存儲(chǔ)和利用來自熱源(例如所有類型的內(nèi)燃機(jī)，優(yōu)選用于機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃機(jī))的余熱。但是，還可以存儲(chǔ)和利用來自使用固定內(nèi)燃機(jī)(例如在電力生產(chǎn)中和船舶發(fā)動(dòng)機(jī)中)的余熱，例如為了生產(chǎn)供熱熱水或加熱目的。如果相變熱足夠，對(duì)于其他發(fā)熱源也可以采用這種存儲(chǔ)體系，例如在民用設(shè)施中或用于存儲(chǔ)太陽能。它適用于所有高于80℃時(shí)熱過量而且可以在該溫度范圍內(nèi)使用該熱的情況。
權(quán)利要求
1.連續(xù)制備基于硝酸鎂和硝酸鋰的鹽混合物的方法，其特征在于將MgO和LiOH×H2O這兩種固體原料單獨(dú)或用重量計(jì)量裝置(1a和1b)預(yù)混合供入裝有稀硝酸的反應(yīng)器(3)，通過反應(yīng)放出的熱引發(fā)形成鹽混合物的熔體的反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)完全時(shí)，用泵(P3)將熔體供入過濾裝置(4)，并從那里排出產(chǎn)物，本方法的整個(gè)過程由在線分析進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在整個(gè)工藝過程中通過反應(yīng)熱將反應(yīng)器內(nèi)部溫度保持在所需水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過溶解組分形成熔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于原料以40mol％LiNO3對(duì)60mol％Mg(NO3)2的比例使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于以分散性固體加料形式進(jìn)行固體原料的加料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于反應(yīng)器的內(nèi)部溫度為80℃至150℃，優(yōu)選至110℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于停留時(shí)間為10-20小時(shí)，優(yōu)選5小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法制備的鹽混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的鹽混合物作為潛熱存儲(chǔ)體系的用途，用于存儲(chǔ)和利用來自熱源的余熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用途，用于所有類型的內(nèi)燃機(jī)，優(yōu)選機(jī)動(dòng)車輛，以及電力生產(chǎn)和船舶發(fā)動(dòng)機(jī)中的固定內(nèi)燃機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)鹽混合物的方法。為此目的，使用通常密封的設(shè)備。該設(shè)備包括所需原料的計(jì)量裝置，固體物質(zhì)加料裝置，反應(yīng)器和過濾裝置，這些裝置通過在線分析進(jìn)行控制。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)此方法制備的鹽混合物，以及它的用途。
文檔編號(hào)C09K5/06GK1501969SQ02807942
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者H－L·奧雷姆, H-L 奧雷姆 申請(qǐng)人:默克專利有限公司