專利名稱:連續制備鹽混合物的方法
技術領域:
本發明涉及一種連續制備鹽混合物的方法。為此目的,使用一種通常是密封的設備,該設備包括所需原料的計量裝置,固體加料裝置,反應器和過濾裝置,這些裝置通過在線分析進行控制。本發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體系,特別用于機動車輛。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,它需要大量時間而且價格昂貴。
本發明的目的在于避免已有技術的不利之處。當實際使用這種鹽混合物時,為了防止腐蝕設備部件,有利的是pH盡可能呈中性(pH5-8),而且鐵含量盡可能低。
本發明涉及一種連續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地或用重量計量裝置(1a和1b)預混合供入裝有稀硝酸的反應器(3),-通過反應放出的熱引發形成鹽混合物的熔體的反應,-當反應完全時,用泵(P3)將熔體供入過濾裝置(4),并從那里排出產物,本方法的整個過程由在線分析進行控制。
在整個工藝過程中反應溫度使反應器內部溫度維持在所需水平上,同時由于組分溶解導致熔體形成。
本方法的特征在于良好的實用性,使用簡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,這對應于40mol%LiNO3對60mol%Mg(NO3)2的比例。在大約71-78℃的熔程范圍內它具有一個中心位于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中,這種混合物非常穩定,而且相變點和相變熱不發生變化,因此也不發生相分離。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。
所示的流程圖描述了依照本發明的方法。使用的原料為MgO和LiOH·H2O,將它們連續送入帶有攪拌器的反應器(3),可以以化學計量混合物送入或者優選各自從儲罐V1和V2經重量計量裝置(1a)和(1b)送入。將來自儲罐(V3)的稀HNO3(大約71%)平行地計量送入(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,優選分散性固體加料。
該反應(即在反應器(3)中連續制備熔體)自熱地進行。這意味著該工藝過程的放熱足以使反應器的內部溫度維持在所需水平,并且不需要其他熱能。該內部溫度通常為大約90℃,但是也可以通過各種措施采取更高的值。溫度對溶解速率有正面影響,而后者又取決于反應器(3)的尺寸。如果密封設備中的溫度升高,溶解速率便同時提高。一般采用的溫度為大約80℃至150℃,優選至多110℃。對于更高溫度值的情況,必須使用密封設備,因為熔體中水含量的變化會影響溶解速率,并因而影響溶解過程中必須的停留時間以及熔化的比熱含。反應器(3)中的平均停留時間通常為10-20小時,優選5小時,但是可以通過適當的措施(例如溫度、混合強度、水含量)縮短為1小時。
pH同樣會對溶解速率和Fe雜質的過濾性產生重要影響。已經發現這兩個參數的比值在pH為0.5時為最適宜。這樣可以成功地除去Fe雜質,同時溶解速率也處于該值的取值范圍內。令人驚奇的是盡管在實際意義上無法檢測熔體的pH,因為常規探針測試基于稀釋水溶液,但使用市售電極可以檢測和調節熔體的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)。
連續從反應器(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(4)。現已證明經由深床過濾層的過濾、自動海綿過濾、在緩沖組件中的深床過濾和優選借助陶瓷膜的膜過濾是成功的。過濾之后,排出得到的產物。
在工廠中借助在線分析控制本方法的過程。建議測試以下關鍵參數a)水含量,b)Fe含量,c)pH,d)Li/Mg離子比,和e)反應器(3)中的質量流速、裝料水平、壓力和溫度。
在計量用于酸調節的稀釋水的過程中,必須測試水含量,但是在必須監測水含量的其他點上也是合適的。熔體中鐵含量可以從呈黃褐色看出。可以在反應器(3)中測定鐵含量,但特別是在過濾(4)后的產物流中測定鐵含量。可以控制Li/Mg離子比,例如通過控制組分的重量計量裝置。同樣可以通過重量計量裝置測定并調節進入反應器(3)的質量流速。
使用常規的市售測試技術可以在該工藝過程中的不同點檢測借助所述參數的過程控制。
一般該工藝過程在熔體中進行而不添加過量水。但是,有時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間。在這種情況下,應當在溶解工序后在操作流程中加入連續式蒸發器。然后應當確保在此位置也檢測水含量。
根據本發明的連續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體系,該體系用來存儲和利用來自熱源(例如所有類型的內燃機,優選用于機動車輛的內燃機)的余熱。但是,還可以存儲和利用來自使用固定內燃機(例如在電力生產中和船舶發動機中)的余熱,例如為了生產供熱熱水或加熱目的。如果相變熱足夠,對于其他發熱源也可以采用這種存儲體系,例如在民用設施中或用于存儲太陽能。它適用于所有高于80℃時熱過量而且可以在該溫度范圍內使用該熱的情況。
權利要求
1.連續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或用重量計量裝置(1a和1b)預混合供入裝有稀硝酸的反應器(3),通過反應放出的熱引發形成鹽混合物的熔體的反應,當反應完全時,用泵(P3)將熔體供入過濾裝置(4),并從那里排出產物,本方法的整個過程由在線分析進行控制。
2.根據權利要求1的方法,其特征在于在整個工藝過程中通過反應熱將反應器內部溫度保持在所需水平。
3.根據權利要求1或2的方法,其特征在于通過溶解組分形成熔體。
4.根據權利要求1-3中一項或多項的方法,其特征在于原料以40mol%LiNO3對60mol%Mg(NO3)2的比例使用。
5.根據權利要求1-4中一項或多項的方法,其特征在于以分散性固體加料形式進行固體原料的加料。
6.根據權利要求1-5中一項或多項的方法,其特征在于反應器的內部溫度為80℃至150℃,優選至110℃。
7.根據權利要求1-6中一項或多項的方法,其特征在于停留時間為10-20小時,優選5小時。
8.根據權利要求1-7中一項或多項的方法制備的鹽混合物。
9.根據權利要求8的鹽混合物作為潛熱存儲體系的用途,用于存儲和利用來自熱源的余熱。
10.根據權利要求9的用途,用于所有類型的內燃機,優選機動車輛,以及電力生產和船舶發動機中的固定內燃機。
全文摘要
本發明涉及一種連續生產鹽混合物的方法。為此目的,使用通常密封的設備。該設備包括所需原料的計量裝置,固體物質加料裝置,反應器和過濾裝置,這些裝置通過在線分析進行控制。本發明還涉及一種根據此方法制備的鹽混合物,以及它的用途。
文檔編號C09K5/06GK1501969SQ02807942
公開日2004年6月2日 申請日期2002年3月14日 優先權日2001年4月11日
發明者H-L·奧雷姆, H-L 奧雷姆 申請人:默克專利有限公司