专利名称：连续制备盐混合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种连续制备盐混合物的方法。为此目的，使用一种通常是密封的设备，该设备包括所需原料的计量装置，固体加料装置，反应器和过滤装置，这些装置通过在线分析进行控制。本发明还涉及一种由该方法制备的盐混合物，以及它的用途。
EP-B 0 616 630公开了一种组成为Mg(NO3)2·6H2O/LiNO3的盐混合物，它可以用作潜热存储体系，特别用于机动车辆。通过共同熔化两种起始组分来制备这种混合物。但是，这种制备方法并不方便，它需要大量时间而且价格昂贵。
本发明的目的在于避免已有技术的不利之处。当实际使用这种盐混合物时，为了防止腐蚀设备部件，有利的是pH尽可能呈中性(pH5-8)，而且铁含量尽可能低。
本发明涉及一种连续制备基于硝酸镁和硝酸锂的盐混合物的方法，其特征在于-将MgO和LiOH·H2O这两种固体原料单独地或用重量计量装置(1a和1b)预混合供入装有稀硝酸的反应器(3)，-通过反应放出的热引发形成盐混合物的熔体的反应，-当反应完全时，用泵(P3)将熔体供入过滤装置(4)，并从那里排出产物，本方法的整个过程由在线分析进行控制。
在整个工艺过程中反应温度使反应器内部温度维持在所需水平上，同时由于组分溶解导致熔体形成。
本方法的特征在于良好的实用性，使用简单的原料以及低成本。
形成的盐混合物是一种低共熔混合物，它含有83.7重量份(pbw)的Mg(NO3)2·6H2O和16.3pbw的LiNO3，这对应于40mol％LiNO3对60mol％Mg(NO3)2的比例。在大约71-78℃的熔程范围内它具有一个中心位于75.6℃的尖锐的最大值，而且它具有171.5J/g的熔化热或者相变热。在无限量的熔化和固化循环中，这种混合物非常稳定，而且相变点和相变热不发生变化，因此也不发生相分离。另外令人惊奇的是用本方法可以获得铁含量≤0.75μg/g，该值满足有关透明熔体和白色晶体的要求。同样令人惊奇的是过滤后熔体的pH处于中性范围内。
所示的流程图描述了依照本发明的方法。使用的原料为MgO和LiOH·H2O，将它们连续送入带有搅拌器的反应器(3)，可以以化学计量混合物送入或者优选各自从储罐V1和V2经重量计量装置(1a)和(1b)送入。将来自储罐(V3)的稀HNO3(大约71％)平行地计量送入(3)或者由浓HNO3和水制备并通过泵(P1)和(P2)送入(3)中。为了使固体原料较好地分散，优选分散性固体加料。
该反应(即在反应器(3)中连续制备熔体)自热地进行。这意味着该工艺过程的放热足以使反应器的内部温度维持在所需水平，并且不需要其他热能。该内部温度通常为大约90℃，但是也可以通过各种措施采取更高的值。温度对溶解速率有正面影响，而后者又取决于反应器(3)的尺寸。如果密封设备中的温度升高，溶解速率便同时提高。一般采用的温度为大约80℃至150℃，优选至多110℃。对于更高温度值的情况，必须使用密封设备，因为熔体中水含量的变化会影响溶解速率，并因而影响溶解过程中必须的停留时间以及熔化的比热含。反应器(3)中的平均停留时间通常为10-20小时，优选5小时，但是可以通过适当的措施(例如温度、混合强度、水含量)缩短为1小时。
pH同样会对溶解速率和Fe杂质的过滤性产生重要影响。已经发现这两个参数的比值在pH为0.5时为最适宜。这样可以成功地除去Fe杂质，同时溶解速率也处于该值的取值范围内。令人惊奇的是尽管在实际意义上无法检测熔体的pH，因为常规探针测试基于稀释水溶液，但使用市售电极可以检测和调节熔体的pH。因此这里使用市售装置，例如凝胶电极(制造商为德国的Ingold)。
连续从反应器(3)中排出熔体并将它送去过滤。为此目的，通过泵(P3)将它送入市售过滤系统(4)。现已证明经由深床过滤层的过滤、自动海绵过滤、在缓冲组件中的深床过滤和优选借助陶瓷膜的膜过滤是成功的。过滤之后，排出得到的产物。
在工厂中借助在线分析控制本方法的过程。建议测试以下关键参数a)水含量，b)Fe含量，c)pH，d)Li/Mg离子比，和e)反应器(3)中的质量流速、装料水平、压力和温度。
在计量用于酸调节的稀释水的过程中，必须测试水含量，但是在必须监测水含量的其他点上也是合适的。熔体中铁含量可以从呈黄褐色看出。可以在反应器(3)中测定铁含量，但特别是在过滤(4)后的产物流中测定铁含量。可以控制Li/Mg离子比，例如通过控制组分的重量计量装置。同样可以通过重量计量装置测定并调节进入反应器(3)的质量流速。
使用常规的市售测试技术可以在该工艺过程中的不同点检测借助所述参数的过程控制。
一般该工艺过程在熔体中进行而不添加过量水。但是，有时可能需要使用过量的水，例如为了提高溶解速率，并因此缩短所需的平均停留时间。在这种情况下，应当在溶解工序后在操作流程中加入连续式蒸发器。然后应当确保在此位置也检测水含量。
根据本发明的连续方法获得的盐混合物的特征在于高纯度，特殊组成和便宜的制备过程。
因此它特别适合用作潜热存储体系，该体系用来存储和利用来自热源(例如所有类型的内燃机，优选用于机动车辆的内燃机)的余热。但是，还可以存储和利用来自使用固定内燃机(例如在电力生产中和船舶发动机中)的余热，例如为了生产供热热水或加热目的。如果相变热足够，对于其他发热源也可以采用这种存储体系，例如在民用设施中或用于存储太阳能。它适用于所有高于80℃时热过量而且可以在该温度范围内使用该热的情况。
权利要求
1.连续制备基于硝酸镁和硝酸锂的盐混合物的方法，其特征在于将MgO和LiOH×H2O这两种固体原料单独或用重量计量装置(1a和1b)预混合供入装有稀硝酸的反应器(3)，通过反应放出的热引发形成盐混合物的熔体的反应，当反应完全时，用泵(P3)将熔体供入过滤装置(4)，并从那里排出产物，本方法的整个过程由在线分析进行控制。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在整个工艺过程中通过反应热将反应器内部温度保持在所需水平。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于通过溶解组分形成熔体。
4.根据权利要求1-3中一项或多项的方法，其特征在于原料以40mol％LiNO3对60mol％Mg(NO3)2的比例使用。
5.根据权利要求1-4中一项或多项的方法，其特征在于以分散性固体加料形式进行固体原料的加料。
6.根据权利要求1-5中一项或多项的方法，其特征在于反应器的内部温度为80℃至150℃，优选至110℃。
7.根据权利要求1-6中一项或多项的方法，其特征在于停留时间为10-20小时，优选5小时。
8.根据权利要求1-7中一项或多项的方法制备的盐混合物。
9.根据权利要求8的盐混合物作为潜热存储体系的用途，用于存储和利用来自热源的余热。
10.根据权利要求9的用途，用于所有类型的内燃机，优选机动车辆，以及电力生产和船舶发动机中的固定内燃机。
全文摘要
本发明涉及一种连续生产盐混合物的方法。为此目的，使用通常密封的设备。该设备包括所需原料的计量装置，固体物质加料装置，反应器和过滤装置，这些装置通过在线分析进行控制。本发明还涉及一种根据此方法制备的盐混合物，以及它的用途。
文档编号C09K5/06GK1501969SQ02807942
公开日2004年6月2日 申请日期2002年3月14日 优先权日2001年4月11日
发明者H－L·奥雷姆, H-L 奥雷姆 申请人:默克专利有限公司