无机硝酸盐的混合物制造技术

本发明专利技术涉及一种无机硝酸盐的混合物，该混合物包括LiNO3、NaNO3、KNO3和CsNO3，其中LiNO3的含量在17.5重量%至21.6重量%范围内，NaNO3的含量在10重量%至11重量%范围内，KNO3的含量在27.7重量%至32.6重量%范围内，CsNO3的含量在35.8重量%至43.8重量%范围内，所述范围包含区间界限。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无机硝酸盐的混合物
本专利技术涉及一种无机硝酸盐的混合物，该混合物包括成一定比例的硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铯，该混合物可用作热能的贮存器（TES-热能储存器（ThermalEnergyStorage））和集中型太阳能发电设备（concentratedsolarpowerplant）（CSP）内的热传递流体（HTF-热传递流体（HeatTransferFluid））。优选地，本专利技术可用于具有线性抛物面槽的热力学太阳能系统（太阳槽系统）。此外，在很多用于工业工艺（涉及在宽的温度范围内的热交换）的应用中，本专利技术可用作热传递流体。
技术介绍
在说明书中，申请人的热传递流体是指用于例如当在太阳能场中保持流动时能够承载热能的热交换的流体，而申请人的储存流体是指当被收集在至少一个合适的装置（例如，罐）中时具有储存热能的性质的热交换流体。在集中型太阳能技术中，使用各种镜子阵列将入射的太阳能转化为高温的热。随后通过合适的能量循环（例如，兰金循环）将储存的热转化为电能，或将储存的热用于热应用。在具有线性抛物面槽的系统中，直接太阳辐射通过抛物面反射系统被集中在正好布置在抛物面槽的焦点的直线接收管上。这种能量用于加热流体，该流体在本说明书中是指热传递流体，该流体在接收管中流动。如果与合适的热能储存器相结合，这些系统还能够在当太阳辐射很差或没有的白天阶段（诸如夜间）制造电能。热储存器需要使用大量热传递流体，因此优化该热传递流体的化学-物理特征（诸如，例如大热容量和高热稳定性）导致具有显著的优点，这转化为成本的减少。具有线性抛物面槽的商业系统使用有机化合物的混合物作为接收管中的热传递流体，该混合物通常为由联苯氧化物和联苯组成的透热油。这种合成油具有等于12℃的冻结温度和接近400℃的最大工作温度极限。与使用这样的透热油相关联的最大限制在于最大工作温度极限：热传递流体的热分解在400℃发生，形成氢气、一氧化碳和轻烃类。直接结果是双重的：需要周期性地更换油，由于氢渗透引起的接收管的环状部中的真空的逐步损失，结果使效率降低。透热油的最大工作温度直接影响兰金循环的效率，限制370℃下制造的过热流的温度。另外两个问题影响透热油作为热传递流体的使用。透热油是挥发性的，所以在最大工作温度下蒸气压达到稍微低于11巴的值，结果是要被强制地用显著的成本将系统加压用于抽吸流体。因为合成油是高污染的，不能在环境中处理合成油。为了增加由线性抛物面槽组成的太阳能场的电能的制造，必须使设备装备有储存系统以便其作为热储存器。使用透热油作为用于储存能量的流体的储存系统，对于所需的大体积来说通常被认为太贵。现在的系统的目的是“间接热”储存系统。在该系统中，由太阳能场中的热传递流体储存的热被传递至用作热储存器（heatstorage）的第二流体。这些无机流体提供了各种有利的特征：无机流体具有在500°C至550°C范围（取决于使用的盐类）内的最大工作温度、在最大温度下为几毫巴的蒸气压、和高热容量（理解为该无机流体的密度和比热的乘积）。各种集中型太阳能发电设备（CSP）已经建立，且已经运行，该集中型太阳能发电设备设有线性抛物面槽，该线性抛物面槽使用太阳能场中的透热油和用于热储存的、作为储存流体的熔盐的混合物。一些示例为Spain的Granada附近的场Andasol1-2和Spain的TorredeMiguelSesmero附近的场Extresol1，场Andasol1-2由具有等于50MWe的额定电功率的两个双设备组成，每个设备设有能够保证7小时和一半的全负荷耐久性的熔盐热储存器。在Italy，在ENELcompany拥有的PrioloGargallo（Sicily）的组合循环电厂附近，第一个5-MWe设备在2010年开始运作，称为Archimede，其中使用由硝酸钠和硝酸钾SolarSalt）组成的熔盐的混合物，该混合物作为太阳能场中的热传递流体和作为热储存器。将在太阳能场中达到550°C的熔盐用作热传递流体，允许在530°C和100巴下制造流，显著提高了兰金循环的效率。此外，使用这些混合物，热传递流体和热储存流体之间的热交换器可被移除，使整体效率提高。现在市场上可买到的熔盐的无水组合物和认为对CSP应用相关的文献中已知的熔盐的无水组合物在表1中示出。表1现在CSP设备中仅使用的熔盐组合物为二元体系NaNO3-KNO3，二元体系NaNO3-KNO3为以SolarSalt的名称销售的混合物。该二元体系具有等于237°C的高熔点，且在高达接近600°C的温度下是稳定的。使用这种熔盐的混合物的优点在于其高热容量和在高温下的稳定性。然而，这样高的熔点限制了储存系统的使用，因为其温度必须保持在250-260°C以上，且这样高的熔点意味着在差或无太阳辐射的长阶段中保持混合物为液体的能量消耗，其中还使用这样的混合物作为太阳能场中的热传递流体。必须对设备的设计和运行给予特别的注意，以避免盐在太阳能场、动力循环和储存系统的管中固化。在启动过程中，需要大量用于熔化的能量。HTF混合物热传递流体）是由NaNO3、KNO3和亚硝酸钠组成的三元体系的低共熔组合物。通过这个三元体系，熔化温度（141°C）相对于硝酸钠和硝酸钾的二元混合物显著降低。然而，该混合物在高温下不是热稳定的：高达约450°C时该混合物可被使用，且在短时间内在惰性气氛（氮气覆盖）下可能达到高达540°C以防止亚硝酸盐转化为硝酸盐。XL混合物为三元体系NaNO3-KNO3–Ca(NO3)2的低共熔组合物。该混合物具有等于133°C的熔化温度，且尽管其在高温下是热稳定的，制造公司还是决定将其从市场上移除。在接近熔化温度的温度下，三元体系具有如此高的粘度以至于混合物以玻璃的形式固化。实际上，已知的是二元体系KNO3-Ca(NO3)2（其中Ca(NO3)2的成分区间在29摩尔%至48摩尔%范围内）具有玻璃化转变而不是结晶（H.Senapati,K.K.Kadiyala,C.A.Angellm,TheJournalofPhysicalChemistry，第95卷，第18期，1991，7050-7054）。该性质与阿仑尼乌斯型曲线图中的粘度对温度的非线性趋势对应，在接近熔化温度时具有很高的值。在KNO3和Ca(NO3)2存在的所有体系中出现的这种性质，实际上阻止了在低于SolarSalt（237°C）体系的熔化温度的温度下使用XL混合物。两个有前景的三元体系为硝酸锂/硝酸钠/硝酸钾的低共熔混合物和硝酸锂/硝酸钾/硝酸钙的低共熔混合物，其分别具有等于120°C和117°C的熔化温度，和高达500°C的温度的热稳定性。已知专利US7,588,694公开了属于四元LiNO3–NaNO3–KNO3–Ca(NO3)2体系的无水组合物，该组合物具有低于95°C的熔化温度和高达500°C的温度的高热稳定性。关于三元XL混合物，尽管不以玻璃的形式固化，因为KNO3与Ca(NO3)2之间的摩尔比低于对于玻璃化转变指出的那些，该体系具有在低温下的高粘度的特征。在任何情况下由于KNO3和Ca(NO3)2的同时存在，当该混合物特别用作接收管中的热传递流体时该物理特征实际上导致了问题。与250°C下粘度低于5cP的二元SolarSalt混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.11 IT MI2011A0002041.一种无机硝酸盐的混合物，包括：LiNO3、NaNO3、KNO3和CsNO3，其中所述LiNO3的含量在17.5重量％至21.6重量％范围内，所述NaNO3的含量在10重量％至11重量％范围内，所述KNO3的含量在27.7重量％至32.6重量％范围内，所述CsNO3的含量在35.8重量％至43.8重量％范围内，所述范围包含区间界限。2.根据权利要求1所述的混合物，其中所述LiNO3的含量在17.5重量％至19.5重量％范围内，所述NaNO3的含量在10.5重量％至11重量％范围内，所述KNO3的含量在27.7重量％至30.1重量％范围内，所述CsNO3的含量在39.9重量％至43.8重量％范围内，所述范围包含区间界限。3.根据权利要求1或2所述的混合物，其中熔点温度低于100℃。4.根据权利要求3所述的混合物，其中所述熔点温度在92℃至93℃范围内。5.根据权利要求1或2所述的混合物，其中对于等于615℃的温度，相对于初始重量，重量损失等于3％。6.根据权利要求5所述的混合物，其中对于等于610℃的温度，相对于所述初始重量，所述重量损失低于3％。7.根据权利要求1或2所述的混合物，其中在110℃下粘度低于60cP。8.根据权利要求1或2所述的混合物，其中熔化温度在92℃至93℃范围内，在110℃下粘度低于60cP，且对于等于500℃的温度重量损失为零。9.根据权利要求1所述的混合物，由33.4摩尔％的LiNO3、12.5摩尔％的NaNO3、34.4摩尔％的KNO3、19.6摩尔％的CsNO3组成。10.根据权利要求1所述的混合物，由31.1摩尔％的LiNO3、13.6摩尔％的NaNO3、32.27摩尔％的KNO3、22.5摩尔％的CsNO3组成。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡拉·拉扎里，塔玛拉·帕塞拉，莱诺·卡耐利，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：
国别省市：