AT166223B - Wärmeübertragungsmittel für hohe Temperaturen - Google Patents

Description

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  Wärmeübertragungsmittel für hohe Temperaturen 
Gegenstand der Erfindung sind Wärmeübertragungsmittel für hohe Temperaturen, welche der Hauptsache nach aus Tetraarylorthosilikaten bestehen. 



   Zur Wärmeübertragung sind an Stelle von Wasser und Dampf bereits zahlreiche Stoffe mit wesentlich höheren Siedepunkten als Wasser empfohlen worden. Von diesen Stoffen haben jedoch nur einige niedrig schmelzende Metalle und Legierungen, wie z. B. Quecksilber, Blei und Woodmetall, gewisse Salzschmelzen, hochsiedende Erdölfraktionen, Diphenyloxyd sowie bestimmte Mischungen solcher Mittel nennenswerte technische Bedeutung erlangt, doch stehen ihrer Anwendung verschiedenerlei Nachteile gegen- über : Quecksilber ist sehr teuer und entwickelt giftige Dämpfe. Die geschmolzenen Salzmischungen erstarren bereits bei verhältnismässig hohen Temperaturen, z. B. von 138"C und sind auch nicht in der Gasphase als Übertragungmittel benützbar. Dieselben Einschränkungen treffen für Blei und die Wood'sche Legierung zu. 



   Die verbreitetste Verwendung als wasserfreie Übertragungsmittel haben bestimmte Erdöl- destillate gefunden, obwohl hier die obere Tem- peraturgrenze mit Rücksicht auf die beim Sieden erfolgende Spaltung und die Feuersgefahr be- schränkt bleiben muss. Bei Diphenyloxyd ent- fallen zwar diese Nachteile weitgehend, doch lässt die Anwendbarkeit zu wünschen übrig, da diese
Substanz ungefähr bei Raumtemperatur fest wird und bei höheren Temperaturen wie   370"C   unter beträchtlichen Druck, beispielsweise von
7 Atm., gesetzt werden muss. 



   Gemäss der Erfindung wird eine besondere
Gruppe von chemischen Verbindungen   als Wärme-   ubertragungsmittel herangezogen, welche bei
Atmosphärendruck innerhalb weiter Temperatur- grenzen flüssig bleiben und, wenn sie über den
Siedepunkt hinaus erhitzt werden, auch in
Dampfform zur   Wärmeübertragung   dienen können. 



   Es hat sich ergeben, dass als solche Verbindungen, insbesondere die Tetraarylorthosilikate der all-   gemeinen Formel (RO) Si, in   welcher RO einen einwertigen Phenyirest bedeutet, geeignet sind.
Das erfindungsgemässe   Wärmeübertragungsmittel   für hohe Temperaturen ist zu diesem Zwecke derart zusammengesetzt, dass es entweder aus einem Tetraarylorthosilikat für sich besteht oder, 5 wenn dessen Schmelzpunkt an sich noch zu hoch liegen sollte, zwecks Herabsetzung desselben in Mischung mit einer kleineren Menge eines anderen organischen Orthosilikates vorliegt. 



   DieTetraarylorthosilikate haben gegenüber den bekannten, zu dem gleichen Zweck verwendeten Verbindungen den besonderen Vorteil der hohen Siedepunkte unter Atmosphärendruck. Die Siedetemperaturen solcher Wärmeübertragungsmedien, z. B. Tetraphenylorthosilikat bzw.   Tetrakr"5yl-   orthosilikat mit 396 bzw. 385   C sind beträchtlich höher als irgendwelcher anderer flüssiger bzw. unzersetzt   schmelzbarer   organischer Substanzen und liegen sogar über dem Siedepunkt des Quecksilbers   (357  C).   Bloss einige als Wärme- übertragungsmittel dienende Salzschmelzen und Metalle sieden höher, sie erstarren aber auch viel eher und sind in der Regel schon oberhalb des
Siedepunktes des Wassers fest. 



    Di : ernndungsgemässen Wärmeübertragungs-   mittel können vorteilhaft zur indirekten Wärme- übertragung an die zu erwärmenden Substanzen benützt werden. Beispielsweise kann das in einem
Kessel erwärmte Medium mittels einer entsprechenden Vorrichtung mit dem zu erwärmenden
Gut in berührungsfreien Wärmeaustausch gebracht werden, worauf das abgekühlte Übertragung- mittel zur Wiederaufwärmung in den Kessel zu- rückgeführt wird. Die Herstellung der erfindung- gemäss verwendeten Verbindungen kann beispiels- weise durch Umsetzung von Siliziumtetrachlorid mit einem einwertigen Phenol (mit freier OH-
Gruppe) der Benzolreihe, Naphthalinreihe usw. erfolgen, gewünschtenfalls auch mit substituierten einwertigen Phenolen, wie z. B. mit Kresolen,
Guajakolen usw.

   Auch die bei der Reaktion mit
Phenolgemischen, wie Kresylsäure, erhältlichen
Produkte eignen sich für den Gebrauch als
Wärmeübertragungsmittel. 



   Tetraphenylorthosilikat hat in reinem Zu- stande einen Siedepunkt von 407 bis 408  C und einen Schmelzpunkt von   48 Ù C,   während die spezifische    Wärme 0-56   für Temperaturen über   150 Ù C   bzw.    0. 25   für die feste Substanz, und die latente Wärme 14. 070   gcal/Mol   bzw.   35 2   gcal g beträgt. Bei andauerndem Kochen 

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 diesem Substanz stelit sich cin ctwas niedriger   riez. biler   Siedepunkt bei 396 : 2"C ein. Reines Tetrakresylorthosilikat siedet bei   426-430  C,   ist   bei-65   C   noch flüssig (viskos) und hat eine spcz.

   Wärme von 043 und eine latente Wärme von 14.721   gcal   Mol bzw.   32#3 gcal/g,   nach der Troutonschen Regel berechnet. Nach mehrwöchigem Kochen lag der Siedepunkt bei   3853 C,   und es konnte, ebenso wie für die Phenylverbmdung, keine Zersetzung festgestellt werden. Die Phenylverbindung war nur etwas dickflüssiger geworden und neigte beim Abkühlen zum Verharzen, das Kresylsilikat jedoch in wesentlich geringerem Masse. 



   Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist als Wärmeübertragungsmittel, welches aus einem Arylsilikat allein bestehen kann, Tetrakresylortho-   slltkat   vorgesehen. Da diese Substanz selbst bei Temperaturen der üblichen Kältemischungen aus Kohlensäureschnee und organischen Lösungsmitteln von   etwa - 650 C   nicht fest wird, ist für diese Verbindung ein flüssiger Bereich von mindestens 450 C gegeben, der soweit bekannt ist, von keiner anderen organischen Flüssigkeit übertroffen wird. Tetrakresylorthosilikat kann daher nicht nur bei sehr hohen, sondern auch bei mittleren, ja sogar bei gewöhnlichen niedrigen Temperaturen als   Wärmeübertragungsmedium   benützt werden, ohne dass es in den Leitungen   cmfnert.   



   Bei Verwendung von Tetraphenylorthosilikat kann man jedoch infolge des bei 48   C liegenden Schmelzpunktes nicht bei Zimmertemperatur arbeiten und auch die Verharzungsneigung, die nach mehrwöchigem Erhitzen der Substanz auf den Siedepunkt auftritt, macht sich deutlich bemerkbar. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung kann diese Tendenz zum Verharzen grösstenteils bzw. völlig beseitigt und der Erstarrungspunkt der höher schmelzenden Verbindungen bis unter
Zimmertemperatur herabgesetzt werden, wenn man Mischungen verwendet, welche aus einem
Tetraarylorthosilikat als Hauptbestandteil und einer kleineren Menge eines von der ersten Substanz verschiedenen organischen Orthosilikates besteht. 



   Dieser Zusatzbestandteil kann ebenfalls ein Tetra- arylorthosilikat oder ein anderes, mit dem Haupt- bestandteil mischbares organisches Silikat, wie   z.   B. ein Tetraalkylorthosilikat, sein. 



   Als Beispiel eines derart zusammengesetzten Übertragungsmediums sei eine Mischung aus
4   Gew.-Teilen   Tetraphenylorthosilikat und
1   Gew-Teil Tetrakresylorthosilikat   angegeben, die mindestens bis etwa   20  C   dauernd flüssig bleibt und auch beim Animpfen nicht aus- kristallisiert. Nach zweimonatigem Erhitzen auf den Siedepunkt, der bei 377+5  C lag, war noch keine Zersetzung oder Verharzung erkennbar. Der Gehalt an Tetrakresylorthosilikat kann einerseits noch wesentlich erhöht und der Zusammen* setzung des reinen Krcsylorthosilikates angenähert werden, während anderseits bei wesentlicher Verminderung unter den Anteil von   20% der   Gesamtmenge, z.

   B. bei   15% gem   Gehalt, ein Teil der Phenylverbindung bei   Zimmcl tcmperatur   auszukristallisieren beginnt, zumindestens beim Animpfen. 



   In ähnlicher Weise können auch andere organische Silikate, die mit den Tetraarylorthosilikaten vereinbar sind, mit einem von ihnen oder mit Mischungen derselben vermischt werden. Wenn man beispielsweise 85   Gew.-Teilen   Tetraphenylorthosilikat 15   Gew.-Teile   Tetra- äthylorthosilikat   (CHOSi   zumischt und diese Mischung erhitzt, dann bleibt sie bei Raumtemperatur, auch wenn sie angeimpft wird, dauernd flüssig. Eine derartige Mischung zeigte bei sechs Wochen langem Erhitzen auf den Siedepunkt (371   10    C) keine Zersetzung oder Verharzung. Wesentliche Verminderungen des Gehaltes an Tetraäthylorthosilikat führen bereits zu einer mehr oder weniger starken Auskristallisation von Tetraphenylorthosilikat bei Raumtemperatur. 



   An Stelle von Tetraäthylorthosilikat können auch andere organische Silikate, wie z. B. andere Tetraalkylorthosilikate benützt werden, vorausgesetzt, dass sie unter den gegebenen Bedingungen mit den Tetraarylorthosilikaten vermischbar sind. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Wärmeübertragungsmittel für hohe Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Tetraarylorthosilikat für sich besteht oder zwecks Herabsetzung des Schmelzpunktes in Mischung mit einer kleineren Menge eines von dem ersten verschiedenen organischen Orthosilikates vorliegt, welches ebenfalls ein Tetraarylorthosilikat oder ein Tetraalkylorthosilikat bzw. ein
Gemisch beider sein kann.

Claims (1)

1. 2. Wärmeübertragungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Gänze aus Tetrakresylorthosilikat besteht.

   3. Wärmeübertragungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein zweier Komponenten der Hauptbestandteil aus Tetraphenylorthosilikat und der Zusatzbestandteil aus Tetrakresylorthosilikat oder Tetraäthylortho- silikat besteht.

   4. Wärmeübertragungsmittel nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz- bestandteil zweckmässiger Weise mindestens 15 Gew.-% beträgt.