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Flüssigkeiten
zur Übertragung von Wärmeenergie werden in vielfältigen
Bereichen der Technik eingesetzt. In Verbrennungsmotoren befördern
Mischungen aus Wasser und Ethylenglygol die Abwärme der
Verbrennung in den Kühler. Ähnliche Mischungen
befördern die Wärme aus solaren Dachkollektoren
in Wärmespeicher. In der chemischen Industrie befördern
sie die Wärme aus elektrisch oder fossil erwärmten
Heizanlagen zu chemischen Reaktoren oder aus diesen heraus zu Kühlvorrichtungen.
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Entsprechend
ihrem Anforderungsprofil wird eine Vielzahl von Flüssigkeiten
eingesetzt. Die Flüssigkeiten sollen bei Raumtemperatur
oder gar niedrigeren Temperaturen flüssig sein und vor
allem niedrige Viskositäten aufweisen. Für höhere
Einsatztemperaturen kommt Wasser nicht mehr in Frage, sein Dampfdruck
würde zu groß. Deshalb setzt man bis zu 250°C
Kohlenwasserstoffe ein, die meist aus aromatischen und aliphatischen
Molekülanteilen bestehen. Vielfach werden auch oligomere
Siloxane eingesetzt.
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Eine
neue Herausforderung für Wärmeträgerflüssigkeiten
stellen thermische solare Kraftwerke dar, die elektrische Energie
im großen Maßstab erzeugen. Bisher wurden derartige
Kraftwerke mit einer installierten Leistung von ins-gesamt etwa
400 Megawatt gebaut. Die solare Strahlung wird über parabolisch
geformte Spiegelrinnen in die Brennlinie der Spiegel fokussiert.
Dort befindet sich ein Metallrohr, das sich zur Vermeidung von Wärmeverlusten
innerhalb eines Glasrohrs befindet, wobei der Raum zwischen den
konzentrischen Rohren evakuiert ist. Das Metallrohr wird von einer
Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt.
Nach dem Stand der Technik setzt man hier ein Gemisch aus Diphenylether
und Diphenyl ein. Man erhitzt den Wärmeträger
auf maximal 400°C und betreibt damit einen Dampferzeuger,
in welchem Wasser verdampft wird. Dieser Dampf treibt eine Turbine
und diese wiederum wie in einem konventionellen Kraftwerk den Generator.
So erzielt man Wirkungsgrade um 20 bis 23 Prozent, bezogen auf den Energieinhalt
der Sonneneinstrahlung.
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Beide
Komponenten des Wärmeträgers sieden unter Normaldruck
bei 256°C. Der Schmelzpunkt des Diphenyls liegt bei 70°C,
der des Diphenylethers bei 28°C. Durch das Mischen beider
Substanzen wird der Schmelzpunkt auf etwa 10°C abgesenkt.
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Die
Mischung aus beiden Komponenten kann bis maximal 400°C
eingesetzt werden, bei höheren Temperaturen tritt Zersetzung
ein. Der Dampfdruck liegt bei dieser Temperatur etwa bei 10 Bar,
ein Druck, der in der Technik noch gut beherrschbar ist. Um höhere
Turbinenwirkungsgrade als 20 bis 23 Prozent zu erhalten, sind höhere
Dampfeingangstemperaturen notwendig. Der Wirkungsgrad einer Dampfturbine
steigt mit der Turbineneingangstemperatur. Moderne fossil befeuerte
Kraftwerke arbeiten mit Dampfeingangstemperaturen bis zu 650°C
und erreichen damit Wirkungsgrade um 45%. Es wäre durchaus
technisch möglich, die Wärmeträgerflüssigkeit
in der Brennlinie der Spiegel auf Temperaturen um 650°C
zu erhitzen und damit ebenfalls derart hohe Wirkungs-grade zu erzielen;
das aber verbietet die begrenzte Temperaturbeständigkeit
der Wärmeträgerflüssigkeiten.
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Offensichtlich
gibt es keine organischen Substanzen, die dauernd Temperaturen oberhalb
400°C auszuhalten in der Lage sind, zumindest sind bis heute
keine bekannt. Deshalb hat man versucht, auf anorganische, temperaturbeständigere
Flüssigkeiten auszuweichen.
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Die
aus der Nukleartechnologie bekannte Möglichkeit, flüssiges
Natrium als Wärmeträgerflüssigkeit einzusetzen,
wurde intensiv geprüft. Dem praktischen Einsatz stand jedoch
entgegen, dass Natrium ziemlich teuer ist, dass es mit hohem Energieaufwand
durch Elektrolyse von Natriumchlorid erzeugt werden muss und dass
es mit Spuren von Wasser bereits unter Wasserstoffentwicklung reagiert
und somit ein Sicherheitsproblem darstellt.
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Eine
andere Möglichkeit bestünde im Einsatz von anorganischen
Salzschmelzen als Wärmeträgerflüssigkeit.
Derartige Salzschmelzen sind Stand der Technik bei Prozessen, die
bei hohen Temperaturen arbeiten. Mit Mischungen aus Kaliumnitrat,
Kaliumnitrit und den entsprechenden Natriumsalzen erreicht man Arbeitstemperaturen
bis 500°C. Die Düngemittelindustrie ist in der
Lage, große Mengen herzustellen. Allerdings führen
zwei erhebliche Nachteile der Salzschmelzen dazu, dass man sie bei
solarthermischen Kraftwerken nicht einsetzt: Als Nitrate und Nitrite
wirken sie bei erhöhten Temperaturen stark oxidierend auf
die metallischen Werkstoffe, vorzugsweise Stähle, wodurch
ihre obere Anwendungstemperatur auf die genannten cirka 500 Grad
beschränkt ist. Wegen ihres kristallinen Schmelzpunkts
liegt ihre unterste Anwendungs-temperatur bei etwa 160°C.
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Ebenfalls
hat man untersucht, ob sich nicht Wasser unter entsprechend hohem
Druck als Wärmeträger eignet. Dem steht aber der
extrem hohe Dampfdruck von über dreihundert Bar entgegen,
was die vielen tausend Kilometer an Rohrleitungen eines großen
thermischen Solarkraftwerks unwirtschaftlich verteuern würde.
Der Dampf selbst ist als Wärmeträger wegen seiner
vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit und
der geringen Wärmekapazität pro Volumen gegenüber
einer Flüssigkeit ungeeignet.
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Ein
weiteres Problem ergibt sich daraus, dass man anstrebt, ein thermisches
solares Kraftwerk auch nachts zu betreiben. Dazu sind erhebliche Mengen
an Wärmeträgerflüssigkeit in großen,
wärmeisolierten Tanks zu speichern. Will man den Wärmeinhalt
für ein Kraftwerk mit einer elektrischen Leistung um ein
Gigawatt für dreizehn bis vierzehn Stunden speichern, so
bedingt das Tankfüllungen von der Größenordnung
um hunderttausend Kubikmetern bei 600°C und einem Wirkungsgrad
um 40%. Dies bedeutet, dass der Wärmeträger sehr
preisgünstig sein muss, andernfalls wird die Investition
für ein derartiges Kraftwerk unwirtschaftlich groß.
Es bedeutet auch, dass genügend Material des Wärmeträgers
zur Verfügung stehen muss, denn zur Versorgung im großen
Maßstab werden hunderte von Ein-Gigawatt-Einheiten benötigt.
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Damit
hängt letztendlich die Lösung der Frage der wirtschaftlichen
Versorgung mit solarer Energie im großen Maßstab
davon ab, ob es eine Wärmeträgerflüssigkeit
gibt, die Temperaturen bis 650°C im Dauereinsatz ermöglicht,
die bei dieser Temperatur einen möglichst niedrigen, wirtschaftlich
beherrschbaren Dampfdruck aufweist, vorzugsweise bis zu zehn Bar,
welche die verwendeten Eisenwerkstoffe nicht oxidativ angreift,
und die einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt aufweist.
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Auf
den ersten Blick könnten diese Bedingungen am ehesten von
elementarem Schwefel erfüllt werden. Schwefel ist in genügend
großen Mengen zugänglich; es gibt sehr große,
ergiebige Lagerstätten, und Schwefel fällt als
Abfall bei der Entschwefelung von Kraftstoffen und Erdgas an. Zurzeit gibt
es für Millionen von Tonnen Schwefel keine Verwendungsmöglichkeit.
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Der
Schmelzpunkt mit knapp 120°C ist in vorteilhafter Weise
niedriger als die eutektischen Schmelzpunkte der gegenwärtig
verwendeten Nitrat/Nitrit-Mischungen. Der Siedepunkt liegt mit 444°C im
richtigen Bereich, eine Zersetzung ist ausgeschlossen. Die Dampfdrucke
betragen bei 500°C 2,1 Bar, bei 550°C 3,9 Bar,
bei 600°C 6,6 Bar. Bei 650°C beträgt
der Dampfdruck um zehn Bar, ein Druck, der technisch noch leicht
beherrschbar ist. Oberhalb 650°C steigt der Gleichgewichtsdampfdruck
des Schwefels relativ stark an, bei 700°C beträgt
er 16,7 Bar. Insgesamt wird der Schwefelgleichgewichtsdampfdruck
recht gut durch die Gleichung log P (bar) = 4,57579 – 3288,5/T
(°K) wiedergegeben (Thermodynamic Properties of
Sulfur, James R. West, Ind. Eng. Chem. Vol 42 Nr 4, 713 (1950).
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Allerdings
zeigt elementarer Schwefel einen für die Anwendung als
Wärmeträgerflüssigkeit gravierenden Nachteil:
Im Temperaturbereich von etwa 160 bis 230°C polymerisieren
die ringförmigen Schwefelmoleküle ringöffnend
zu sehr langen Ketten. Während die Viskosität
oberhalb des Schmelzbereichs um 7 mPas beträgt, steigt
sie bei 160°C auf 23 mPas an, um bei Temperaturen im Bereich
von 170 bis 200°C maximale Werte um 100.000 mPas zu erreichen.
Die Polymerisation des Schwefels bewirkt also einen enormen Anstieg
der Viskosität, womit der Schwefel in diesem Temperaturbereich
nicht mehr pumpbar ist, für die Anwendung also nicht geeignet.
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Die
Dichte des flüssigen Schwefels beträgt in weiten
Temperaturbereichen im Mittel um 1,6 kg/Liter, die spezifische Wärme
um 1.000 Joule pro kg und Grad oder um 1.600 Joule pro Liter und
Grad. Sie liegt damit unterhalb von der des Wassers mit um 4.000
Joule pro Liter und Grad, aber oberhalb der spezifischen Wärme
der meisten üblichen organischen Wärmeträger.
(Stoffdaten: Hans Günther Hirschberg, Handbuch
Verfahrenstechnik und Anlagenbau, Seite 166, Springer Verlag 1999,
ISBN 3540606238).
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Es
war das Ziel der Erfindung, eine Wärmeträgerflüssigkeit
auf der Basis von Schwefel zu finden, welche den oben geschilderten
Nachteil, den hohen Viskositätsanstieg, nicht zeigt.
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Mit
der Anmeldung Az 10 2008 046 071.0 beim Deutschen Patent- und Markenamt „Die
Anwendung von modifiziertem Schwefel als Wärmeträgerflüssigkeit” werden
Schwefelschmelzen beansprucht, welche mindestens ein Prozent Phosphor enthalten,
um den Schmelzpunkt des Schwefels abzusenken. Mit höheren
Gehalten an Phosphor um 6 bis 10 Prozent wird der Schmelzpunkt des
Schwefels auf bis zu etwa 80°C erniedrigt.
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Allerdings
kann der Gehalt von Phosphor in der Schwefelschmelze eine Vernetzung
der Schwefelketten bewirken, wodurch, abhängig von der
Phosphorkonzentration, die Viskosität gegenüber
dem reinen Schwefel sogar ansteigen kann. Auf dieses Verhalten der
Viskosität wird in dieser Anmeldung nicht hingewiesen.
Besonders bei geringen Phosphorkonzentrationen kann der fünfwertige
Phosphor Schwefelketten miteinander vernetzen.
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Andererseits
wird in der zitierten Anmeldung bereits darauf hingewiesen, dass
der Viskositätsanstieg bei Schwefelschmelzen im Temperaturbereich von
160 bis 220°C durch das Einleiten von Schwefelwasserstoff
vermieden werden kann.
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Der
erfinderische Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin,
auf den Zusatz von Phosphor ganz zu verzichten. Damit verschiebt
sich zwar der Schmelzpunkt um maximal vierzig Grad von rund 80°C
nach etwa 118°C nach oben, andererseits wird aber die Viskosität
wesentlich erniedrigt. Angesichts der hohen Einsatztemperatur von
650 bis 700°C, die nur durch die Stabilität der
eingesetzten Werkstoffe begrenzt wird, fällt die relativ
geringfügige Verengung des Einsatztemperaturbereichs um
vierzig Grad nach unten als vernachlässigbar aus.
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Der
nutzbare Temperaturbereich, der zur Energieumwandlung und zur Energiespeicherung
zur Verfügung steht, wird bei der Annahme einer oberen Temperatur
von 650°C nur um rund acht Prozent geschmälert.
Dem stehen aber der verbesserte Wärmeübergang
aufgrund der niedrigeren Viskosität und eine wesentlich
niedrigere aufzubringende Pumpleistung zur Förderung der
Flüssigkeit als wesentliche Vorteile neben den geringeren
Kosten für die Herstellung der Flüssigkeit gegenüber.
Angesichts der hunderte oder tausenden von Kilometern an Rohrleitungen
in solarthermischen Kraftwerken stellt die zum Pumpen des Wärmeträgers
notwendige Energie einen wesentlichen Eigenverbrauch des Kraftwerks dar,
der durch die erfinderische Maßnahme vermindert wird.
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Der
Schwefelwasserstoff bewirkt die Ausbildung verkürzter,
niedrigviskoser Schwefelketten mit SH-Endgruppen. Die Kettenlänge
ergibt sich aus der eingesetzten Konzentration der Abbrecher (Topics
In Current Chemistry, Band 230, „Elemental Sulfur and Sulfur-Rich
Compounds", Springer, Heidelberg 2003, Seiten 92, 93).
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Durch
Einleiten von Schwefelwasserstoff in eine unmodifizierte Schwefelschmelze über
eine Zeit von 90 Minuten und Steigerung der Temperatur von 125°C
auf 190°C wurde der Viskositätsanstieg der Schmelze
komplett verhindert; es wurden 0,09 Pas anstelle von 93 Pas gemessen.
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Eine
verhältnismäßig geringe Viskositätserhöhung
tritt im Temperaturbereich von 250 bis 350°C auf, diese
ist jedoch weit weniger groß als beim unmodifizierten Schwefel.
Der Schmelzpunkt wird nur geringfügig auf Temperaturen
zwischen 113 bis 115°C abgesenkt.
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Bis
370°C nimmt die Löslichkeit von Schwefelwasserstoff
in der Schwefelschmelze wegen der Bildung der SH-terminierten Polysulfane
zu. Zwischen 300 und 370°C werden bei Normaldruck ca. 0,2
Gew.-% Schwefelwasserstoff aufgenommen (Wiewiorowski und
Touro, J. Phys. Chem. 70, 234 (1966); R. Fanelli, „Solubility
of Hydrogen Sulfide in Sulfur", Ind. Eng. Chem. 41, 2031–2033; Denis
Yu Zezin et al. „The solubility of gold in hydrogen sulfide gas:
An experimental study", Geochimica et Cosmochimica Acta
71 (2007) 3070–3081).
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Der
Schwefelwasserstoff wird dort unter Normaldruck oder erhöhtem
Druck im Temperaturbereich von 150°C bis 370°C über
eine Zeit von 1 bis 5 Stunden in eine gerührte Schmelze
eingeleitet. Die Reaktion des Schwefelwasserstoffs mit den Schwefelketten
erfolgt wegen der geringen Löslichkeit offenbar langsam,
was die vergleichsweise langen Reaktionszeiten erfordert.
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Der
Schwefelwasserstoffdampfdruck über der Schwefelschmelze
beträgt erfindungsgemäß bei 130°C
ein bis drei Bar. Bei Temperaturerhöhung steigt dieser Druck
nur leicht an oder sinkt sogar ab, weil sich bei steigenden Temperaturen
mehr Schwefelwasserstoff zu Sulfanendgruppen umsetzt.
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Die
erfindungsgemäße Flüssigkeit wird hergestellt,
indem in eine Schwefelschmelze im Temperaturbereich von 250 bis
350°C Schwefel-wasserstoff bis zur Sättigung eingeleitet
wird, wobei der endgültige Dampfdruck des Schwefelwasserstoffs
1 bis 10 Bar, vorzugsweise 1 bis 3 Bar beträgt. In der
technischen Durchführung können dazu die in der
chemischen Verfahrens-technik bekannten Apparate genutzt werden,
wie Begasungsrührer oder Reaktionsmischpumpen, in welchen
die Schmelze unter intensiver Scherung bei hoher Oberfläche
mit gasförmigem Schwefelwasserstoff in Kontakt gebracht
wird, um die Zeit bis zur Sättigung der Schwefelschmelze möglichst
kurz zu halten.
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Sowohl
diskontinuierliche Prozesse wie Rührkessel als auch kontinuierliche
wie Rührkesselkaskaden, Strömungsrohre oder die
Kombination von Reaktionsmischpumpen mit Strömungsrohren oder
Nachreaktionsbehältern können zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Flüssigkeiten eingesetzt werden.
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Es
ist auch möglich, den Schwefelwasserstoff durch chemische
Reaktionen direkt in der Schwefelschmelze zu erzeugen. So braucht
man beispielsweise in die Schwefelschmelze nur 0,01 bis 2 Gew.-%,
vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-% eines Alkalimetallhydrogensulfids
zuzumischen, im einfachsten Fall Natriumhydrogensulfid, das sich
in der Form von Flakes mit um 30 Gewichtsprozent Wassergehalt im
Handel befindet.
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Beim
Erhitzen der Schmelze auf Temperaturen zwischen 300 und 400°C
wird aus den Hydrogensulfiden Schwefelwasserstoff freigesetzt nach
der Bruttogleichung 2MeHS → Me2S + H2S
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Der
so gebildete Schwefelwasserstoff verringert die Länge von
Schwefelketten durch die Sulfanbildung.
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Das
gebildete Alkalimetallsulfid reagiert mit dem überschüssigen
Schwefel, im Fall von Natrium, zu Natriumpentasulfid, welches entsprechend
der bekannten Phasendiagramme in der Schwefelschmelze nicht löslich
ist (D. Lindberg, R. Backman, M. Hupa, P. Chartrand, „Thermodynamic
evolution and optimization of the Na-K-S system", J. Chem. Therm.
38, p. 900–915 (2006). Na2S + Sx → Na2S5
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Die
gebildeten Alkalimetallpolysulfide sind in der Schwefelschmelze
unlöslich, oberhalb ihres Schmelzpunkts bilden sie in der
Schmelze Tröpfchen, unterhalb des Schmelzpunkts, beim Na2S5 etwa bei 260°C,
bilden sie schwarz-braune Flitter, die bei niedrigen Temperaturen
und Viskositäten, beispielsweise im Temperaturbereich von
130 bis 200°C leicht durch Filtration aus der Schwefelschmelze
zu entfernen sind.
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Diese
Variante der Erzeugung des Schwefelwasserstoff in der Schwefelschmelze über
Alkalimetallhydrogensulfide lässt sich nicht einsetzen,
wenn der Schwefel phosphorhaltig ist. In diesem Fall reagiert die
Schmelze unter der Bildung fester Stoffe, vermutlich Alkalisalze
der Thiophosphorsäure.
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Die
nach den verschiedenen Varianten hergestellten schwefelwasserstoffhaltigen
Schwefelschmelzen sind oberhalb ihres Schmelzpunkts zu lagern, um
ein Ausgasen des Schwefelwasserstoffs, durch die Kristallisation
von Schwefel ausgelöst, zu vermeiden. Offensichtlich sind
die Sulfanendgruppen besonders im flüssigen Zustand stabil.
Sie würden beim Phasenübergang von flüssig
nach fest das Kristallgitter stören, deshalb weicht das
System so aus, dass sich beim Kristallisieren Schwefelwasserstoff abspaltet.
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Bei
höheren Temperaturen, kurz vor dem Siedepunkt des Schwefels
und ohne Gegendruck, also auch schon bei recht hohem Schwefeldampfdruck,
verdampft wie zu erwarten Schwefelwasserstoff, wodurch bei Abkühlung
wieder erhöhte Viskositäten erhalten werden. Um
dies zu vermeiden, ist die Wärmeträgerflüssigkeit
in einem geschlossenen System von Rohrleitungen, Pumpen, Regelorganen
und Behältern einzusetzen.
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Alleine
schon aus Gründen der Betriebssicherheit müssen
alle Rohrverbindungen, Behälter und Regelorgane absolut
dicht sein, es darf kein Schwefelwasserstoff nach außen
gelangen.
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Der
Betrieb von Anlagen bei Temperaturen bis 700°C mit dem
erfindungsgemäßen niedrigviskosen Schwefel erfordert
kostengünstige Werkstoffe, die bei diesen Temperaturen
stabil gegen Sulfidierung sind. Gerade in der letzten Zeit wurden
für den Kraftwerksbereich Stähle entwickelt, die
für diesen Einsatz geeignet sind. Derartige Eisenwerkstoffe
weisen ferritische Gefüge auf und sind frei von Nickel. Der
wirksamste Legierungsbestandteil ist Aluminium, das auf der Werkstoffoberfläche
eine dichte, passivierende Oxidschicht bildet. Ein derartiger älterer Werkstoff
ist X7 Cr Al 15 5 mit 15 Gew.-% Chrom und 5 Gew.-% Aluminium, ein
Material, dass sich Tiefziehen lässt.
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Verbesserte
Eisenlegierungen enthalten weniger Chrom und mehr Aluminium, wie
beispielsweise in der
EP
1 9930 118 045 beansprucht. Dort werden Legie rungen der
Zusammensetzung 14 bis 16 Gew.-% Aluminium, 4 bis 6 Gew.-% Chrom,
0,5 bis 1,5 Gew.-% Niob, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Silizium, 1 bis 2 Gew.-%
Titan und 3 bis 4 Gew.-% Bor beschrieben. Niob, Bor und Titan dienen
dazu, ein feinkörniges Eisenaluminid (Fe
3Al)
ausscheiden zu lassen, womit eine erhöhte Zähigkeit
mit Dehnungen oberhalb 3% und eine verbesserte Verarbeitbarkeit
erhalten wird.
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Eisenlegierungen
mit noch höheren Aluminiumgehalten sind gegenüber
Schwefel noch stabiler, allerdings nicht mehr kalt verarbeitbar.
Sie werden bei erhöhten Temperaturen stranggepresst, extrudiert
oder gewalzt. Derartige Legierungen, es handelt sich um Fe
3Al-Basislegierungen, enthalten 21 Gew.-%
Aluminium, 2 Gew.-% Chrom und 0,5 Gew.-% Niob oder 26 Gew.-% Aluminium,
4 Gew.-% Titan und 2 Gew.-% Vanadium oder 26 Gew.-% Aluminium und
4 Gew.-% Niob oder 28 Gew.-% Aluminium, 5 Gew.-% Chrom, 05, Gew.-%
Niob und 0,2 Gew.-% Kohlenstoff (
EP
1 9920 810 713 ).
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Die
mechanische Festigkeit von Eisenlegierungen mit hohem Aluminiumgehalt
ist bis zu Temperaturen von 700°C genügend groß für
den Einsatz mit den erfindungsgemäßen Wärmeträgerflüssigkeiten.
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Mit
Wärmeträgerflüssigkeiten gemäß der
Erfindung gelingt es, solarthermische Kraftwerke mit den Wirkungsgraden
von fossil befeuerten Kraftwerken zu betreiben, sie über
entsprechend dimensionierte Lagertanks für die heiße
Flüssigkeit Tag und Nacht, ohne Unterbrechung, zu betreiben.
Wegen des erhöhten Wirkungsgrads sinken die Kosten für die
Investitionen pro Kilowattstunde gegenüber dem Stand der
Technik nahezu um den Faktor zwei.
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Dem
möglichen Nachteil des Erstarrungspunkts um 118°C
kann man konstruktiv mit geringem Aufwand dadurch begegnen, dass
man die Spiegel mit einem leichten Gefälle aufstellt und
die Wärmeträgerflüssigkeit aus den Rohren
kurz vor Sonnenuntergang ablässt oder absaugt und in wärmeisolierten Puffertanks
für den Betrieb am nächsten Tag im flüssigen
Zustand einige Grad über dem Festpunkt, etwa bei 130°C,
aufbewahrt.
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Besonders
einfach gestaltet sich die Entleerung des abkühlenden Teils
des Rohrleitungssystems ohne bauliches Gefälle, indem man über
den Schwefeldampfdruck aus dem Hochtemperaturteil den Schwefel aus
den abkühlenden Rohrleitungen kurzzeitig in den Puffertank
drückt. Überschüssiger Schwefeldampf
kondensiert dort und in den abkühlenden Rohrleitungsteilen.
Daraus ergibt sich kein Nachteil für den Betrieb einer
mit der erfindungsgemäßen Wärmeträger-
und Wärmespeicherflüssigkeit arbeitenden Anlage.
Es ist nicht notwendig, das Rohrleitungssystem komplett zu entleeren,
wenn man bei der Konstruktion der Anlage dafür Sorge trägt,
dass sich in dem abkühlenden Rohrleitungsteil keine beweglichen
Teile wie Pumpen oder Ventile befinden. In diesem Fall können
Reste des Schwefels dort kristallisieren und ohne Nachteile wieder
aufgeschmolzen werden.
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Die
erfindungsgemäße Wärmeträgerflüssigkeit
ist aber auch für sämtliche anderen Einsatzgebiete
des Wärmetransports und der Wärmespeicherung in
der Technik geeignet, welche einen extrem breiten Temperaturbereich
der flüssigen Phase und hohe Temperaturen erfordern.
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Aufgrund
ihrer Schwefelbasis ist sie die kostengünstigste aller
Alternativen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 19930118045 [0040]
- - EP 19920810713 [0041]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Thermodynamic
Properties of Sulfur, James R. West, Ind. Eng. Chem. Vol 42 Nr 4,
713 (1950 [0013]
- - Hans Günther Hirschberg, Handbuch Verfahrenstechnik
und Anlagenbau, Seite 166, Springer Verlag 1999, ISBN 3540606238 [0015]
- - Topics In Current Chemistry, Band 230, „Elemental
Sulfur and Sulfur-Rich Compounds”, Springer, Heidelberg
2003, Seiten 92, 93 [0022]
- - Wiewiorowski und Touro, J. Phys. Chem. 70, 234 (1966) [0025]
- - R. Fanelli, „Solubility of Hydrogen Sulfide in Sulfur”,
Ind. Eng. Chem. 41, 2031–2033 [0025]
- - Denis Yu Zezin et al. „The solubility of gold in
hydrogen sulfide gas: An experimental study”, Geochimica
et Cosmochimica Acta 71 (2007) 3070–3081 [0025]
- - D. Lindberg, R. Backman, M. Hupa, P. Chartrand, „Thermodynamic
evolution and optimization of the Na-K-S system”, J. Chem.
Therm. 38, p. 900–915 (2006) [0033]