DE102011005127A1 - Process for dehydrating nitrate hydrates - Google Patents

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Christian Müller-Elvers
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Nitrat-Hydraten, insbesondere von Calciumnitrat, das am häufigsten in seiner als Kalksalpeter bekannten Hydrat-Form Ca(NO3)2(H2O)4 vorkommt. Dabei wird das kommerziell in Tonnagen erhältliche Nitrat-Hydrat durch Aufschmelzen und Erhitzen im Drehrohrofen im kontinuierlichen Verfahren entwässert und kann frisch hergestellt – beispielsweise ebenfalls kontinuierlich – einer Vorrichtung zur Mischung des Wärmeüberträgermediums auf Salzbasis zudosiert werden.The invention relates to a method for dehydrating nitrate hydrates, in particular calcium nitrate, which occurs most frequently in its hydrate form Ca (NO3) 2 (H2O) 4, known as calcium nitrate. The nitrate hydrate, which is commercially available in tonnages, is dewatered by melting and heating in a rotary kiln in a continuous process and can be freshly prepared - for example also continuously - a device for mixing the salt-based heat transfer medium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Nitrat-Hydraten, insbesondere von Calciumnitrat, das am häufigsten in seiner Hydrat-Form Ca(NO3)2(H2O)4 vorkommt.The invention relates to a process for dehydrating nitrate hydrates, in particular calcium nitrate, which occurs most frequently in its hydrate form Ca (NO 3 ) 2 (H 2 O) 4 .

Es sind keine großtechnischen Entwässerungsanlagen zur Entwässerung von Nitrat-Hydraten bekannt, weil Calciumnitrat-Hydrat, auch bekannt unter dem Trivialnamen „Kalksalpeter”, hauptsächlich als Düngemittel eingesetzt wird, wobei die 4 sogenannten Kristallwasser-Moleküle im Salz nicht stören.There are no large-scale drainage systems for dehydration of nitrate hydrates known because calcium nitrate hydrate, also known under the common name "Kalksalpeter", is mainly used as a fertilizer, the 4 so-called crystal water molecules do not interfere with the salt.

Es gibt eine technische Anwendung von Kalksalpeter, die bereits 1980 zum Patent angemeldet wurde, wobei die Verwendung eines ternären Salzgemisches als eutektisches Gemisch aus Calciumnitrat, Natriumnitrat und Kaliumnitrat zur Wärmeübertragung und/oder Wärmespeicherung offengelegt wird.There is a technical application of calcium nitrate patented as early as 1980, which discloses the use of a ternary salt mixture as a eutectic mixture of calcium nitrate, sodium nitrate and potassium nitrate for heat transfer and / or heat storage.

Wegen des absehbaren Energiebedarfs weltweit findet die Solarthermie immer größeres Interesse, wobei momentan als Wärmeübertragungsmedium ein organisches Öl, dessen Zersetzungstemperatur allerdings nur ein Arbeiten bis zur 395°C erlaubt.Because of the foreseeable energy demand worldwide, solar thermal energy is becoming more and more of interest. At the moment the heat transfer medium is an organic oil whose decomposition temperature only allows working up to 395 ° C.

Die kommende Generation solarthermischer Kraftwerksanlagen wird mit hoher Wahrscheinlichkeit als Wärmeüberträgermedium flüssiges Salz verwenden. Dieser Übergang von organischen Wärmeüberträgermedien, wie etwa das dem Stand der Technik entsprechende Thermoöl VP-1TM, einem eutektoidem Gemisch aus 73.5 Gew.-% Biphenylether und 23.5 Gew.-% Biphenyl mit Schmelzpunkt 12°C, hin zu anorganischen Matrices ist – vom Standpunkt der Kraftwerksauslegung und einer stets angestrebten Wirkungsgraderhöhung – unabdingbar.The next generation of solar thermal power plants will most likely use liquid salt as the heat transfer medium. This transition from organic heat transfer media, such as the prior art Thermal Oil VP-1 , a eutectoid blend of 73.5 weight percent biphenyl ether and 23.5 weight percent biphenyl of melting point 12 ° C, to inorganic matrices is of the Position of the power plant design and an always desired increase in efficiency - indispensable.

Anorganisches Medium, im besonderen flüssiges Salz, bietet als Wärmeüberträgermedium eine Reihe von Vorteilen, die den Zeitpunkt der Kostenparität („Time-to-Coal”) derartiger „CSP”-Anlagen, im Vergleich mit fossilgetriebener Energiebereitstellung, signifikant verkürzen können. Im besonderen Maße sind hohe Dauergebrauchstemperaturen (500°C und/oder mehr) für das im Solarkreislauf zirkulierende HTF gefordert, da nur so ausreichend hohe Energiedichten für eine Maximalauslastung der Dampfturbine im Wasser-Dampf-Kreislauf realisierbar sind.Inorganic medium, in particular liquid salt, offers a number of advantages as a heat transfer medium, which can significantly shorten the time-to-coal of such "CSP" plants, compared to fossil-driven energy supply. In particular, high continuous service temperatures (500 ° C and / or more) are required for circulating in the solar circuit HTF, as only so sufficiently high energy densities for maximum utilization of the steam turbine in the water-steam cycle can be realized.

Als besonders zielführend für die derartige Verwendung zum Wärmeüberträgermedium haben sich Nitratmischungen herausgestellt. Diese weisen nativ besonders niedrige Schmelzpunkte auf, die durch Binärisierung, Ternärisierung, Quaternärisierung und Quinärisierung innerhalb der Alkali- und Erdalkaligruppe des Periodensystems weiter verringert werden können. So lässt sich durch Mischung von Lithiumnitrat (LiNO3), Natriumnitrat (NaNO3) und Kaliumnitrat (KNO3) ein dem Fachmann bekanntes, eutektoides Gemisch mit Schmelzpunkt 114–120°C bereiten. Dieses Gemenge kann bis zu Temperaturen von 550°C ohne thermischen Abbau in unlösliche Oxide, insbesondere Li2O, erhitzt werden und erlaubt damit, unter thermodynamischen Gesichtspunkten, eine weitaus effektivere Energieumwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie als bei Verwendung des o. g. Thermoöls, das aufgrund der organischen Struktur eine maximale Arbeitstemperatur von 395°C nicht überschreiten darf, da andernfalls thermische Degradierung eintritt.As particularly expedient for the use of such a heat transfer medium nitrate mixtures have been found. These have natively particularly low melting points, which can be further reduced by binarization, ternary, quaternization and quin-ration within the alkali and alkaline earth group of the periodic table. So can be obtained by mixing lithium nitrate (LiNO 3), sodium nitrate (NaNO 3) and potassium nitrate (KNO 3) is a well-known to the skilled person, eutectoid mixture with melting point 114-120 ° C prepare. This mixture can be heated up to temperatures of 550 ° C without thermal degradation into insoluble oxides, especially Li 2 O, and thus allows, from a thermodynamic point of view, a much more effective energy conversion of solar energy into electrical energy than when using the above thermal oil due to the organic structure must not exceed a maximum working temperature of 395 ° C, otherwise thermal degradation occurs.

Als Nachteil einer derartigen Mischung ist der relativ hohe Preis für das Lithiumnitrat anzusehen. Besonders der bergmännische Abbau und/oder die Tagebauförderung von Lithiumcarbonat mit Aufreinigung und sich anschließender, chemischer Umwandlung zu LiNO3 mittels Salpetersäure in Tonnagen von mehreren tausend Tonnen, kann einer großkommerziellen Verwendung hinderlich gegenüberstehen.The disadvantage of such a mixture is the relatively high price for the lithium nitrate. In particular, mining and / or open pit mining of lithium carbonate with purification and subsequent chemical conversion to LiNO 3 by means of nitric acid in tonnages of several thousand tons may be a hindrance to large-scale commercial use.

Aus diesem Grunde kann unter kraftwerksthermodynamischen Gesichtspunkten die Verwendung eines Nitratsalzes ausreichend sein, das eine geringere, maximale Dauerarbeitstemperatur von ca. 500°C besitzt, wie dies etwa beim ternären Ca-Na-K-NO3 (Tm ≈ 133°C) der Fall ist. Das System bildet bei der Kationenzusammensetzung Ca2+ 30 mol-% Na+ 21 mol-% K+ 49 mol-% bzw. der relativen Massezusammensetzung Ca(NO3)2 42,2 Gew.-% NaNO3 15,3 Gew.-% KNO3 42,5 Gew.-% ein Eutektikum und erstarrt im Temperaturbereich 110–120°C glasartig.For this reason, the use of a nitrate salt may be sufficient under kraftwerksthermodynamischen point of view, which has a lower maximum maximum working temperature of about 500 ° C, such as the ternary Ca-Na-K-NO 3 (T m ≈ 133 ° C) Case is. The system forms at the cation composition Ca 2+ 30 mol% Na + 21 mol% K + 49 mol% or the relative mass composition Ca (NO 3 ) 2 42.2% by weight NaNO 3 15.3% by weight KNO 3 42.5% by weight a eutectic and solidifies in the temperature range 110-120 ° C glassy.

Dem eutektischen Gemisch wird das Calciumnitrat aber nicht in seiner Hydrat-Form, sondern als dehydratisiertes Salz zugesetzt.However, the calcium nitrate is added to the eutectic mixture not in its hydrate form but as a dehydrated salt.

Die Hydrat-Form des Calciumnitrates durchläuft spezielle Dehydratationsstufen im Zuge einer Erhitzung bis 300°C. So schmilzt das Tetrahydrat bei einer Temperatur von ca. 47°C zu einer Flüssigkeit und spaltet sodann sukzessive den gesamten Kristallwasseranteil von 30,5 Gew.-% (bezogen auf das Salzhydrat des Calciumnitrats) ab und verfestigt sich dabei stetig, bis bei ca. 260°C gänzlich dehydratisiertes Calciumnitrat mit einem Literaturschmelzpunkt von 561°C als weißer Regulus/Pulver verbleibt.The hydrate form of calcium nitrate undergoes special dehydration steps during heating up to 300 ° C. Thus, the tetrahydrate melts at a temperature of about 47 ° C to a liquid and then successively splits off the entire proportion of water of 30.5 wt .-% (based on the salt hydrate of calcium nitrate) and solidifies steadily until at about 260 ° C entirely dehydrated calcium nitrate with a literature melting point of 561 ° C as a white Regulus / powder remains.

Im Falle der Verwendung eines derartigen, ternären Salzgemisches in solarthermischen Kraftwerken artet sich die Bereitung des Gemenges, insbesondere in den heißen, flüssigen Aggregatszustand, als schwierig. Während bei der Darstellung des Wärmemediums zur Verwendung in Salzbädern, z. B. für die Gummivulkanisation gemäß der EP 0049761 ein vergleichsweise einfacher Zugang durch einmaliges Erhitzen der vorformulierten, pulvrigen Mischung mit konsekutivem Wasseraustrieb bei 300°C besteht, sind für solarthermische Kraftwerkskonzepte Salzmengen von bis zu 15000 Tonnen (50 MWe) und mehr nötig, soll das Salzmaterial ebenso als sensibler, thermischer Speicher verwendet werden. In the case of the use of such a ternary salt mixture in solar thermal power plants, the preparation of the mixture, especially in the hot, liquid state of aggregation, becomes difficult. While in the presentation of the heat medium for use in salt baths, for. B. for rubber vulcanization according to the EP 0049761 a comparatively easy access by single heating of the pre-formulated, powdery mixture with consecutive Wasseraustrieb at 300 ° C is for solar thermal power plant concepts salt quantities of up to 15000 tonnes (50 MW e ) and more needed, the salt material should also be used as a sensitive, thermal storage become.

Für gewöhnlich kommt bei der Erstbefüllung von Salzspeichertanks solarthermischer Kraftwerke ein kontinuierlicher Eintrag pulverförmigen und/oder aufgebrochenen, kalten Salzmaterials in bereits geschmolzenes, heißes Salz zur Anwendung, das sich in einem für gewöhnlich kleineren, vor gelagerten Schmelzofen befindet. Dabei erfolgt, unter Wahrung eines nahezu konstanten Füllstandes, das kontinuierliche Abpumpen des verflüssigten Salzes vom Boden des Aufschmelzofens in die dafür vorgesehenen, großen, leeren Salzspeichertanks mittels einer Salzpumpe. Das flüssige Salz im Aufschmelzofen, in das das pulverförmige, aufzuschmelzende Salz kontinuierlich zugeführt wird, wird häufig auf etwa 300°C konstant gehalten, um ein rasches Verflüssigen des stetig beigemengten, kalten Salzes zu bewerkstelligen.Usually comes in the initial filling of salt storage tanks solar thermal power plants, a continuous entry powdery and / or broken, cold salt material in already molten, hot salt used, which is located in a usually smaller, upstream melting furnace. It takes place, while maintaining a nearly constant level, the continuous pumping of the liquefied salt from the bottom of the reflow furnace in the designated, large, empty salt storage tanks by means of a salt pump. The liquid salt in the reflow oven into which the powdered, refractory salt is continuously fed, is often kept constant at about 300 ° C, in order to accomplish a rapid liquefaction of the constantly added, cold salt.

Würde man das Salzhydrat des Calciumnitrats in diese heiße Salzschmelze geben, so käme es zu einer schlagartigen Entwicklung von sehr heißem Wasserdampf, da sich das Calciumnitrat-Tetrahydrat aufgrund seines Schmelzpunktes von ca. 47°C im Moment des Auftreffens auf die heiße Flüssigkeitsoberfläche schlagartig verflüssigt, dabei das gebundene Kristallwasser quantitativ freisetzt und rasch eine feste Schicht nichtgeschmolzenen Calciumnitrats ausbildet, da der Schmelzpunkt der wasserfreien Spezies mit 561°C weitaus höher ist, als die Temperatur des vorgelagerten, flüssigen Salzes. Dieser Prozess führt somit zu starken Spritzerscheinungen des heißen, flüssigen Salzes, zur raschen Verkrustung der Salzbadoberfläche mit unlöslichem Calciumnitrat und im Besonderen zur Freisetzung großer Mengen heißen, gasförmigen Wasserdampfes.If the salt hydrate of calcium nitrate were added to this hot molten salt, the result would be an abrupt evolution of very hot steam, since the calcium nitrate tetrahydrate suddenly liquefies due to its melting point of about 47 ° C. at the moment of impact with the hot liquid surface. thereby releasing the bound crystal water quantitatively and rapidly forming a solid layer of unmelted calcium nitrate since the melting point of the anhydrous species at 561 ° C is much higher than the temperature of the upstream liquid salt. This process thus leads to severe splashing of the hot, liquid salt, for rapid encrustation of Salzbadoberfläche with insoluble calcium nitrate and in particular for the release of large quantities of hot, gaseous water vapor.

Aus arbeitsschutztechnischer Sicht, aus Gründen der Prozesssicherheit und zur Schonung des Ofens ist ein derartiges Vorgehen nicht empfehlenswert.From a health and safety point of view, for reasons of process safety and to protect the furnace, such a procedure is not recommended.

Die dehydratisierte Form ist großtechnisch bislang nicht erhältlich. Zudem ist sie als Trocknungsmittel bekannt und daher stark hygroskopisch und wegen der starken Hygroskopie nur unzureichend lagerfähig.The dehydrated form has not hitherto been commercially available. In addition, it is known as a drying agent and therefore highly hygroscopic and because of the strong hygroscopy only insufficiently storable.

Eine Teil-re-hydratisierung des wasserfreien Materials würde auch eine genaue Einstellung der Eutektikumszusammensetzung erschweren, was schlussendlich zu erhöhten Schmelzpunkten führt.Partial re-hydration of the anhydrous material would also complicate precise adjustment of the eutectic composition, ultimately leading to increased melting points.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, das vor Ort aus kommerziell erhältlichem Calciumnitrat-Tetrahydrat bereitetes, vollständig entwässertes Calciumnitrat zur Verfügung stellt.The object of the invention is therefore to provide a method which provides locally prepared from commercially available calcium nitrate tetrahydrate, completely dehydrated calcium nitrate available.

Die Lösung der Aufgabe wird durch die Beschreibung und die Ansprüche offenbart.The solution of the problem is revealed by the description and the claims.

Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Entwässerung eines Nitrat-Hydrats mittels eines Drehrohrofens, wobei der Drehrohrofen direkt oder indirekt beheizbar ist, das Nitrat-Hydrat durch Zonen mit ansteigender Innenrohrtemperatur mit einer Geschwindigkeit geführt wird, die eine vollständige Dehydratisierung des Nitrat-Hydrates erlaubt, wobei ein Nitrat mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 200 bis 600°C erhalten wird. Durch Verwendung eines indirekt, d. h. von außen, beheizten Mehrzonen-Drehrohofen kann beispielsweise kristall-wasserhaltiges Calciumnitrat sukzessive entwässert werden. Dabei wird das Nitrat-Hydrat in einer ersten und/oder mehreren Temperaturzonen unterhalb 50°C verflüssigt. In einer sich anschließenden zweiten und/oder mehreren Temperaturzonen wird das Material aus dem flüssigen Zustande bei Temperaturen bis zu 500°C stufenweise oder stufenlos vom Kristallwasseranteil befreit, wodurch es zur Herstellung von wasserfreiem Calciumnitrat kommt.Accordingly, the present invention is a method for dehydrating a nitrate hydrate by means of a rotary kiln, wherein the rotary kiln is heated directly or indirectly, the nitrate hydrate is passed through zones with increasing inner tube temperature at a rate which is a complete dehydration of the nitrate hydrate permitting to obtain a nitrate having a melting point in the range of 200 to 600 ° C. By using an indirect, d. H. From the outside, heated multi-zone rotary kilns, for example, crystal-hydrated calcium nitrate can be dewatered successively. In this case, the nitrate hydrate is liquefied in a first and / or more temperature zones below 50 ° C. In a subsequent second and / or more temperature zones, the material is freed from the liquid state at temperatures up to 500 ° C gradually or continuously from the proportion of crystal water, resulting in the production of anhydrous calcium nitrate.

Das dehydratisierte, feste Nitrat neigt zur Ausbildung von Anhaftungen auf der Innenrohrseite des Drehrohrofens. Durch geeignete und bekannte Maßnahmen, wie z. B. einem feststehenden, nicht-rotierenden Keil im Rohrinnenraum, kann die Ablösung auskristallisierten dehydratiserten Nitrats bewerkstelligt werden.The dehydrated solid nitrate tends to form adhesions on the inner tube side of the rotary kiln. By suitable and known measures, such as. As a fixed, non-rotating wedge in the tube interior, the separation of crystallized dehydrated nitrate can be accomplished.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Nitrat-Hydrat im Ofen in einem Gas mit möglichst geringem Feuchtigkeitsgehalt als „Umgebungsluft” geführt.According to a preferred embodiment of the invention, the nitrate hydrate is conducted in the oven in a gas with the lowest possible moisture content as "ambient air".

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Gas mit geringem Feuchtigkeitsgehalt eines oder mehrere der Gruppe umfassend Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Argon und/oder Helium.According to an advantageous embodiment, the low-moisture gas comprises one or more of the group comprising air, oxygen, nitrogen, argon and / or helium.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Strom des Inertgases im Gegenstrom zur Förderrichtung des Nitrat-Hydrates geführt.According to a preferred embodiment of the method, the flow of the inert gas in Countercurrent led to the direction of the nitrate hydrate.

Um eine Rehydratation mit Luftfeuchte am Drehrohrofenaustritt entgegenzuwirken, wird dort ein Gas im Gegenstrom geführt.To counteract rehydration with air humidity at the rotary kiln outlet, a gas is passed there in countercurrent.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Nitrat ein Calciumnitrat. Dabei wird als Nitrat-Hydrat wiederum bevorzugt eine Hydrat-Spezies eingesetzt, die zwischen 0,01 und 6 Kristallwasser pro Nitrat-Molekül enthält. Insbesondere wird eine Spezies eingesetzt, die kommerziell in Tonnagen erhältlich ist und/oder sich von der als Kalksalpeter bekannten Spezies mit zwischen Null und 4 Kristallwasser ableitet.According to an advantageous embodiment, the nitrate is a calcium nitrate. In this case, the hydrate species which contains between 0.01 and 6 water of crystallization per nitrate molecule is again preferably used as the nitrate hydrate. In particular, a species is used which is commercially available in tonnages and / or is derived from the species known as calcium nitrate with between zero and four water of crystallization.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform steigt die Innentemperatur des Drehrohrofens von Raumtemperatur, also beispielsweise und ungefähr 25°C sukzessive oder in Temperaturschritten auf die Schmelztemperatur des Salzes, also beispielsweise und ungefähr 500°C an.According to an advantageous embodiment, the internal temperature of the rotary kiln rises from room temperature, for example, and approximately 25 ° C successively or in temperature steps to the melting temperature of the salt, that is, for example, and about 500 ° C.

Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, dass ohne großen technischen Aufwand und/oder vor Ort, also dort, wo das eutektische Gemisch des oben genannten Nitratgemisches für das Wärmeüberträgermedium zusammengemischt wird, das wasserfreie dehydratisiertes Nitrat-Hydrat, also insbesondere das Calciumnitrat, hergestellt werden kann und/oder simultan ein kontinuierliches Zuführen des wasserfreien dehydratisierten Nitrats in heiße Salzschmelze ermöglicht wird.The invention makes it possible for the first time to produce the anhydrous dehydrated nitrate hydrate, that is, in particular the calcium nitrate, without great technical effort and / or on site, ie where the eutectic mixture of the abovementioned nitrate mixture is mixed together for the heat transfer medium can be and / or simultaneously a continuous feeding of the anhydrous dehydrated nitrate in hot molten salt is made possible.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das dehydratisierte Nitrat-Salz luftdicht verpackt, damit es nicht gleich an der Luft wieder Feuchtigkeit zieht.According to another advantageous embodiment, the dehydrated nitrate salt is packaged airtight so that it does not immediately draw moisture in the air again.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das dehydratisierte Nitrat-Salz dem Salzgemisch des Wärmeüberträgermediums gleich nach dessen Dehydratisierung, also gleich nach dem Austritt aus dem Drehrohrofen, zugeführt.According to a further advantageous embodiment, the dehydrated nitrate salt is the salt mixture of the heat transfer medium immediately after its dehydration, ie immediately after the exit from the rotary kiln fed.

Nach einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens liegt die beheizte Länge des Drehrohrofens im Bereich von einigen Zentimeter bis 20 Meter.According to an exemplary embodiment of the method, the heated length of the rotary kiln is in the range of a few centimeters to 20 meters.

Nach einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Neigung des Drehrohrofens im Bereich von 0 bis 7 Grad.According to an exemplary embodiment, the inclination of the rotary kiln is in the range of 0 to 7 degrees.

Nach einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens liegt der lichte Durchmesser des Drehrohrofens im Bereich von 0,1 bis 1 m.According to an exemplary embodiment of the method, the inside diameter of the rotary kiln is in the range of 0.1 to 1 m.

Nach einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens liegt der Stoffdurchsatz des Drehrohrofens zwischen 0,1 und 1000 kg/h.According to an exemplary embodiment of the method, the material throughput of the rotary kiln is between 0.1 and 1000 kg / h.

Durch die Verwendung eines Mehrzonendrehrohrofens mit Gasgegenstrom kann beispielsweise billiges Calciumnitrat-Tetrahydrat kontinuierlich entwässert werden. Durch Variation der Umdrehungsgeschwindigkeit, des Neigungswinkels, des Rohrinnendurchmessers, der Rohrlänge sowie der Temperaturzonenkonfiguration kann der Materialdurchsatz von wenigen kg/h auf mehrere t/h skaliert werden. Es besteht die Möglichkeit, das entwässerte Material direkt in den Aufschmelzofen, entsprechend der Formulierungszusammensetzung, zu dosieren. Ebenso ist es möglich, durch angeflanschte Peripherie, wie z. B. Granuliersysteme, Klassiersysteme etc., eine Gebindeabfüllung in Beutel, Fässer und/oder Bigpacks zu realisieren. Auch ist somit eine Vorformulierung und/oder Prillung der Eutektikumsmischung mittels Drehrohrofen für das spätere Aufschmelzen vor Ort möglich.By using a multi-zone rotary kiln with gas countercurrent, for example, inexpensive calcium nitrate tetrahydrate can be continuously dehydrated. By varying the rotational speed, inclination angle, inner tube diameter, tube length and temperature zone configuration, the material throughput can be scaled from a few kg / h to several t / h. It is possible to dose the dehydrated material directly into the reflow oven, according to the formulation composition. It is also possible by flanged peripherals such. As granulation systems, classification systems, etc., to realize a container filling in bags, barrels and / or big packs. Thus, a preformulation and / or prilling of the eutectic mixture by means of a rotary kiln for the subsequent on-site melting is also possible.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Nitrat-Hydraten, insbesondere von Calciumnitrat, das am häufigsten in seiner als Kalksalpeter bekannten Hydrat-Form Ca(NO3)2(H2O)4 vorkommt. Dabei wird das kommerziell in Tonnagen erhältliche Nitrat-Hydrat durch Aufschmelzen und Erhitzen im Drehrohrofen im kontinuierlichen Verfahren entwässert und kann, frisch hergestellt, – beispielsweise ebenfalls kontinuierlich – einer Vorrichtung zur Mischung des Wärmeüberträgermediums auf Salzbasis zudosiert werden.The invention relates to a process for the dehydration of nitrate hydrates, in particular of calcium nitrate, which occurs most frequently in its known as Kalksalpeter hydrate form Ca (NO 3 ) 2 (H 2 O) 4 . The commercially available in tonnages nitrate hydrate is dewatered by melting and heating in a rotary kiln in a continuous process and can, freshly prepared, for example, also continuously - a device for mixing the heat transfer medium are added based on salt.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0049761 [0012] EP 0049761 [0012]

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Verfahren zur Entwässerung eines Nitrat-Hydrats mittels eines Drehrohrofens, wobei der Drehrohrofen direkt oder indirekt beheizbar ist, das Nitrat-Hydrat durch Zonen mit ansteigender Innenrohrtemperatur mit einer Geschwindigkeit geführt wird, die eine vollständige Dehydratisierung des Nitrat-Hydrates erlaubt, wobei ein Nitrat mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 200 bis 600°C erhalten wird.A method for dehydrating a nitrate hydrate by means of a rotary kiln, wherein the rotary kiln is heated directly or indirectly, the nitrate hydrate is passed through zones with increasing inner tube temperature at a rate that allows complete dehydration of the nitrate hydrate, wherein a nitrate with a Melting point in the range of 200 to 600 ° C is obtained. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Nitrat-Hydrat in einer ersten und/oder mehreren Temperaturzonen unterhalb 50°C verflüssigt wird.The method of claim 1, wherein the nitrate hydrate is liquefied in a first and / or more temperature zones below 50 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in einer und/oder mehreren Temperaturzonen das flüssige Nitrat-Hydrat bei Temperaturen bis zu 500°C stufenweise oder stufenlos dehydratisiert wird.Method according to one of claims 1 or 2, wherein in one and / or more temperature zones, the liquid nitrate hydrate is dehydrated stepwise or continuously at temperatures up to 500 ° C. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Austrittsseite des Drehrohrofens ein Gas im Gegenstrom geführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at the outlet side of the rotary kiln, a gas is passed in countercurrent. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dehydratisierung im kontinuierlichen Verfahren geführt wird, so dass ein kontinuierliches Zuführen des wasserfreien dehydratisierten Nitrats in heiße Salzschmelze zur Herstellung des Wärmeüberträgermediums für eine solarthermische Kraftwerksanlage ermöglicht wird.A process according to any one of the preceding claims, wherein the dehydration is conducted in the continuous process so as to allow continuous feeding of the anhydrous dehydrated nitrate into hot molten salt to produce the heat transfer medium for a solar thermal power plant. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Drehrohrofen eine Vorrichtung zur Ablösung von auskristallisiertem dehydratisiertem Nitratsalz im Rohrinnenraum hat.A method according to any one of the preceding claims, wherein the rotary kiln has a device for detachment of crystallized dehydrated nitrate salt in the tube interior. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung ein feststehender, nicht-rotierender Keil im Rohrinnenraum ist.The method of claim 6, wherein the device is a fixed, non-rotating wedge in the pipe interior.
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