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Die
Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Verwendung depolymerisierter
Styrolprodukte, eine Substanz nach Anspruch 1, bezeichnet als "Styrolöl", und Kombinationen
hiervon.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bemühungen,
Styrol zu isolieren oder Polystyrol zu depolymerisieren, haben eine
Anzahl von Nebenprodukten erzeugt, welche bislang nicht als gewerblich
anwendbar beschrieben worden sind. In 1945 erhielt Soday zwei US-Patente
Nr. 2,372,528 und 2,383,922, welche Verfahren zur Herstellung von
Styrol offenbaren – ein
zu jener Zeit seltener Artikel – aus
niederqualitativen Materialien, beispielsweise Kohlegaskonzentrat.
Der Prozess von Soday umfasst die Polymerisation von Styrol in Rohnaphta,
Entfernen des unpolymerisierten Materials und dessen Ersatz mit
einem hochsiedenden Lösungsmittel
und dann Depolymerisation des Polystyrols in Styrol durch rasches
Erhitzen der Lösung
auf eine Temperatur von ungefähr
600°C. Soday
unternahm große Anstrengungen,
die Menge an "unerwünschten Ölen mit
hohem Siedepunkt"" zu minimieren, wie
er sie wiederholt nennt, und welche als Nebenprodukt dieses Prozesses
erzeugt wurden. Er sah sie nur als Verschlechterung der Ausbeute
des Styrolmonomers an, welches er wünschte, und entfernte sie aus
seinem Prozess.
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Die
US-PS 5,288,934 von Broqueville
offenbart einen Prozess zum Wiederaufarbeiten eines Mischpolymers,
einschließlich
Polystyrol-Verpackungsabfall durch Mahlen des Materials in Pellets;
selektivem Lösen von
Bruchteilen mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht; Entfernung
des Lösungsmittels;
und katalytischem Aufbrechen des polymeren Rests in Produkte mit
niedrigem Molekulargewicht. Styrol wird zurückgewonnen und der Rest, der
höher siedende
Kohlenwasserstoffe aufweist, wird für eine Weiterbehandlung recycelt. Ähnlich wie
Soday sah Broqueville keinen Markt für seine höher siedenden Kohlenwasserstoffe
und beschreibt ihren Inhalt nicht.
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Das
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist daher das
Bereitstellen neuer Substanzen, welche durch thermische oder thermokatalytische
Zersetzung von Polystyrol erhalten werden, und das Lehren von Anwendungen
dieser neuen Substanzen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe gelöst
durch die Ansprüche
1 bis 42.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine gaschromatographische Analyse eines Polystyrol-Rohdestillats
(Styrolöl).
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2 ist
eine graphische Darstellung von Temperatur gegenüber Destillatausbeute bei der
Destillation von Styrolrohöl.
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3 zeigt
die minimalen Siedetemperaturen von Mischungen der beiden Teile
von Styrolöl
mit dem höchsten
Siedepunkt.
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4 enthält
schematische Zeichnungen von Kühlsystemen
für Kernreaktoren. 4a zeigt das Kühlsystem für einen herkömmlichen
Druckwasserreaktor; 4b zeigt das Kühlsystem
für einen
herkömmlichen
natriumgekühlten
Brüter;
und 4c zeigt das Kühlsystem für den Brutreaktor von 4b, wobei Styrolöl nicht radioaktives Natrium
als Wärmeübertragungsmittel
in einem Zwischenkreislauf ersetzt.
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Die
Erfindung schafft Verbesserungen in einem Maschinensystem mit wenigstens
einem ersten Arbeitsfluid zum Zweck der Energieübertragung, wobei die Verbesserung
Styrolöl
als das erste Arbeitsfluid aufweist. In einer Ausführungsform
dieses Aspektes der Erfindung ist die Energie thermische Energie,
welche das Styrolöl
absorbiert. In einer bevorzugten Ausführungsform absorbiert das Styrolöl thermische
Energie zumindest bei einer Temperatur im Bereich von –100°C bis 450°C. In einer
zugehörigen
Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung weist das Maschinensystem zusätzlich ein
zweites Arbeitsfluid auf, welches thermisch mit dem Styrolöl gekoppelt
ist, wobei die thermische Energie zwischen dem Styrolöl und dem
zweiten Arbeitsfluid ausgetauscht wird. Das Styrolöl ist eine
Wärmesenke
oder alternativ ist das Styrolrohöl eine Wärmequelle. In einer weiteren
Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung überträgt das Styrolöl Wärme auf
das zweite Arbeitsfluid, welches einen niedrigeren Siedepunkt als
das Styrolöl
hat. Das verbesserte Maschinensystem kann auch wenigstens ein zweites
und ein drittes Arbeitsfluid aufweisen, wobei das Styrol-Arbeitsfluid
thermische Energie von dem zweiten Arbeitsfluid absorbiert und thermische
Energie an das dritte Arbeitsfluid überträgt. Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung ist das Maschinensystem Teil eines chemischen Prozesses oder Öl-Raffinerie-Prozesses.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist das Maschinensystem zusätzlich einen
Kühler
auf, in welchem das Styrolöl
als Kühlmittel
wirkt, welches durch den Kühler
fließt.
Das Maschinensystem kann zusätzlich
eine Verbrennungskammer mit einem Kühlmantel aufweisen, der die
Kammer zumindest teilweise umgibt, wobei das Styrolöl durch
den Mantel fließt
und thermische Energie von der Brennkammer absorbiert, um die Brennkammer
zu kühlen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung ist die Brennkammer Teil einer Brennkraftmaschine.
Die Brennkraftmaschine kann aus der Gruppe bestehend aus einem Selbstzündermotor, einem
fremdgezündeten
Motor und einem Gasturbinenmotor ausgewählt werden. In einer bevorzugten
Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung ist die Übertragung thermischer Energie
von dem Styrolöl
zu dem Arbeitsfluid ausreichend, das zweite Arbeitsfluid kochen
zu lassen. Gemäß dieser
Ausführungsform
treibt das zweite Arbeitsfluid eine Turbine oder einen Kolbenmotor.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Turbine
oder der Kolben Teil eines Motors vom Brayton- oder Rankine-Zyklustyp.
Alternativ wirkt das Styrolöl
als Wärmequelle
für einen
Stirlingmotor.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist das Maschinensystem eines, bei
dem die Energie kinetische Energie oder Druckenergie ist, welche über das
Styrolöl übertragen
wird. In einer nochmals anderen Ausführungsform kann das Maschinensystem
zusätzlich
einen Fluidkoppler aufweisen, der mit dem Styrolöl gefüllt ist. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der Fluidkoppler Teil eines Bremssystems. Alternativ bildet der
Fluidkoppler einen Teil eines Hydrauliksystems und ist mit einem
Hydraulikkolben verbunden, um den Hydraulikkolben anzutreiben.
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Die
Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
mit wenigstens einer Verbrennungskammer und einer Ausgabevorrichtung,
wobei das Verfahren die Schritte des Bereitstellens von Styrolöl als Brennstoffquelle
und das Verbrennen des Styrolöls
innerhalb einer Verbrennungskammer des Motors aufweist, um die Motorausgabevorrichtung
anzutreiben. In besonders bevorzugten Ausführungsformen erzeugt das Verfahren
thermische Energie in einem Gasturbinenmotor oder einem Kessel durch
Verbrennung von Styrolöl.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verbesserung in einem mechanischen System
mit einem Schmiermittel geschaffen, wobei die Verbesserung Styrolöl als das
Schmiermittel oder als Schmiermittelzusatz aufweist. In einer bevor zugten
Ausführungsform
arbeitet das System in einem Temperaturbereich innerhalb von 150°C bis 400°C. Alternativ
arbeitet das System in einem Temperaturbereich innerhalb von –100°C bis 20°C.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verbesserung in einem Kühlsystem
für einen
Kernreaktor geschaffen, der einen Wasserkühlmittelkreislauf aufweist,
wobei die Verbesserung einen Styrolöl-Kühlmittelkreislauf zur Übertragung
von Wärme
von dem Reaktor auf das Wasser aufweist. In einer anderen Ausführungsform
dieses Aspektes der Erfindung ist ein Kühlsystem für einen Kernreaktor bereitgestellt
mit einem Flüssignatriumkühlkreislauf,
der Wärme
auf einen Wasserkühlmittelkreislauf überträgt, wobei die
Verbesserung einen Styrolöl-Kühlmittelkreislauf zur Übertragung
von Wärme
von dem flüssigen
Natrium auf das Wasser aufweist.
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Die
Erfindung schafft ferner ein Hilfskühlsystem für einen wassergekühlten Kernreaktor
mit einem Volumen von Styrolöl,
welches durch eine Verrohrung und eine Pumpe mit dem Wasserkühlmittelkreislauf
des Kernreaktors verbunden ist. Es wird auch ein Hilfskühlsystem
für einen
natriumgekühlten
Kernreaktor bereitgestellt mit einem Volumen von Styrolöl, das durch
eine Verrohrung und eine Pumpe mit dem Natriumkühlmittelkreislauf des Kernreaktors
verbunden ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Verbesserung in einer Temperaturmessvorrichtung
mit einem Fluid zum Zweck der Erkennung von Änderungen der Temperatur als
Kontraktion oder Ausdehnung hiervon bereitgestellt, wobei die Verbesserung
Styrolöl
als das Fluid aufweist.
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Die
Erfindung stellt ferner eine verbesserte Zusammensetzung mit organischen
oder aromatischen organischen Wärmeübertragungsfluiden
bereit, wobei die Verbesserung den Fluiden beigemischtes Styrolöl umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform
dieses Aspekts der Erfindung liegt die Konzentration von Styrolöl zwischen
1% bis 99%.
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In
anderen Ausführungsformen
schafft die Erfindung weiterhin eine Zusammensetzung mit einem Styrolmonomer
und eine wirksame Polymerisationshemmkonzentration von Styrolöl. Ferner
werden Zusammensetzungen mit einem organischen Bestandteil und einem
Lösungssystem
bereitgestellt, das Styrolöl
aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Aspekts der
Erfindung ist der organische Be standteil eine aromatische Verbindung,
die ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Benzol, Toluol, Styrol, Polystyrol
und Xylol.
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Die
Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Hemmen von Rost oder
Korrosion eines Metallteils in einem mechanischen System mittels
der Aufbringung einer wirksamen korrosionshemmenden Menge von Styrolöl auf die
Oberfläche
des Teils. In einer verwandten Ausführungsform schafft die Erfindung
ein Verfahren zur Lösung
von Schmutzablagerungen durch Inkontaktbringen der Schmutzablagerung
mit Styrolöl.
Die Erfindung schafft weiterhin einen verbesserten chemischen Prozess
mit einem Arbeitsfluid als Lösungsmittel,
wobei die Verbesserung Styrolöl
als das Lösungsmittel
aufweist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung werden Fraktionen oder Teile des Destillates
aus depolymerisierten Styrol angegeben, mit einer isolierten Fraktion
von Styrolöl
mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck
von ungefähr
290°C; einer
isolierten Fraktion von Styrolöl
mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck
von ungefähr
305°C; und
einer isolierten Fraktion von Styrolöl mit einem Siedepunkt bei
Atmosphärendruck
von ungefähr
400°C.
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Die
Erfindung schafft darüber
hinaus verschiedene verwendungsfähige
Anwendungen von Styrolöl einschließlich beispielsweise
dessen Verwendung als Arbeitsfluid in einem Druckmesser, als Arbeitsfluid
zur Übertragung
von Wärme
in einer thermoelektrischen Vorrichtung und als Vergaserreiniger
und Entfetter.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wir
haben einen Prozess für
die thermische oder thermisch/katalytische Zersetzung von Polystyrol
geschaffen, der im Wesentlichen das gesamte Polystyrol zu Flüssigkeiten
depolymerisiert und im Wesentlichen keine Gase, Festkörper oder
Verkohlungen und nur 1% Teer erzeugt. Die Produkte der Depolymerisation
sind Styrolmonomer, Toluol und eine andere Mischung, welche nachfolgend
als "Styrolöl" bezeichnet wird,
welche eine Mischung von ungefähr
20 relativ ungiftigen organischen Bestandteilen mit hohem Siedepunkt
aufweist, von denen angenommen wird, dass sie aus unvollständig depolymerisiertem
Polystyrol erhalten werden.
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Der
Prozess zur Depolymerisation ist in der
US-PS 5,406,010 beschrieben. Die Mischung
von Bestandteilen, welche wir Styrolöl nennen, wird hergestellt
durch thermische Zersetzung von Polystyrolkunststoff unter Luftabschluss.
Polystyrolkunststoff wird unter dem Druck von einer Atmosphäre auf eine
Temperatur von annähernd
350°C erhitzt,
wo es zu depolymerisieren beginnt und einen Dampf abgibt. Wenn die
Temperatur langsam erhöht
wird, depolymerisiert mehr Polystyrol, die Erzeugung eines Dampfes
wird fortgesetzt bis ungefähr
400°C, wo
die Depolymerisation und Verdampfung des Polystyrols vollständig ist.
Die Dauer des Erhitzungsprozesses ist stark variabel und kann so
kurz wie 5 bis 10 Minuten für
kleine Mengen oder auch mehrere Stunden lang sein. Dieser Prozess
kann durchgeführt
werden, indem mit reinem Polystyrol begonnen wird oder mit Polystyrol,
das in Lösungsmitteln
gelöst
ist, beispielsweise vorher zubereitetem Styrolöl, wie in den nachfolgenden
Absätzen
definiert werden wird.
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Das
Polystyrol wird dann in einen "Kocher" gebracht und in
ein Styrol-Rohdestillat depolymerisiert (eine Mischung, welche Styrol,
Toluol und Styrolöl
enthält).
Das Styrol-Rohdestillat wird dann fraktionsweise im Temperaturbereich
von ungefähr
110°C bis
420°C destilliert,
um die Produkte zu trennen.
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Das
Styrolöl
selbst ist ein Lösungsmittel
für Polystyrol
und unterbindet die Rückpolimerisation
von Styrol und eine Mischung von 1½ Teilen Styrolöl zu 1 Teil
Polystyrol bildet eine geeignete Lösung für den Depolymerisationsprozess,
der mit einer Rückführung durchgeführt werden
kann, bei der das Styrolölprodukt
zurückgeführt wird,
um zusätzliches
Polystyrol zu verarbeiten.
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Wenn
der erzeugte Dampf durch einen Kondensator geführt wird, zeigt sich, dass
die sich ergebende Flüssigkeit
annähernd
20 unterschiedliche Bestandteile enthält. Annähernd 67 Gewichtsprozent sind
Styrolmonomer, 3% ist Toluol und, was wesentlich ist, weniger als
0,1% ist Benzol. Das meiste der verbleibenden 30% besteht aus drei
unüblichen
Bestandteilen, welche bislang noch nicht durch organische Standardnachschlagewerke
identifiziert worden sind. Zusätzlich
sind Spuren von grob 15 anderen Bestandteilen vorhanden. Die Mischung
aus Bestandteilen, die verbleibt und welche zwischen annähernd 250°C und 450°C siedet,
ist zusammenfassend als Styrolöl
bezeichnet worden. Eine gaschromatographische Analyse für den aus
Polystyrol erzeugten Dampf ist in 1 gezeigt.
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Die
Anteile der genannten Produkte sind nicht exakt, da es bekannt ist,
dass eine Änderung
der Bedingungen, unter denen die Depolymerisation erfolgt, das Produkt
beeinflussen kann. Eine rasche Erhitzung auf sehr hohe Temperaturen
erhöht
etwas die Ausbeute von Styrolmonomer, sowie die mögliche Beeinflussung
der Zusammensetzung der verbleibenden Substanzen in dem Styrolöl. Es hat
sich gezeigt, dass der Ausstoß von
Styrolöl
aus dem Depolymerisationsprozess als Prozentsatz des gesamten Polystyrols
sowohl durch die Verwendung von Katalysatoren als auch durch die Änderung
der Depolymerisationsrate über
die Zeit hinweg geändert
werden kann. Manganoxid und Kupfer sind zwei derartige Katalysatoren.
Durch die Verwendung effektiver Katalysatoren und Prozessbedingungen
kann die Produktion von Styrolmonomer auf nahezu 100% erhöht werden
und die Produktion von Styrolöl
auf einen vernachlässigbaren
Betrag verringert werden, falls dies gewünscht ist; alternativ kann
der Prozess so eingestellt werden, dass eine größere Menge an Styrolöl erzeugt
wird.
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Die physikalischen
und chemischen Eigenschaften von Styrolöl und seiner Fraktionen
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Die
Mischung aus aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen, welche
hier Styrolöl
genannt wird, ist bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit und ähnelt physikalisch
im Aussehen Dieselöl,
wobei sich die Farbe von hellgelb bis braun ändert, abhängig von dem Vorhandensein
von Spurenbestandteilen. Sie ist ungefähr ähnlich zu Leichtölen hinsichtlich
Viskosität
und Siedepunkt und für
viele Zwecke anwendbar wie hier beschrieben wird. Styrolöl ist ein
Material mit einer unüblichen
Kombination von Eigenschaften und scheint chemisch stabil zu sein.
Es repolymerisiert oder verdickt während Aufbewahrungszeiten von
länger
als einem Jahr nicht. Die Styrolölmischung
hat wenig Geruch und einen sehr hohen Flammpunkt von wenigstens über 125°C. Es hat
einen bemerkenswert breiten Flüssigkeitsbereich
für eine
aromatische Substanz mit einem Stockpunkt unter –50°C und einem Siedepunkt über 300°C. Die spezifische
Dichte ist 1,00 bei Raumtemperatur und 0,94 bei ungefähr 100°C. Es destilliert
zur Trockenheit bei annähernd
420°C. Während eines
Siedens erfolgt keine Selbstentzündung
der Mischung an Luft und wenn sie als Brennöl verwendet wird, muss der
Brenner die Styrolölmischung
als Dampf mit heißer
Luft vormischen, um eine rauchlose Verbrennung sicherzustellen.
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Eine
gaschromatographische Analyse von Styrolöl gemäß 1 zeigt
drei unübliche
Hauptverbindungen, welche bei ungefähr 290°C, 305°C und 400°C sieden, und die 15–20 oben
genannten Spurenbestandteile. Zwei der Hauptverbindungen sind ungefähr gleich
viel vorhanden und diejenige, die bei 290°C siedet, ist etwas weniger
vorhanden. Eine intensive Suche in der Literatur über aromatische
Bestandteile mit Eigenschaften in der Nähe der drei genannten Verbindungen
von Styrolöl
führte
zu keinerlei Übereinstimmungen.
Es erscheint, dass die Verbindungen, welche bei 290°C und 305°C sieden,
Molekulargewichte annähernd
denjenigen eines Styroldimers haben und die Fraktion, welche bei
400°C siedet,
sich dem Trimer annähert,
obgleich ihre Eigenschaften sehr unterschiedlich sind. Einmal aus
der Depolymerisation gebildet, depolymerisieren die drei Hauptverbindungen
bei späterer
Erhitzung nicht, sondern sieden ohne zu zerfallen. Bei längerer Aufbewahrung
zeigt das Styrolöl
keine Neigung zur spontanen Polymerisierung im Gegensatz zu dem
Verhalten von Styrolmonomer.
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Wie
bereits beschrieben, zeigt 1 eine Gaschromatographie
von Destillaten aus einer thermischen Zersetzung von Polystyrol.
Um die Gefrierpunkte verschiedener Teile des Styrolöls zu untersuchen,
wurde eine spezielle Destillation durchgeführt. 2 zeigt
eine Darstellung der Destillation, wobei die Destillationstemperatur über der
Destillatmenge aufgeführt
ist. Das Destillat wurde in sechs Abschnitten gesammelt, wie in
der Figur gezeigt. Tabelle 1 zeigt die Gefriertemperatur oder minimale
Fließtemperatur,
je nachdem was zutrifft, von jedem der sechs Abschnitte. 3 zeigt
die Fließtemperatur
von Mischungen verschiedener Verhältnisse zwischen Abschnitt 5 und
Abschnitt 6. Eine Interpretation dieser Daten folgt.
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TABELLE
1
GEFRIER- ODER STOCKTEMPERATUREN VON SECHS ABSCHNITTEN DER
DESTILLATE GEMÄß FIG. 3
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Die
Gaschromatographie von 1 zeigt klar das Vorhandensein
der drei Hauptverbindungen von Styrolöl mit den voranstehend genannten
Siedepunkten bei 290°C,
305°C und
400°C. Es
war beabsichtigt, dass die Abschnitte 4–6 der Destillate
jeweils diese drei Bestandteile auffangen. Aufgrund der engen Nachbarschaft
der Siedepunkte kann es jedoch eine gewisse Überlappung geben. Standardwerke
geben an, dass die Abschnitte 1, 2 und 3 hauptsächlich Styrol
sind, was mit der Form der Kurve in 2 übereinstimmt.
Zusätzlich haben
diese drei Abschnitte unterschiedliche Gefrierpunkte. Abschnitt 4 hat
den bemerkenswert niedrigen Stockpunkt von –95°C. Bei ungefähr 5 Grad über dieser Temperatur hat das
Material die Viskosität
von Motoröl bei
Raumtemperatur; bei ungefähr
5 Grad unterhalb hat es die Viskosität von dickem Honig. Die Temperaturen waren
diejenigen des Kühlbades,
in welches die Proben getaucht waren, gemessen mit einem genauen
Laborthermometer, wenn die Temperatur nach dem Eintauchen bei niedrigerer
Temperatur anstieg. Abschnitt 5 hat einen etwas höheren Stockpunkt
von –75°C, der durch
sein etwas höheres
Molekulargewicht verursacht sein könnte oder Abschnitt 4 kann
ein Eutektikum aus Styrol und Abschnitt 5 sein. Abschnitt 6 hat
eine höhere Stocktemperatur.
Mischungen zwischen den Abschnitten 5 und 6 wurden
untersucht, um zu sehen, ob zwischen ihnen ein Eutektikum vorhanden
ist, jedoch zeigt 3, dass dies nicht der Fall
ist. Die Dichte bei Raumtemperatur der natürlichen Mischung der Abschnitte 1 bis 6 beträgt 0,932
gm/ml, von Abschnitt 5 0,98 grams/ml und von Abschnitt 6 1,02
gm/ml.
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Die
Fähigkeit
einer leichten Styrolölfraktion
(Abschnitt 5), Kaliumpermananat zu reduzieren, beträgt 1/12
derjenigen von reinem Styrolmonomer pro Gewicht, was einen höheren Sättigungsgrad
in Styrolöl
bedeutet.
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Styrolöl ist ein
gutes Lösungsmittel
für andere
aromatische Kohlenwasserstoffe, sowie für andere organische Bestandteile.
Bei Raumtemperatur löst
es Benzol, Toluol, Styrol, Xylol, Methylethylketon, Aceton, Ethylacetat
und 1-1-1-Trichlorethan in jeglichen Verhältnissen und ist ein sehr gutes
Lösungsmittel
für Polystyrol.
Abschnitt 5 ist zu weniger als 2% löslich in Methylalkohol, zu
40% löslich
in Ethylalkohol und unbegrenzt löslich
in Isopropylalkohol. Abschnitt 5 ist zu weniger als 2%
löslich
in all diesen genannten Alkoholen. Styrolöl ist in Wasser beinahe unlöslich.
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Styrolöl hat andere
ungewöhnliche
Eigenschaften. Es ist ein gutes Schmiermittel in einem großen Temperaturbereich
von –100°C bis 400°C. Es hat
eine ungewöhnlich
niedrige Viskositätsänderung
mit der Temperatur über
denselben breiten Bereich, hat eine wesentlich niedrigere Änderung
der Viskosität
mit der Temperatur als typische "Allwetter"-Motoröle. Es ist
ein ausgezeichneter Rosthemmer für
Eisen und Stahl und ein sehr guter Bestandteil gegen Festfressen.
Es beschädigt
Silikondichtungen auch bei jahrelanger Einwirkung oder bei einer
verlängerten
Einwirkung bei 400°C
nicht. Weiterhin haften Silikondichtungen, welche in Kontakt mit
Stahl zusammengepresst werden und Styrolöl bei 400°C ausgesetzt werden, an dem
Stahl nicht an. Eine nur geringe Menge an Styrolöl verhindert über mehrere
Jahre hinweg, dass Styrolmonomer bei einer Lagerung spontan polymerisiert.
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Styrolöl hat zwei
Eigenschaften, welche es im Gebrauch zu einem sicheren Material
machen. Obgleich seine Giftigkeit bislang noch nicht durch strenge
biologische Untersuchungen gemessen worden ist, wurde es in freiem
Kontakt mit Menschen über
fünf Jahre
hinweg ohne offensichtlichen toxischen oder allergenen Effekt verwendet.
Es ergaben sich keine Nebenhöhlenprobleme,
Hautprobleme, Kopfschmerzen oder unerklärliche Krankheitssymptone irgendeiner
Art. Sein großes
Molekulargewicht und chemische Stabilität machen Styrolöl wahrscheinlich
inkompatibel mit biologischen Funktionen. Die andere Eigenschaft,
welche zu seiner Sicherheit beiträgt, ist die sehr hohe Spontanzündungstemperatur,
welche weit oberhalb 400°C
liegt. In allen Labortestarbeiten, die mit Styrolöl durchgeführt wurden,
um die vorliegende Erfindung praxisgerecht zu machen, gab es niemals
eine spontane Selbstzündung
Diese Eigenschaft bedeutet, dass Austritt von heißem Styrolöl aus einer Arbeitsmaschine
aufgrund eines Zwischenfalls, beispielsweise aufgrund einer gebrochenen
Leitungsverbindung, keine Selbstentzündung in Luft oder in Kontakt
mit heißen
Metallbauteilen erzeugt.
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Eine
weitere vorteilhafte Eigenschaft von Styrolöl ist die Weise seiner Alterung,
wenn es über
lange Zeit hinweg hoher Temperatur ausgesetzt ist. Die Niedrigsieder,
welche von Styrolöl
freigegeben werden, sind hauptsächlich
Toluol, eine relativ gutartige Chemikalie. Die Tatsache, dass Benzol
nicht erzeugt wird, wird durch das Fehlen von Benzol während der
ursprünglichen
Erzeugung von Styrolöl
bewiesen. Andere Chemikalien, welche zur Zeit in der Industrie über lange
Zeit hinweg bei hohen Temperaturen verwendet werden, geben Benzol
frei, einen viel giftigeren Niedrigsieder und ein bekanntes Karzinogen.
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Abschnitt 5 des
Styrolöls
hat einen sehr niedrigen Stockpunkt (–70°C) und seine Viskosität und Wärmeübertragungseigenschaften
sind sehr gut bis herunter zu ungefähr –60°C. Es ist für sämtliche Metalle, die bei der
Kühlung
verwendet werden, nicht korrosiv und ein gutes Pumpenschmiermittel.
Es ist ein ausgezeichneter Ersatz für die korrosive Solelösung (z.
B. Kalziumchlorid in Wasser), die momentan verwendet wird, Kälte von
einem zentralen Kühlsystem
zu anderen Teilen eines großen
Gebäudes
zu verteilen. Um die Schwierigkeiten mit Sole zu vermeiden, werden
die meisten Einfamilienhäuser
und Appartements durch Luftkühlsysteme gekühlt, welche
das Kühlarbeitsfluid
Chlorfluorkohlenwasserstoff (CFC) auch als Verteilermittel verwenden. Die Übertragung
von Wärme
oder Kälte
in Luft macht einen Wärmetauscher
mit großer
Oberfläche
mit der Wahrscheinlichkeit des Austritts von Kühlmittel in die Atmosphäre notwendig.
Die langen Leitungen, welche das Kühlmittel zu dem Kompressor
und von diesem weg führen,
können
ebenfalls undicht sein. Diese Undichtigkeiten können schädliche CFC's an die Umgebung freigeben und dieses
Problem kann durch die Verwendung als Styrolöl als Verteilermittel minimiert
werden. Flüssigkeits-Wärmetauscher sind kleiner, stabiler
und weniger wahrscheinlich undicht. Die Kälte könnte an dem zentralen Kompressor
von CFC an Styrolöl
mit weniger Wahrscheinlichkeit von Kühlmittelaustritt ausgetauscht
werden. Ferner ist es allgemein bei den meisten Kühlsystemen üblich, dass
es dem komprimierten warmen Kühlmittel
ermöglicht
wird, sich über
ein Drosselventil ohne die Durchführung verwendbarer Arbeit auszudehnen.
Wenn das Kühlfluid
herangezogen wird, in einem Expansionsmotor Arbeit zu verrichten,
beispielsweise einem kleinen Kolbenmotor oder einer Turbine, wird
die Ausbeute des Systems wesentlich erhöht. Solche Motoren werden wegen
der Anforderung eines guten Schmiermittels bei sehr niedrigen Temperaturen
oft nicht verwendet. Styrolöl
wäre als
Expansionsmotor-Schmiermittel herunter bis –60°C gut geeignet.
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Zusätzlich ist
Styrolöl
ein wirksamer Farbablöser
mit einem sehr niedrigen Dampfdruck bei Raumtemperatur, so dass
die Abgabe von Smog erzeugenden Chemikalien an die Atmosphäre verringert
wird.
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Ein
anderer Vorteil von Styrolöl
ist der niedrige Preis von Polystyrolbruch und -abfall, aus welchem
es erzeugt wird, sowie die Wirtschaftlichkeit seiner Herstellung.
Weggeworfenes aufgeschäumtes
Polystyrol, das reichlich vorhanden ist, stellt ein erhebliches
Abfallproblem in der modernen Zeit dar.
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Die Anwendungen
von Styrolöl
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Die
unübliche
Kombination von physikalischen Eigenschaften des Styrolöls macht
es als Fluid in Arbeitsmaschinen anwendbar und schafft bemerkenswerte
Vorteile gegenüber
solchen Fluiden, die momentan im Gebrauch sind. Styrolöl ist ein
gutes Schmiermittel, welches sich sehr langsam abbaut, es hemmt
die Korrosion von Eisen und Stahl, ist sicher gegenüber unbeabsichtigtem
Feuer, hat einen sehr niedrigen Stockpunkt und eine niedrige Viskosität, die sich
mit der Temperatur nur leicht ändert.
Diese Eigenschaften machen es geeignet beispielsweise als:
- 1. Hydraulikfluid für Maschinen, welche in einem
weiten Temperaturbereich arbeiten müssen.
- 2. Bremsfluid für
Bremsen, welche in einem weiten Temperaturbereich arbeiten müssen.
- 3. Hoch- und Niedrigtemperaturschmiermittel für Maschinen.
- 4. Hoch- und Niedertemperaturfluid zur Fluidkopplung in Maschinen.
- 5. Hoch- und Niedertemperaturthermometerfluid.
- 6. Hoch- und Niedertemperaturdruckmesserfluid, beispielsweise
in einer Bourdonröhre.
- 7. Wärmeübertragungsfluid
in Chemikalien- und Ölveredelungsprozessen.
- 8. Motorkühlfluid.
- 9. Arbeitsfluid für
einen Rankine-Motor.
- 10. Lösungsmittel
für Chemikalien
in Labor- und Produktionsabläufen.
- 11. Hemmer für
Styrolpolymerisation.
- 12. Kesselbrennstoff, Gasturbinenbrennstoff oder Dieselbrennstoff.
- 13. Wärmeübertragungsfluid
für die Übertragung
von Wärmeenergie
an ein thermoelektrisches Element.
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Die
obigen Anwendungsfälle
sind nicht als ausschließlich
zu betrachten, sondern nur Beispiele bevorzugter Ausführungsformen.
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Styrolöl als Wärmeübertragungsfluid
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Eine
spezielle Anwendung, für
welche Styrolöl äußerst geeignet
ist, ist ein Wärmeübertragungsfluid
in chemikalischen oder Ölraffinierprozessen
(7). Wärmeübertragungsfluide
werden zur Zeit viel verwendet und sind typisiert durch die handelsüblichen
aromatischen Verbindungen mit der DowthermTM-Gruppe
von Wärmeübertragungsfluiden.
Ein wichtiger Grund, warum verschiedene DowthermTM-Fluide auf dem Markt
sind, ist die Unfähigkeit
irgendeines Fluides, den gesamten Temperaturbereich abzudecken,
der durch alle möglichen
Prozesse in der Anwendung notwendig ist. DowthermTM A
beispielsweise ist ausgezeichnet bei hohen Temperaturen, gefriert
jedoch bei +12°C.
Solche eine hohe Gefriertemperatur ist sehr unerwünscht, wenn
ein Prozess bei kaltem Wetter heruntergefahren werden müsste, da
das gesamte Auftauen einer Anlage ein echtes Problem sein kann.
Für Prozesse,
welche bei kalten Wetterbedingungen laufen müssen, sind andere DowthermTM-Typen
verfügbar,
welche bei kaltem Wetter nicht gefrieren, aber diese können nicht
in den hohen Temperaturbereichen von DowthermTM A
arbeiten. Zusätzlich
sind die DowthermTM-Wärmeübertragungsfluide vergleichsweise
teuer (2–3
$/pound). Styrolöl
arbeitet als Wärmeübertragungsfluid
im gesamten Temperaturbereich aller DowthermTM-Fluide
zusammen und zu geringeren Kosten. Es sei festzuhalten, dass Styrolöl als "Wärmeübertragungsfluid" sowohl für Heiz-
als auch für
Kühlzwecke
verwendbar ist.
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Styrolöl hat einen
speziellen Vorteil als Wärmeübertragungsfluid
aufgrund seiner Fähigkeit,
sich speziell an die Anforderungen von Prozessanlagen anzupassen,
die in Gegenden liegen, welche sich stark ändernde klimatische Bedingungen
haben. Idealerweise benötigen
Anlagen Wärmeübertragungsfluide,
welche bei den höchstmöglichen
Temperaturen beständig
arbeiten, ohne bei den niedrigsten zu erwartenden örtlichen Temperaturen
zu gefrieren. Wie voranstehend unter Bezug auf die DowthermTM-Fluide erläutert, machen es die beschränkten Auswahlmöglichkeiten
nicht möglich,
das Idealziel zu erreichen, da DowthermTM A
das einzige Fluid ist, das bei sehr hohen Temperaturen arbeitet,
jedoch gefriert es bei +12°C.
Alle anderen arbeiten bei viel niedrigeren Temperaturen. Um die
höchstmögliche Temperatur
vereinbar mit chemischer Stabilität zu erreichen, werden Wärmeübertragungsfluide üblicherweise
unter Druck betrieben, wie in einem Kraftfahrzeugkühlsystem.
Die beiden Bestandteile von Styrolöl, welche bei 350°C und 400°C sieden,
scheinen beide bis zu 400°C
stabil zu sein, haben jedoch stark unterschiedliche Gefriertemperaturen,
wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Gefriertemperaturen von Mischungen
dieser Bestandteile sind in 3 gezeigt.
Es ist klar, das in kaltem Klima Mischungen reich an dem 305°C-Bestandteil benötigt werden,
sie benötigen
jedoch eine stärkere
Verrohrung, um bei 400°C
zu sieden. Umgekehrt sind Mischungen reich an dem 400°C-Bestandteil
ge eignet für
Anlagen in mildem Klima, benötigen
jedoch Niederdruckleitungen, um bei 400°C zu sieden. Ein Beispiel für diesen
Kompromiss folgt. Wenn eine Raffinerie in Aruba betrieben werden
soll, kann ein Fluid, welches 100% des 400°C-Bestandteiles enthält, verwendet
werden, da +7°C
das kälteste
sein dürfte,
was für
die Raffinerie je zu erwarten ist. Wenn jedoch die Raffinerie in
Alaska zu betreiben wäre,
wäre eine
Gefriertemperatur von –50°C wünschenswert
und eine Mischung, welche nur 50% des höher siedenden Fluides enthält, wäre gefordert,
welche in dickeren Leitungen zu halten wäre. Es wäre einfach, ein angepasstes
Wärmeübertragungsfluid
für jede einzelne
Anlage zu mischen, wobei dem Ideal nahe gekommen werden kann.
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In
anderen Ausführungsformen
kann Styrolöl
in Kombination mit existierenden Wärmeübertragungsfluiden mit aromatischen
Verbindungen verwendet werden, um deren Arbeitstemperturbereich
zu erweitern oder um Materialkosten zu verringern. Styrolöl ist mit
solchen Arbeitsfluiden über
den gesamten Konzentrationsbereich von 1 bis 99 Volumenprozent der
Gesamtmischung mischbar.
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Die
wertvollste Verwendung von Styrolöl ist als Arbeitsfluid zusammen
mit Brennkraftmaschinen, nicht nur bei existierenden Motoren wie
Dieselmotoren, Bezinmotoren (Otto-Typ) und Gasturbinen (Brayton-Zyklus), sondern
auch bei überlegenen
Motoren für
zukünftige
Auslegungen, möglich
gemacht durch die Verfügbarkeit von
Styrolöl.
Die Wege, auf welchen Styrolöl
eine Brennkraftmaschine verbessern kann, sind als überlegenes Motorkühlsystemfluid
(8) und als Arbeitsfluid für
einen Hilfs-Rankine-Motor
(9), der zusammen mit der Haupt-Brennkraftmaschine arbeitet, indem
er Energie vom Abgas der Brennkraftmaschine entnimmt, oder mit beiden
zusammen.
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Als
Wärmeübertragungsfluid
in dem Motorkühlsystem
hat Styrolöl
sämtliche
oben in (7) genannten Vorteile. Der Motor kann viel heißer als
es bisher Praxis ist bei nur einer Atmosphäre Druck betrieben werden, ohne
dass die Gefahr des Kochens besteht, so dass maximale Wärmeübertragung
von Fest nach Flüssig
sichergestellt ist und bessere thermodynamische Wirksamkeit. Der
Schutz gegen Frost kann bis zu sehr niedrigen Temperaturen sichergestellt
werden. Zusätzlich
sind die Probleme von Korrosion und die Ausbildung von Schmutzablagerungen
bei hohen Temperaturen in Motorkühlsystemen
allgemein bekannt; die Verwendung von Styrolöl würde das System gleichmäßig sauber
und mit freiem Durchfluss halten. Unter diesen Gesichtspunkten kann
die Verwendung von Styrolöl
gegenüber
Wasser in Kühlsystemen
vorzuziehen sein, obgleich ihm die hohe spezifische Wärme von
Wasser und die Verdampfungswärme
fehlt.
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Die
Verwendung von Turbinen, welche durch die Abgase von Brennkraftmaschinen
betrieben werden, um Lader anzutreiben, ist allgemein bekannt. Es
ist jedoch auch allgemein bekannt, dass das niedrige Molekulargewicht,
die hohe Temperatur und die korrosive Natur von Abgasen ernsthafte
Probleme bei solchen Anwendungen erzeugen. Diese Bedingungen machen
oftmals entweder die Verwendung von teuren hochlegierten Stählen oder
den gewollten Verlust potentiell rückgewinnbarer Energie notwendig,
um die Turbinen vor einer raschen Alterung durch Korrosion und durch
das Auftreffen des Abgasstromes mit hoher Geschwindigkeit und hoher
Temperatur auf die sich rasch drehenden Turbinenschaufeln zu bewahren.
Ein Gegenstrom-Wärmetauscher
ist eine ausgezeichnete Vorrichtung, eine gewisse Wärme des
Abgases auf einen Strom von Styrolöl zu übertragen, da es nicht länger Temperatursenken
gibt, was durch die große
latente Verdampfungswärme
im Styrolöl
bewirkt wird. Das Styrolöl
kann auf annähernd
370°C erhitzt
werden und kann sich dann in eine Turbine hinein ausdehnen. Das
ausdehnende Gas befindet sich über
den gesamten Stromabweg zu 100% in der Dampfphase und bewegt sich
aufgrund seines hohen Molekulargewichts langsam genug, um die Verwendung
normaler Stahlturbinenschaufeln zu ermöglichen. Eine beträchtliche
Energiemenge kann mit einer relativ einfachen Maschine erhalten
werden und ein derartiges thermisches System kann entweder vorhandenen
Motoren nachträglich
hinzugefügt
werden oder in zukünftige
Motoren von der Auslegung her integriert werden. Zusätzlich zum
Antrieb einer Turbine kann die Wärmeübertragung
auch andere Arten von Rankine-Motoren und Expandern, beispielsweise
Kolbenmotoren, betreiben. Das heiße Styrolöl kann auch als Wärmequelle
für Stirling-Motoren
dienen, welche externe Wärme
zur Aktivierung eines Gasarbeitsfluides verwenden oder andere Brayton-Zyklusmotoren
(Gasturbinen). Auch kann das Wärmeübertragungsfluid
Wärme an
ein thermoelektrisches Element für
die Erzeugung von Elektrizität
oder für
thermoelektrische Kühlzwecke
liefern.
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Bei
der zukünftigen
Auslegung von Brennkraftmaschinen besteht die Gelegenheit, einen
Motor zu gestalten, bei dem ein innerer kalter Strom von Styrolöl zunächst in
das Kühlsystem
der Brennkraftmaschine gelangt und Wärme von einem Motor erhält, der
aufgrund seiner höheren
Betriebstemperatur mit besserem Wirkungsgrad läuft als bisherige Motoren;
dann in den Abgaswärmetauscher
gelangt und mehr Wärme
empfängt; und
sich dann in einer Turbine ausdehnt, welche unter relativ milden
Betriebsbedingungen wirksam läuft
und die maximal mögliche
Energie für
Anwendungszwecke liefert. Das expandierte Gas würde dann in einen kondensierenden
Kühler
zurückfließen und
der Kreis wird wiederholt. Solch ein Motor, der die Anwen dung (8)
und (9) zusammen verwendet, hätte
mit Sicherheit eine thermische Effizienz erheblich über momentanen
Dieselmotoren, mechanische Einfachheit und ein sauberes, nicht unter
Druck stehendes Motorkühlsystem,
und das alles unter Verwendung nur eines einzelnen Arbeitsfluides.
Es ergäbe
sich eine überlegene
Energiequelle für Schiffe,
Eisenbahnlokomotiven, Schwerlastzüge und andere Anwendungsfälle. Natürlich muss
eine erhebliche mechanische Konstruktinssarbeit in der Zukunft geleistet
werden, um einen derartigen Motor zur Praxisreife zu bringen, jedoch öffnet die
Verfügbarkeit
von Styrolöl
die Tür
für so
ein Ziel.
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Styrolöl in Kernreaktoren
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Styrolöl kann verwendet
werden, um die Sicherheit von Kernreaktoren wesentlich zu verbessern,
sowohl durch Nachrüsten
an vorhandenen Reaktoren als auch bei neuen Auslegungen. Vorrichtungen,
die die Verwendung von Styrolöl
ermöglichen,
können
beispielsweise bei zwei vorhandenen Reaktortypen nachgerüstet werden,
nämlich
wassergekühlten
und flüssignatriumgekühlten, sowie
bei Abwandlungen der beiden Auslegungen für Neukonstruktionen. Typische
Auslegungen für
Kernreaktoren sind in 4 gezeigt.
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4a zeigt ein schematisches Diagramm des
Kühlsystems
eines üblichen
wassergekühlten
Reaktors. Diese Auslegung verwendet zwei Wasserkreisläufe zur Übertragung
von Wärme
vom Reaktor: Einen Hochdruckwasserkreislauf zur wirksamen Wärmeentnahme
von dem Reaktor und einen Niederdruckdampfkreislauf zur Aufnahme
der Wärme
von dem ersten Wasserkreislauf und zur Dampferzeugung, um eine Turbine
anzutreiben. Eine Gefahr in dieser Auslegung ist der mögliche rasche
Verlust von Wasser aus dem Hochdruckkreislauf im Fall eines erheblichen
Lecks an jeglichem Punkt des Kreislaufs. In diesem Fall würde der Reaktor
nicht länger
gekühlt
werden und ein rasches Durchschmelzen kann auftreten. Diese Wahrscheinlichkeit
kann bei einem Nachrüstvorgang
wesentlich gemildert werden, indem ein großer Tank von Styrolöl bereitgestellt
wird, der durch Pumpen und Leitungen an mehreren Stellen mit dem
Hochdruckwasserkreislauf verbunden ist. Im Fall eines Lecks werden
die Pumpen aktiviert, um den Hochdruckkreislauf mit Styrolöl zu fluten. Da
Styrolöl
keinen hohen Dampfdruck bei der Reaktortemperatur ausübt, kann
dieses Fluten rasch erfolgen. Der Fluss von Öl durch den Reaktor kühlt ihn,
bis ein reguläres
Abschalten vorgenommen werden kann. Es wird angenommen, dass Styrolöl nicht
empfindlich gegenüber
Strahlung ist und jegliches Feuer, das von austretendem Styrolöl herrührt, kann
durch gewöhnliche
Maßnahmen
gelöscht
werden.
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Eine
andere neue Ausgestaltung dieses Reaktortyps kann Styrolöl als das
eigentliche Wärmeübertragungsfluid
verwenden, welches durch den Reaktor anstelle von Hochdruckwasser
kreist. Der Styrolölkreislauf kann
mit viel niedrigerem Druck als ein Flüssigwasserkreislauf arbeiten,
was die Verlustrate von Kühlmittel
im Falle eines Lecks verringert und die Aufgabe eines Not-Backup-Systems
zur Flutung des Kreislaufes mit Reserve-Styrolöl vereinfacht. Vorausgesetzt,
das Styrolöl
hat eine langandauernde Strahlungswiderstandsfähigkeit, ist eine derartige
Auslegung viel sicherer als die momentanen Auslegungen.
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Eine
typische schematische Darstellung eines modernen mit Flüssignatrium
gekühlten
Reaktors ist in 4b gezeigt. Diese
Reaktorauslegung leidet unter wenigstens zwei ernsten Gefahren,
welche von Lecks herrühren,
die in den Kreisläufen
mit dem flüssigen
Natrium auftreten: (1) Ein großes
Leck aus irgendeinem Grund in irgendeinem der Flüssignatrium-Kreisläufe, welches
zu einem erheblichen Verlust an Flüssignatrium-Kühlmittel
aus dem radioaktiven Natriumkreislauf führen könnte, was die Reaktorkühlung verringert
und ein Durchschmelzen des Reaktors bewirkt. Ein großes Natriumfeuer
an Luft kann ebenfalls auftreten. (2) Ein kleines Leck im Wärmetauscher
zwischen dem nicht radioaktiven flüssigen Natrium und den Wasserkreisläufen, welches
es Wasser mit hohem Druck ermöglichen
könnte,
in den Kreislauf mit flüssigem
Natrium einzutreten, blitzartig zu verdampfen, eine kombinierte
Dampf/Chemikalienexplosion zu verursachen und die Leitungen mit
flüssigem
Natrium aufsprengt, was zu Folgen ähnlich wie bei dem Druckwasserreaktor
von (1) führen würde.
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Die
Konsequenzen beider Lecktypen in einem Reaktor des Brütertyps
können,
wie vorher genannt, abgemildert werden durch das Vorhandensein eines
großen
Tanks von Styrolöl,
der durch Leitungen und Pumpen an mehreren Stellen mit den Natriumkreisläufen verbunden
ist. Im Fall eines Typs von Leck gemäß obiger Beschreibung werden
die Pumpen aktiviert, um den lecken Natriumkreislauf mit Styrolöl zu fluten.
Da Styrolöl keinen
großen
Dampfdruck bei der Reaktortemperatur ausübt, kann dieses Fluten rasch
erfolgen. Der Fluss an Kühlmittel
durch den Reaktor fährt
fort, bis ein reguläres
Abschalten erfolgen kann. Jegliches sich ergebende Styrolölfeuer wäre weniger
gefährlich
als ein Natriumfeuer und leichter unter Verwendung normaler Verfahren
zu bekämpfen.
Zusätzlich
könnte
der Natriumrauch radioaktiv sein und der Styrolölrauch wäre es nicht. Wenn ein kleines
Leck in dem Natrium/Wasserwärmetauscher
erkannt wird, bevor eine zerstörerische
Explosion auftritt, neigt das Vorhandensein von Styrolöl in dem
Natrium dazu, das Wasser und das Natrium voneinander getrennt zu
halten.
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Bei
einer Neuauslegung kann eine sichere Auslegung einer Kernkraftanlage
als Abwandlung der voranstehenden Flüssignatrium-Reaktorauslegung
gemacht werden, indem ein Styrolölkreislauf
zwischen dem Flüssignatriumkreislauf
und dem Dampfkreislauf verwendet wird, wie in 4c gezeigt.
Diese Auslegung beseitigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Leck
des Typs (2) auftritt, bei dem sich Wasser und Natrium mischen können. Da
die wahrscheinlichste Stelle für
den Auftritt eines Lecks in dem Natriumkreislauf in den vielen dünnen Wänden des
Wärmetauschers
ist, lässt
sich eine erhebliche Sicherheitsverbesserung erhalten. Jegliche Reaktion
zwischen flüssigem
Natrium und Styrolöl
wäre viel
milder als mit Wasser. Eine Notzufuhr von Styrolöl zum Schutz gegen große Lecks
in den Natriumkreisläufen
kann vorgesehen werden, wie bei der Auslegung zur Nachrüstung von
derzeitigen Reaktoren.
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Styrolöl als ein Lösungsmittel
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Styrolöl hat auch
chemische Verwendbarkeit. Es ist ein ausgezeichnetes Lösungsmittel
für viele
aromatische Kohlenwasserstoffe und andere Chemikalien sowohl bei
Laboruntersuchungen als auch der chemischen Produktion. In der chemischen
Großindustrie
und in Laboratorien, welche Styrolmonomer verwenden, muss dem Problem
einer spontanen Polymerisation entgegen getreten werden. Styrolöl ist ein
exzellenter Hemmer für
eine solche Polymerisation und ist wirksam bei niedrigen Konzentrationen
von 1% oder weniger, selbst wenn Styrol bei Atmosphärendruck
destilliert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Styrolöl auch als
Reinigungsmittel für
mechanische Teile, beispielsweise als Vergaserreiniger oder Entfetter
von Teilen verwendet. Der Dampfdruck von Styrolöl bei 25°C beträgt ungefähr 0,002 mm Hg, was Dämpfe verringert.
Styrolöl
kann Rost, Korrosionen, Schmutzablagerungen und chemische Abscheidungen
entfernen, wenn es entweder als Reiniger oder als Betriebsfluid
verwendet wird. Styrolöl,
das so verwendet wird, kann auch die Korrosion und Rost hemmen und
den Aufbau von Schmutzablagerungen von chemischen Abscheidungen
verhindern.
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Styrolöl als Brennstoff
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Die
Fraktionen von Styrolöl
können
als Kesselgas, Gasturbinenbrennstoff oder Dieselbrennstoff verbrannt
werden, wenn sie im Überschuss
auf dem Markt sind. Das aromatische Styrolöl kann rein in einer vorgemischten
Dampf/Luft-Flamme, wie einem Bunsenbrenner, verbrannt werden oder
Styrolöl
kann in die Luft gesprüht
und verbrannt werden.
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Andere Anwendungen
von Styrolöl
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Styrolöl ist gut
geeignet zur Anwendung als Fluid in Thermometern und Druckmessern,
da es über
einen weiten Temperaturbereich flüssig ist. Ihm fehlt die Giftigkeit
von Quecksilber, welches momentan in vielen Thermometern verwendet
wird, und es ist erheblich billiger. Aufgrund des extremen Temperaturvorteils
gegenüber
anderen Materialien kann es in Druckmessern verwendet werden, beispielsweise
vom Bourdon-Typ, auch bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen.