ES2612920T3 - Composiciones de sal de nitrato que contienen carbonato de metal alcalino y su uso como medio portador de calor o medio de almacenamiento de calor - Google Patents

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Stephan Maurer
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Karolin Geyer
Florian Garlichs
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Abstract

Composición de sal de nitrato que contiene como constituyentes esenciales A) un nitrato de metal alcalino y un nitrito de metal alcalino en una cantidad total en el intervalo de 98 a 99,84 % en peso, y B) un compuesto de metal alcalino seleccionado del grupo de B1) óxido de metal alcalino, B2) carbonato de metal alcalino B3) compuesto de metal alcalino que se descompone en óxido de metal alcalino o carbonato de metal alcalino en el intervalo de temperaturas desde 250°C a 600°C, B5) peróxido de metal alcalino Met2O2, en el cual Met significa litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y B6) superóxido de metal alcalino MetO2, en el cual Met significa sodio, potasio, rubidio, cesio en una cantidad total en el intervalo de 0,16 a 2 % en peso, cada caso respecto de la composición de sal de nitrato.

Description

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DESCRIPCION
Composiciones de sal de nitrato que contienen carbonato de metal alcalino y su uso como medio portador de calor o medio de almacenamiento de calor
La presente invention se refiere a composiciones de sal de nitrato, tal como se definen en las reivindicaciones, as! como a su uso como medio portador de calor y/o medio de almacenamiento de calor tal como se define tambien en las reivindicaciones.
Tanto en la industria qulmica como tambien en la industria de plantas de energla, se conocen medios portadores de calor o medios de almacenamiento de calor a base de sustancias inorganicas, principalmente sales. Estas se emplean por lo regular a altas temperaturas, por ejemplo por encima de 100 °C, por lo tanto por encima del punto de ebullition del agua a presion normal.
A manera de ejemplo, en las instalaciones qulmicas para la production industrial a gran escala de diversos productos qulmicos se emplean los llamados reactores de banos de sales a temperaturas de aproximadamente 200 a 500 °C.
Los medios portadores de calor son medios que se calientan por una fuente termica, por ejemplo el sol en las plantas de energla termicas solares, y transportan la cantidad de calor contenido en los mismos por un trayecto determinado. Luego, estos pueden transferir este calor a otro medio, por ejemplo agua o un gas, de preferencia mediante intercambiadores de calor, en cuyo caso este otro medio puede accionar luego una turbina, por ejemplo. Sin embargo, los medios portadores de calor tambien pueden transferir la cantidad de calor contenida en ellos a otro medio (por ejemplo, una fusion de sal) que se encuentre en un recipiente de reserva y de esta manera pasar el calor para almacenarlo. Sin embargo, los medios portadores de calor tambien pueden alimentarse solos a un recipiente de reserva y mantenerse alll. Luego, ellos mismos pueden ser tanto medios portadores de calor, como tambien medios de almacenamiento de calor.
Los almacenadores de calor contienen medios de almacenamiento de calor, habitualmente composiciones qulmicas, por ejemplo las mezclas segun la invencion que pueden almacenar una cantidad de calor durante un cierto tiempo. Los almacenadores de calor para medios fluidos de almacenamiento de calor, de preferencia llquidos, habitualmente se forman por un recipiente solido, de preferencia aislado frente a la perdida de calor.
Un campo de aplicacion relativamente nuevo para los medios portadores de calor o medios de almacenamiento de calor son las plantas de energla solar termica para la generation de energla electrica. En estas, la radiation solar concentrada calienta un medio portador de calor que pasa su calor por medio de un medio de transferencia de calor (tambien denominado “intercambiador termico”) al agua, de modo que se genera vapor el cual acciona una turbina que finalmente, tal como en una planta de energla electrica convencional, acciona un generador para la generacion de energla electrica.
Tres tipos de plantas de energla solar termica son particularmente importantes:
La planta de energla de tipo cillndrico-parabolico, la planta de energla de tipo Fresnel y la planta de energla de torre.
En la planta de energla de tipo cillndrico-parabolico la radiacion solar se enfoca por medio de ranuras de espejos con forma parabolica en la llnea focal de los espejos. All! se encuentra un tubo lleno de un medio portador de calor. El medio portador de calor se calienta a traves de la radiacion solar y fluye hacia el intercambiador de calor donde irradia su calor para la generacion de vapor, tal como se ha descrito antes.
En la planta de energla tipo Fresnel, la radiacion solar se enfoca con espejos regularmente planos en una llnea focal. All! se encuentra un tubo a traves del cual fluye un medio portador de calor. Al contrario de la planta de energla de tipo cillndrico-parabolico, el espejo y el tubo no siguen conjuntamente la position del sol sino que la position de los espejos se ajusta con respecto al tubo colocado fijamente. La posicion de los espejos sigue la posicion del sol de tal modo que el conducto del tubo siempre se encuentra en la llnea focal de los espejos. En las plantas de energla de tipo Fresnel tambien puede emplearse sal fundida como portador de calor. Las plantas de energla de tipo Fresnel-sal todavla se encuentran en la actualidad, en gran medida, en desarrollo. La generacion de vapor en el caso de la planta de energla de tipo Fresnel-sal se efectua de manera analoga a la planta de energla de tipo cillndrico-parabolico.
En el caso de la planta de energla solar-termica de torre, una torre esta rodeada por espejos que emiten la radiacion solar de manera concentrada en un receptor llamado central que esta en la parte superior de la torre. En el receptor se calienta un medio portador de calor que produce vapor para generar energla electrica de manera analoga a la planta de energla de tipo cillndrico-parabolico o la planta de energla de tipo Fresnel a traves del medio de transferencia de calor.
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En la planta de energla de tipo cilindrico-parabolico en la actualidad se usa un medio organico, portador de calor, compuesto de eter de difenilo y difenilo, tambien denominado “aceite termico”. Sin embargo, este puede emplearse solo hasta 400 °C ya que por encima de esta region se descompone en caso de una operacion prolongada.
Sin embargo, se desea incrementar la temperatura del medio portador de calor al llegar el medio de transferencia de calor del generador de vapor (llamada temperatura de entrada de vapor) a incrementarse por encima de 400 °C, puesto que entonces se incrementa el grado de eficiencia de la turbina a vapor (a una temperatura de entrada de vapor de 400 °C el grado de eficiencia de Carnot es de aproximadamente 42%; a 500 °C, por ejemplo, este se incrementa por encima de aproximadamente 50%).
Si en lugar del medio portador de calor organico mencionado, como ya se ha implementado en las plantas termicas- solares de energla de tipo torre, se usa una mezcla de aproximadamente 60% en peso de nitrato de sodio (NaNOa) y aproximadamente 40% en peso de nitrato de potasio (KNO3) como medio portador de calor, entonces esta puede calentarse permanentemente a maximo alrededor de 565 °C. Por encima de esta temperatura con el tiempo tambien se descompone la mezcla mencionada de nitratos, con la liberacion de oxidos de nitrogeno, habitualmente monoxido de nitrogeno y/o dioxido de nitrogeno.
En las plantas de energla solar-termica de todas formas serla tecnicamente posible calentar los medios portadores de calor en principio a temperaturas de alrededor de 650 °C, por ejemplo en el punto focal de una planta de energla tipo torre y de esta manera alcanzar grados de eficiencia superiores de las turbinas de vapor, similares a aquellas plantas de energla alimentadas con combustibles fosiles.
Por lo tanto, se desea incrementar la estabilidad termica de los medios portadores de calor durante una operacion permanente a mas de aproximadamente 565 °C.
Es muy deseable adaptar la generacion de energla electrica en una planta de energla solar-termica, sin importar de que tipo, a la demanda en la red. Esto se hace posible, por ejemplo, almacenando calor durante tiempos de alta radiacion solar, el cual puede aprovecharse en caso de demanda despues de la calda del sol o durante fases de mal tiempo para la generacion de energla electrica.
El almacenamiento de calor puede efectuarse directamente almacenando el medio portador de calor que esta calentado en tanques de reserva, por lo regular bien aislados, o indirectamente transfiriendo el calor desde el medio portador de calor calentado a otro medio (almacenador de calor), por ejemplo a una fusion de sal de nitrato de sodio- nitrato de potasio.
Un metodo indirecto ha sido realizado en la planta de energla de 50 MW Andasol I en Espana, en donde se usan aproximadamente 28.500 t de una fusion de nitrato de sodio y nitrato de potasio (60:40 en % en peso) en calidad de almacenador de calor en un tanque bien aislado. El material fundido es bombeado durante los tiempos de radiacion solar incidente desde un tanque mas frlo (aproximadamente 290 °C) a traves de un medio de transferencia de calor de aceite termico-sal a un tanque mas caliente y, en ese caso, se calienta a alrededor de 390 °C. En tal caso, mediante un medio de transferencia de calor se extrae la energla calorlfica del aceite termico (que funciona aqul como medio portador de calor) y se almacena en la sal fundida (medio de transferencia de calor de aceite termico- sal). En los tiempos de baja radiacion solar incidente y en las noches, la planta electrica puede operar en su carga total durante alrededor de 7,5 horas en caso de que el medio de almacenamiento de calor es completamente cargado.
Sin embargo, serla ventajoso usar el medio portador de calor tambien como medio de almacenamiento de calor, ya que de esta manera podrlan ahorrarse los medios correspondientes de transferencia de calor de aceite termico-sal.
Ademas, de esta manera podrla impedirse un posible contacto del aceite termico que posee propiedades reductoras con el nitrato fundido que tiene un fuerte efecto oxidante. Debido al precio ostensiblemente superior del aceite termico en comparacion con la fusion de nitrato de sodio-nitrato de potasio, a la fecha el aceite termico no ha sido tomado en cuenta como medio de almacenamiento de calor. El documento US 4,559,993 describe un procedimiento para estabilizar nitratos y nitritos de metal alcalino fundidos mediante la adicion de hidroxidos de metal alcalino.
El objeto de la invencion es proporcionar una composicion de sal de nitrato mejorada, facilmente disponible, en calidad de medio portador de calor y/o medio de almacenamiento de calor que puede emplearse en caso de operacion permanente a alta temperatura, preferiblemente a mas de 565 °C, en cuyo caso se impida o se reprima la liberacion de oxidos de nitrogeno, habitualmente monoxido de nitrogeno y/o dioxido de nitrogeno.
Una mezcla de nitratos de aproximadamente 60 % en peso de nitrato de sodio (NaNOa) y aproximadamente 40 % en peso de nitrato de potasio (KNO3) es ofrecida, por ejemplo, por la companla Coastal Chemical Co., L.L.C. bajo el nombre Hitec® Solar Salt. Este producto se ofrece para usarse como portador de calor o medio de almacenamiento de calor. Puede contener, ademas de otros componentes, en cantidades bajas hasta maximo 0,15 % en peso de carbonato de sodio (Na2CO3) (ficha de informacion de producto Hitec® Solar Salt).
Por razones logicas, las composiciones de sal de nitrato definidas en la descripcion y en las reivindicaciones, principalmente sus formas de realization, preferidas y particularmente preferidas, en lo sucesivo tambien se denominan “composition de sal de nitrato segun la invention”.
La composicion de sal de nitrato segun la invencion contiene como constituyentes A) esenciales un nitrato de metal 5 alcalino y un nitrito de metal alcalino.
El nitrato de metal alcalino es en este caso un nitrato, de preferencia un nitrato practicamente anhidro, particularmente preferible un nitrato de los metales litio, sodio, potasio, rubidio o cesio, libre de agua de cristalizacion, descrito en terminos generales como MetNO3, en cuyo caso Met significa los metales alcalinos descritos antes y el termino nitrato de metal alcalino incluye tanto un nitrato individual como tambien mezclas de los 10 nitratos de estos metales, por ejemplo nitrato de potasio mas nitrato de sodio.
El nitrito de metal alcalino es en este caso un nitrito, de preferencia un nitrito practicamente anhidro, particularmente preferible un nitrito de los metales alcalinos litio, sodio, potasio, rubidio y cesio, libre de agua de cristalizacion, descrito en terminos generales como MetNO2, en cuyo caso Met significa los metales alcalinos antes descritos. El nitrito de metal alcalino puede presentarse como un compuesto individual pero tambien como mezcla de diferentes 15 nitritos de metal alcalino, por ejemplo nitrito de sodio mas nitrito de potasio.
El constituyente A) se encuentra presente en una cantidad total en el intervalo de 98 a 99,84 % en peso, respecto de la composicion de sal de nitrato segun la invencion.
El constituyente A) contiene un nitrito de metal alcalino tal como se ha descrito antes, bien adecuado en una cantidad en la region de hasta 50 % en peso, de preferencia en el intervalo de 1 a 10 % en peso, particularmente 20 preferible en el intervalo de 2 a 5 % en peso, cada caso respecto del constituyente A).
Un constituyente de nitrato de metal alcalino MetNO3 del constituyente A) se compone por ejemplo de
A1) nitrato de potasio en una cantidad en el intervalo de 20 a 55 % en peso,
A2) nitrato de sodio en una cantidad en el intervalo de 45 a 80 % en peso, cada caso con respecto del componente de nitrato de metal alcalino MetNO3 del constituyente A).
25 Un componente de nitrito de metal alcalino MetNO2 bien adecuado del constituyente A) se compone por ejemplo de A1) nitrito de potasio en una cantidad en el intervalo de 20 a 55 % en peso,
A2) nitrito de sodio en una cantidad en el intervalo de 45 a 80 % en peso, cada caso respecto del componente de nitrito de metal alcalino MetNO2 del constituyente A).
En otra forma de realizacion de la composicion de sal de nitrato, el constituyente A) contiene solamente un tipo de 30 nitrato de metal alcalino, por ejemplo nitrato de potasio o nitrato de sodio.
La composicion de sal de nitrato segun la invencion contiene ademas, como constituyente esencial B) un compuesto de metal alcalino seleccionado del grupo B1) oxido de metal alcalino Met2O, en el cual Met significa litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, de preferencia sodio y/o potasio, B2) carbonato de metal alcalino, B3) compuesto de metal alcalino que se descompone en el intervalo de temperaturas desde 250°C a 600°C en oxido de metal alcalino o 35 carbonato de metal alcalino, B5) peroxido de metal alcalino Met2O2, en el cual Met significa litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, de preferencia sodio y/o potasio y B6) superoxido de metal alcalino MetO2, en el cual Met significa sodio, potasio, rubidio, cesio, de preferencia sodio y/o potasio, en una cantidad total en el intervalo de 0,16 a 2 % en peso, cada caso respecto de la composicion de sal nitrato.
Se prefieren compuestos de metal alcalino B3), los cuales a las altas temperaturas de operation que son tlpicas en 40 las fusiones de sal nitrato en una planta de energla solar-termica, es decir a 250° a 600 °C, de preferencia 300°C a 500°C, y en las condiciones oxidantes correspondientes, se descomponen en oxido de metal alcalino, de preferencia oxido de sodio, o en carbonato de metal alcalino, de preferencia carbonato de sodio. Ejemplos de compuestos de metal alcalino de este tipo son sales de metal alcalino como sales de litio, de sodio, de potasio, de rubidio o de cesio de acidos carboxllicos tales como acido formico, acido acetico, acido oxalico, por ejemplo formiato de sodio, acetato 45 de sodio, oxalato de potasio.
La composicion de sal de nitrato segun la invencion contiene como componentes B) esenciales preferidos un carbonato de metal alcalino en una cantidad total en el intervalo de 0,16 a 2 % en peso, cada caso respecto de la composicion de sal de nitrato.
El carbonato de metal alcalino es un carbonato, de preferencia un carbonato practicamente anhidro, de los metales 50 alcalinos litio, sodio, potasio, rubidio y cesio, descrito en terminos generales como Met2CO3, en cuyo caso Met
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significa los metales alcalinos antes descritos. El carbonato de metal alcalino puede presentarse como un compuesto individual pero tambien como una mezcla de diferentes carbonatos de metal alcalino, por ejemplo carbonato de sodio mas carbonato de potasio.
En una forma de realizacion bien adecuada de la composicion de sal de nitrato, el constituyente B) esta formado practicamente de manera exclusiva de carbonato de metal alcalino Met2CO3, de preferencia de carbonato de sodio Na2CO3 solamente o en companla de otros carbonatos de metal alcalino seleccionados del grupo compuesto por carbonato de litio U2CO3, carbonato de potasio K2CO3, carbonato de rubidio Rb2CO3, carbonato de cesio Cs2CO3, preferiblemente carbonato de litio U2CO3 y/o carbonato de potasio K2CO3.
El contenido del constituyente B), de preferencia el carbonato de metal alcalino, principalmente carbonato de sodio, en la composicion de sal de nitrato segun la invencion, de acuerdo con el estado actual de conocimientos no debe sobrepasar 0,16 % en peso, de preferencia 0,2 % en peso, ya que de otra manera se pierde el efecto estabilizador del constituyente B), de preferencia el carbonato de metal alcalino.
El contenido de constituyente B), de preferencia carbonato de metal alcalino, principalmente carbonato de sodio en la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion, no debe sobrepasar 2 % en peso.
En caso de contenidos mas altos del constituyente B), de preferencia carbonato de metal alcalino, existe el riesgo de que las partlculas del constituyente B), de preferencia partlculas de carbonato de metal alcalino que son demasiado grandes, por ejemplo, y/o que no se disuelven en la fusion de la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion puedan ocasionar averlas en el sistema de tuberlas, de bombas y de aparatos de la planta de energla solar-termica o en la planta qulmica.
El llmite superior del contenido del constituyente B), de preferencia del contenido de carbonato de metal alcalino en la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion puede influenciarse mediante diversos parametros, por ejemplo la temperatura de una fusion correspondiente de la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion o la composicion exacta de la misma.
Ademas de los componentes esenciales mencionados, la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion puede contener ademas rastros de impurezas, por ejemplo cloruro de sodio, sulfato de sodio, oxido de calcio, oxido de magnesio, dioxido de silicio, oxido de aluminio, oxido de hierro o agua. La suma de estas impurezas por lo regular no es de mas de 1 % en peso, respecto de la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion.
La suma de todos los constituyentes de la composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion es de 100 % en peso.
La composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion pasa a la forma fundida y habitualmente es capaz de bombearse a una temperatura por encima de alrededor de 150 a 300 °C, dependiendo, entre otras cosas, del contenido de nitritos y de la proporcion de los cationes que forman el constituyente A) y/o B).
La composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion, de preferencia en forma fundida, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, encuentra aplicacion como medio portador de calor y/o medio de almacenamiento de calor, preferiblemente en plantas de energla para generar calor y/o electricidad, en la industria de procedimientos qulmicos, por ejemplo en reactores de banos de sales y en plantas de temple de metales.
Los ejemplos de plantas de energla para generar calor y/o energla electrica son plantas de energla solar-termicas tales como plantas de energla de tipo cillndrico-parabolico, plantas de energla de tipo Fresnel, plantas de energla de torre.
En una forma de realizacion bien adecuada, las composiciones de sales de nitratos de acuerdo con la invencion se usan preferiblemente en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, tanto en calidad de medio portador de calor como tambien en calidad de medio de almacenamiento de calor en las plantas de energla solar-termicas, por ejemplo las plantas de energla de tipo cillndrico-parabolico, las plantas de energla de tipo torre o las plantas de energla de tipo Fresnel.
En otra forma de realizacion bien adecuada, las composiciones de sales de nitrato segun la invencion se usan preferiblemente en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, ya sea como medio portador de calor o como medio de almacenamiento de calor, en las plantas de energla solar-termicas, por ejemplo las plantas de energla de tipo cillndrico-parabolico, las plantas de energla de tipo torre, las plantas de energla de tipo Fresnel.
A manera de ejemplo, las composiciones de sales de nitrato de acuerdo con la invencion, de preferencia en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, se usan en plantas de energla de torre en calidad de medio portador de calor y/o como medio de almacenamiento de calor, de manera particularmente preferida como medio portador de calor.
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Al usar las composiciones de sales de nitrato de acuerdo con la invencion, de preferencia en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, en calidad de medio portador de calor en las plantas de energla solar-termicas, por ejemplo las plantas de energla de tipo cillndrico-parabolico, las plantas de energla de tipo torre, las plantas de energla de tipo Fresnel, los medios portadores de calor se conducen a traves de tubos calentados por el sol. En tal caso, estos habitualmente transfieren el calor aqul surgido aun almacenador de calor o al medio de transferencia de calor del calentador de vapor de una planta de energla.
Por lo regular, el almacenador de calor se compone de dos grandes recipientes, por lo regular un recipiente frlo y uno caliente. La composicion de sal de nitrato de acuerdo con la invencion, de preferencia en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, habitualmente se extrae del recipiente frlo de la planta solar y se calienta en el campo solar de una planta de tipo cillndrico-parabolico o un receptor de torre. La mezcla salina fundida, calentada de esta manera, se lleva habitualmente al recipiente caliente y all! se conserva hasta que exista demanda de la produccion de energla electrica.
Luego, las composiciones calientes de sales de nitrato de acuerdo con la invencion en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, se retiran habitualmente del tanque caliente y se bombean hacia el generador de vapor de una planta de energla a vapor. El vapor generado all!, presurizado a mas de 100 bar, acciona por lo regular una turbina y un generador el cual suministra energla electrica a la red de electricidad.
En el generador de vapor, las composiciones de sales de nitrato de acuerdo con la invencion, en estado fundido, por ejemplo como un llquido capaz de bombearse, se enfrlan por lo regular a aproximadamente 290 °C y se llevan de vuelta habitualmente al tanque frlo. Al transferir calor desde los tubos calentados por el sol hacia el almacenador o hacia el generador de vapor, la composicion de sal de nitrato de la invencion, en forma fundida, funciona como medio de transferencia de calor. En basada en el recipiente almacenador de calor, esta misma composicion de sal de nitrato de la invencion funciona como medio de almacenamiento de calor con el fin de hacer posible la produccion de energla electrica orientada por la demanda.
Sin embargo, la composicion de sal de nitrato segun la invencion, de preferencia en estado fundido, tambien encuentra aplicacion como medio portador de calor y/o medio de almacenamiento de calor, de preferencia medio portador de calor, en la industria de procedimientos qulmicos, por ejemplo para el calentamiento de equipos de reaccion en las plantas de produccion qulmica donde por lo regular tiene que transferirse un alto flujo de calor a temperaturas muy altas dentro de llmites estrechos de fluctuacion. Ejemplos de estos son los reactores de banos de sales. Ejemplos de las plantas de produccion mencionadas son plantas de acido acrllico o plantas para la produccion de melamina.
Ejemplos
Ejemplo 1
500 g de Solar Salt (300 g de NaNO3, 200 g de KNO3) se mezclaron con 5 g de carbonato de sodio (correspondientes a 0,11 % en masa de carbono) y se calentaron a 300 °C en un recipiente de acero inoxidable. A continuacion, a la fusion se introdujeron 6 g de NO durante una hora, mezclados con 5 l de aire libre de agua y de dioxido de carbono. El analisis de la fusion despues del final del ensayo dio como resultado un contenido total de carbono de 0,031 % en masa. En este ensayo, 2 g de equivalentes de NO pudieron unirse mediante la conversion del carbonato.
La proportion de nitrato/nitrito (en % en peso) practicamente no habla cambiado, tal como se detecto por medio de analisis qulmico humedo de los iones correspondientes.
Ejemplo 2
500 g de HITEC® (35 g de NaNO3, 265 g de KNO3, 200 g de NaNO2) se mezclaron con 5 g de carbonato de sodio (correspondientes a 0,11 % en masa de carbono) y se calentaron en un recipiente de acero inoxidable a 300 °C. A continuacion, a la fusion se introdujeron durante dos horas 15,2 g de NO, mezclados con 10 l de aire libre de agua y de dioxido de carbono. El carbonato de sodio originalmente insoluble se disolvio completamente despues del ensayo. El analisis de la fusion dio como resultado un contenido total de carbono de 0,02 % en masa. En este ensayo, 2,3 g de equivalentes de NO pudieron unirse mediante la conversion del carbonato.
La proporcion de nitrato/nitrito (en % en peso) practicamente no habla cambiado, tal como se detecto por medio de analisis qulmico humedo de los iones correspondientes.
Ejemplo 3
500 g de Solar Salt (300 g de NaNO3, 200 g de KNO3) se mezclaron con 5 g de Na2O/Na2O2 (80:20) y se calentaron en un recipiente de acero inoxidable a 400 °C. A continuacion, durante una hora, a la fusion se introdujeron 10,4 g de NO, mezclados con 5 l de aire libre de agua y de dioxido de carbono. El contenido de hidroxido de la fusion de sal
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despues de la hidrolisis se encontraba por debajo del if mite de deteccion (< 0,1 g/100 g). En este ensayo, 4,6 g de equivalentes de NO pudieron unirse de esta manera mediante la conversion del oxido.
La proporcion de nitrato/nitrito (in % en peso) practicamente no habla cambiado, tal como se detecto por medio de analisis qulmico humedo de los iones correspondientes.
Los ejemplos 1 a 3 muestran que los compuestos de metal alcalino B) de acuerdo con la invencion se enlazan con oxidos de nitrogeno altas temperaturas sin que por esto se modifique la proporcion de nitrato/nitrito.
Ejemplo 4
Ensayo comparativo cinco compuestos de metal alcalino B) de acuerdo con la invencion. 100 g de HITEC® (7 g de NaNO3, 53 g de KNO3, 40 g de NaNO2) se calentaron en un tubo de acero inoxidable a 595 °C y se mantuvieron a esta temperatura (± 5 K) durante 2,5 horas. 10 l/h de argon fluyen a traves del material fundido con el fin de transferir los gases formados a dos botellas de lavado. Las dos botellas de lavado se llenaron respectivamente con 135,6 y 151,2 g de solucion de peroxido de hidrogeno (3 %). El analisis del contenido total de nitrogeno dio como resultado 22 y 5 mg/kg en las soluciones, lo cual corresponde a una cantidad total de 7,7 mg de nitrogeno y 16,6 mg de NO, que se escaparon de las fusiones salinas.
Ensayo de acuerdo con la invencion
En la misma configuracion de ensayo, en un segundo experimento, se calentaron 100 g de HITEC® (7 g de NaNO3, 53 g de KNO3, 40 g de NaNO2) con 1 g Na2CO3 a 600 °C y se mantuvieron 2,5 horas a esta temperatura (± 5 K). 10 l/h de argon tambien fluyeron a traves del material fundido con el fin de transferir los gases formados a dos botellas de lavado. Las dos botellas de lavado se llenaron con 148,2 y 149,4 g de solucion de peroxido de hidrogeno (3 %). El analisis del contenido total de nitrogeno dio como resultado 9 y 7 mg/kg en las soluciones, lo cual corresponde una cantidad total de 4,8 mg de nitrogeno y de 10,2 mg de NO, que se escaparon de las fusiones salinas. De esta manera pudo mostrarse que 1% de carbonato de sodio como adicion en HITEc®, disminuye la liberacion de oxidos de nitrogeno en aproximadamente 40 % en peso.
Ejemplo 5
Ejemplo comparativo cinco compuestos de metal alcalino B) de acuerdo con la invencion
100 g de Solar Salt (60 g de NaNO3, 40 g de KNO3) se calentaron durante 2 horas en un tubo de acero inoxidable a 600 °C y se mantuvieron durante 1 hora a esta temperatura (± 5 K). 5 l/h de aire libre de agua y de dioxido de carbono fluyeron a traves del material fundido con el fin de introducir los gases de escape generados a una torre de lavado. Despues del final del ensayo, el equipo se lavo durante una media hora con argon. La torre de lavado se lleno con 57 g de solucion de lavado compuesta por KMnO4 de 0,1 mol/l con NaOH de 0,2 mol/l en agua. El analisis del contenido total de nitrogeno dio como resultado 51 mg/kg en la solucion, lo cual corresponde en total a una cantidad de 2,9 mg de nitrogeno y de 6,2 mg de NO, los cuales se escaparon de las soluciones salinas.
Ensayo de acuerdo con la invencion
En la misma configuracion de ensayo, en un segundo experimento, se calentaron 100 g de Solar Salt con 1 g de Na2CO3 (correspondientes a 0,11 % en masa de carbono) en el transcurso de 2 horas en un tubo de acero inoxidable a 600 °C y se mantuvieron por 1 hora a esta temperatura (± 5 K). 5 l/h de aire libre de agua y de dioxido de carbono fluyeron a traves del material fundido con el fin de introducir los gases de escape generados a una torre de lavado. Despues del fin del ensayo, el equipo se lavo con argon durante una media hora. La torre de lavado se lleno con 56 g de solucion de lavado compuesta por KMnO4 de 0,1 mol/l con NaOH de 0,2 mol/l en agua. El analisis del contenido total de nitrogeno dio como resultado 34 mg/kg en la solucion, lo cual corresponde en total a una cantidad de 1,9 mg de nitrogeno y de 4,1 mg de NO, los cuales escaparon de las fusiones salinas. De esta manera pudo mostrarse que 1% de carbonato de sodio como adicion en Solar Salt disminuye la liberacion de oxidos de nitrogeno en aproximadamente 30 %.
Los ejemplos 4 y 5 muestran que los compuestos de metal alcalino B) de acuerdo con la invencion disminuyen mucho la liberacion de oxidos de nitrogeno a temperaturas muy altas.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Composicion de sal de nitrato que contiene como constituyentes esenciales
    A) un nitrato de metal alcalino y un nitrito de metal alcalino en una cantidad total en el intervalo de 98 a 99,84 % en peso, y
    B) un compuesto de metal alcalino seleccionado del grupo de B1) oxido de metal alcalino, B2) carbonato de metal alcalino B3) compuesto de metal alcalino que se descompone en oxido de metal alcalino o carbonato de metal alcalino en el intervalo de temperaturas desde 250°C a 600°C, B5) peroxido de metal alcalino Met2O2, en el cual Met significa litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y B6) superoxido de metal alcalino MetO2, en el cual Met significa sodio, potasio, rubidio, cesio en una cantidad total en el intervalo de 0,16 a 2 % en peso, cada caso respecto de la composicion de sal de nitrato.
  2. 2. Composicion de sal de nitrato de acuerdo con la reivindicacion 1, en la cual el constituyente B) es un carbonato de metal alcalino.
  3. 3. Composicion de sal de nitrato, de acuerdo con la reivindicacion 1 a 2, en la cual el constituyente B) esta contenido en una cantidad en el intervalo de 0,2 a 2 % en peso.
  4. 4. Composicion de sal de nitrato de acuerdo con la reivindicacion 1 a 3, en la cual el constituyente A) contiene un nitrito de metal alcalino en una cantidad total de hasta 50 % en peso, respecto del constituyente A).
  5. 5. Composicion de sal de nitrato de acuerdo con la reivindicacion 1 a 4, en la cual el componente de nitrato de metal alcalino del constituyente A) esta compuesto de
    A1) nitrato de potasio en una cantidad en el intervalo de 20 a 55 % en peso,
    A2) nitrato de sodio en una cantidad en el intervalo de 45 a 80 % en peso, cada caso respecto del componente de nitrato de metal alcalino del constituyente A).
  6. 6. Composicion de sal de nitrato de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, en la cual el carbonato de metal alcalino se selecciona del grupo compuesto por carbonato de sodio Na2CO3 y carbonato de potasio K2CO3.
  7. 7. Composicion de sal de nitrato de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, en la cual el carbonato de metal alcalino es carbonato de sodio Na2CO3.
  8. 8. Composicion de sal de nitrato de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 7 en forma fundida.
  9. 9. Uso de una composicion de sal de nitrato, tal como se ha definido en las reivindicaciones 1 a 8, como medio portador de calor y/o medio de almacenamiento de calor.
  10. 10. Uso de acuerdo con la reivindicacion 9, en cuyo caso la composicion de sal de nitrato se presenta en forma fundida.
  11. 11. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 9 a 10 en plantas de energla para la generacion de calor y/o electricidad, en la industria de procedimientos qulmicos y en las plantas de temple de metal.
  12. 12. Uso de acuerdo con la reivindicacion 11 en plantas de energla solar-termicas.
  13. 13. Uso de acuerdo con la reivindicacion 12 como medio portador de calor en plantas de energla solar-termicas.
  14. 14. Uso de acuerdo con la reivindicacion 13 como medio de almacenamiento de calor en plantas de energla solar- termicas.
  15. 15. Uso de acuerdo con la reivindicacion 11 como medio portador de calor para el calentamiento de equipos de reaccion en plantas de produccion qulmica.
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