KR20040002901A - 염 혼합물의 연속 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염 혼합물의 연속 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 밀폐된 장치가 상기 목적을 위해 사용된다. 상기 장치는 필요한 원료를 위한 공급 장치, 고체 물질의 공급장치, 반응 용기 및 여과 장치로 이루어지며, 상기 장치들은 온라인 분석에 의해 통제된다. 본 발명은 또한 상기 방법에 따라 생성된 염 혼합물, 및 이의 용도에 관한 것이다.

Description

염 혼합물의 연속 제조방법 {METHOD FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF SALT MIXTURES}
EP-B 0 616 630 호는, 특히 자동차에의 사용을 위한 잠열 저장계로서 사용될 수 있는 조성물 Mg(NO3)2·6H2O/LiNO3의 염 혼합물을 개시하고 있다. 이 혼합물은 두 개시 성분을 함께 녹여서 제조된다. 그러나, 상기 제조방법은 불편하고, 상당한 시간을 필요로 하며, 비싸다.
본 발명은 염 혼합물의 연속 제조방법에 관한 것이다. 이 목적을 위해서, 필요한 원료를 위한 측정기, 고체 공급장치, 반응기 및 여과 장치로 이루어지고, 일반적으로 밀폐된 장치가 사용되고, 이들은 온라인 분석에 의해 통제된다. 본 발명은 또한 상기 방법에 의해 제조된 염 혼합물, 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 피하는 것이다. 실제 염 혼합물이 사용되는 장치 부위의 부식을 막기 위해서, 가능하면 중성인 pH (pH 5-8) 및 가능하면 낮은 철 함량이 바람직하다.
본 발명은 질산 마그네슘 및 질산 리튬에 기재한 염 혼합물의 연속 제조방법에 관한 것으로, 하기를 특징으로 하고:
- 두 고체 원료 MgO 및 LiOH·H2O 가 중량 측정기 (1a 및 1b) 에 의해 묽은 질산을 포함하는 반응기 (3) 으로 개별적으로 공급되거나 또는 예비 혼합되고,
- 염 혼합물의 용융물을 형성하기 위한 반응은 생성된 반응열에 의해 개시되며,
- 반응이 완료되었을 때, 용융물이 펌프 (P3) 에 의해 여과 장치 (4) 로 공급되고, 생성물이 거기로부터 배출되며,
상기 공정의 전 과정은 온라인 분석에 의해 통제된다.
반응 온도는 반응기의 내부 온도를 공정 내내 목적하는 수준으로 유지시키고, 상기 성분들의 용해로 인한 용융물을 형성시킨다.
본 발명은 양호한 실용성, 간단한 개시 물질의 사용, 및 저 비용을 특징으로 한다.
형성된 염 혼합물은, LiNO340 몰% 대 Mg(NO3)260 몰% 의 비에 대응하는, Mg(NO3)2·6H2O 83.7 중량부(pbw) 및 LiNO316.3 pbw 를 포함하는 공융 혼합물이다. 염 혼합물은 75.6 ℃ 가 중심인 약 71 내지 78 ℃ 의 용융 범위에서 단일의 급격한 최대치, 및 171.5 J/g 의 용융 또는 상전환 열을 갖는다. 상기 혼합물은, 무수히 많은 용융 및 고형화 주기에 걸쳐, 매우 안정하고, 상전환점 및 전환열의 변화를 나타내지 않으며, 따라서 상분리 또한 나타내지 않는다. 투명한 용융 백색 결정에 대한 요구를 충족시키는 0.75 ㎍/g 이하의 철 함량은 상기 방법에서 달성될수 있다는 사실 또한 놀라운 것이다. 여과된 용융물의 pH 가 중성 범위에 있다는 사실 또한 놀라운 것이다.
본 발명에 따른 방법은 나타낸 개요에서 설명된다. 사용되는 개시 물질은 MgO 및 LiOH·H2O 로, 이들은 원료 탱크 V1 및 V2 로부터 중량 측정기 (1a) 및 (1b) 에 의해 화학양론적 혼합물로서, 또는 바람직하게는 개별적으로, 교반기가 장착된 반응기 (3) 으로 연속 도입된다. 원료 용기 (V3) 로부터의 묽은 HNO3(약 71 %) 이 동시에 (3) 으로 측정되거나, 또는 진한 HNO3및 물로부터 형성되고, 펌프 (P1) 및 (P2) 에 의해 (3) 으로 공급된다. 고체 개시 물질의 양호한 분산을 달성하기 위해서, 분산된 고체 공급물이 바람직하다.
상기 반응, 즉 반응기 (3) 에서 용융물의 연속 제조는 자열적으로 일어난다. 이것은 상기 방법의 발열이 충분하여 반응기의 내부 온도를 목적하는 수준으로 유지시킬 수 있고, 추가적인 가열 에너지가 요구되지 않음을 의미한다. 그것은 일반적으로 약 90 ℃ 이지만, 다양한 측정을 통해 더 높은 값을 또한 채택할 수도 있다. 상기 온도는 용해 속도에 긍정적인 영향을 미치며, 용해 속도는 다음으로 반응기 (3) 의 크기에 의존한다. 만일 밀폐 장치 내 온도가 증가한다면, 용해 속도가 동시에 증가하게 된다. 통상 약 80 내지 150 ℃, 바람직하게는 110 ℃ 이하의 온도가 사용된다. 용해 속도 및 용해 과정에서 필요한 체류 시간, 및 특정 용융 엔탈피는 용융물의 수 함량의 변화에 영향을 받기 때문에, 밀폐 장치는 높은 값의 경우에 필요하다. 반응기 (3) 내 평균 체류 시간은 통상 10 내지20 시간, 바람직하게는 5 시간이지만, 적절한 측정 (예를 들어, 온도, 혼합 강도, 수 함량) 을 통해 한 시간까지 감소될 수 있다.
마찬가지로, pH 는 용해 속도 및 또한 Fe 불순물의 여과능력에 중요한 영향을 미친다. 두 매개변수의 비는 pH 0.5 의 표시값에서 최적임이 발견되었다. Fe 불순물은 상기 방식으로 성공적인 제거가 가능하고, 용해 속도는 또한 상기 범위의 값 내에 있다. 비록 통상의 시험 측정은 희석된 수용액에 기재하기 때문에 용융물의 pH 가 실제로 측정될 수 없다 하더라도, 용융물의 pH 가 시판되는 전극을 사용하여 측정 및 조절될 수 있다는 사실은 놀라운 것이다. 따라서, 시판되는 기구, 예를 들어 겔 전극 (제조사 Ingold, 독일) 이 본원에서 사용된다.
용융물이 반응기 (3) 으로부터 연속 제거되고, 여과 장치로 공급되다. 상기 목적을 위해서, 용융물은 펌프 (P3) 에 의해 시판용 여과계 (4) 를 통과한다. 딥 베드 (deep-bed) 여과층에 의한 여과, 자동 흡수 여과, 쿠션 모듈 내 딥 베드 여과, 및 바람직하게는 세라믹 막에 의한 막 여과가 성공적인 것으로 입증되었다. 여과 후, 수득된 생성물이 배출된다.
상기 방법의 과정은 공장에서 온라인 분석에 의해 통제된다. 하기의 중요 매개변수를 측정하는 것이 바람직하다:
a) 수 함량,
b) Fe 함량,
c) pH,
d) Li/Mg 이온비, 및
e) 반응기 (3) 내 질량 유속, 충전 수준, 압력 및 온도.
수 함량의 측정은 산을 조정하는 경우에 희석수의 측정 동안 필요하지만, 수 함량이 모니터링되어야 하는 다른 지점에서 또한 적합하다. 용융물의 철 함량은 황갈색의 착색으로부터 분명하다. 철 함량은 본원에서 반응기 (3) 에서 측정될 수 있으나, 특히 여과 (4) 후 생성물 스트림에서 측정될 수 있다. Li/Mg 이온비는, 예를 들어 성분에 대한 중량 측정기의 조절에 의해 통제될 수 있다. 반응기 (3) 으로의 질량 유속은 마찬가지로 중량 측정기에 의해 측정 및 조절될 수 있다.
상기 매개변수에 의한 공정 모니터링은 통상적이고, 시판되는 측정 기술을 사용한 방법의 다양한 지점에서 측정될 수 있다.
일반적으로, 상기 방법은 과량의 물을 첨가하지 않으면서 용융물에서 수행된다. 그러나, 예를 들어 용해 속도를 증가시켜 요구되는 평균 체류 시간을 감소시키기 위해서 과량의 물을 사용하는 것이 때때로 바람직할 수 있다. 이 경우에, 연속 증발기가 용해 공정 후의 작업 흐름에 삽입되어야 한다. 이어서, 수 함량이 상기 지점에서 또한 모니터링되어야 한다.
본 발명에 따른 연속 방법에 의해 수득된 염 혼합물은 고 순도, 특정 조성 및 저렴한 제조비용을 특징으로 한다.
따라서, 열원, 예를 들어 모든 유형의 내연기관으로부터, 바람직하게는 자동차에 사용하기 위해서, 폐열의 저장 및 활용을 위한 잠열 저장계로서 특히 적합하다. 그러나, 고정 내연기관, 예를 들어 발전기 및 배의 엔진에의 사용으로부터의 폐열은, 예를 들어 고온의 수도물의 생산 또는 가열 목적을 위해 또한 저장 및 활용될 수 있다. 만일 상 전환열이 예를 들어 가정용 기기에서 또는 태양 에너지의 저장을 위해 충분하다면, 상기 저장계는 다른 열 발생원을 위해 또한 사용될 수 있다. 80 ℃ 초과의 열이 과잉이고, 상기 온도 범위에서 사용될 수 있는 모든 경우에 적당하다.

Claims (10)

  1. 두 고체 원료 MgO 및 LiOH·H2O 가 중량 측정기 (1a 및 1b) 에 의해 묽은 질산을 포함하는 반응기 (3) 으로 개별적으로 공급되거나 또는 예비 혼합되고, 염 혼합물의 용융물을 형성하기 위한 반응이 생성된 반응열에 의해 개시되며, 반응이 완료되었을 때, 용융물이 펌프 (P3) 에 의해 여과 장치 (4) 로 공급되고, 생성물이 거기로부터 배출되는 것을 특징으로 하며, 상기 공정의 전 과정이 온라인 분석에 의해 통제되는, 질산 마그네슘 및 질산 리튬에 기재한 염 혼합물의 연속 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 반응기의 내부 온도가 공정 내내 반응열에 의해 목적하는 수준으로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 용융물이 성분들의 용해에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 원료가 LiNO340 몰% 대 Mg(NO3)260 몰% 의 비로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 원료가 분산된 고체 공급물의 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 반응기의 내부 온도가 80 내지 150 ℃, 바람직하게는 110 ℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 체류 시간이 10 내지 20 시간, 바람직하게는 5 시간인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 염 혼합물.
  9. 열원으로부터 폐열의 저장 및 활용을 위한 잠열 저장계로서 제 8 항에 따른 염 혼합물의 용도.
  10. 모든 유형의 내연기관, 바람직하게는 자동차, 추가적으로 고정 내연기관, 발전기 및 배의 엔진에 있어서, 제 9 항에 따른 용도.
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