專利名稱：改進(jìn)的、低粘度硫作為導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于傳輸熱能的液體被應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中。在內(nèi)燃機(jī)中，水和乙二醇的混合物將燃燒的余熱輸送到冷卻器中。類似的混合物將來(lái)自太陽(yáng)能屋頂集熱器的熱量輸送至蓄熱器中。在化學(xué)工業(yè)中，其將來(lái)自電或者燃煤加熱的暖氣裝置的熱量輸送至化學(xué)反應(yīng)器或者由此而出至冷卻裝置。
背景技術(shù)：
相應(yīng)地，需要使用大量液體。所述液體在室溫下或者更低溫度下應(yīng)為液態(tài)的，且首先應(yīng)具有低粘度。對(duì)于更高的使用溫度，不再考慮水，因?yàn)樗恼羝麎禾?。因此，?50°C 之內(nèi)使用碳?xì)浠衔?，其通常由芳香族和脂肪族分子部分?gòu)成。也經(jīng)常使用低聚硅氧烷。太陽(yáng)能熱電廠大量地產(chǎn)生電能，從而體現(xiàn)出對(duì)導(dǎo)熱液體的新挑戰(zhàn)。至今，這樣的電廠被建造成具有總共約400兆瓦的裝機(jī)容量。太陽(yáng)輻射通過(guò)槽形拋物鏡面聚焦在鏡面焦線上。在那里安裝有金屬管，該金屬管位于玻璃管內(nèi)以避免熱量損失，其中，同心管之間無(wú)空隙。導(dǎo)熱液體流經(jīng)該金屬管。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在此使用二苯醚和聯(lián)苯的混合物。導(dǎo)熱體被加熱至最高400°C，由此驅(qū)動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)，水在其中變成蒸汽。該蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，且該渦輪機(jī)再次驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)電廠中的發(fā)電機(jī)。由此，總效率可達(dá)到20%至23%，其與日照率的能量容量有關(guān)。導(dǎo)熱體的兩種成分在正常壓力下沸點(diǎn)為256°C。聯(lián)苯的熔點(diǎn)為70°C，二苯醚的熔點(diǎn)為^°C。通過(guò)混合這兩種物質(zhì)，熔點(diǎn)下降至大約10°C，在溫度為400°C之內(nèi)，可以使用這兩種成分的混合物，在更高的溫度下，混合物則會(huì)分解。在該溫度下，蒸汽壓為大約10巴， 這是一個(gè)在現(xiàn)有技術(shù)中還可以很好的得到控制的壓力。為了獲得高于20 %至23 %的總效率，需要更高的壓力入口溫度 (Druckeingangstemperatur) 0蒸汽渦輪機(jī)的效率與渦輪機(jī)入口溫度一同提高?，F(xiàn)代的燃煤火電廠以650°C以內(nèi)的壓力入口溫度工作，且由此獲得45%的效率。技術(shù)上可能的是在鏡面焦線中的導(dǎo)熱液體被加熱至650°C的溫度，且由此獲得同樣高的效率；但由于導(dǎo)熱液體的受限制的溫度穩(wěn)定性而使得這是不可能的。明顯地，不存在能夠持續(xù)經(jīng)受400°C以上的溫度的有機(jī)物質(zhì)，至少至今還沒有發(fā)現(xiàn)。因此人們?cè)噲D選擇無(wú)機(jī)材料中耐高溫的液體。通過(guò)核技術(shù)而已知的可能性是將液態(tài)鈉作為導(dǎo)熱液體使用，這一可能性是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)的。然而，鈉是相當(dāng)貴的，這有礙實(shí)際的使用，且必須通過(guò)高能量消耗的電解氯化鈉而產(chǎn)生，且在已獲得氫氣的情況下與微量水反應(yīng)將產(chǎn)生安全問(wèn)題。另一種可能為，使用無(wú)機(jī)的熔鹽作為導(dǎo)熱液體。這樣的熔鹽在工藝上是目前最先進(jìn)的，熔鹽在高溫下工作。通過(guò)硝酸鉀、亞硝酸鉀和相應(yīng)的鈉鹽的混合，工作溫度可達(dá)到 500°C。肥料工業(yè)可以大量地生產(chǎn)。當(dāng)然，熔鹽同時(shí)導(dǎo)致了兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)，在太陽(yáng)能熱電廠中不使用它們硝酸鹽和亞硝酸鹽在提高的溫度下會(huì)強(qiáng)烈氧化金屬材料，特別是鋼，由此， 其表面使用溫度被限制為大約500度。由于其結(jié)晶熔點(diǎn)，其最低使用溫度為大約160°C。雖然通過(guò)在亞硝酸鹽或者硝酸鹽中混入堿土金屬可以使得熔點(diǎn)進(jìn)一步下降，但這
3導(dǎo)致在低溫下熔融粘度的提高。除了提高了輸送能量外還會(huì)對(duì)熱傳遞產(chǎn)生負(fù)面影響。人們同樣嘗試去研究，水在相應(yīng)的高壓力下是否適合作為導(dǎo)熱體。但其超過(guò)三百巴的極高的蒸汽壓是個(gè)不利因素，這使得大型太陽(yáng)能熱電廠的幾千公里管道造價(jià)過(guò)于不經(jīng)濟(jì)。蒸汽自身作為導(dǎo)熱體也是不適宜的，這歸因于其相對(duì)于液體較低的導(dǎo)熱能力以及較低的單位體積熱容量。另一問(wèn)題在于，人們追求在夜間也驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能熱電廠。因此，需要在巨大的、 隔熱的罐中儲(chǔ)存非常大量的導(dǎo)熱液體。對(duì)于具有千兆瓦電力的電廠，人們希望將熱函 (Waermeinhalt)儲(chǔ)存十三至十四個(gè)小時(shí)，因此，600°C下數(shù)十萬(wàn)立方米量級(jí)的大罐是先決條件，且從儲(chǔ)熱器至發(fā)電機(jī)出口的效率應(yīng)在40%。這意味著，導(dǎo)熱體必須非常便宜，否則這樣的電廠的投資將過(guò)大。這還意味著，必須具有足夠的材料作為導(dǎo)熱體使用，為了大量提供， 需要數(shù)百個(gè)千兆瓦機(jī)組。最終，經(jīng)濟(jì)地大量提供太陽(yáng)能的解決方法取決于是否存在導(dǎo)熱液體，該液體可以在650°C以內(nèi)的溫度下持續(xù)使用，該液體在該溫度下具有盡可能低的、經(jīng)濟(jì)上可控的蒸汽壓，優(yōu)選至十巴，這不會(huì)氧化所使用的鋼鐵材料，且能使液體具有盡可能低的熔點(diǎn)。首先，元素硫最可能滿足這些條件。硫可被大量獲得。存在大量含硫豐富的礦層， 在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和天然氣的脫硫時(shí)也會(huì)有硫脫離成為殘?jiān)．?dāng)前，有數(shù)百萬(wàn)噸的硫尚無(wú)使用的可能，人們以大的澆鑄塊的形式儲(chǔ)存硫或者以此進(jìn)行大面積的土地填充。硫的熔點(diǎn)為大約120°C，該熔點(diǎn)有利地低于當(dāng)前所使用的硝酸鹽/亞硝酸鹽混合物的低共熔的熔點(diǎn)。硫沸點(diǎn)為444°C，處在合適的區(qū)域中時(shí)，從而避免了分解。蒸汽壓在 500°C時(shí)為2. 1巴，在550°C為3. 9巴，在600°C時(shí)為6. 6巴。在650°C時(shí)，蒸汽壓為十巴，該壓力在技術(shù)上還是可以較容易地進(jìn)行控制的。在650°C以上，硫的平衡蒸汽壓相對(duì)劇烈地上升，在700°C時(shí)為16. 7巴?？傆?jì)，通過(guò)下述方程可以很好地計(jì)算硫的平衡蒸汽壓log P(巴) =4. 57579-3288. 5/T(° K)(硫的熱力學(xué)特性(Thermodynamic Properties of Sulfur), James R. West, Ind. Eng. Chem.(化學(xué)工業(yè)工程)卷 42，Nr. 4，713 (1950))。液態(tài)硫的密度在很大的溫度范圍中均值為lJkg/L，特定熱量為1000焦耳每千克每度，或者1600焦耳每升每度。因此，該特定熱量在水的特定熱量之下，水的特定熱量為4000焦耳每升每度，但在大多數(shù)普通的有機(jī)導(dǎo)熱體的特定熱量之上。(資料數(shù)據(jù)=Hans Guenther Hirschberg,處理工藝禾口設(shè)備施工手冊(cè)(Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau) 166 頁(yè)，斯普林格出版社，1999，ISBN 3540606238))。當(dāng)然，作為導(dǎo)熱液體使用的元素硫具有嚴(yán)重缺點(diǎn)在從大約160至230°C的溫度范圍內(nèi)，環(huán)形的硫分子開環(huán)聚合成非常長(zhǎng)的鏈。在熔化溫度范圍之上，粘度為7mPas，在160°C 時(shí)粘度上升至23mPas，溫度在170至200°C范圍時(shí)，粘度達(dá)到最大值為lOOOOOmPas。硫聚合成鏈形分子也會(huì)影響粘度的大幅升高，由此，硫在該溫度區(qū)域不再是可泵送的，也就不適用于使用了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，找到一種基于硫的導(dǎo)熱液體，該導(dǎo)熱液體不具有上述的缺點(diǎn)和高的粘度增加。通過(guò)科學(xué)文獻(xiàn)已知，對(duì)硫化氫或者鹵素作少量添加可以避免硫粘度升高的缺點(diǎn)。但是，至今都未曾將硫作為導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體來(lái)使用過(guò)。因此，本發(fā)明的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體除了硫外還包括a)硫化氫，硫化氫的量為可在120至650°C溫度范圍內(nèi)形成0. 1至10巴的平衡蒸汽壓，優(yōu)選為1至3巴；b)若合適地，重量百分比在10%之內(nèi)的鹵素，優(yōu)選為氯；c)若合適地，重量百分比在15%之內(nèi)的磷。硫化氫引起縮短的、低粘度的具有SH-端基或者硫烷-端基的硫鏈的形成。鏈長(zhǎng)取決于所使用的斷續(xù)體的濃度(Topics In Current Chemistry (當(dāng)前化學(xué)話題)，卷230， “硫元素和富硫化合物(Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds) ”，斯普林格出版社，海德堡2003,92,93頁(yè))。通過(guò)將硫化氫加入未改變的硫熔體中，時(shí)間為90分鐘，溫度從125°C上升至 190°C，則熔化體的粘度升高被完全阻止了，由93Pas代替為0. 09Paso在硫熔體中溶解的硫化氫的重量份為0.01%至1%。相對(duì)較低的粘度升高出現(xiàn)在250至350°C的溫度范圍中，然而，該升高仍遠(yuǎn)低于未改變的硫的該項(xiàng)參數(shù)。熔點(diǎn)細(xì)微地下降至113至115°C之間的溫度。直至370°C，硫熔體中的硫化氫的溶解度由于SH-端基的聚硫烷的形成而提高。在300與370°C之間，在正常壓力下，重量百分比大約為0.2%的硫化氫被吸收 (ffiewiorowski und Touro(WiewiorowskifPTouro), J. Phys. Chem.(物理化學(xué)期干 1J ) 70， 234(1966) ；R. Fanelli，“硫化氫在硫中的溶解性(Solubility of Hydrogen Sulfide in Sulfur) Ind. Eng. Chem.(化學(xué)工業(yè)工程)41，2O3I-2O33 ;Denis Yu Zezin 等人，“金在硫化氫中的溶解性實(shí)驗(yàn)研究(The Solubility of gold in hydrogen sulfide gas An experimental study)，，，Geochimica et Cosmochimica Acta (地球化學(xué)禾口宇宙化學(xué)學(xué) ^)71(2007)3070-3081)。硫化氫在正常壓力下或者在被提高的壓力下、在150°C至370°C的溫度范圍內(nèi)、耗時(shí)1至5個(gè)小時(shí)被加入進(jìn)被攪動(dòng)的熔化體中。硫化氫與硫鏈的反應(yīng)由于低的溶解度而出現(xiàn)非常慢，這在普通的實(shí)驗(yàn)室條件下要求相對(duì)長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，在130°C時(shí)，通過(guò)硫熔體形成的硫化氫蒸汽壓為0. 1至10巴，優(yōu)選為 1至3巴。在溫度上升時(shí)，該壓力僅輕微上升或者甚至下降，因?yàn)樵跍囟壬邥r(shí)，更多的硫化氫轉(zhuǎn)化成硫烷-端基。本發(fā)明的液體以下述方式生產(chǎn)在250至350°C的溫度范圍內(nèi)，硫化氫被加入硫熔體中直至飽和，其中，硫化氫的最終蒸汽壓為0. 1至10巴，優(yōu)選為1至3巴。在技術(shù)實(shí)施中，可以使用在化學(xué)處理工藝中已知的裝置，如氣體處理攪拌器或者反應(yīng)混合泵，在這些裝置中熔化體在更密集的剪應(yīng)力下在更大的表面上與氣態(tài)硫化氫接觸，以保證使得硫化氫達(dá)到飽和的時(shí)間盡可能的短，明顯短于在科學(xué)文獻(xiàn)中所描述的時(shí)間。不僅不連續(xù)的過(guò)程如攪拌爐可以用于生產(chǎn)本發(fā)明的液體，也可以優(yōu)選連續(xù)的如攪拌爐串級(jí)、流管、流管或再反應(yīng)容器與反應(yīng)混合泵的結(jié)合或者再反應(yīng)容器。硫化氫通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接在硫熔體中產(chǎn)生也是可能的。因此，例如在硫熔體中混入重量百分比為0. 01至2%、優(yōu)選重量百分比為0. 1至0. 5%的堿金屬-硫化氫，最簡(jiǎn)單情況為鈉-硫化氫，其以薄片的形式存在，具有重量比重為30%的含水量。
在將熔化體加熱至300至400°C之間的溫度時(shí)，硫化氫將根據(jù)下述的總方程分離出來(lái)2MeHS-----> Me2S+H2S所形成的硫化氫通過(guò)形成硫烷而縮短了硫鏈的長(zhǎng)度。形成的堿金屬硫化物與剩余的硫反應(yīng)，在堿金屬為鈉的情況下，形成五硫化二酸鈉(Natriumpentasulfid)，其相應(yīng)于已知的相圖是不溶于硫熔體的(D. Lindberg, R. Beckman, M. Hup, P. Chartrand, "Na-K-S 系統(tǒng)的熱力學(xué)進(jìn)化和優(yōu)化(Thermodynamic evolution and optimization of the Na-K-S system) J. Chem. Therm.(熱化學(xué)期干丨J )38, p. 900-915(2006)) οNa2S+Sx------> Na2S5所形成的堿金屬聚硫化物在硫熔體中是不溶解的，在其熔點(diǎn)之上時(shí)其在熔化體中形成微滴，在熔點(diǎn)之下，對(duì)于Naj5大約在260°C時(shí)，其形成黑褐色的過(guò)濾體，所述過(guò)濾體在低的溫度和粘度時(shí)，例如在130至200°C的溫度范圍內(nèi)容易通過(guò)過(guò)濾從硫熔體中清除。根據(jù)不同的變量生產(chǎn)的含硫化氫的硫熔體在其熔點(diǎn)之上貯存，以避免通過(guò)硫的結(jié)晶作用導(dǎo)致硫化氫的排氣。明顯地，硫烷-端基特別在液態(tài)狀態(tài)中是穩(wěn)定的。硫烷-端基在從液態(tài)向固態(tài)相位轉(zhuǎn)變時(shí)晶格將被擾亂，因此，系統(tǒng)在結(jié)晶時(shí)分離出硫化氫。對(duì)于更高的溫度，在硫的沸點(diǎn)之下一點(diǎn)，且沒有反壓力，且還已經(jīng)在適當(dāng)高的硫蒸汽壓下，硫化氫蒸發(fā)，由此在冷卻時(shí)得到再次被提高的粘度。為避免這些，在管道、泵、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和容器的封閉系統(tǒng)中使用導(dǎo)熱液體。出于工作安全的原因，所有的管連接、容器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)必須是絕對(duì)密封的，不允許硫化氫向外泄露。通過(guò)混入鹵素而減小硫的粘度也是可能的。氯最活躍，其以氯化硫的形式被引入， 如SCl2或者&C12，在形成SCl-端基的情況下反應(yīng)，且由此縮短鏈的長(zhǎng)度。當(dāng)0. 75%的氯以氯化氫的形式被引入純硫中時(shí)，則其粘度在150至320°C的溫度范圍內(nèi)為小于0. 2Pas的值。因此，粘度呈500因子得被降低(Topics in Current Chemistry (當(dāng)前化學(xué)話題)，卷 230，"元素硫和富硫化合物(Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds)，，，斯普林格出版社，海德堡2003，92、93頁(yè))。鹵素，優(yōu)選為氯，被引入通過(guò)硫熔體與鹵化硫反應(yīng)成為端基，鹵化硫優(yōu)選為二氯化二硫。二氯化二硫在常壓下在138°C沸騰。其在無(wú)壓力的情況下在130°C時(shí)混入低粘度的熔化體，然后在其形成的蒸汽壓下在一至兩個(gè)小時(shí)內(nèi)將溫度提高250°C。當(dāng)然，使用硫化氫來(lái)降低硫的粘度是優(yōu)選的，因?yàn)辂u素在提高的溫度下可以腐蝕所使用的金屬材料。若合適，硫的熔點(diǎn)可以通過(guò)添加磷而降低。二元相圖表明(Robert Fairman和 Boris Ushkov，“半導(dǎo)體硫性玻璃 Gemiconducting Chalcogenide Glass) ”，埃爾塞維爾科學(xué)出版社(Elsevier Academic Press) 2004, ISBN 01275 21879,9780 1275 21879)，硫熔體包括重量百分比為7至10% (原子百分比為大約7至10%)的磷時(shí)，在80°C結(jié)晶。磷可以作為元素被置于硫熔體中，但也可以以硫化物的形式，優(yōu)選為P4Sltl。在硫熔體中存在的磷由于硫過(guò)剩而都是五價(jià)的。在本發(fā)明的研究中發(fā)現(xiàn)，磷在硫熔體中交聯(lián)，因此會(huì)不利地提高粘度。因此人們?cè)谑褂脮r(shí)決定，對(duì)于使用目的而言，是更低的熔點(diǎn)重要還是更低的粘度更重要。
硫化磷的存在使得由氯造成的腐蝕的危險(xiǎn)變低。通過(guò)將濕氣置于導(dǎo)熱體中，硫化磷以比硫-氯鍵合更快的速度水解，由此抑制氯導(dǎo)致的腐蝕。理所當(dāng)然的是本發(fā)明的液體在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用時(shí)在將置入濕氣之前必須被保護(hù)。當(dāng)硫含磷時(shí)不可通過(guò)堿金屬-硫化氫生產(chǎn)硫化氫。在這種情況下，在形成大量的固態(tài)物的情況下，熔化體可能與含硫磷酸的堿金屬鹽反應(yīng)。按照!Airman的參考文獻(xiàn)，砷和硅也可降低硫的熔點(diǎn)。人們?cè)囼?yàn)性地檢驗(yàn)了相圖， 發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以三硫化二砷的形式被置入熔化體中時(shí)，摩爾量的砷比相同摩爾量的磷明顯更提高熔化體的粘度。由于該原因且因?yàn)槠渚哂卸拘裕虼瞬豢紤]砷作為用于降低硫的熔點(diǎn)的添加劑。二硫化硅在經(jīng)濟(jì)的條件下在硫的熔化體中完全不溶解，由此同樣不考慮硅用于降低硫的熔點(diǎn)。當(dāng)溫度至700°C時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的低粘度的硫的設(shè)備要求低成本的原材料，該材料在該溫度下應(yīng)能保持穩(wěn)定不硫化。近期，發(fā)展鋼材用于發(fā)電廠領(lǐng)域，所述鋼材是適合于這種應(yīng)用的。這種鋼鐵材料具有鐵素體的結(jié)構(gòu)，且不含鎳，其硫化物與鐵形成低熔點(diǎn)相。最有效的合金成分是鋁，其在所述材料表面上形成致密的、鈍化的氧化物層。這種優(yōu)選的材料包括重量百分比為22%的鉻和重量百分比為6% (原子百分比為11%)的鋁。 其被稱為“鉻鋁鈷耐熱鋼(Kanthal) ”。針對(duì)使之穩(wěn)定不硫化的目的而言高的鋁含量比高的鉻含量更重要。在室溫下，通過(guò)重量百分比為8. 5% (原子百分比為16%)的鋁獲得的鐵合金具有20%的應(yīng)變，通過(guò)重量百分比為10% (原子百分比為19%)的鋁則應(yīng)變?yōu)?0%，通過(guò)重量百分比為13%至14% (原子百分比為對(duì)至25% )的鋁則應(yīng)變?yōu)?%至5%。當(dāng)鋁含量的重量百分比大于12% (原子百分比大約為23%)時(shí)，在特定的介質(zhì)組成的情況下在800°C下硫化完全被抑制(“包含鈮和鋁的鐵基合金的硫化/氧化特性 (Sulfidation/Oxidation Properties Of Iron-Based Alloys Containing Niobium And Aluminum) ”，V. J. DeVan, H. S. Hsu, M. Howell, 1989年5月，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，化石能源材料項(xiàng)目，AA 15 10 100)。因此改進(jìn)的鐵合金包括更少的鉻和更多的鋁，例如在EP 0652297中所保護(hù)的。在該文獻(xiàn)方案中，鐵合金的成分被描述為原子百分比為12至18%的鋁、原子百分比為0. 1 至10%的鉻、原子百分比為0. 1至2%的鈮、原子百分比為0. 2至2%的硅、重量百分比為 0. 01至2%的鈦以及原子百分比為0. 1至5%的硼。鈮、硼或者鈦用于使得微粒狀的鋁化鐵Pe3Al)沉淀，且將碳連成碳化物，由此得到具有大于3%的應(yīng)變的被提高的韌性和改進(jìn)的可加工性。具有更高的鋁含量的鐵合金相對(duì)于硫更加穩(wěn)定，當(dāng)然不再是可冷加工的。其在提高的溫度下被碾軋、被擠壓或者被輥壓。論及I^e3Al基合金的這種合金，其包括原子百分比為21%的鋁、原子百分比為2%的鉻、原子百分比為0. 5%的鈮、或者原子百分比為的鋁、原子百分比為4%的鈦和原子百分比為2%的釩或者原子百分比為的鋁和原子百分比為4%的鈮或者原子百分比為的鋁、原子百分比為5%的鉻、原子百分比為0. 5% 的鈮和原子百分比為0.2%的碳(EP 0455 752)。具有原子百分比為3至5%的鉻的含鉻鋁化鐵!^e3Al在100°C時(shí)可以具有20%的應(yīng)變(橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)。具有原子百分比為27%的鋁、原子百分比為9至10%的鉻以及原子百分比為0.5至的鈮或者鉬的合金甚至在室溫下可以到達(dá)20至30%的應(yīng)變(EP 0455752)。作為合金元素優(yōu)選是鉬，因?yàn)槠涞挚沽巳芙獾牧蚧瘹浠蛘吡蛲槎嘶鶡岱纸獬闪蚧X和氫。鉬催化了氫和硫向硫化氫的轉(zhuǎn)化。對(duì)于本發(fā)明的導(dǎo)熱液體的使用，高含鋁量鐵合金的機(jī)械強(qiáng)度直至700°C的溫度都是足夠大的。也可以用鋁蒸汽或者液體鋁來(lái)處理鐵基的抗氧化材料，可在其表面上形成含鋁量大于20%原子百分比的高含鋁鋁化鐵，其構(gòu)成出色的抗硫化保護(hù)層。這種涂層已經(jīng)在工藝工業(yè)中得到使用，且可經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)導(dǎo)熱液體可以使得太陽(yáng)能熱電廠具有燃煤火電廠的工作效率， 通過(guò)用于熱的液體的合適尺寸的儲(chǔ)存罐，可以在白天和晚上不間斷地驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能電廠。由于提高的效率，每千瓦時(shí)的投資的成本相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)下降了將近1. 5的因子。在使用現(xiàn)場(chǎng)附近生產(chǎn)本發(fā)明的液體是可行的，也是有利的。通常成船地供應(yīng)液態(tài)硫。當(dāng)例如重量百分比為0. 5%的硫化氫持續(xù)地混入100000噸的硫中時(shí)，則硫化氫為500 噸。硫化氫不需要運(yùn)輸，人們同樣在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)硫化氫。為此，化學(xué)工業(yè)發(fā)展了現(xiàn)代的、無(wú)壓力的實(shí)施方法，根據(jù)所述方法，在催化劑的作用下從熔化的硫和氫中正好生產(chǎn)這么多的硫化氫，正如剛好所需要的(例如，WO 2008/087086)。在后續(xù)階段，硫化氫在混入硫熔體中所必須的壓力作用下被壓縮。不可以儲(chǔ)存更大量的硫化氫。同樣，人們根據(jù)需要在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)電解水來(lái)持續(xù)地生產(chǎn)氫；所需要的電流從附近的電廠獲得。由于在硫化氫中氫與硫的適當(dāng)?shù)闹亓勘壤?，?duì)于500噸的硫化氫僅需要大約30噸的氫。因此，為生產(chǎn)100000噸本發(fā)明的液體，僅需要30噸的氫。這在大致150個(gè)小時(shí)的時(shí)間消耗10兆瓦的能量。在沒有降低熔點(diǎn)的磷成分的情況下，人們可以有益地以下述方式以相對(duì)低的代價(jià)應(yīng)對(duì)可能的凝固點(diǎn)為116°C的缺點(diǎn)人們將鏡子輕微傾斜地豎起，且導(dǎo)熱液體在太陽(yáng)即將落山之前流出或者被吸出管而進(jìn)入絕熱的緩沖罐以保持高于凝固點(diǎn)幾度的液態(tài)，大約為 130°C，以備第二天的使用。沒有建筑坡度的管道系統(tǒng)的冷卻部分的清空是特別容易的，人們通過(guò)來(lái)自高溫部分的硫蒸汽壓將來(lái)自冷卻管道的硫在短時(shí)間內(nèi)壓入緩沖罐。剩余的硫蒸汽在此液化且進(jìn)入冷卻的管道部分中。例如，該工藝可以通過(guò)避免短暫的打開低溫部分中的泵來(lái)實(shí)現(xiàn)，該泵在蒸汽壓和相應(yīng)的壓力保持閥下輸送液體。由此，采用本發(fā)明的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體工作的裝置不會(huì)產(chǎn)生操作、驅(qū)動(dòng)方面的缺點(diǎn)。將管道系統(tǒng)完全清空不是必須的，當(dāng)人們?cè)跇?gòu)建裝置時(shí)注意在冷卻的管道系統(tǒng)中沒有移動(dòng)的部分如泵或者閥時(shí)。在這種情況下，剩余的硫在此結(jié)晶，且無(wú)害地再次熔化。因?yàn)橛糜趦?chǔ)存熱的液體的罐必須具有相應(yīng)大的容積，且此外所述罐還要承受液體的蒸汽壓，因而所述罐不被置于地面上而被構(gòu)建入場(chǎng)地表面中是有利的。在這種情況下，液體壓力和蒸汽壓可以被包圍著罐和其熱絕緣部分的泥塊所吸收。本發(fā)明的導(dǎo)熱液體也適用于現(xiàn)有技術(shù)中熱傳輸和熱儲(chǔ)存的所有其他應(yīng)用領(lǐng)域，只要該領(lǐng)域要求呈液態(tài)相的非常寬的溫度范圍和高的溫度。 由于所述液體基于硫，因而所述液體是所有可替選方案中成本最低的。
權(quán)利要求
1.一種液體用于傳輸和儲(chǔ)存熱能的應(yīng)用，其特征在于，所述液體包括無(wú)機(jī)成分改變的硫O
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體，其特征在于，所述液體包括硫化氫，且所述液體的硫化氫的蒸汽壓在130至700°C的使用溫度范圍內(nèi)為0. 1至10巴，優(yōu)選為1至3巴。
3.如權(quán)利要求1和2所述的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體，其特征在于，所述硫化氫在存在硫熔體的情況下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體，其特征在于，所述液體包括重量百分比在 10%之內(nèi)的鹵素，優(yōu)選為氯。
5.如權(quán)利要求1至4所述的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體，其特征在于，所述液體包括重量百分比在 15%之內(nèi)的磷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低粘度硫作為低成本的導(dǎo)熱和儲(chǔ)熱液體的應(yīng)用，其粘度通過(guò)硫化氫的飽和而被極大地降低?？商鎿Q地，可以選擇通過(guò)添加氯化硫降低粘度。通過(guò)添加磷可以降低熔點(diǎn)。使用的溫度范圍從130℃直至700℃。該液體特別適用于太陽(yáng)能熱電廠。
文檔編號(hào)C09K5/10GK102177216SQ200980140550
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者克里斯多夫·亨里克·斯代爾澤爾 申請(qǐng)人:弗拉格賽歐股份有限公司