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EP2521692A1 - Mixtures of alkali polysulfides - Google Patents

Mixtures of alkali polysulfides

Info

Publication number
EP2521692A1
EP2521692A1 EP10795730A EP10795730A EP2521692A1 EP 2521692 A1 EP2521692 A1 EP 2521692A1 EP 10795730 A EP10795730 A EP 10795730A EP 10795730 A EP10795730 A EP 10795730A EP 2521692 A1 EP2521692 A1 EP 2521692A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixtures
alkali metal
mixtures according
mixture
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10795730A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fabian Seeler
Felix Major
Kerstin Schierle-Arndt
Jürgen WORTMANN
Martin GÄRTNER
Michael Lutz
Stephan Maurer
Otto Machhammer
Günther Huber
Hans-Josef Sterzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP10795730A priority Critical patent/EP2521692A1/en
Publication of EP2521692A1 publication Critical patent/EP2521692A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10Liquid materials
    • C09K5/12Molten materials, i.e. materials solid at room temperature, e.g. metals or salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/22Alkali metal sulfides or polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/22Alkali metal sulfides or polysulfides
    • C01B17/34Polysulfides of sodium or potassium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion

Definitions

  • the present invention relates to mixtures of alkali metal polysulfides and mixtures of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates, processes for their preparation, their use as heat transfer or heat storage liquids and jackpot trecangeo- or heat storage liquids containing the mixtures of Alkalipolysulfiden or the mixtures of Alkalipolysulfiden and Alkalithiocyanaten include.
  • Liquids for transferring heat energy are used in a variety of fields of technology.
  • mixtures of water and ethylene glycol carry the waste heat of combustion into the radiator. Similar mixtures transport the heat from solar roof collectors into heat storage.
  • thermal solar power plants which generate large scale electrical energy (Butscher, R., Schm dertician 2009, 3, pages 84 to 92). So far, such power plants were built with an installed capacity of a few hundred MW and many more are in Spain, but also in North Africa and the US in planning.
  • the solar radiation is focused, for example via parabolic shaped mirror grooves in the focal line of the mirror.
  • There is a metal tube which is located in a glass tube to avoid heat losses, the space between the concentric tubes is evacuated. The metal tube is flowed through by a heat transfer fluid.
  • a mixture of diphenyl ether and diphenyl is used here.
  • Diphenyl is at 68-72 ° C, the diphenyl ether at 26-39 ° C.
  • the melting point is lowered to 12 ° C.
  • the mixture of both substances can be used up to a maximum of 400 ° C, at higher temperatures decomposition occurs.
  • the vapor pressure at this temperature is about 10 bar, a pressure that is still tolerable in the art.
  • liquid sodium or sodium-potassium alloy as heat carrier, which is known from nuclear technology.
  • the production of these metals is very expensive and they govern with traces of water to hydrogen gas, which is a safety challenge.
  • low-melting solders such as Wood's metal (Bi-Pb-Cd-Sn alloy, melting point about 75 ° C) are known.
  • the very high specific gravity argues against use as a heat transfer fluid.
  • Further possible high-temperature heat carriers have been proposed on the basis of sulfur, which is used, for example, mixed with smaller amounts of selenium and / or tellurium (WO 2005/071037).
  • Liquid sulfur is problematic as a heat carrier, since it is highly viscous in the range 150 to 200 ° C and thus not pumpable. Although the viscosity can be reduced by additives such as bromine or iodine
  • inorganic salt melts as a heat transfer fluid.
  • molten salts are state of the art in processes that operate at high temperatures.
  • the eutectic mixture of potassium nitrate, sodium nitrate and sodium nitrite has a melting point of 146 ° C and is commercially available.
  • the upper application temperature is limited to 450 ° C, since above this temperature considerable decomposition of the nitrite to nitrous gases, alkali metal oxides and elemental nitrogen takes place.
  • the eutectic mixture of sodium nitrate and potassium nitrate can be used up to temperatures of 600 ° C.
  • the use of this mixture as a heat transfer fluid in solar power plants is problematic due to the high melting point of about 220 ° C.
  • alkali metal polysulfides especially sodium and potassium polysulfides
  • the phase diagram for the ternary system sodium sulfide-potassium sulfide-sulfur is calculated to use invariant points with low melting temperatures for the compositions K0.84Na0.26S3.6i (78 ° C),
  • alkali metal polysulfides A disadvantage of the alkali metal polysulfides is their relatively high viscosity in the molten state, especially that of sodium polysulfides (Cleaver, B., Davis, A.J., Electrochimica Acta 1973, Vol. 18, pages 727 to 731).
  • DE 3824517 describes the use of mixtures of alkali thiocyanates as heat transfer fluids, in particular of potassium thiocyanate and sodium thiocyanate. Potassium thiocyanate melts at 173 ° C, sodium thiocyanate at 310 ° C.
  • the eutectic mixture of the two salts with a ratio of 73 mol% of potassium thiocyanate to 27 mol% of sodium thiocyanate has a melting point of about 130 ° C.
  • the melt is low viscosity and thus pumpable without increased energy consumption.
  • alkali thiocyanates A disadvantage of the alkali thiocyanates is that they begin to decompose at temperatures above 450 ° C already. Excluding sulfur, the higher-melting alkali cyanides are formed (Gmelin's Handbook of Anorganic Chemistry 1938, Vol. 22, page 899).
  • the melting point of the alkali thiocyanates can be lowered further by admixing further salts.
  • the admixture of nitrites or nitrates lowers the melting point.
  • the addition of the oxidizing nitrites or nitrates causes an explosive decomposition at elevated temperatures, which can be additionally accelerated by possibly dissolved heavy metal traces. Thus, the use of such mixtures for technical use is excluded.
  • storage Heat can be generated directly by storing the heated heat transfer medium in well-insulated storage tanks, or indirectly by transferring the heat to another storage medium.
  • the indirect method is implemented in the 50 MW Andasol I power plant in Almeria, where approximately 28,000 t of a melt of sodium nitrate and potassium nitrate (60:40) are used. The melt is pumped from a colder tank (about 280 ° C) through an oil-salt heat exchanger into a hotter tank during the solar irradiation times while being heated to about 380 ° C.
  • the power plant can be run at full load for approximately 7.5 hours under full load
  • the object of the invention is to provide a readily available, improved heat transfer and heat storage liquid.
  • the liquid should be able to be used at temperatures higher than 400 ° C, preferably above 500 ° C. At the same time, the melting point should be as low as possible, preferably below 200 ° C.
  • the liquid should also have a technically controllable, the lowest possible vapor pressure, preferably lower than 10 bar.
  • the object is achieved by mixtures of alkali metal polysulfides.
  • M 1 K
  • M 2 Na, 0.50 ⁇ x ⁇ 0.90
  • y 4.0, 5.0 or 6.0.
  • Another embodiment relates to alkali metal polysulfides (Na 05 to o, 65K 0 , 5 to 0.35) 282.4 u * 2,%. or those having the composition (Na 0 , 6K 0 , 4 ) 2S 2 , e.
  • Melting point of the mixture according to the invention below 200 ° C, in a particularly preferred embodiment below 160 ° C.
  • the mixtures according to the invention have a high thermal stability.
  • the mixtures according to the invention are stable up to a temperature of 450 ° C., in a particularly preferred embodiment up to a temperature of 500 ° C., in a very particularly preferred embodiment also at temperatures above 500 ° C.
  • the mixtures according to the invention have a vapor pressure of less than 5 bar, more preferably less than 2 bar, at 500 ° C.
  • alkali metal polysulfides The preparation of alkali metal polysulfides is known and can be carried out, for example, by reacting alkali metal sulfides with sulfur.
  • An alternative is the direct reaction of alkali metals with sulfur, as described in US 4,640,832 for sodium.
  • the reaction of alkali metals in liquid ammonia with sulfur is also described.
  • Another possibility for synthesis is the reaction of alkali hydrogen sulfides or alkali metal sulfides with sulfur in alcoholic solution.
  • Another object of the invention is a process for preparing the mixtures of alkali metal polysulfides according to the invention, characterized in that corresponding alkali metal sulfides are heated with sulfur or corresponding alkali metal polysulfides with or without sulfur under inert gas or in vacuo.
  • the starting materials are heated to at least 400 ° C. for at least 0.5 hours.
  • Suitable inert gases are noble gases, preferably argon, or nitrogen.
  • Another object of the invention is a process for preparing the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides, characterized in that a solution of corresponding alkali metals in liquid ammonia is reacted with sulfur under inert gas.
  • Another object of the invention is the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides as heat transfer or heat storage liquids.
  • the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides with the exclusion of air and moisture preferably in a closed system of, for example, pipelines, pumps, control elements and containers to hydrolytic reactions during operation or the oxidation of the heat transfer or To avoid heat storage fluid.
  • Another object of the invention are heat transfer or heat storage liquids, which comprise the inventive mixtures of alkali metal polysulfides sen.
  • mixtures of alkali metal polysulfides according to the invention can be further expanded if they are mixed with alkali thiocyanates.
  • Another object of the invention are mixtures of alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates according to the general formula
  • 0.20 ⁇ x ⁇ 1. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.50 ⁇ x ⁇ 1. In another preferred embodiment of the invention, 3.0 ⁇ y ⁇ 6.0. In a particularly preferred embodiment of the invention y 4.0, 5.0 or 6.0. In a further preferred embodiment of the invention, 0.20 ⁇ z ⁇ 1. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.50 ⁇ z ⁇ 1.
  • 0.20 ⁇ m ⁇ 0.80 In a further preferred embodiment of the invention, 0.20 ⁇ m ⁇ 0.80. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.33 ⁇ m ⁇ 0.80.
  • M 1 and M 3 K
  • M 2 and M 4 Na, 0.20 ⁇ x ⁇ 1, 0.20 ⁇ z ⁇ 0.95, 3.0 ⁇ y ⁇ 6.0 and 0.20 ⁇ m ⁇ 0.95.
  • M 1 and M 3 K
  • alkali thiocyanates The preparation of alkali thiocyanates is known and is carried out on an industrial scale.
  • Another object of the invention is a process for the preparation of the inventive mixtures of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates by co-melting of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates.
  • the process can also be carried out while stirring the melt.
  • the mixtures of alkali polysulfides and alkali thiocyanates according to the invention are generally suitable for high-temperature applications which require a heat transfer medium with a wide liquid temperature range.
  • Another object of the invention is the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates as heat transfer or heat storage liquids.
  • Another object of the invention are heat transfer or heat storage liquids comprising the novel mixtures of alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates.
  • Method 1 Corresponding amounts of potassium polysulfide (K 2 S X ) or potassium sodium polysulfide ((K x Nai-x) 2Sy) and potassium thiocyanate (KSCN) were heated in a closed, evacuated quartz glass ampoule for 30 minutes at 400 ° C and then the melt to room temperature cooled. The vial was opened in an argon glovebox and the enamel was pulverized by mortars. Orange solids were obtained, the melting ranges of which are shown in Tab.
  • K 2 S X potassium polysulfide
  • K x Nai-x) 2Sy potassium sodium polysulfide
  • KSCN potassium thiocyanate
  • K2S X potassium polysulfide
  • K x Nai-x 2SY potassium sodium polysulfide
  • KSCN potassium thiocyanate

Landscapes

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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

The present invention relates to mixtures of alkali polysulfides and mixtures of alkali polysulfides and alkali thiocyanates, to a method for the production of same, to the use thereof as heat transfer media or heat storage media, and to heat transfer media or heat storage media comprising the mixtures of alkali polysulfides or the mixtures of alkali polysulfides and alkali thiocyanates.

Description

Mischungen von Alkalipolysulfiden Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen von Alkalipolysulfiden sowie Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten, Verfahren zu ihrer Herstellung, ihre Verwendung als Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten sowie Wärmeträger- o- der Wärmespeicherflüssigkeiten, welche die Mischungen von Alkalipolysulfiden oder die Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten umfassen.  The present invention relates to mixtures of alkali metal polysulfides and mixtures of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates, processes for their preparation, their use as heat transfer or heat storage liquids and Wärmeträgero- or heat storage liquids containing the mixtures of Alkalipolysulfiden or the mixtures of Alkalipolysulfiden and Alkalithiocyanaten include.
Flüssigkeiten zur Übertragung von Wärmeenergie werden in vielfältigen Bereichen der Technik eingesetzt. In Verbrennungsmotoren befördern Mischungen aus Wasser und Ethylenglykol die Abwärme der Verbrennung in den Kühler. Ähnliche Mischungen befördern die Wärme aus solaren Dachkollektoren in Wärmespeicher. In der chemischen Industrie befördern sie die Wärme aus elektrisch oder fossil erwärmten Heizungsanlagen zu chemischen Reaktoren oder aus diesen heraus zu Kühlvorrichtungen. Liquids for transferring heat energy are used in a variety of fields of technology. In internal combustion engines, mixtures of water and ethylene glycol carry the waste heat of combustion into the radiator. Similar mixtures transport the heat from solar roof collectors into heat storage. In the chemical industry, they move the heat from electric or fossil heated heating systems to or from chemical reactors to cooling devices.
Je nach Einsatzgebiet variiert das Anforderungsprofil für Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten sehr stark, weshalb in der Praxis eine Vielzahl von Flüssigkeiten eingesetzt wird. Die Flüssigkeiten sollen bei Raumtemperatur oder gar niedrigeren Temperaturen flüssig sein und niedrige Viskositäten aufweisen. Für höhere Einsatztemperaturen kommt Wasser nicht mehr in Frage, sein Dampfdruck würde zu groß. Deshalb setzt man bis zu circa 320 °C Kohlenwasserstoff-basierte Mineralöle und für Temperaturen bis zu 400 °C synthetische Aromaten-haltige Öle oder Siliconöle ein (VDI Wärmeatlas, VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Springer Verlag Berlin Heidelberg 2006). Depending on the application, the requirement profile for heat transfer or heat storage liquids varies greatly, which is why in practice a variety of liquids is used. The liquids should be liquid at room temperature or even lower temperatures and have low viscosities. For higher operating temperatures, water is out of the question, its vapor pressure would be too high. Therefore, up to about 320 ° C hydrocarbon-based mineral oils and for temperatures up to 400 ° C synthetic aromatic-containing oils or silicone oils (VDI heat Atlas, VDI Society Process Engineering and Chemical Engineering, Springer Verlag Berlin Heidelberg 2006).
Eine neue Herausforderung für Wärmeträgerflüssigkeiten stellen thermische Solarkraftwerke dar, die elektrische Energie im großen Maßstab erzeugen (Butscher, R., Bild der Wissenschaft 2009, 3, Seiten 84 bis 92). Bisher wurden derartige Kraftwerke mit einer installierten Leistung von einigen hundert MW gebaut und viele weitere sind insbesondere in Spanien, aber auch in Nordafrika und den USA in Planung. Die solare Strahlung wird beispielsweise über parabolisch geformte Spiegelrinnen in die Brennlinie der Spiegel fokussiert. Dort befindet sich ein Metallrohr, das sich zur Vermeidung von Wärme Verlusten innerhalb eines Glasrohrs befindet, wobei der Raum zwischen den konzentrischen Rohren evakuiert ist. Das Metallrohr wird von einer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt. Derzeit setzt man hier ein Gemisch aus Diphenylether und Diphenyl ein. Man erhitzt den Wärmeträger auf maximal 400 °C und betreibt damit einen Dampferzeuger, in welchem Wasser verdampft wird. Dieser Dampf treibt eine Tur- bine an und diese wiederum wie in einem konventionellen Kraftwerk den Generator. So erzielt man Spitzenwirkungsgrade von circa 30 Prozent bezogen auf den Energiegehalt der Sonneneinstrahlung. Der Wirkungsgrad der Dampfturbine beträgt bei dieser Eingangstemperatur cirka 37 Prozent. A new challenge for heat transfer fluids is thermal solar power plants, which generate large scale electrical energy (Butscher, R., Bild der Wissenschaft 2009, 3, pages 84 to 92). So far, such power plants were built with an installed capacity of a few hundred MW and many more are in Spain, but also in North Africa and the US in planning. The solar radiation is focused, for example via parabolic shaped mirror grooves in the focal line of the mirror. There is a metal tube, which is located in a glass tube to avoid heat losses, the space between the concentric tubes is evacuated. The metal tube is flowed through by a heat transfer fluid. At present, a mixture of diphenyl ether and diphenyl is used here. It heats the heat carrier to a maximum of 400 ° C and thus operates a steam generator in which water is evaporated. This steam drives a turbine, which in turn generates the generator just like in a conventional power plant. This results in peak efficiencies of around 30 percent relative to the energy content the sunlight. The efficiency of the steam turbine at this inlet temperature is approximately 37 percent.
Beide Bestandteile des als Wärmeträger verwendeten Gemisches aus Diphenylether und Diphenyl sieden unter Normaldruck bei circa 256 °C. Der Schmelzpunkt desBoth components of the mixture of diphenyl ether and diphenyl used as a heat carrier boil under normal pressure at about 256 ° C. The melting point of the
Diphenyls liegt bei 68-72 °C, der des Diphenylethers bei 26-39 °C. Durch das Mischen beider Substanzen wird der Schmelzpunkt auf 12 °C abgesenkt. Die Mischung aus beiden Substanzen kann bis maximal 400 °C eingesetzt werden, bei höheren Temperaturen tritt Zersetzung ein. Der Dampfdruck liegt bei dieser Temperatur bei etwa 10 bar, ein Druck, der in der Technik noch tolerierbar ist. Diphenyl is at 68-72 ° C, the diphenyl ether at 26-39 ° C. By mixing both substances, the melting point is lowered to 12 ° C. The mixture of both substances can be used up to a maximum of 400 ° C, at higher temperatures decomposition occurs. The vapor pressure at this temperature is about 10 bar, a pressure that is still tolerable in the art.
Um höhere Turbinenwirkungsgrade als 37 Prozent zu erhalten sind höhere Dampfeingangstemperaturen notwendig. Der Wirkungsgrad einer Dampfturbine steigt mit der Turbineneingangstemperatur. Moderne fossil befeuerte Kraftwerke arbeiten mit Dampfeingangstemperaturen bis zu 650 °C und erreichen damit Wirkungsgrade um 45%. Es wäre durchaus technisch möglich, die Wärmeträgerflüssigkeit in der Brennlinie der Spiegel auf Temperaturen um 650 °C zu erhitzen und damit ebenfalls derart hohe Wirkungsgrade zu erzielen; das aber verbietet die begrenzte Temperaturbeständigkeit der derzeit verwendeten Wärmeträgerflüssigkeit. In order to obtain higher turbine efficiencies than 37 percent, higher steam inlet temperatures are necessary. The efficiency of a steam turbine increases with the turbine inlet temperature. Modern fossil-fueled power plants operate with steam inlet temperatures of up to 650 ° C and thus achieve efficiencies of 45%. It would be quite technically possible to heat the heat transfer fluid in the focal line of the mirror to temperatures around 650 ° C and thus also to achieve such high efficiencies; but this prohibits the limited temperature resistance of currently used heat transfer fluid.
Höhere Temperaturen als in Parabolrinnenkraftwerken können in solarthermischen Turmkraftwerken erreicht werden, bei denen ein Turm von Spiegeln umgeben ist, welche das Sonnenlicht auf einen Receiver im oberen Teil des Turms bündeln. In diesem Receiver wird ein Wärmeträger erhitzt, welcher dann über einen Wärmetauscher zur Dampferzeugung und zum Betrieb einer Turbine genutzt wird. In Turmkraftwerken (Solar II, Kalifornien) wurde bereits eine Mischung aus Natriumnitrat (NaNO-3) und Kaliumnitrat (KNO3) (60:40) als Wärmeträger verwendet. Diese Mischung kann problemlos bis 550 °C verwendet werden, hat allerdings einen sehr hohen Schmelzpunkt von 240 °C. Organische Substanzen, die dauerhaft Temperaturen oberhalb von 400 °C ohne Zersetzung standhalten, sind bis heute keine bekannt. Einige Dimethylsilicon- oder Diphe- nylsilicon-basierte Öle können ebenfalls bis zu Temperaturen von 400 °C oder sogar bei etwas höheren Temperaturen eingesetzt werden. Gegen ihren Einsatz in thermischen Solarkraftwerken spricht jedoch ihr sehr hoher Preis. Higher temperatures than in parabolic trough power plants can be achieved in solar thermal tower power plants, where a tower is surrounded by mirrors, which focus the sunlight on a receiver in the upper part of the tower. In this receiver, a heat carrier is heated, which is then used via a heat exchanger for steam generation and operation of a turbine. In tower power plants (Solar II, California), a mixture of sodium nitrate (NaNO-3) and potassium nitrate (KNO3) (60:40) has been used as a heat transfer medium. This mixture can easily be used up to 550 ° C, but has a very high melting point of 240 ° C. Organic substances that permanently withstand temperatures above 400 ° C without decomposition are still unknown. Some dimethylsilicone- or diphenylsilicone-based oils can also be used up to temperatures of 400 ° C or even at slightly higher temperatures. However, their very high price speaks against their use in thermal solar power plants.
Eine andere Möglichkeit bietet der aus der Nukleartechnologie bekannte Einsatz von flüssigem Natrium oder Natrium-Kalium-Legierung als Wärmeträger. Allerdings ist die Herstellung dieser Metalle sehr teuer und sie regieren mit Spuren von Wasser zu Wasserstoffgas, was eine sicherheitstechnische Herausforderung darstellt. Des Weiteren sind niedrig schmelzende Lötmetalle wie beispielsweise das Wood'sche Metall (Bi-Pb-Cd-Sn Legierung, Schmelzpunkt circa 75 °C) bekannt. Das sehr hohe spezifische Gewicht spricht jedoch gegen einen Einsatz als Wärmeträgerflüssigkeit. Weitere mögliche Hochtemperaturwärmeträger wurde auf der Basis von Schwefel vorgeschlagen, der beispielsweise im Gemisch mit kleineren Mengen von Selen und/oder Tellur eingesetzt wird (WO 2005/071037). Flüssiger Schwefel ist als Wärmeträger problematisch, da er im Bereich 150 bis 200 °C hochviskos und so nicht pumpbar ist. Die Viskosität kann zwar durch Zusätze wie Brom oder lod vermindert werden Another possibility is the use of liquid sodium or sodium-potassium alloy as heat carrier, which is known from nuclear technology. However, the production of these metals is very expensive and they govern with traces of water to hydrogen gas, which is a safety challenge. Furthermore, low-melting solders such as Wood's metal (Bi-Pb-Cd-Sn alloy, melting point about 75 ° C) are known. The very high specific gravity, however, argues against use as a heat transfer fluid. Further possible high-temperature heat carriers have been proposed on the basis of sulfur, which is used, for example, mixed with smaller amounts of selenium and / or tellurium (WO 2005/071037). Liquid sulfur is problematic as a heat carrier, since it is highly viscous in the range 150 to 200 ° C and thus not pumpable. Although the viscosity can be reduced by additives such as bromine or iodine
(US 4 335 578), diese sind aber hochkorrosiv. (US 4,335,578), but these are highly corrosive.
Technisch ist auch die Verwendung von Wasser unter entsprechend hohem Druck möglich. Dem steht aber der extrem hohe Dampfdruck von über 270 bar bei Temperaturen von über 500 °C entgegen, was die vielen Kilometer an Rohrleitungen eines ther- mischen Solarkraftwerkes unwirtschaftlich verteuern würde. Der Dampf selbst ist als Wärmeträger wegen seiner vergleichsweise geringen Wärmeleitfähigkeit und der geringen Wärmekapazität pro Volumen gegenüber einer Flüssigkeit nachteilig. Technically, the use of water under a correspondingly high pressure is possible. However, this is counteracted by the extremely high vapor pressure of over 270 bar at temperatures of over 500 ° C, which would make the many kilometers of pipelines of a thermal solar power station uneconomically more expensive. The steam itself is disadvantageous as a heat transfer medium because of its comparatively low thermal conductivity and the low heat capacity per volume compared to a liquid.
Eine weitere Möglichkeit bietet der Einsatz von anorganischen Salzschmelzen als Wärmeträgerflüssigkeit. Derartige Salzschmelzen sind Stand der Technik bei Prozessen, die bei hohen Temperaturen arbeiten. Die eutektische Mischung aus Kaliumnitrat, Natriumnitrat und Natriumnitrit weist einen Schmelzpunkt von 146 °C auf und ist kommerziell verfügbar. Die obere Anwendungstemperatur ist jedoch auf 450 °C beschränkt, da oberhalb dieser Temperatur erhebliche Zersetzung des Nitrits zu nitrosen Gasen, Alkalimetalloxiden und elementarem Stickstoff stattfindet. Die eutektische Mischung aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat kann bis zu Temperaturen von 600 °C eingesetzt werden. Allerdings ist der Einsatz dieser Mischung als Wärmeträgerflüssigkeit in Solarkraftwerken aufgrund des hohen Schmelzpunkts von ca. 220 °C problematisch. Ein Absinken der Temperatur unter den Schmelzpunkt, z. B. in der Nacht oder wäh- rend Zeiten geringer Sonneneinstrahlung, hätte ein Erstarren des Salzes in den Rohrleitungen zur Folge. Dies muss verhindert werden, da beim Wiederaufschmelzen lokale Spannungen entstehen würden, welche eine Schädigung der Anlage zur Folge hätten. Ein Einfrierschutz in Form einer Begleitheizung wäre denkbar, ist jedoch für derart hohe Temperaturen technisch sehr schwierig umzusetzen und zudem teuer. Der Another possibility is the use of inorganic salt melts as a heat transfer fluid. Such molten salts are state of the art in processes that operate at high temperatures. The eutectic mixture of potassium nitrate, sodium nitrate and sodium nitrite has a melting point of 146 ° C and is commercially available. However, the upper application temperature is limited to 450 ° C, since above this temperature considerable decomposition of the nitrite to nitrous gases, alkali metal oxides and elemental nitrogen takes place. The eutectic mixture of sodium nitrate and potassium nitrate can be used up to temperatures of 600 ° C. However, the use of this mixture as a heat transfer fluid in solar power plants is problematic due to the high melting point of about 220 ° C. A decrease in the temperature below the melting point, z. For example, at night or during periods of low solar radiation, would result in a solidification of the salt in the pipes. This must be prevented, as re-melting would cause local stresses which would damage the plant. A Einfrierschutz in the form of a trace heating would be conceivable, but is technically very difficult to implement for such high temperatures and also expensive. Of the
Schmelzpunkt der Mischung aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat kann durch Zugabe von Lithiumnitrat oder Calciumnitrat abgesenkt werden (Bradshaw, R. W., Meeker, D. E., Solar Energy Materials 1990, Bd. 21 , Seiten 51 bis 60). Mischungen mit Lithiumnitrat sind allerdings aufgrund des hohen Preises unwirtschaftlich, während durch Anwesenheit von Calcium die Zersetzung des Nitrats zu Nitrit und Sauerstoff begünstigt und somit die obere Anwendungstemperatur mit steigendem Calciumgehalt immer weiter abgesenkt wird. Weiterhin wäre der Einsatz von Metallhalogeniden als Wärmeträgerflüssigkeit möglich. Hierbei ergibt sich das Problem, dass halogenhaltige Flüssigkeiten, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, bei den einzusetzenden metallischen Werkstoffen oft Korrosionsprobleme verursachen. Melting point of the mixture of sodium nitrate and potassium nitrate can be lowered by adding lithium nitrate or calcium nitrate (Bradshaw, RW, Meeker, DE, Solar Energy Materials 1990, Vol. 21, pages 51 to 60). However, mixtures with lithium nitrate are uneconomical because of the high price, while the presence of calcium promotes the decomposition of the nitrate to nitrite and oxygen and thus the upper application temperature is lowered with increasing calcium content. Furthermore, the use of metal halides as heat transfer fluid would be possible. This results in the problem that halogen-containing liquids, especially at elevated temperatures, often cause corrosion problems in the metallic materials to be used.
Mischungen von Alkalipolysulfiden, insbesondere von Natrium- und Kaliumpolysulfiden, sollen theoretisch niedrige Schmelzpunkte haben und könnten bei Temperaturen bis zu 500 °C und darüber einsetzbar sein. Das Phasendiagramm für das ternäre System Natriumsulfid-Kaliumsulfid-Schwefel soll laut Berechnungen invariante Punkte mit nied- rigen Schmelztemperaturen für die Zusammensetzungen K0.84Na0.26S3.6i (78 °C),Mixtures of alkali metal polysulfides, especially sodium and potassium polysulfides, should theoretically have low melting points and could be used at temperatures up to and above 500 ° C. The phase diagram for the ternary system sodium sulfide-potassium sulfide-sulfur is calculated to use invariant points with low melting temperatures for the compositions K0.84Na0.26S3.6i (78 ° C),
K0.77Na0.23S3.75 (73 °C) und K0.79Na0.21S3.95 (83 °C) aufweisen. (Lindberg, D., Backman, R., Hupa, M., Chartrand, P., J. Chem. Therm. 2006, Bd. 38, Seiten 900 bis 915). Experimentelle Daten für dieses ternäre System sind nicht vorhanden Im Kaliumsulfid- Schwefel-System kann der Schmelzpunkt auf circa 120 °C abgesenkt werden K0.77Na0.23S3.75 (73 ° C) and K0.79Na0.21S3.95 (83 ° C). (Lindberg, D., Backman, R., Hupa, M., Chartrand, P., J. Chem. Therm. 2006, Vol. 38, pages 900-915). Experimental data for this ternary system are not available In the potassium sulfide-sulfur system, the melting point can be lowered to about 120 ° C
(Sangster, J., Pelton, A. D., J. Phase Equil. 1997, Bd. 18, Seite 82). Ein Nachteil der Alkalipolysulfide ist deren relativ hohe Viskosität in geschmolzenem Zustand, insbesondere die von Natriumpolysulfiden (Cleaver, B., Davis, A. J., Electrochimica Acta 1973, Bd. 18, Seiten 727 bis731 ). DE 3824517 beschreibt die Verwendung von Mischungen der Alkalithiocyanate als Wärmeträgerflüssigkeiten, insbesondere von Kaliumthiocyanat und Natriumthiocyanat. Kaliumthiocyanat schmilzt bei 173 °C, Natriumthiocyanat bei 310 °C. Die eutektische Mischung der beiden Salze mit einem Verhältnis von 73 Mol-% Kaliumthiocyanat zu 27 Mol-% Natriumthiocyanat weist einen Schmelzpunkt um 130 °C auf. Die Schmelze ist niedrigviskos und damit ohne erhöhten Energieaufwand pumpbar. (Sangster, J., Pelton, A.D., J. Phase Equil., 1997, vol. 18, page 82). A disadvantage of the alkali metal polysulfides is their relatively high viscosity in the molten state, especially that of sodium polysulfides (Cleaver, B., Davis, A.J., Electrochimica Acta 1973, Vol. 18, pages 727 to 731). DE 3824517 describes the use of mixtures of alkali thiocyanates as heat transfer fluids, in particular of potassium thiocyanate and sodium thiocyanate. Potassium thiocyanate melts at 173 ° C, sodium thiocyanate at 310 ° C. The eutectic mixture of the two salts with a ratio of 73 mol% of potassium thiocyanate to 27 mol% of sodium thiocyanate has a melting point of about 130 ° C. The melt is low viscosity and thus pumpable without increased energy consumption.
Ein Nachteil der Alkalithiocyanate besteht darin, dass sie bei Temperaturen oberhalb von 450 °C bereits beginnen sich zu zersetzen. Unter dem Ausschluss von Schwefel werden die höher schmelzenden Alkalicyanide gebildet (Gmelins Handbuch der Anor- ganischen Chemie 1938, Bd. 22, Seite 899). A disadvantage of the alkali thiocyanates is that they begin to decompose at temperatures above 450 ° C already. Excluding sulfur, the higher-melting alkali cyanides are formed (Gmelin's Handbook of Anorganic Chemistry 1938, Vol. 22, page 899).
Man kann den Schmelzpunkt der Alkalithiocyanate weiter absenken indem man weitere Salze zumischt. Insbesondere die Zumischung von Nitriten oder Nitraten erniedrigt den Schmelzpunkt. Allerdings bewirkt der Zusatz der oxidierenden Nitrite oder Nitrate bei erhöhten Temperaturen eine explosionsartige Zersetzung, welche durch eventuell gelöste Schwermetallspuren noch zusätzlich beschleunigt werden kann. Damit ist der Einsatz derartiger Mischungen für den technischen Einsatz ausgeschlossen. The melting point of the alkali thiocyanates can be lowered further by admixing further salts. In particular, the admixture of nitrites or nitrates lowers the melting point. However, the addition of the oxidizing nitrites or nitrates causes an explosive decomposition at elevated temperatures, which can be additionally accelerated by possibly dissolved heavy metal traces. Thus, the use of such mixtures for technical use is excluded.
Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, dass man anstrebt, ein solarthermisches Kraftwerk kontinuierlich zu betreiben. Dies kann erreicht werden, indem während Zeiten hoher Sonneneinstrahlung Wärme gespeichert wird, die nach Sonnenuntergang oder während Schlechtwetterphasen zur Stromproduktion genutzt werden kann. Spei- cherung von Wärme kann direkt durch Lagerung des erhitzten Wärmeträgermediums in gut isolierten Vorratstanks erfolgen, oder indirekt durch Übertragung der Wärme auf ein anderes Speichermedium. Die indirekte Methode ist im 50 MW Kraftwerk Andasol I in Almeria realisiert, wobei hier ca. 28.000 t einer Schmelze von Natriumnitrat und Kaliumnitrat (60:40) verwendet werden. Die Schmelze wird während der Sonneneinstrahlungszeiten von einem kälteren Tank (cirka 280 °C) über einen Öl-Salz-Wärmetauscher in einen heißeren Tank gepumpt und dabei auf etwa 380 °C aufgeheizt. In Zeiten niedriger Sonneneinstrahlung und nachts kann das Kraftwerk bei voll aufgeladenem Speicher etwa 7.5 h unter Volllast gefahren werden Another problem arises from the fact that the aim is to operate a solar thermal power plant continuously. This can be achieved by storing heat during periods of high solar radiation that can be used for power production after sunset or during periods of bad weather. storage Heat can be generated directly by storing the heated heat transfer medium in well-insulated storage tanks, or indirectly by transferring the heat to another storage medium. The indirect method is implemented in the 50 MW Andasol I power plant in Almeria, where approximately 28,000 t of a melt of sodium nitrate and potassium nitrate (60:40) are used. The melt is pumped from a colder tank (about 280 ° C) through an oil-salt heat exchanger into a hotter tank during the solar irradiation times while being heated to about 380 ° C. During periods of low solar radiation and at night, the power plant can be run at full load for approximately 7.5 hours under full load
(www.solarmillennium.de/upload/Download/Technologie/Andasol1 -3deutsch.pdf). Es wäre allerdings von Vorteil, die Wärmeträgerflüssigkeit auch als Speicherflüssigkeit zu verwenden, da so die entsprechenden Öl-Salz-Wärmetauscher eingespart werden könnten. Dies wird aufgrund des hohen Dampfdrucks des Öls und des höheren Preises im Vergleich zu den Nitratsalzen bisher nicht in Betracht gezogen.  (www.solarmillennium.de/upload/Download/Technologie/Andasol1 -3deutsch.pdf). However, it would be advantageous to use the heat transfer fluid as a storage fluid, since so the corresponding oil-salt heat exchanger could be saved. This is not considered because of the high vapor pressure of the oil and the higher price compared to the nitrate salts.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer gut verfügbaren, verbesserten Wärmeträger- und Wärmespeicherflüssigkeit. Die Flüssigkeit sollte bei höheren Tem- peraturen als 400 °C eingesetzt werden können, bevorzugt über 500 °C. Gleichzeitig sollte der Schmelzpunkt möglichst niedrig sein, bevorzugt unterhalb von 200 °C. Die Flüssigkeit sollte zudem einen technisch beherrschbaren, möglichst niedrigen Dampfdruck aufweisen, bevorzugt niedriger als 10 bar. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Mischungen von Alkalipolysulfiden. The object of the invention is to provide a readily available, improved heat transfer and heat storage liquid. The liquid should be able to be used at temperatures higher than 400 ° C, preferably above 500 ° C. At the same time, the melting point should be as low as possible, preferably below 200 ° C. The liquid should also have a technically controllable, the lowest possible vapor pressure, preferably lower than 10 bar. The object is achieved by mixtures of alkali metal polysulfides.
Ein Gegenstand der Erfindung sind somit Mischungen von Alkalipolysulfiden gemäß der allgemeinen Formel wobei M1, M2 = Li, Na, K, Rb, Cs bedeuten und M1 ungleich M2 ist sowie 0.05 < x < 0.95 und 2.0 < y < 6.0 sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 = K und M2 = Na. An object of the invention are thus mixtures of alkali metal polysulfides according to the general formula where M 1 , M 2 = Li, Na, K, Rb, Cs and M 1 is not equal to M 2 and 0.05 <x <0.95 and 2.0 <y <6.0. In a preferred embodiment of the invention, M 1 = K and M 2 = Na.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.20 < x < 0.95. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.50 < x < 0.90. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 3.0 < y < 6.0. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist y = 4.0, 5.0 oder 6.0. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 = K, M2 = Na, 0.20 < x < 0.95 und 3.0 < y < 6.0. In a further preferred embodiment of the invention, 0.20 <x <0.95. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.50 <x <0.90. In another preferred embodiment of the invention, 3.0 <y <6.0. In a particularly preferred embodiment of the invention y = 4.0, 5.0 or 6.0. In a particularly preferred embodiment of the invention, M 1 = K, M 2 = Na, 0.20 <x <0.95 and 3.0 <y <6.0.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 = K, M2 = Na, 0.50 < x < 0.90 und y = 4.0, 5.0 oder 6.0. In a very particularly preferred embodiment of the invention, M 1 = K, M 2 = Na, 0.50 <x <0.90 and y = 4.0, 5.0 or 6.0.
Eine weitere Ausführungsform betrifft Alkalipolysulfide der Zusammensetzung Another embodiment relates to alkali metal polysulfides of the composition
(K(i_x)Nax)2 Sz, mit x = 0 bis 1 und z = 2,3 bis 3,5, vorzugsweise x = 0,5 bis 0,7 und z = 2,4 bis 2,9. (K ( i_ x) Na x ) 2 S z , where x = 0 to 1 and z = 2.3 to 3.5, preferably x = 0.5 to 0.7 and z = 2.4 to 2.9 ,
Eine weitere Ausführungsform betrifft Alkalipolysulfide (Na05 bis o,65K0,5 bis 0,35)282,4 u* 2,%. oder solche mit der Zusammensetzung (Na0,6K0,4)2 S2,e. Another embodiment relates to alkali metal polysulfides (Na 05 to o, 65K 0 , 5 to 0.35) 282.4 u * 2,%. or those having the composition (Na 0 , 6K 0 , 4 ) 2S 2 , e.
Die erfindungsgemäßen Mischungen zeichnen sich durch besonders niedrige The mixtures according to the invention are characterized by particularly low
Schmelzpunkte aus. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt derMelting points off. In a preferred embodiment of the invention is the
Schmelzpunkt der erfindungsgemäßen Mischung unter 200 °C, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform unter 160 °C. Melting point of the mixture according to the invention below 200 ° C, in a particularly preferred embodiment below 160 ° C.
Die erfindungsgemäßen Mischungen weisen eine hohe thermische Stabilität auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erfindungsgemäßen Mischungen bis zu einer Temperatur von 450 °C stabil, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform bis zu einer Temperatur von 500 °C, in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform auch bei Temperaturen oberhalb von 500 °C. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die erfindungsgemäßen Mischungen bei 500 °C einen Dampfdruck von unter 5 bar, besonders bevorzugt von unter 2 bar auf. The mixtures according to the invention have a high thermal stability. In a preferred embodiment of the invention, the mixtures according to the invention are stable up to a temperature of 450 ° C., in a particularly preferred embodiment up to a temperature of 500 ° C., in a very particularly preferred embodiment also at temperatures above 500 ° C. In a preferred embodiment of the invention, the mixtures according to the invention have a vapor pressure of less than 5 bar, more preferably less than 2 bar, at 500 ° C.
Die Herstellung von Alkalipolysulfiden ist bekannt und kann beispielsweise durch Um- setzung von Alkalisulfiden mit Schwefel erfolgen. Eine Alternative bietet die direkte Reaktion von Alkalimetallen mit Schwefel, wie in US 4 640 832 für Natrium beschrieben. Die Umsetzung von Alkalimetallen in flüssigem Ammoniak mit Schwefel ist ebenfalls beschrieben. Eine weitere Synthesemöglichkeit bietet die Umsetzung von Alkali- hydrogensulfiden oder Alkalisulfiden mit Schwefel in alkoholischer Lösung. The preparation of alkali metal polysulfides is known and can be carried out, for example, by reacting alkali metal sulfides with sulfur. An alternative is the direct reaction of alkali metals with sulfur, as described in US 4,640,832 for sodium. The reaction of alkali metals in liquid ammonia with sulfur is also described. Another possibility for synthesis is the reaction of alkali hydrogen sulfides or alkali metal sulfides with sulfur in alcoholic solution.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Alkalisulfide mit Schwefel oder entsprechende Alkalipolysulfide mit oder ohne Schwefel unter Schutzgas oder im Vakuum erhitzt werden. Another object of the invention is a process for preparing the mixtures of alkali metal polysulfides according to the invention, characterized in that corresponding alkali metal sulfides are heated with sulfur or corresponding alkali metal polysulfides with or without sulfur under inert gas or in vacuo.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Ausgangsstoffe für mindestens 0.5 Stunden auf mindestens 400 °C erhitzt. Als Schutzgas eignen sich Edelgase, bevorzugt Argon, oder Stickstoff. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the starting materials are heated to at least 400 ° C. for at least 0.5 hours. Suitable inert gases are noble gases, preferably argon, or nitrogen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung entsprechender Alkalimetalle in flüssigem Ammoniak mit Schwefel unter Schutzgas umgesetzt wird. Another object of the invention is a process for preparing the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides, characterized in that a solution of corresponding alkali metals in liquid ammonia is reacted with sulfur under inert gas.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden als Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten. Another object of the invention is the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides as heat transfer or heat storage liquids.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden unter Ausschluss von Luft und Feuchtigkeit, vorzugsweise in einem geschlossenen System von beispielsweise Rohrleitungen, Pumpen, Regelorganen und Behältern, um beim Betrieb hydrolytische Reak- tionen oder die Oxidation der Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeit zu vermeiden. In a preferred embodiment of the invention, the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides with the exclusion of air and moisture, preferably in a closed system of, for example, pipelines, pumps, control elements and containers to hydrolytic reactions during operation or the oxidation of the heat transfer or To avoid heat storage fluid.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten, welche die erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden umfas- sen. Another object of the invention are heat transfer or heat storage liquids, which comprise the inventive mixtures of alkali metal polysulfides sen.
Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden lässt sich weiter ausdehnen wenn man sie mit Alkalithiocyanaten mischt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten gemäß der allgemeinen Formel The field of application of the mixtures of alkali metal polysulfides according to the invention can be further expanded if they are mixed with alkali thiocyanates. Another object of the invention are mixtures of alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates according to the general formula
((M xM2 (i_X))2Sy)m (M3zMVZ)SCN)(i_m) wobei M1, M2, M3, M4 = Li, Na, K, Rb, Cs bedeuten und M1 ungleich M2, M3 ungleich M4 ist sowie 0.05 < x < 1 , 0.05 < z < 1 , 2.0 < y < 6.0 und m der Stoffmengenanteil mit 0.05 < m < 0.95 sind. ((M x M 2 (i_ X)) 2 S y) m (M 3 ZMV Z) SCN) (i_ m) where M 1, M 2, M 3, M 4 = Li, Na, K, Rb, Cs and M 1 is not equal to M 2 , M 3 is not equal to M 4 and 0.05 <x <1, 0.05 <z <1, 2.0 <y <6.0 and m is the mole fraction with 0.05 <m <0.95.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K und M2 und M4 = Na. In a preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K and M 2 and M 4 = Na.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.20 < x < 1. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.50 < x < 1. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 3.0 < y < 6.0. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist y = 4.0, 5.0 oder 6.0. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.20 < z < 1. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.50 < z < 1. In a further preferred embodiment of the invention, 0.20 <x <1. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.50 <x <1. In another preferred embodiment of the invention, 3.0 <y <6.0. In a particularly preferred embodiment of the invention y = 4.0, 5.0 or 6.0. In a further preferred embodiment of the invention, 0.20 <z <1. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.50 <z <1.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.20 < m < 0.80. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist 0.33 < m < 0.80. In a further preferred embodiment of the invention, 0.20 <m <0.80. In a particularly preferred embodiment of the invention, 0.33 <m <0.80.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K, M2 und M4 = Na, 0.20 < x < 1 , 0.20 < z < 0.95, 3.0 < y < 6.0 und 0.20 < m < 0.95. In a particularly preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K, M 2 and M 4 = Na, 0.20 <x <1, 0.20 <z <0.95, 3.0 <y <6.0 and 0.20 <m <0.95.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K, M2 und M4 = Na, 0.50 < x < 1 , 0.50 < z < 0.95, y = 4.0, 5.0 oder 6.0 und 0.33 < m < 0.80. In a very particularly preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K, M 2 and M 4 = Na, 0.50 <x <1, 0.50 <z <0.95, y = 4.0, 5.0 or 6.0 and 0.33 <m <0.80 ,
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K, x = 1 , z = 1 , y = 4.0, 5.0 oder 6.0 und 0.33 < m < 0.80. In a further particularly preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K, x = 1, z = 1, y = 4.0, 5.0 or 6.0 and 0.33 <m <0.80.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K, x = 1 , z = 1 , y = 4 und m = 0.5. In a further particularly preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K, x = 1, z = 1, y = 4 and m = 0.5.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K, x = 1 , z = 1 , y = 5 und m = 0.5. In a further particularly preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K, x = 1, z = 1, y = 5 and m = 0.5.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist M1 und M3 = K, x = 1 , z = 1 , y = 6 und m = 0.5. Es wurde überraschend gefunden, dass die erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten thermisch stabiler sind als die Alkalithiocyanate alleine. Zudem ist die Viskosität der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten geringer als die der Alkalipolysulfidmischungen ohne Alka- lithiocanate. In a further particularly preferred embodiment of the invention, M 1 and M 3 = K, x = 1, z = 1, y = 6 and m = 0.5. It has surprisingly been found that the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates are more thermally stable than the alkali metal thiocyanates alone. In addition, the viscosity of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates is lower than that of the alkali metal polysulfide mixtures without alkyl lithiocanates.
Die Herstellung von Alkalithiocyanaten ist bekannt und wird großtechnisch durchgeführt. The preparation of alkali thiocyanates is known and is carried out on an industrial scale.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfin- dungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten durch gemeinsames Aufschmelzen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten. Das Verfahren kann auch unter Rühren der Schmelze durchgeführt werden. Another object of the invention is a process for the preparation of the inventive mixtures of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates by co-melting of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates. The process can also be carried out while stirring the melt.
Die erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten sind generell für Hochtemperaturanwendungen, die einen Wärmeträger mit breitem Flüssigkeitstemperaturbereich benötigen, geeignet. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten als Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten unter Ausschluss von Luft und Feuchtigkeit, vorzugsweise in einem geschlossenen System von beispielsweise Rohrleitungen, Pumpen, Regelorganen und Behältern, um beim Betrieb hydrolytische Reaktionen oder die Oxidation der Wärmeträger- oder Wärmespeicher- flüssigkeit zu vermeiden. The mixtures of alkali polysulfides and alkali thiocyanates according to the invention are generally suitable for high-temperature applications which require a heat transfer medium with a wide liquid temperature range. Another object of the invention is the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates as heat transfer or heat storage liquids. In a preferred embodiment of the invention, the use of the mixtures according to the invention of alkali metal polysulfides and alkali thiocyanates with the exclusion of air and moisture, preferably in a closed system of, for example, pipelines, pumps, control devices and containers, to hydrolytic reactions or the oxidation of the heat transfer or Heat storage fluid to avoid.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten, welche die erfindungsgemäßen Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten umfassen. Another object of the invention are heat transfer or heat storage liquids comprising the novel mixtures of alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates.
Beispiele: Examples:
1 . Synthese von Kalium-Natriumpolysulfiden (KxNai-x)2Sy a) Durch Schmelzen von Mischungen aus Alkalipolysulfiden und Schwefel 1 . Synthesis of potassium sodium polysulfides (K x Nai- x ) 2S y a) By melting mixtures of alkali polysulfides and sulfur
Die Ausgangsstoffe K2S3 und Na2S4 wurden nach literaturbekannten Methoden hergestellt. Synthese von Nao.464K1.536S3.745 The starting materials K2S3 and Na2S 4 were prepared by literature methods. Synthesis of Nao.464K1.536S3.745
3.51 g K2S3, 0.43 g Schwefel und 1.06 g Na2S4 wurden in einer geschlossenen, evakuierten Quarzglasampulle für 30 Minuten auf 400 °C erhitzt und die Schmelze anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Ampulle wurden in einer Argon-Glovebox geöffnet und der rote bis rötlich-gelbe Feststoff durch Mörsern pulverisiert (Ausbeute quantitativ). Der Feststoff schmilzt im Bereich von 151 -157 °C.  3.51 g of K2S3, 0.43 g of sulfur and 1.06 g of Na2S4 were heated in a closed, evacuated quartz glass ampoule for 30 minutes at 400 ° C and then the melt cooled to room temperature. The ampoule was opened in an argon glovebox and the red to reddish yellow solid was pulverized by mortars (yield quantitative). The solid melts in the range of 151-157 ° C.
Synthese von Nao.42K1.5eS3.80 Synthesis of Nao.42K1.5eS3.80
3.65 g K2S3, 0.49 g Schwefel und 0.95 g Na2S4 wurden in einer geschlossenen, evakuierten Quarzglasampulle für 30 Minuten auf 400 °C erhitzt und die Schmelze anschlie- ßend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Ampulle wurden in einer Argon-Glovebox geöffnet und der rote bis rötlich-gelbe Feststoff durch Mörsern pulverisiert (Ausbeute quantitativ). Der Feststoff schmilzt im Bereich von 158-167 °C.  3.65 g of K2S3, 0.49 g of sulfur and 0.95 g of Na2S4 were heated in a closed, evacuated quartz glass ampoule for 30 minutes at 400 ° C and the melt was then cooled to room temperature. The ampoule was opened in an argon glovebox and the red to reddish yellow solid was pulverized by mortars (yield quantitative). The solid melts in the range of 158-167 ° C.
Synthese von Nao.325K1.675S3.6i 3.87 g K2S3, 0.38 g Schwefel und 0.75 g Na2S4 wurden in einer geschlossenen, evakuierten Quarzglasampulle für 30 Minuten auf 400 °C erhitzt und die Schmelze anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Ampulle wurden in einer Argon-Glovebox geöffnet und der rote bis rötlich-gelbe Feststoff durch Mörsern pulverisiert (Ausbeute quantitativ). Der Feststoff schmilzt im Bereich von 157-163 °C. Synthesis of Nao.325K1.675S3.6i 3.87 g K2S3, 0.38g sulfur, and 0.75 g Na 2 S 4 were heated in a closed, evacuated quartz vial for 30 minutes at 400 ° C and then the melt is cooled to room temperature. The ampoule was opened in an argon glovebox and the red to reddish yellow solid was pulverized by mortars (yield quantitative). The solid melts in the range of 157-163 ° C.
b) Durch Reaktion von Alkalimetallen mit Schwefel in flüssigem Ammoniak Synthese von Nao.46Ki .54S3.75 b) By reaction of alkali metals with sulfur in liquid ammonia Synthesis of Nao. 4 6Ki. 54 S3.75
Die Synthese wurde unter einer Atmosphäre von Argon mit Hilfe von Schlenk- und Glovebox-Techniken durchgeführt. 63.6 g (1 .98 mol) Schwefel wurden in flüssigem Ammoniak bei -30 °C in einem Glaskolben vorgelegt. Anschließend wurden eine blaue Lösung von 5.50 g (0.24 mol) Natrium- und 32.0 g (0.81 mol) Kaliummetall in ca. 800 ml flüssigem Ammoniak (-30 °C) unter Rühren zugetropft. Die erhaltene Mischung wurde auf Raumtemperatur erwärmt und gerührt, bis das Ammoniak verdampft war. Der erhaltene orangefarbene Feststoff wurde anschließend bei 150 °C und Vakuum (ca. 1 mbar) von Ammoniakresten befreit. Der Feststoff schmilzt im Bereich von 166- 169 °C.  The synthesis was carried out under argon atmosphere using Schlenk and glove box techniques. 63.6 g (1.98 mol) of sulfur were initially charged in liquid ammonia at -30 ° C in a glass flask. Subsequently, a blue solution of 5.50 g (0.24 mol) of sodium and 32.0 g (0.81 mol) of potassium metal in about 800 ml of liquid ammonia (-30 ° C) were added dropwise with stirring. The resulting mixture was warmed to room temperature and stirred until the ammonia had evaporated. The resulting orange solid was then freed at 150 ° C and vacuum (about 1 mbar) of ammonia residues. The solid melts in the range of 166-169 ° C.
Synthese von Nao.23K1.77S3.75 Synthesis of Nao.23K1.77S3.75
Die Synthese wurde unter einer Atmosphäre von Argon mit Hilfe von Schlenk- und Glovebox-Techniken durchgeführt. 43.0 g (1 .34 mol) Schwefel wurden in flüssigem Ammoniak bei -30 °C in einem Glaskolben vorgelegt. Anschließend wurden eine blaue Lösung von 1 .82 g (0.079 mol) Natrium- und 24.9 g (0.63 mol) Kaliummetall in ca. 800 ml flüssigem Ammoniak (-30 °C) unter Rühren zugetropft. Die erhaltene Mischung wurde auf Raumtemperatur erwärmt und gerührt, bis das Ammoniak verdampft war. Der erhaltene orangefarbene Feststoff wurde anschließend bei 150 °C und Vakuum (ca. 1 mbar) von Ammoniakresten befreit. Der Feststoff schmilzt im Bereich von 165- 166 °C.  The synthesis was carried out under argon atmosphere using Schlenk and glove box techniques. 43.0 g (1 .34 mol) of sulfur were placed in liquid ammonia at -30 ° C in a glass flask. Subsequently, a blue solution of 1.82 g (0.079 mol) of sodium and 24.9 g (0.63 mol) of potassium metal in about 800 ml of liquid ammonia (-30 ° C) were added dropwise with stirring. The resulting mixture was warmed to room temperature and stirred until the ammonia had evaporated. The resulting orange solid was then freed at 150 ° C and vacuum (about 1 mbar) of ammonia residues. The solid melts in the range of 165-166 ° C.
2. Synthese und Eigenschaften von Mischungen aus (KxNai-x)2Sy mit Alkalithiocyana- ten a) Synthese 2. Synthesis and Properties of Mixtures of (K x Nai- x ) 2S y with Alkali Diisocyanates a) Synthesis
Methode 1 : Entsprechende Mengen an Kaliumpolysulfid (K2SX) oder Kalium-Natriumpolysulfid ((KxNai-x)2Sy) und Kaliumthiocyanat (KSCN) wurden in einer geschlossenen, evakuierten Quarzglasampulle für 30 Minuten auf 400 °C erhitzt und die Schmelze anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Ampulle wurden in einer Argon-Glovebox geöffnet und der Schmelzkörper durch Mörsern pulverisiert. Man erhielt orangefarbene Feststoffe, deren Schmelzbereiche in Tab. 1 dargestellt sind. Method 1: Corresponding amounts of potassium polysulfide (K 2 S X ) or potassium sodium polysulfide ((K x Nai-x) 2Sy) and potassium thiocyanate (KSCN) were heated in a closed, evacuated quartz glass ampoule for 30 minutes at 400 ° C and then the melt to room temperature cooled. The vial was opened in an argon glovebox and the enamel was pulverized by mortars. Orange solids were obtained, the melting ranges of which are shown in Tab.
Methode 2: Method 2:
Entsprechende Mengen an Kaliumpolysulfid (K2SX) oder Kalium-Natriumpolysulfid ((KxNai-x)2Sy) und Kaliumthiocyanat (KSCN) wurden gemischt und in einem Glaskolben unter Argon-Atmosphäre auf 180 °C erhitzt. Es wurde gerührt bis eine homogene Schmelze entstanden war und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhielt orangefarbene Feststoffe, deren Schmelzbereiche mit denen der nach Methode 1 hergestellten identisch waren (vgl. Tab. 1 ). Corresponding amounts of potassium polysulfide (K2S X) or potassium sodium polysulfide ((K x Nai-x) 2SY) and potassium thiocyanate (KSCN) were mixed and heated in a glass flask under an argon atmosphere at 180 ° C. It was stirred until a homogeneous melt had formed and then cooled to room temperature. Orange solids were obtained, the melting ranges of which were identical to those of the method prepared according to Method 1 (see Table 1).
Tab. 1 Tab. 1
Zusammensetzung Schmelzbereich  Composition melting range
[°C]  [° C]
(K2S4)0.67(KSCN)0.33 123-125 (K 2 S 4 ) 0.67 (KSCN) 0.33 123-125
(K2S4)o.5o(KSCN)o.5o 1 10-1 12 (K 2 S 4 ) o.5o (KSCN) o.5o 1 10-1 12
(K2S4)o.33(KSCN)o.67 128-130 (K 2 S 4 ) o.33 (KSCN) o.67 128-130
(K2S5)o.5o(KSCN)o.5o 150-158 (K 2 S 5 ) o.5o (KSCN) o.5o 150-158
(K2S6)o.5o(KSCN)o.50 146-153 (K 2 S 6 ) o.5o (KSCN) o.50 146-153
(Nao.46Kl.54S3.75)o.5o(KSCN)o.50 92-100 (Nao 4 6Kl 54 S3.75) o.5o (KSCN) o.50 92-100
(Nao.46Kl.54S3.75)o.45(KSCN)o.55 94-1 10 (Nao. 4 6Kl. 54 S3.75) o. 4 5 (KSCN) o.55 94-1 10
(Nao.23Kl .77S3.75)o.67(KSCN)0.33 100-108 (Nao.23 Cl.77S 3 .75) o.67 (KSCN) 0 .33 100-108
(Na0.23Kl .77S3.75)0.53(KSCN)047 98-102 (Na 0.23 part 77 S 3 .75) 0.53 (KSCN) 047 98-102
(Na0.23Kl .77S3.75)0.50(KSCN)0.50 82-96 (Na0.23Kl .77S 3 .75) 0.50 (KSCN) 0 .50 82-96
(Nao.23Kl.77S3.75)o.48(KSCN)o.52 80-90 (Nao. 2 3Kl.77S 3 .75) o. 4 8 (KSCN) o.5 2 80-90
(Na0.23Kl.77S3.75)0.33(KSCN)0.67 80-96 b) Viskosität (Na 2 3Kl.77S 3 .75) 0.33 (KSCN) 0 .67 80-96 b) viscosity
Die Viskosität der Schmelzen wurde mittels Rotationsviskosimetrie bestimmt. Tab.2 The viscosity of the melts was determined by rotational viscometry. Table 2
c) Temperaturstabilität c) temperature stability
Die Untersuchung zur Temperaturstabilität wurde anhand der Mischungen The temperature stability study was based on the blends
(K2S4)o.5(KSCN)o.5 (Schmelzbereich 1 10-1 12 °C), (K2S5)o.5(KSCN)o.5 (Schmelzbereich 150-158 °C)und (K2S6)o.5(KSCN)o.5 (Schmelzbereich 146-153 °C) untersucht. (K 2 S 4 ) o.5 (KSCN) o.5 (melting range 1 10-1 12 ° C), (K 2 S 5 ) o.5 (KSCN) o.5 (melting range 150-158 ° C) and (K 2 S6) o. 5 (KSCN) o.5 (melting range 146-153 ° C).
Stabilität bei 400 °C: 3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S4)o.s(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 400 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. Stability at 400 ° C: 3 g of a mixture of the composition (K2S4) or (KSCN) o.5 were stored in an evacuated quartz glass ampoule at 400 ° C for 28 days. The melting range of the mixture was unchanged.
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S5)o.s(KSCN)o.5 wurden in einer evakuier- ten Quarzglasampulle 28 Tage bei 400 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S6)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 400 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g of a mixture of the composition (K2S5) os (KSCN) o.5 were stored in an evacuated quartz glass ampoule at 400 ° C. for 28 days. The melting range of the mixture was unchanged. 3 g of a mixture of the composition (K2S6) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule at 400 ° C for 28 days. The melting range of the mixture was unchanged.
Stabilität bei 450 °C: Stability at 450 ° C:
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S4)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 450 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mi- schung war unverändert. 3 g of a mixture of the composition (K2S4) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule for 28 days at 450 ° C. The melting range of the mixture was unchanged.
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S5)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 450 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g of a mixture of the composition (K2S5) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule for 28 days at 450 ° C. The melting range of the mixture was unchanged.
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S6)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 450 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. Stabilität bei 500 °C: 3 g of a mixture of the composition (K2S6) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule for 28 days at 450 ° C. The melting range of the mixture was unchanged. Stability at 500 ° C:
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S4)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 500 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g of a mixture of the composition (K2S4) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule for 28 days at 500 ° C. The melting range of the mixture was unchanged.
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S5)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 500 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S6)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 500 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g of a mixture of the composition (K2S5) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule for 28 days at 500 ° C. The melting range of the mixture was unchanged. 3 g of a mixture of the composition (K2S6) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule for 28 days at 500 ° C. The melting range of the mixture was unchanged.
Stabilität bei 600 °C: Stability at 600 ° C:
3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S4)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 600 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S5)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 600 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g einer Mischung der Zusammensetzung (K2S6)o.5(KSCN)o.5 wurden in einer evakuierten Quarzglasampulle 28 Tage bei 600 °C gelagert. Der Schmelzbereich der Mischung war unverändert. 3 g of a mixture of the composition (K2S4) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule at 600 ° C for 28 days. The melting range of the mixture was unchanged. 3 g of a mixture of the composition (K2S5) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule at 600 ° C for 28 days. The melting range of the mixture was unchanged. 3 g of a mixture of the composition (K2S6) o.5 (KSCN) o. 5 were stored in an evacuated quartz glass ampule at 600 ° C for 28 days. The melting range of the mixture was unchanged.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Mischungen von Alkalipolysulfiden gemäß der allgemeinen Formel wobei M1, M2 = Li, Na, K, Rb, Cs bedeuten und M1 ungleich M2 ist sowie 0.05 < x < 0.95 und 2.0 < y < 6.0 sind. 1 . Mixtures of alkali metal polysulfides according to the general formula where M 1 , M 2 = Li, Na, K, Rb, Cs and M 1 is not equal to M 2 and 0.05 <x <0.95 and 2.0 <y <6.0.
2. Mischungen gemäß Anspruch 1 , wobei M1 = K und M2 = Na sind. 2. Mixtures according to claim 1, wherein M 1 = K and M 2 = Na.
3. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei 0.20 < x < 0.95 ist. 3. Mixtures according to one of claims 1 or 2, wherein 0.20 <x <0.95.
4. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei 3.0 < y < 6.0 ist. 4. Mixtures according to one of claims 1 to 3, wherein 3.0 <y <6.0.
5. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei M1 = K, M2 = Na, 0.20 < x < 0.95 und 3.0 < y < 6.0 sind. 5. Mixtures according to one of claims 1 to 4, wherein M 1 = K, M 2 = Na, 0.20 <x <0.95 and 3.0 <y <6.0.
6. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei M1 = K, M2 = Na, 0.50 < x < 0.90 und y = 4.0, 5.0 oder 6.0 sind. 6. Mixtures according to one of claims 1 to 5, wherein M 1 = K, M 2 = Na, 0.50 <x <0.90 and y = 4.0, 5.0 or 6.0.
7. Verfahren zur Herstellung der Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Alkalisulfide mit Schwefel oder entsprechende Alkalipolysulfide mit oder ohne Schwefel unter Schutzgas oder im Va- kuum erhitzt werden. 7. A process for the preparation of the mixtures according to any one of claims 1 to 6, characterized in that corresponding alkali metal sulfides are heated with sulfur or corresponding alkali metal polysulfides with or without sulfur under inert gas or in vacuum.
8. Verfahren zur Herstellung der Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung entsprechender Alkalimetalle in flüssigem Ammoniak mit Schwefel unter Schutzgas umgesetzt wird. 8. A process for the preparation of the mixtures according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a solution of corresponding alkali metals in liquid ammonia is reacted with sulfur under protective gas.
9. Verwendung der Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 als Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten. 9. Use of the mixtures according to one of claims 1 to 6 as heat transfer or heat storage liquids.
10. Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeit, welche eine Mischung gemäß ei- nem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst. 10. heat transfer or heat storage fluid, which comprises a mixture according to any one of claims 1 to 6.
1 1 . Mischungen von Alkalipolysulfiden und Alkalithiocyanaten gemäß der allgemeinen Formel ((M1 xM2 (i_X))2Sy)m (M3 zMVZ)SCN)(i_m) wobei M1, M2, M3, M4 = Li, Na, K, Rb, Cs bedeuten und M1 ungleich M2, M3 ungleich M4 ist sowie 0.05 < x < 1 , 0.05 < z < 1 , 2.0 < y < 6.0 und m der Stoffmengenanteil mit 0.05 < m < 0.95 sind. 1 1. Mixtures of alkali metal polysulfides, and alkali metal thiocyanates of the general formula ((M 1 x M 2 (i_ X)) 2 S y) m (M 3 z MV Z) SCN) (i_ m) where M 1 , M 2 , M 3 , M 4 = Li, Na, K, Rb, Cs and M 1 is not equal to M 2 , M 3 is not equal to M 4 and 0.05 <x <1, 0.05 <z <1, 2.0 <y <6.0 and m is the mole fraction with 0.05 <m <0.95.
12. Mischungen gemäß Anspruch 1 1 , wobei M1 und M3 = K und M2 und M4 = Na sind. 12. Mixtures according to claim 1 1, wherein M 1 and M 3 = K and M 2 and M 4 = Na.
13. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 oder 12, wobei 0.20 < x < 1 ist. 13. A mixture according to any one of claims 1 1 or 12, wherein 0.20 <x <1.
14. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, wobei 3.0 < y < 6.0 ist. 14. Mixtures according to one of claims 1 1 to 13, wherein 3.0 <y <6.0.
15. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 14, wobei 0.20 < z < 1 ist. 15. Mixtures according to one of claims 1 1 to 14, wherein 0.20 <z <1.
16. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 15, wobei 0.20 < m < 0.80 ist. 16. Mixtures according to one of claims 1 1 to 15, wherein 0.20 <m <0.80.
17. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 15, wobei M1 und M3 = K, M2 und M4 = Na, 0.20 < x < 1 , 0.20 < z < 0.95, 3.0 < y < 6.0 und 0.20 < m < 0.95 sind. 17. Mixtures according to one of claims 1 1 to 15, wherein M 1 and M 3 = K, M 2 and M 4 = Na, 0.20 <x <1, 0.20 <z <0.95, 3.0 <y <6.0 and 0.20 <m <0.95.
18. Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 16, wobei M1 und M3 = K, M2 und18. Mixtures according to one of claims 1 1 to 16, wherein M 1 and M 3 = K, M 2 and
M4 = Na, 0.50 < x < 1 , 0.50 < z < 0.95, y = 4.0, 5.0 oder 6.0 und 0.33 < m < 0.80 sind. M 4 = Na, 0.50 <x <1, 0.50 <z <0.95, y = 4.0, 5.0 or 6.0 and 0.33 <m <0.80.
19. Verfahren zur Herstellung von Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Alkalipolysulfiden und Alkalithiocya- naten gemeinsam aufgeschmolzen werden. 19. A process for the preparation of mixtures according to any one of claims 1 1 to 18, characterized in that corresponding alkali metal polysulfides and alkali metal thiocyanates are melted together.
20. Verwendung der Mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 18 als Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten. 20. Use of the mixtures according to any one of claims 1 1 to 18 as heat transfer or heat storage liquids.
21 . Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeit, welche eine Mischung gemäß ei- nem der Ansprüche 1 1 bis 18 umfasst. 21. Heat transfer or heat storage fluid, which comprises a mixture according to one of claims 1 1 to 18.
22. Mischungen von Alkalipolysulfiden der Zusammensetzung (K(i_x)Nax)2 Sz 22. Mixtures of alkali polysulfides of the composition (K ( i_ x) Na x ) 2 S z
mit x = 0 bis 1 und z = 2,3 bis 3,5.  with x = 0 to 1 and z = 2.3 to 3.5.
23. Verwendung der Mischungen gemäß Anspruch 22 als Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeiten. 23. Use of the mixtures according to claim 22 as heat transfer or heat storage liquids.
24. Wärmeträger- oder Wärmespeicherflüssigkeit, welche eine Mischung gemäß Anspruch 22 umfasst. 24. Heat transfer or heat storage fluid, which comprises a mixture according to claim 22.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2011237957B2 (en) * 2010-04-09 2015-04-09 Basf Se Liquid sulfur with improved viscosity as a heat transfer medium
US8679668B2 (en) 2010-06-22 2014-03-25 Basf Se Industrial apparatus for the large-scale storage of electric energy
US8933262B2 (en) 2011-05-24 2015-01-13 Basf Se Process for preparing polyisocyanates from biomass
US20130330634A1 (en) 2012-06-11 2013-12-12 Basf Se Electrode unit
US20190127221A1 (en) * 2016-05-19 2019-05-02 Guillaume Lambotte Sulfides electrolyte for metal processing and extraction
DE102020132193A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-10 Vdm Metals International Gmbh Use of a nickel-chromium-iron-aluminum alloy with good workability, creep resistance and corrosion resistance
DE102020132219A1 (en) 2019-12-06 2021-06-10 Vdm Metals International Gmbh Use of a nickel-chromium-aluminum alloy with good workability, creep resistance and corrosion resistance

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2020661A (en) * 1923-06-20 1935-11-12 Phillips Petroleum Co Process for treating hydrocarbon oils
US2077856A (en) * 1935-04-01 1937-04-20 Rohm Otto Method for producing stable alkali polysulphides
BE522839A (en) * 1952-09-17
GB736750A (en) * 1952-09-17 1955-09-14 Nat Lead Co Improvements in or relating to the treatment of titanium metal surfaces
US3296224A (en) * 1963-03-29 1967-01-03 Koppers Co Inc Polybenzothiazole preparation
US4335578A (en) 1980-05-30 1982-06-22 Ford Aerospace & Communications Corporation Solar power converter with pool boiling receiver and integral heat exchanger
DE3436698C1 (en) 1984-10-06 1986-05-22 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Process for the production of sodium polysulfides from the elements sodium and sulfur
DE3824517A1 (en) 1988-07-20 1990-01-25 Bayer Ag Heat transfer medium
CA1323321C (en) * 1988-07-25 1993-10-19 Kunio Sato Process for removal of mercury from a liquid hydrocarbon
JP2887694B2 (en) * 1990-04-16 1999-04-26 日揮株式会社 Method for removing mercury from liquid hydrocarbons
HU225602B1 (en) 2004-01-26 2007-05-02 Solar Technologia Es Vegyi Any Method for extraction of thermal energy from solar collector and absorber therefore

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011083054A1 *

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