[發明專利]用于制備熔融鹽的裝置和方法、及其用途

無效

• 申請號: 00805290.5
• 申請日: 2000-03-08
• 公開（公告）號: CN1347390A
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發明（設計）人: H·L·奧勒姆;S·布爾澤金斯基
• 申請（專利權）人: 默克專利股份有限公司
• 主分類號: C01F7/00
• 分類號: C01F7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 龍傳紅

發明領域

本發明涉及一種用于制備熔融鹽及其混合物的裝置和方法，是采用一個管狀反應器和一個連續攪拌反應器，在其中起始原料熔化并進行反應，反應產物接著流經純化柱而實現的。

現有技術

鹽類熔體，例如NaAlCl₄，具有多領域的應用。熔融鹽可用作熱庫中的蓄熱介質、用作傳熱試劑如用于加熱池，用來覆蓋和純化熔融金屬、用來電涂層高熔點材料或者在一次電池中用作熔融電解質，如在GB2046506中所述。這些鹽類的另一種可能的應用是用于可充電的鈉電池之中。所述鹽類應用于工作溫度在130-200℃之間的電池中(K.M.Abraham，D.M.Pasquariello，J.Electrochem.Soc.(電化學協會雜志)，Vol.137，1189-1190(1990))。

DE3419279公開了一種電化學電池，其中的陰極基質充滿有一種鈉/鋁鹵化物熔融鹽電解質。

一種相對較新領域的應用，是“ZEBRA電池”。這種高溫電池由一種液態鈉電極、一種β-鋁電解質和一種過渡金屬氯化物電極在NaAlCl₄熔體中所組成(B.Cleaver，V.S.Sharivker，J.Electrochem.Soc.(電化學協會雜志)，Vol.142，3409-3413(1995))。

DE3718920公開了熔融鹽的制備方法，是通過添加純金屬和堿金屬鹵化物到所述熔體中制備的。反應電池是在高于所述熔融鹽的熔點之上溫度進行工作的。在工作實例中，所述堿金屬鹵化物為NaCl，所述熔融堿金屬為鈉，隔板為β-氧化鋁。由于采用純鈉，必須要采取特別的安全防護，例如在保護性氣氛下進行操作。所述反應必須在分隔的電池中進行，這是由于所述隔板被形成的副產物AlHal₃的污染必須要避免。

迄今為此所有的用來制備熔融鹽方法都是以間歇方式進行操作的。間歇方式與連續方式相比，有很多不利之處。在間歇的變化過程中，裝置必須是打開的。產物因而可能會被環境空氣中氧、水和灰塵所污染。間歇方式會導致停工時間，從而導致降低的時空收率。一種有效的不連續方式，需要較大的裝置。起動步驟相應地需要更多的能量和時間。業已經發現，特別是在工廠的起動過程中，雜質可能會進入到該步驟之中。FR2168912公開了一種堿金屬鹵素鋁酸鹽的復雜的純化方法。該二步驟純化方法由用于有機雜質降解的氧處理步驟和用于沉淀鐵和重金屬的鋁處理步驟所組成。所述鋁處理步驟必須要在氮氣或氬氣氛中進行。

對于所述堿金屬鹵素鋁酸鹽的制備方法來說，反應是采用相應的鋁鹵化物和堿金屬鹵化物在密封管中進行的(Friedman，Taube，J.Am.Chem.Soc.(美國化學協會雜志)，72，2236-2243(1950))。在這種方法中，觀察到壓力提高到6-7大氣壓，它會導致難題(FR2168912)。裝置必須要配備有合適的安全防護設備。

對于所述鹽的連續處理來說，基本呈管狀反應器和連續攪拌反應器是適合采用的。

管狀反應器是連續處理液態介質的理想反應器。此處的停留時間分布是非常狹窄的，這意味著所有的顆粒都具有大致相同的停留時間，從而可以獲得非常狹窄的質量分布。高的表面積/體積比和紊流意味著管狀反應器是非常適合于熱傳遞的。但是，對于固體的使用，不具備流動性的先決條件。另外，由于粒狀起始原料差的熱傳導性，所以用于熔化鹽混合物的熱傳遞也是很差的，這會導致非常長的停留時間。

實現連續反應的另一種可能性，是采用連續攪拌反應器。這里，粒狀的起始原料可計量配料到所述的攪拌熔體中。這將有利于對流熱傳導，它可很好地加速起始原料的加熱。特別地，如果升華的鹽類是用來作起始原料，則為了避免系統中額外的壓力，在低于升華溫度下進行是必要的。這種連續攪拌反應器的一個致命弱點是其停留時間的分布。這會導致有數量的未反應起始原料沉淀存在于產物排放物流之中。

本發明的目的是提供一種用于制備純熔融鹽的連續方法，它可排除環境的不利影響，使得能量需要最小化，并能獲得最佳的時空收率。還有一個目的是可在最短的可能時間內制備大量的熔融鹽。

本發明的目的是采用一種用來制備通式如下的熔融鹽及其混合物的裝置而實現的，

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其中，

M為Li，Na，K，Rb或Cs，

D為Al，Ga，In或Tl，和

X為F，Cl，Br或I，