[發明專利]一種耐熱高傳熱性能的硝酸熔鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法

在審

• 申請號: 201711209132.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN109837070A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 李躍民
• 申請（專利權）人: 李躍民
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于化工領域，具體涉及一種耐熱高傳熱性能的硝酸熔鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法，該方法將廢硝酸熔鹽充分溶解于水中，然后加入過氧化氫，以硫化鎂為催化劑，使亞硝酸鈉氧化成硝酸鈉；再加入碘化鉀，由硝酸鈉和碘化鉀復反應制備硝酸鉀。本發明為廢熔鹽處理進而制備硝酸鉀用于生產鉀肥提供了一種新的方法，能充分利用廢硝酸熔鹽，以成本不高的過氧化氫、碘化鉀制備用于鉀肥的硝酸鉀。

技術領域

本發明涉及化工領域，具體涉及一種耐熱高傳熱性能的硝酸熔鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法。

背景技術

熔融鹽(簡稱熔鹽)具有優良的傳熱性能，傳熱過程中無相變、傳熱均勻穩定、系統壓力小、使用溫度高、成本低、安全等優點而被公認為最具潛力的傳熱蓄熱介質，也正是由于熔鹽具有如此多的優異特性而用作熱介質、化學反應介質和核反應介質，并廣泛應用于太陽能熱發電、光熱發電、電解冶金和核反應堆中。

目前國內外太陽能熱發電站所使用的熔鹽傳熱蓄熱介質主要為二元硝酸鹽體系(40％KNO3-60％NaNO3)和三元硝酸鹽體系(53％KNO3-7％NaNO3-40％NaNO2)。2009年6月，西班牙Andasol 2商業太陽能熱發電站投入運行，其發電能力為50MW，采用28500噸混合硝酸鹽作為蓄熱介質(40％KNO3-60％NaNO3)；如果一個槽式太陽能發電廠需要安裝一個1000MWh容量的儲熱系統，為了滿足熱儲存容量要求，這個蓄熱系統需要24000噸的熔鹽混合物，因此如此大規模運用熔鹽也給我們提出了一個問題：當30年的使用壽命結束后，電站中所使用的大量硝酸熔鹽應啊如何處理？硝酸熔鹽雖然不屬于危險廢物，但是如果直接棄于荒地中，則會存在潛在的污染，如鹽化土地、污染地下水等。高溫熔鹽冷卻后其硬度較硬，難于粉碎，溫度降低后讓其在大型容器或直接流至地面后則會成為堅硬的一整塊，那么處理更加復雜。所以，我們必須考慮熔鹽的處理問題。

已有的研究表明，通過添加組分形成多元體系存在熔點更低的硝酸鹽。然而，添加何種組分，添加多少組分才能找到理想的熔鹽體系，即如何尋找多元體系的共晶成分和共晶溫度成為熔鹽開發的關鍵點，而通過添加組分來尋找低熔點熔鹽是大多數學者所采用的方法。Raade等人利用Parallel Melting Point(PMP)工作站測試了5000多個熔鹽組分，制備出了熔點為65℃的LiNO3-NaNO3-KNO3-Ca(NO3)2-CsNO3(wt.％：8-6-23-19-44)五元硝酸鹽體系，但他們并未對這些硝酸鹽的熱物性進行系統的研究。其次，單純的通過實驗，缺少理論指導，通常將消耗巨大的人力、物力和財力，并且也得不到理想的效果。因而，對于低熔點熔鹽體系的開發亟需以理論計算作為指導。LiNO3-NaNO3-KNO3-Ca(NO3)2-CsNO3雖然熔點低，但該熔鹽的其他物性參數尚未見報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提出一種耐熱高傳熱性能的硝酸熔鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法。

本發明所采用的技術方案為：一種耐熱高傳熱性能的硝酸熔鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法，包括以下步驟：

1.將廢硝酸熔鹽充分溶解于水中，攪拌，使其充分溶解，將溶液過濾；

2.將步驟1所得廢硝酸熔鹽溶液加熱至40℃-60℃，加入過氧化氫、硫化鎂，充分攪拌反應1.5-3小時；

3.將步驟2所得廢硝酸熔鹽溶液進一步升溫至60℃-90℃，加入碘化鉀，充分攪拌反應1.5-3小時；

4.將步驟3所得廢硝酸熔鹽溶液結晶，先析出碘化鎂，濾液結晶得到硝酸鉀。然后將硝酸鉀晶體重結晶提純。

本發明的有益效果是：利用一種更加經濟的處理用于太陽能熱發電儲熱的廢硝酸熔鹽的工藝，避免了大量的硝酸熔鹽的浪費，既能保護環境，也能充分利用硝酸熔鹽，而且為″第三代鉀肥″硝酸鉀提供了新的來源。

具體實施方式

實施例

取廢硝酸熔鹽100g于燒杯中，加入200ml水，攪拌，使其充分溶解成為硝酸鹽溶液，將溶液過濾。將溶液加熱至40℃，加入40ml濃度為30％的H2O2以及0.2g硫化鎂，充分攪拌，反應2小時。將溶液升溫至80℃，加入45g碘化鉀，充分攪拌，反應2小時。此時溶液中含有氯離子、硝酸根離子、鉀離子和鈉離子，利用硝酸鉀和碘化鎂的溶解度不同，可以分別得到碘化鎂和硝酸鉀。析出結晶時先析出碘化鎂，固液分離，再將濾液結晶析出硝酸鉀，然后將硝酸鉀晶體重結晶提純。