Способ получения тепловой энергии Советский патент 1993 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к способам получения тепловой энергии ТЭ на основе химической реакции, а именно взаимодействия карбида лития с перфторорганйчёскими со- еди ениями,: : ;:: ; ;

Заявляемый способ может быть использован для нагрева и поддержания заданной температуры рабочего тела и теплоносителей в автономных объектах. ,

Наиболее близким по технической сущ- нос-и способом получения ТЭ является ре- Экц 1я взаимодействия металлического нат{ ия к гексафторидом серы SFe:

JNa + SPe- 6NaF + NasS

(1)

мен

принятая за прото™п,

еакция (1) описана в книге фтор и его соединения т,1. ИЛ., М.1953.,с.81.и вкниге Н.Исикава, Е.Кобаясй. Фтор, химия и прйние. Мир. М. 1982., с.70).

результате реакции (1) выделяется 2576 кДж тепла. Способ по прототипу основан на взаимодействии щелочного металла

натрия при температуре его кипения с окислителем .- гёксафторидом серы.

По прототипу способ получения ТЭ осуществляют следующим образом: в расплав металлического натрия при температуре 250°С подают газообразный SFe и далее реакция протекает при температуре кипения натрия за счёт экзотермического эффекта. При этом образуются продукты реакций - фторид натрия и сульфид натрия, которые представляют собой жидкие шлаки.

Прототип имеет следующие недостатки: : 1) необходимость подготовки исходных реагентов для предварительного инициирования реакции (расплавление и нагрев натрия);; ;;. -,-.;... ,:: ;

2) затруднение количественного прот.е- кания реакции йз-зё рбразования спека жидких шлаков, необходимость наличия натрия при температуре кипения;

3) затруднение очистки реактора от продуктов реакции, представляющих спекшуюся монолитную массу не поддающуюся механическому разрушению;

(Л

С

xi О

NJ

ч ел

00

4) коррозионная активность расплава натрия в присутствии продуктов реакции оказывает разрушающее действие на канет Аукционные материалы реактора.

Целью изобретения является повыше- ние технологичности процесса,

Цель достигается тем, что в качестве горючего используют литийсодержащеё соединение - карбид лития: LI2C2 и в качестве окислителя - перфторорганические соеди- нения или их смесь: перфтортрйэтиламин (C2Fs)3N; пёрфтортрипропиламин (СзРтЬМ: перфтортрибутиламин (С4Рэ)з М; перфторде- калин CioFis.- .. . ..

Техническая сущность заявляемого спо- соба заключается в том. что. ТЭ на основе химической реакции получают взаимодействием твердого соединения карбида лития Li2Ca и жидких перфторсоединёнйй:

: -.,.- : - ..; : - :

(С2Р5)зМ; (СзР7)зМ; (C FgbN; CioFi8. л

В табл.1, предст авленъг сопоЬтавитель- ные данные прототипа и заявляемого объекта. .; ; -,:.,- - ..;;;.. v1;-..-: -. ,-

Как видно, заявляемый способ более технологичен, чем способ rip прототипу.

Изобретение иллюстрируется следую- щими примерами,. . ...

П р и м е р .1. В герметичный реактор объемом 500 см3, из стали Х18Н10Т, снабженный рубашкой, съемной крышкой (уплотнение при помощи прокладки из красной меди), термопарами и манометром, в атмосфере аргона загружают 600 г карби- да лития LJ2C2 и 70 г соединений внедрения лития в графит, отвечающих формуле CeLL

В реактор подают 890 г перфтортрибу- тиламина (C FgJsN. Количество реагентов соответствует стехйометричес кому соотно- шению по реакции:;

14Li2C2 + 2CeLi + (CjFgbN - 27LiF + LI3N + С

В результате реакции получают 9452 кДж тепла, снимаемого с наружной стенки

реактора водой. Температура вблизи стенки реактора составляла 700-900°С. Диапазон реализуемых температур находится в пределах 700-2000°С.

После подачи всего количества перф- тортрибутиламина реактор охлаждают до комнатной температуры, из реактора извлекают шлак, шторый не содержит химически активного лития и представляет собой механически непрочную массу светлосерого цвета.. :/ .- . - :, : ; . ..

Опыты выполнены без теплоизоляции фланцев реактора и не претендуют на измерения полного тепловыделения в системе, Реактор после проведения реакции не имеет каких-либо центров коррозионных ра зру- шений. После механической очистки реактор готов для дальнейшего использования . V/ -;..-. /.- ; .: . . . ;.. .

Остальные примеры конкретного выполнения доказывают правомерность применяемых соединений, аналогично примеру 1, а их переменные условия приведены е табл. 2, включая пример 1. . -..- ..

Как видно, заявляемые в способе исходные реагенты обеспечивают высокотехнологичное получение тепловой энергии при Химическом взаимодействии указанных соединений в их различном сочетании с высоким тепловыделением (см. примеры №Мг 1-7). Использование же в качестве горючего чистого щелочногб металла - натрия (см. при- мёр № 11) или лития (см. пример № 12) неприменимо из-за взрывообраз ното протекания реакции. Что касается проведения процесса .без соединения CeLi, то примеры №fsfe 8-10 исключают самоинициирование.и протекание реакции. .,

Внедрение предлагаемого безгазового топлива позволит создать энергоемкие эффективные..автономные экологически чистые источники Тепловой энергии с регулируемым тепловыделением отличающиеся повышенной безопасностью в эксплуатации и возможностью перезарядки. ;

Использование. Для нагрева и поддержания заданной температуры рабочего тела и теплоносителей в автономных объектах. Сущность изобретения заключается в том, что тепловую энергию получают путем взаимодействияi фторсодержащего соединения: перфтортриэтиламина и/или перфтортрип- ропиламина и/или перфтортрибутиламина и/или перфтордекалина с карбидом лития в присутствии соединений внедрения лития в графит формулы CeLi. 2 табл.

Формула изобретения50 Способ получения тепловой энергии тем взаимодействия вещества, содержащего щелочным металл, и фторсодержащего соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности 55 процесса, в качестве вещества, содержащего щелочной металл, используют карбид лития, а в качестве фторсодержащего соединения - перфтортрйэтиламин и/или пёрфтортрипропиламин, и/или перфтортрибутиламин, и/или перфтордекалин, причем процесс проводят в присутствии соединений внедрения лития в графит формулы CeLi.

Показатель

Агрегатное состояние исходных веществ:,

а) горючее;

б) окислитель-фторсодержа- ujiee соединение

Необходимость изменения агрегатного состояния исходных реагентов для проведения реакции:Подготовительный период выхода реактора на рабочий режим . .. Возможность самоинициирования реакции . П элучаемая тепловая энергия Q, кДж/моль

Кэррозионное воздействие реагентов на аппаратуру

твердое газообразно SFe ПДК 5мг/м3

необходимо трий

время, требуние и нагрев

отсутствует 2576 .

значительнопользованиеможно

Таблица 1

Прототип

Изобретение

твердое жидкое

мг/м3 не требуется

отсутствует

реакция не требует специального инициирования 9201:

незначительно, возможно многократное использование

реактора

Таблица 2