Сжигание лития при различных температурах, давлениях и избытках газа с использованием пористых труб в качестве горелок

Сжигание лития при различных температурах, давлениях и избытках газа с использованием пористых труб в качестве горелок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение касается способа сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа, при этом сжигание осуществляется посредством пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки, устройства для выполнения этого способа, а также применения пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки, для сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа.

На протяжении многих лет было предложено множество устройств для выработки энергии, которые работают с теплом, создаваемым при окислении металлического лития (например, US-PS 33 28 957). В такой системе вода и литий вступают в реакцию обмена друг с другом с образованием гидроксида лития, водорода и пара. В другом месте в этой системе водород, полученный путем реакции между литием и водой, комбинируется с кислородом с образованием дополнительного пара. Этот пар затем используется для привода турбины или тому подобного, так что получают источник выработки энергии. Литий может также дополнительно применяться для получения основных элементов. Примерами являются реакция обмена с азотом с получением нитрида лития и последующий гидролиз с получением аммиака или с двуокисью углерода с получением оксида лития и моноокиси углерода. Твердым конечным продуктом реакции обмена лития является в каждом случае, при необходимости после гидролиза, как в случае нитрида, оксид или карбонат, который затем снова посредством электролиза может восстанавливаться с получением металлического лития. Таким образом, создан цикл, в котором за счет силы ветра, фотоэлектричества или других источников регенеративной энергии производится избыточный электрический ток, накапливается и в желаемое время может превращаться обратно в электрический ток, или же могут получаться химические основные элементы.

Литий обычно производится с помощью пироэлектролиза. Для этого способа получаются коэффициенты полезного действия примерно 42-55%, рассчитанные по данным способа без корректировки температуры нормального потенциала. Наряду с литием, могут также применяться похожие металлы, такие как натрий, калий, марганец, кальций, алюминий и цинк.

Так как при сжигании лития, в зависимости от температуры и горючего газа, могут образовываться твердые и жидкие остатки, это следует учитывать особо. Кроме того, в зависимости от конструкции и эксплуатации печи для сжигания металлического лития (например, жидкого) в различной атмосфере и под давлением в качестве продуктов сгорания возникают отходящие газы и твердые вещества/жидкие вещества. Эти твердые или, соответственно, жидкие вещества должны по возможности полностью отделяться от отходящих газов.

При этом практически полное отделение жидких и твердых остатков сжигания от потока отходящего газа является важным для того, чтобы не создавать поверхностных отложений или засоров в последующих устройствах. В частности, очень трудно выполнимым является направление потока отходящего газа прямо на газовую турбину, так как тогда должно гарантироваться полное удаление всех частиц из потока отходящего газа. Такие частицы со временем повреждают лопасти газовой турбины и приводят к выходу установки из строя.

Задачей настоящего изобретения является предоставить способ и устройство, с помощью которых может осуществляться эффективное отделение твердых и/или жидких продуктов реакции при сжигании металла M, который выбран из щелочных металлов, щелочноземельных металлов, Al и Zn, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа отходящего газа. Другой задачей изобретения является предоставить устройство, с помощью которого становится возможным эффективное и локально ограниченное сжигание металла M с использованием горючего газа, без слишком большого распределения продуктов сжигания в камере сжигания и при этом с возможностью более легкого их отделения. Кроме того, задачей настоящего изобретения является получить возможность эффективного управления сжиганием металла М с использованием горючего газа.

Решается эта задача путем применения пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки, при сжигании металла M с использованием горючего газа. Было выяснено, что при применении пористой горелки возможна локализация сжигания на пористой горелке, при этом продукты сжигания также выходят на пористой горелке. В то время как, например, при распылении продукты реакции выходят во всем реакторе, и твердые и жидкие продукты реакции трудоемким образом снова должны отделяться от газообразных продуктов реакции, при сжигании с помощью пористой горелки, в частности твердые и жидкие продукты реакции локализуются вблизи пористой горелки, благодаря чему облегчается их отделение от газообразных продуктов сжигания. Таким образом также все устройство для сжигания может выполняться более компактно, и сжигание, благодаря локализации процесса сжигания, выполняться более бережно для устройства.

По одному из аспектов настоящее изобретение касается способа сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа, при этом сжигание осуществляется посредством пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки.

По другому аспекту изобретения настоящее изобретение касается устройства для сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, включающего в себя

пористую горелку, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки,

устройство для подвода металла M, предпочтительно в виде жидкости, внутрь пористой горелки, которое выполнено для того, чтобы подводить к пористой горелке металл M предпочтительно в виде жидкости,

устройство для подвода горючего газа, которое выполнено для того, чтобы подводить горючий газ, и

опционально нагревательное устройство для предоставления металла M в виде жидкости, которое выполнено для того, чтобы сжижать металл M.

Кроме того, настоящее изобретение по другому аспекту касается применения пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки, для сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа.

Другие аспекты настоящего изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения и детальном описании, а также чертежах.

Прилагаемые чертежи должны наглядно пояснять варианты осуществления настоящего изобретения и способствовать их дополнительному пониманию. Связанные с описанием, они служат для объяснения концепций и принципов изобретения. Другие варианты осуществления и многие из вышеназванных преимуществ явствуют из этих чертежей. Элементы чертежей не обязательно изображены с соблюдением масштаба по отношению друг к другу. Одинаковые, имеющие одинаковую функцию и одинаково действующие элементы, признаки и компоненты на фигурах чертежей, если не указано ничто другое, всегда снабжены одними и теми же ссылочными обозначениями.

Фиг.1: схематично показано примерное расположение предлагаемого изобретением устройства.

Фиг.2: схематично показан детальный вид при другом примерном расположении предлагаемого изобретением устройства.

Фиг.3: схематично показан другой детальный вид при дополнительном примерном расположении предлагаемого изобретением устройства.

Фиг.4: схематично изображено примерное поперечное сечение одного из примеров предлагаемого изобретением устройства в области устройства для подвода газа-носителя к реактору.

Фиг.5: показана схема примерной реакции лития и двуокиси углерода с получением карбоната лития, которая может выполняться предлагаемым изобретением способом.

Фиг.6: показана схема другой примерной реакции лития и азота с получением нитрида лития и других производных продуктов, которая может выполняться предлагаемым изобретением способом.

Настоящее изобретение в первом аспекте касается способа сжигания металла M, причем этот металл M выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа, при этом сжигание осуществляется посредством пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки.

Металл M по определенным вариантам осуществления выбран из щелочных металлов, предпочтительно Li, Na, K, Rb и Cs, щелочноземельных металлов, предпочтительно Mg, Ca, Sr и Ba, Al и Zn, а также их смесей и/или сплавов. В предпочтительных вариантах осуществления металл M выбран из Li, Na, K, Mg, Ca, Al и Zn, более предпочтительно Li и Mg и особенно предпочтительно металл M представляет собой литий.

В качестве горючего газа по определенным вариантам осуществления возможны такие газы, которые могут реагировать с названным металлом M или соответственно смесями и/или сплавами металлов M в экзотермической реакции, при этом они особо не ограничены. Например, горючий газ может включать в себя воздух, кислород, двуокись углерода, водород, водяной пар, оксиды азота NO_x, такие как молекулярная моноокись азота, азот, двуокись серы или их смеси. То есть способ может также применяться для десульфурации или соответственно удаления NO_x. При этом, в зависимости от горючего газа, при использовании разных металлов M могут получаться разные продукты, которые могут выходить в виде твердого вещества, жидкости, а также в газообразной форме.

Так, например, при реакции металла M, например лития, с азотом образуются, в частности, нитрид металла, такой как нитрид лития, которую затем, позднее можно заставить дополнительно реагировать с получением аммиака, в отличие от чего при реакции обмена металла M, например лития, с двуокисью углерода могут образовываться, например, карбонат металла, например карбонат лития, моноокись углерода, оксид металла, например оксид лития, или же карбид металла, например карбид лития, а также их смеси, при этом из моноокиси углерода могут получаться более высокоценные, например, также имеющие более длинную цепь углеродосодержащие продукты, такие как метан, этан и пр., вплоть до бензина, дизельного топлива, но также метанол и пр., например, способом Фишера-Тропша, в то время как из карбида металла, например карбида лития, может получаться, например, ацетилен. Кроме того, например, при использовании молекулярной моноокиси азота в качестве горючего газа может также образовываться, например нитрид металла.

Аналогичные реакции могут также получаться для других названных металлов.

Пористая горелка в соответствии с изобретением особо не ограничена, при условии, что она включает в себя пористую трубу в качестве горелки, к которой по меньшей мере в одно отверстие подводится металл M. Предпочтительно металл M подводится только через одно отверстие трубы, а другой конец трубы закрыт или тоже состоит из материала пористой трубы. Пористая труба может при этом представлять собой, например, керамическую трубу из оксида алюминия или оксида магния, или пористую металлическую трубу, например из железа, хрома, никеля, ниобия, тантала, молибдена, вольфрама, циркония и сплавов этих металлов, а также сталей, таких как нержавеющая сталь и хромоникелевая сталь. Предпочтительно пористая горелка состоит из материала, который выбран из группы, состоящей из железа, хрома, никеля, ниобия, тантала, молибдена, вольфрама, циркония и сплавов этих металлов, а также сталей, таких как нержавеющая сталь и хромоникелевая сталь. Пригодны, например, аустенитные хромоникелевые стали, которые, например, очень устойчивы к разрушению натрием при высокой температуре, но также материалы, содержащие 32% никеля и 20% хрома, такие как AC 66, Incoloy 800 или Pyrotherm G 20132 Nb, проявляют еще относительно благоприятные антикоррозионные свойства. Другие составные части пористой горелки особо не ограничены и могут включать в себя устройство для подвода металла M, а также при необходимости источник воспламенения, и пр.

По определенным вариантам осуществления в пористую горелку направляется металл M в виде жидкости и сжигается с помощью пористой горелки, при этом горючий газ при необходимости направляется на наружные поверхности пористой горелки и сжигается с металлом M. Однако внутреннее смешивание, как в классическом пористой горелке, по определенным вариантам осуществления не происходит, чтобы избежать засора пор твердыми продуктами реакции. По определенным вариантам осуществления пористая горелка представляет собой, таким образом, пористую горелку без внутреннего смешивания. Поры при применении пористой горелки по определенным вариантам осуществления служат единственно для увеличения поверхности сплава L. Однако при непрерывном подводе сплава L электроположительного металла реакция с использованием горючего газа может происходить на выходе пор вблизи поверхности пористой горелки, при условии, что может обеспечиваться перемещение образующихся продуктов реакции добавляемым сплавом L из пористой горелки. Однако по определенным вариантам осуществления реакция сжигания происходит вне пор пористой горелки, например, на поверхности пористой горелки или даже после выхода сплава L из пористой горелки, то есть только на поверхности выходящего сплава L.

По определенным вариантам осуществления к пористой горелке подводится металл M в виде жидкости внутри пористой горелки. Это приводит к лучшему распределению металла M в пористой горелке и более равномерному выходу металла из пор пористой трубы, так что может происходить более равномерная реакция между металлом M и горючим газом. Управление сжиганием металла M и горючего газа может, например, надлежащим образом осуществляться посредством размера пор трубы, применяемого металла M, его плотности, которая может быть взаимосвязана с температурой металла M, давления, с которым металл M вводится в пористую горелку, давления или соответственно скорости нанесения/или соответственно подвода горючего газа и пр. Металл M, например, литий, по определенным вариантам осуществления применяется, соответственно, в жидком состоянии, то есть, например, выше точки плавления лития 180°C. Жидкий металл M может при этом вдавливаться в пористую трубу, например, также при помощи другого, находящегося под давлением газа, который не ограничен. Затем жидкий металл M проступает через поры трубы на поверхность и сгорает с газом с получением соответствующего продукта реакции или, соответственно, соответствующих продуктов реакции.

По определенным вариантам осуществления горючий газ направляется на наружные поверхности пористой горелки и сжигается с металлом M. Тем самым может уменьшаться или, соответственно, предотвращаться засорение пор пористой трубы, так что может предупреждаться очистка пористой горелки или, соответственно, также уменьшаться износ.

Благодаря сжиганию металла M на поверхности пористой трубы уменьшается тенденция перехода мелких частиц в газовую камеру/реакционную камеру, так что в лучшем случае образуются более крупные капли продуктов реакции, которые, однако, могут легко отделяться от продуктов реакции, например, с помощью циклона осаждаться на стенке реактора. При этом стенка реактора может охлаждаться, например, с помощью теплообменников, причем эти теплообменники также могут соединяться с турбинами и генераторами.

По определенным вариантам осуществления сжигание осуществляется при температуре, которая лежит выше точки плавления солей, образующихся при реакции металла M и горючего газа. Соли, образующиеся при сжигании металла M и горючего газа, могут при этом иметь точку плавления, которая лежит выше точки плавления металла M, так что может быть необходим подвод жидкого металла M при повышенной температуре. При сжигании при температуре выше точки плавления образующихся солей может также предотвращаться загрязнение или, соответственно, закладывание пористой горелки образующимися солями, так что пористая горелка может лучше защищаться от загрязнений, например, также пор. Это позволяет улучшить эксплуатацию и сократить очистку устройства, а также более долго использовать без очистки. Также возможно простое стекание каплями жидких продуктов реакции на горелке. В частности, при таких способах при температурах выше точки плавления образующихся солей предпочтительны материалы горелки, которые могут выдерживать эти температуры, такие как, например, железо, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, цирконий и сплавы этих металлов, и нержавеющая сталь.

Таким образом, температура сжигания предпочтительно выше точки плавления данного продукта реакции или, соответственно, данных продуктов реакции, чтобы поры пористой горелки не засорялись и был возможен отвод продуктов реакции. Кроме того, также, в зависимости от продукта реакции, может происходить некоторое перемешивание между жидким металлом M и продуктом реакции, так чтобы сжигание могло происходить не только локально у отверстия пор, но и с распределением по всей поверхности трубы. Этим можно управлять, например, посредством скорости подвода металла M.

По определенным вариантам осуществления металл M подводится к пористой горелке в виде сплава по меньшей мере двух металлов M. Благодаря этому может достигаться понижение точки плавления металла M, а также образующейся соли металла или, соответственно, образующихся солей металла, так что способ может выполняться при более низких температурах и вместе с тем более бережно для устройства, и можно сократить или, соответственно, избежать применения высокоогнеупорных материалов в устройстве.

Кроме того, по определенным вариантам осуществления сжигание может осуществляться с определенным избытком горючего газа, например, в молярном отношении горючего газа к металлу M 1,01:1 и больше, предпочтительно 1,05:1 и больше, более предпочтительно 5:1 и больше, еще более предпочтительно 10:1 и больше, например, также 100:1 и больше, чтобы стабилизировать температуру отходящего газа в определенных пределах температуры. При этом горючий газ может также служить для отвода тепла на расширительную часть турбины, и пр.

При этом способе может, к тому же, осуществляться отделение отходящего газа от твердых и/или жидких продуктов реакции при сжигании металла M с использованием горючего газа, при этом по определенным вариантам осуществления в одном шаге реакции горючий газ сжигается с металлом M, и образуется отходящий газ, а также другие твердые и/или жидкие продукты реакции, и в шаге отделения отходящий газ отделяется от твердых и/или жидких продуктов реакции. При этом в шаге отделения дополнительно может добавляться газ-носитель, и этот газ-носитель в виде смеси отводится с отходящим газом. При этом газ-носитель может также соответствовать отходящему газу, то есть так, чтобы, например, при сжигании образовывался отходящий газ, который соответствует подведенному газу-носителю, или также соответствовать горючему газу. То есть при предлагаемом изобретением способе по определенным вариантам осуществления после сжигания могут отделяться продукты реакции.

Газ-носитель в соответствии с изобретением особо не ограничен и может соответствовать горючему газу, но также отличаться от него. В качестве газа-носителя применяются, например, воздух, моноокись углерода, двуокись углерода, кислород, метан, водород, водяной пар, азот, молекулярная моноокись азота, смеси двух или нескольких этих газов, и пр. При этом разные газы, такие как, например, метан, могут служить для переноса тепла и отводить из реактора тепло реакции металла M с горючим газом. Разные газы-носители могут, например, надлежащим образом адаптироваться к реакции горючего газа с металлом M, чтобы при этом при необходимости достигать синергетических эффектов. Газ, который опционально применяется для подвода металла M, может также соответствовать газу-носителю.

Для сжигания двуокиси углерода с металлом M, например, литием, при котором может образовываться моноокись углерода, в качестве газа-носителя может, например, применяться моноокись углерода и при необходимости циркулировать, то есть после отвода снова, по меньшей мере частично, возвращаться в качестве газа-носителя. При этом газ-носитель адаптируется к отходящему газу, так что при необходимости часть газа-носителя может забираться в качестве ценного продукта, например, для последующего синтеза Фишера-Тропша, в то время как при сжигании двуокиси углерода с металлом M он снова генерируется, так что в балансе двуокись углерода по меньшей мере частично преобразуется в моноокись углерода, предпочтительно на 90 объемн. % или больше, более предпочтительно на 95 объемн. % или больше, еще более предпочтительно на 99 объемн. % или больше и, в частности, предпочтительно на 100 объемн. %, относительно применяемой двуокиси углерода, и забирается в качестве ценного продукта. Чем больше производится моноокиси углерода, чем чище отводимая моноокись углерода.

При сжигании азота с металлом M, например литием, газом-носителем может, например, служить азот, так что в отходящем газе может иметься не прореагировавший азот от сжигания в виде «отходящего газа» наряду с газом-носителем азотом, благодаря чему может проще выполняться разделение газов, как и желательно, и по определенным вариантам осуществления, при соответствующем, предпочтительно количественном сжигании металла M и азота с применением надлежащих, легко определяемых параметров может также не являться необходимым. Например, аммиак может легко удаляться из образующегося нитрида путем вымывания или, соответственно, охлаждения.

По определенным вариантам осуществления по меньшей мере часть отходящего газа может соответствовать газу-носителю. Например, отходящий газ может соответствовать газу-носителю по меньшей мере на 10 объемн. %, предпочтительно 50 объемн. % или больше, более предпочтительно 60 объемн. % или больше, еще более предпочтительно 70 объемн. % или больше,и еще более предпочтительно 80 объемн. % или больше относительно общего объема отходящего газа. По определенным вариантам осуществления горючий газ может на 90 объемн. % или больше относительно общего объема газа соответствовать газу-носителю, и в некоторых случаях может даже на 100 объемн. % соответствовать газу-носителю.

По определенным вариантам осуществления в предлагаемом изобретением способе смесь из отходящего газа и газа-носителя по меньшей мере частично может снова подводиться в шаг разделения в качестве газа-носителя и/или в шаг сжигания в качестве горючего газа. Возвращение смеси из отходящего газа и газа-носителя может, например, осуществляться в объеме 10 объемн. % или больше, предпочтительно 50 объемн. % или больше, более предпочтительно 60 объемн. % или больше, еще более предпочтительно 70 объемн. % или больше и еще более предпочтительно 80 объемн. % или больше относительно общего объема газа-носителя и отходящего газа. По определенным вариантам осуществления возвращение смеси из отходящего газа и газа-носителя может осуществляться на 90 объемн. % или больше относительно общего объема газа-носителя и отходящего газа. По предпочтительным вариантам осуществления изобретения реакция между горючим газом и металлом M может осуществляться таким образом, чтобы в качестве отходящего газа образовывался газ-носитель, например содержащий двуокись углерода в качестве горючего газа и моноокись углерода в качестве газа-носителя, так что тогда смесь из газа-носителя и отходящего газа по существу состоит из газа-носителя предпочтительно на 90 объемн. % и больше, предпочтительно на 95 обемн. % и больше, еще более предпочтительно на 99 объемн. % и больше и особенно предпочтительно на 100 объемн. % относительно смеси из отходящего газа и газа-носителя. Причем тогда газ-носитель может непрерывно циркулировать и забираться в таком количестве, которое имеет место при сжигании металла M и горючего газа. В отличие от чистой циркуляции газа-носителя, при которой при необходимости осуществляется разделение газа-носителя и отходящего газа, при этом может, например, получаться ценный продукт, например, моноокись углерода, который может забираться непрерывно.

По определенным вариантам осуществления шаг разделения в предлагаемом изобретением способе осуществляется в циклоне или, соответственно, циклонном реакторе. При этом циклонный реактор особо не ограничен по своей конструкции и может, например, иметь форму, которую обычно имеют циклонные реакторы.

Например, циклонный реактор может включать в себя

область реакции, в которой могут располагаться устройства для подвода горючего газа, металла M и газа-носителя (которые перед этим также при необходимости могут объединяться и затем вместе подводиться к области реакции), например, в виде вращательно-симметричной верхней части,

область сепарации, которая, например, выполнена конической, и

камеру для сброса давления, в которой могут располагаться устройство для отвода твердых и/или жидких продуктов реакции сжигания металла M с использованием горючего газа, например, в виде ячейкового барабанного шлюза, а также устройство для отвода смеси из отходящего газа и газа-носителя, которая получается после перемешивания этих двух газов после сжигания металла M в горючем газе.

Такие компоненты устройства имеются обычно, например, в циклонных сепараторах. Но применяемый в соответствии с изобретением циклонный реактор может также иметь другую конструкцию и при необходимости включать в себя также другие области. Например, отдельные области (например, область реакции, область сепарации, камера для сброса давления) могут быть также объединены в одном конструктивном элементе одного из примеров циклонного реактора и/или распространяться по нескольким конструктивным элементам циклонного реактора. При этом, например, добавление газа-носителя может также осуществляться в области, в которой реакция металла M и горючего газа прогрессировала или же уже закончена.

С помощью циклона продукты реакции удерживаются практически в центре реактора, например, рабочего пространства печи, и так как при сжигании на поверхности пористой трубы не возникают мелкие частицы, как при распылении, отходящий газ не содержит твердых или жидких частиц, так что также газовая турбина или, соответственно, расширительная турбина может просто подключаться в потоке отходящего газа. В этих обстоятельствах при этой концепции сжигания возможен ввод потока отходящего газа после сжигания металла M и отделения продуктов реакции прямо в газовую турбину.

Управление температурой отходящего газа по определенным вариантам осуществления может осуществляться в различных процессах сжигания посредством избытка газа, так чтобы она была выше температуры плавления продуктов реакции или, соответственно, их смеси.

По определенным вариантам осуществления циклонный реактор включает в себя также решетку, через которую могут отводиться твердые и/или жидкие продукты реакции при сжигании металла M с использованием горючего газа. Такая решетка может дополнительно препятствовать последующему турбулентному движению твердых и/или жидких продуктов реакции в циклонном реакторе.

Продукты реакции сжигания могут использоваться для выработки энергии, предпочтительно с применением по меньшей мере одной расширительной турбины и/или по меньшей мере одной газовой турбины, например, паровой турбины, и/или по меньшей мере одного теплообменника, и/или по меньшей мере одного бойлера, причем здесь по определенным вариантам осуществления могут использоваться как образующиеся твердые и/или жидкие продукты реакции, например, с применением теплообменника на реакторе, так и газообразные продукты реакции.

При применении циклонного реактора с подводом газа-носителя смесь из отходящего газа и газа-носителя по определенным вариантам осуществления, например, в реакторе и/или при и/или после отвода из реактора, может использоваться для нагрева бойлера или для передачи тепла в теплообменнике или турбине, например, газовой турбине или расширительной турбине.

Кроме того, смесь из газа-носителя и отходящего газа по определенным вариантам осуществления после сжигания может находиться под повышенным давлением, например, больше 1 бар, по меньшей мере 2 бар, по меньшей мере 5 бар или по меньшей мере 20 бар.

Кроме того, по другому аспекту изобретения раскрывается устройство для сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, включающее в себя

пористую горелку, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки,

устройство для подвода металла M, предпочтительно в виде жидкости, внутрь пористой горелки, которое выполнено для того, чтобы подводить к пористой горелке металл M, предпочтительно в виде жидкости,

устройство для подвода горючего газа, которое выполнено для того, чтобы подводить горючий газ, и

опционально нагревательное устройство для предоставления металла M в виде жидкости, которое выполнено для того, чтобы сжижать металл M.

При этом пористая горелка может быть выполнена, как описано выше. В качестве устройства для подвода металла M могут, например, служить трубы или шланги, или же ленточные транспортеры, которые могут быть обогреваемыми, которые могут назначаться надлежащим образом, например, исходя из агрегатного состояния металла M. При необходимости на устройстве для подвода металла M может также устанавливаться другое устройство для подвода газа, опционально имеющее устройство управления, такое как клапан, с помощью которого может регулироваться подвод металла M. Устройство для подвода горючего газа тоже может быть выполнено в виде трубы или шланга и пр., которая или который при необходимости может быть обогреваемым, при этом устройство для подвода может надлежащим образом назначаться, исходя из состояния газа, который при необходимости может также находиться под давлением. Также могут быть предусмотрены несколько устройств для подвода металла M или горючего газа.

По определенным вариантам осуществления устройство для подвода горючего газа расположено таким образом, что оно направляет горючий газ по меньшей мере частично и предпочтительно полностью, на поверхность пористой горелки. Благодаря этому достигается улучшенная реакция между металлом M и горючим газом.

Кроме того, пористая горелка по определенным вариантам осуществления расположена таким образом, что образующиеся продукты реакции сжигания и опционально непрореагировавший металл M могут отделяться от поверхности пористой горелки за счет гравитации, например, когда пористая горелка в реакторе устанавливается вертикально, будучи направлена к поверхности земли. При вертикальном расположении труб пористой горелки в рабочем пространстве печи образующийся жидкий продукт реакции может стекать по трубе и затем капать вниз в зумпф печи. Таким путем будет также сжигаться предположительно растворенный металл M, например литий, который ранее не прореагировал на пористой горелке, и тепло реакции будет отдаваться протекающему мимо горючему газу и газу-носителю.

По определенным вариантам осуществления пористая горелка состоит из материала, который выбран из группы, состоящей из железа, хрома, никеля, ниобия, тантала, молибдена, вольфрама, циркония и сплавов этих металлов, а также сталей, таких как нержавеющая сталь и хромоникелевая сталь. Эти материалы предпочтительны для применения при более высоких температурах, при которых реакция с жидким металлом M и при необходимости с образующимися жидкими солями металла может совершаться проще.

В определенных вариантах осуществления предлагаемое изобретением устройство может также иметь устройство для разделения продуктов сжигания металла M, которое выполнено для того, чтобы отделять продукты сжигания металла M и горючего газа, причем это устройство для разделения предпочтительно представляет собой циклонный реактор.

При этом устройство для разделения может служить для разделения отходящего газа при сжигании металла M с использованием горючего газа, и может включать в себя:

- реактор, в котором предусмотрена пористая горелка и установлено или, соответственно, предусмотрено устройство для подвода металла M, и к которому осуществляется подвод горючего газа, на котором или в котором установлено или, соответственно, предусмотрено устройство для подвода горючего газа;

- устройство для подвода газа-носителя, которое выполнено для того, чтобы подводить к реактору газ-носитель;

- устройство для отвода смеси из отходящего газа, а также газа-носителя, которое выполнено для того, чтобы отводить смесь из отходящего газа от сжигания металла M с использованием горючего газа и газа-носителя; и

- устройство для отвода твердых и/или жидких продуктов реакции сжигания металла M с использованием горючего газа, которое выполнено для того, чтобы отводить твердые и/или жидкие продукты реакции сжигания металла M с использованием горючего газа.

Устройство для подвода газа-носителя тоже особо не ограничено и включает в себя, например, трубы, шланги и пр., причем это устройство для подвода газа-носителя может надлежащим образом назначаться, исходя из состояния газа-носителя, который при необходимости может также находиться под давлением.

Реактор тоже не особо ограничен, при условии, что в нем может совершаться сжигание горючего газа с металлом M. По определенным вариантам осуществления реактор может представлять собой циклонный реактор, который в качестве примера изображен на фиг.1 и на детальном виде в другом варианте осуществления на фиг.2.

Циклонный реактор по определенным вариантам осуществления может включать в себя

область реакции, в которой могут располагаться устройства для подвода горючего газа, металла M и газа-носителя, а также пористая горелка, например, в виде вращательно-симметричной верхней части,

область сепарации, которая, например, выполнена конической,

и камеру для сброса давления, в которой могут располагаться устройство для отвода твердых и/или жидких продуктов реакции сжигания металла M с использованием горючего газа, например в виде ячейкового барабанного шлюза, а также устройство для отвода смеси из отходящего газа и газа-носителя, которая получается после перемешивания этих двух газов после сжигания металла M в горючем газе.

Такие компоненты устройства имеются обычно, например, в циклонных сепараторах. Но применяемый в соответствии с изобретением циклонный реактор может также иметь другую конструкцию и при необходимости включать в себя также другие области. Например, отдельные области (например, область реакции, область сепарации, камера для сброса давления) могут быть также объединены в одном конструктивном элементе одного из примеров циклонного реактора и/или распространяться по нескольким конструктивным элементам циклонного реактора.

Один из примеров циклонного реактора изображен на фиг.1. Циклонный реактор 6 включает в себя область 20a реакции, область 20b сепарации, которая примыкает как к области 20a реакции в верхней части 6a конструкции, так и к камере 20c для сброса давления в нижней части 6b конструкции, а также камеру 20c для сброса давления. К циклонному реактору ведут в верхней части устройство 1 для подвода горючего газа, например, в виде при необходимости обогреваемой трубы или шланга, и устройство 2 для подвода металла M, например, в виде при необходимости обогреваемой трубы или шланга, при этом подвод металла M осуществляется к пористой горелке 3. Подвод металла M осуществляется в соответствии с фиг.1 при помощи газа в устройстве 2ʹ для подвода газа, например, трубе или шланге, у которого возможно управление подводом с помощью клапана 2ʹʹ. Металл M и горючий газ подводятся к области 20a реакции. С помощью устройства 4 для подвода газ-носитель подводится к области 4ʹ для распределения газа, из которой газ-носитель затем через сопла 5, с которыми может выполн