Formulación para generar nitrógeno gaseoso.

Material sólido, poroso, adecuado para generar nitrógeno gaseoso,

que presenta una porosidad comprendidaentre el 20% y el 75% en volumen, y una composición que comprende, con respecto al peso del material, entre el60% y el 90% en peso de azida de sodio, entre el 0,1% y el 20% en peso de un refrigerante químico inerte a base,como mínimo, de una sal inorgánica que tiene una capacidad calorífica, como mínimo, de 1.400 J/K/kg, entre el0,1% y el 20% en peso de agente modificador seleccionado entre los óxidos metálicos y los carbonatos metálicos, yun aglutinante seleccionado entre el grupo formado, como mínimo, por un silicato de metal alcalino, preferentementesilicato sódico, o un politetrazol, en una cantidad comprendida entre el 3% y el 15% en peso.

Formulación para generar nitrógeno gaseoso La presente invención se refiere a un generador de gas con propelente sólido que puede generar nitrógeno gaseoso frío y, si es necesario, muy puro, mediante la descomposición de un material sólido generador de nitrógeno gaseoso en condiciones controladas.

Hay muchas aplicaciones en las que se necesita una fuente que suministre grandes cantidades de gas relativamente puro, o incluso puro, y frío a demanda. En este sentido, el nitrógeno es un buen gas inerte para muchas aplicaciones. Las botellas de suministro de gas tienen ciertas desventajas: son relativamente voluminosas y pesadas, y hay que comprobar periódicamente si mantienen una presión suficiente.

Por consiguiente, puede ser interesante disponer de una fuente alternativa de nitrógeno gaseoso que sea menos voluminosa y más ligera, y que no requiera de un control frecuente. Una solución es un generador de gas con propelente sólido. Se trata de un dispositivo en el que un material sólido (también denominado “propelente”) se descompone en nitrógeno y material de escoria, que queda retenido en la carcasa del generador de gas.

Son aplicaciones habituales y particularmente útiles de dichos generadores de gas con propelente sólido las siguientes:

- generación de nitrógeno a fin de reducir la concentración de oxígeno en una atmósfera local,

- generación de nitrógeno mezclado con agentes supresores del fuego,

- generación de gases portadores para extintores de incendios,

- generación de gases para la supresión de explosiones,

- generación de nitrógeno para la dilución de otros gases,

- generación de nitrógeno gaseoso para equipos neumáticos (de emergencia) .

En todos estos casos, se necesita disponer de una fuente de nitrógeno gaseoso que se pueda almacenar preferentemente durante largos períodos (años) sin mantenimiento y que no suponga ningún peligro para el personal, los equipos o el medio ambiente.

Los primeros generadores de nitrógeno gaseoso utilizaron aglutinantes orgánicos tradicionales y dispositivos de refrigeración especiales (mecánicos y químicos) que presentaban las siguientes desventajas:

- daban lugar a generadores de gas pesados y complejos,

- generaban muchos contaminantes en el nitrógeno.

Estos generadores de gas son menos adecuados para su utilización como extintores de incendios, dispositivos para la supresión de explosiones o para la dilución de gases.

Además, a pesar de los dispositivos de refrigeración mecánicos y químicos, estos generadores de gas clásicos proporcionan los gases a temperaturas relativamente elevadas.

Como en todos los generadores de gas químicos convencionales, la temperatura de descomposición es alta y los gases tienen que enfriarse. Las patentes alemanas DE 19903237 y DE 19726296 se refieren específicamente a medios para enfriar los gases, mientras que la patente de EE.UU. 6183008 y las patentes europeas EP 0876943 y EP1057514 dan a conocer el hecho de que el filtro utilizado para purificar los gases también puede servir específicamente para enfriarlos. Para la mayoría de generadores químicos de gas, por consiguiente, el tamaño y la masa del filtro no sólo dependen de la cantidad de contaminantes que se tienen que filtrar, sino también de la temperatura de los gases que se tienen que enfriar. Estos dispositivos adicionales, o filtros de mayor tamaño, que se utilizan para enfriar los gases hacen aumentar la masa, el volumen y el coste del generador de gas.

Un objetivo de la presente invención consiste en superar estas desventajas de la técnica anterior y dar a conocer un generador de gas que puede producir nitrógeno gaseoso a baja temperatura y también, preferentemente, con una pureza elevada.

El objetivo de la presente invención es un generador de gas con propelente sólido que proporciona nitrógeno gaseoso frío a demanda. Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un generador de gas sólido para la generación de nitrógeno gaseoso a demanda a una velocidad predeterminada.

El generador de gas objetivo de la presente invención evita además la utilización de dispositivos especiales de refrigeración o filtros refrigerantes mediante la aplicación de la misma técnica descrita en la patente rusa RU 2108282 y la solicitud de patente internacional WO-A 0123327.

El generador de gas, según la presente invención, comprende una carga, o compuesto generador de gas, contenida en una carcasa adecuada, y la composición química de dicha carga consiste básicamente en un compuesto generador de gas, la azida de sodio (NaN3) , un aglutinante que consiste, como mínimo, en un silicato de metal alcalino, preferentemente vidrio soluble, o un politetrazol, un refrigerante y un modificador de la velocidad de descomposición.

En su forma más amplia, la presente invención se refiere a un generador de gas con propelente sólido que puede generar nitrógeno frío (< 90ºC, preferentemente < 40ºC) y preferentemente muy puro mediante la descomposición de un material sólido poroso generador de nitrógeno gaseoso en condiciones controladas.

La presente invención se refiere particularmente a la composición específica del material generador de nitrógeno, que se basa en una combinación equilibrada de componentes en cantidades determinadas, lo que conduce a la generación de nitrógeno limpio a baja temperatura y a una velocidad que se puede variar modificando la composición del material.

Específicamente, la presente invención se refiere a un material sólido, poroso, adecuado para generar nitrógeno gaseoso, que presenta una porosidad comprendida entre el 20% y el 75% en volumen, y una composición que comprende, con respecto al peso del material, entre el 60% y el 90% en peso de azida de sodio, entre el 0, 1% y el 20% en peso de un refrigerante químico inerte a base, como mínimo, de una sal inorgánica que tiene una capacidad calorífica, como mínimo, de 1.400 J/K/kg, entre el 0, 1% y el 20% en peso de agente modificador seleccionado entre los óxidos metálicos y los carbonatos metálicos, y un aglutinante seleccionado entre el grupo formado, como mínimo, por un silicato de metal alcalino, preferentemente vidrio soluble, o un politetrazol, en una cantidad comprendida entre el 3% y el 15% en peso.

Un aspecto importante de la presente invención es la porosidad del material sólido generador de nitrógeno gaseoso. Dicho material tiene una porosidad comprendida entre el 20% y el 75% en volumen, porosidad que se distribuye homogéneamente en el material sólido (carga) , hecho que permite que el gas generado pase a través de los poros de dicho material sólido.

Aunque las reacciones que tienen lugar son exotérmicas, el generador de gas proporciona gases fríos; en la mayoría de los casos, la temperatura de los gases obtenidos es menor de 40ºC, y en cualquier caso es menor de 90ºC.

La composición de la carga generadora de gas se puede variar dentro de los límites indicados a fin de obtener las propiedades deseadas para el gas, tales como de pureza, velocidad y temperatura. Más concretamente, la cantidad de aglutinante se puede variar en función de la porosidad o la resistencia mecánica deseadas, que a su vez afectan a la temperatura y a la velocidad de generación del nitrógeno. Además, la cantidad de refrigerante también afecta a la velocidad de descomposición. Por otro lado, una mayor cantidad de refrigerante puede dar lugar a una producción reducida de nitrógeno.

Como agente generador de nitrógeno, se utiliza la azida de sodio. Ésta se descompone en nitrógeno gaseoso y sodio metálico. A fin de evitar que este sodio (o sus productos de reacción, tales como sus productos de reacción con agua) estén presentes en el nitrógeno gaseoso final, es posible utilizar un filtro para el gas y/o incluir medios neutralizantes, tal como se describe a continuación.

Un componente importante de la composición es el aglutinante específico. Generalmente, la utilización de un aglutinante en las composiciones según la técnica anterior se basa en un equilibrio entre las propiedades. Es importante que el aglutinante tenga buenas propiedades de unión para poderlo utilizar en pequeñas cantidades, con lo que no se generan demasiados compuestos contaminantes en el gas final. Sin embargo, la mayoría de los aglutinantes según la técnica anterior son o bien relativamente inofensivos, pero es necesario utilizarlos en grandes cantidades, con lo que el nitrógeno se diluye hasta niveles inferiores a los aceptables, o bien se pueden utilizar en cantidades relativamente pequeñas, pero generan contaminantes bastante peligrosos cuya presencia... [Seguir leyendo]

1. Material sólido, poroso, adecuado para generar nitrógeno gaseoso, que presenta una porosidad comprendida entre el 20% y el 75% en volumen, y una composición que comprende, con respecto al peso del material, entre el

60% y el 90% en peso de azida de sodio, entre el 0, 1% y el 20% en peso de un refrigerante químico inerte a base, como mínimo, de una sal inorgánica que tiene una capacidad calorífica, como mínimo, de 1.400 J/K/kg, entre el 0, 1% y el 20% en peso de agente modificador seleccionado entre los óxidos metálicos y los carbonatos metálicos, y un aglutinante seleccionado entre el grupo formado, como mínimo, por un silicato de metal alcalino, preferentemente silicato sódico, o un politetrazol, en una cantidad comprendida entre el 3% y el 15% en peso.

2. Material, según la reivindicación 1, en el que el compuesto refrigerante se selecciona entre el grupo formado por LiF, Li2O, Li2C2, Li3N3, LiCl, NaCl, CaF2, Li2SO4, Li2B2O4, Li2B4O7 y Li2SiO3, siendo más preferentemente LiF.

3. Material, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el agente modificador se selecciona entre óxido de hierro (Fe2O3) 15 y carbonato de sodio (Na2CO3) .

4. Material, según las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho politetrazol es poli-5-viniltetrazol de sodio, o cualquier sal de tetrazol de un metal alcalino, tal como poli-5-viniltetrazol de potasio o politetrazoles similares, incluido el poli-5viniltetrazol de amonio.

5. Material, según las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho silicato de metal alcalino es una mezcla de silicato de sodio y silicato de potasio.

6. Material, según las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho refrigerante es una sal inorgánica que tiene una 25 capacidad calorífica, como mínimo, de 1.900 J/K/kg.

7. Generador de gas para generar nitrógeno gaseoso, que comprende una carcasa para alojar un material generador de gas y un dispositivo de encendido, caracterizado porque el material generador de gas es un material, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Generador de gas, según la reivindicación 7, en el que, además, se dispone un filtro después del material generador de gas.

9. Generador de gas, según la reivindicación 7 u 8, en el que se coloca un material generador de gas, según las

reivindicaciones 1 a 6, en la carcasa del generador de gas, de tal manera que el 90% o más de los gases de descomposición pasa a través de dicho material colocado.

10. Procedimiento para generar nitrógeno gaseoso, que comprende el encendido de un material generador de gas en un generador de gas, según las reivindicaciones 7 a 9. 40