[發(fā)明專利]熱化學(xué)循環(huán)礦化CO2同時(shí)分解H2O制H2聯(lián)產(chǎn)H2SO4的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810533577.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108715438B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥威;王智化;周志軍;劉建忠;周俊虎;黃鎮(zhèn)宇;楊衛(wèi)娟;程軍;倪明江;岑可法
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B17/74
• 分類號(hào): C01B17/74;C01B17/88;C01B33/12;C01F5/24;C01B3/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種熱化學(xué)循環(huán)礦化CO₂同時(shí)分解H₂O制H₂聯(lián)產(chǎn)H₂SO₄的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將H₂O、I₂和SO₂按物質(zhì)的量比例14～16∶1.5～9∶1送入Bunsen反應(yīng)裝置，勻速攪拌反應(yīng)液使其混合均勻；在20～120℃和1～2atm條件下發(fā)生自發(fā)放熱反應(yīng)，產(chǎn)生含水的HI相和H₂SO₄相溶液；該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下：

I₂+SO₂+2H₂O→2HI+H₂SO₄

反應(yīng)中過(guò)量的碘確保了Bunsen反應(yīng)生成的混合溶液發(fā)生液-液相分離，形成上下分層的HI相和H₂SO₄相溶液；

(2)在120～260℃、0.08～1.3atm和絕熱條件下，對(duì)H₂SO₄相溶液實(shí)施多級(jí)硫酸濃縮處理，得到最終產(chǎn)物H₂SO₄；

(3)對(duì)于步驟(1)所得HI相溶液進(jìn)行電滲析處理，在電滲析池陰極側(cè)獲得濃縮后的HI溶液，在陽(yáng)極側(cè)獲得的稀釋HI溶液和I₂返回到Bunsen反應(yīng)裝置重復(fù)利用；

(4)濃縮的HI溶液與鎂硅酸鹽天然礦物發(fā)生自發(fā)放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在20～90℃；反應(yīng)生成MgI₂、H₂O和SiO₂，與步驟(3)中濃縮HI溶液中所夾帶的I₂共同組成混合液；所述鎂硅酸鹽天然礦物是蛇紋石或橄欖石；

(5)步驟(4)中的混合液通過(guò)過(guò)濾洗滌得到副產(chǎn)物SiO₂，濾液通過(guò)蒸餾得到MgI₂·nH₂O晶體和分離的I₂，其中I₂返回步驟(1)中的Bunsen反應(yīng)裝置重復(fù)利用；

(6)將MgI₂·nH₂O晶體置于固定床或流化床反應(yīng)器內(nèi)，通入任意比例的CO₂、N₂和水蒸汽進(jìn)行水解碳酸化反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在180～350℃，最終得到HI蒸汽和產(chǎn)物MgCO₃；該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下：

MgI₂+H₂O+CO₂→MgCO₃+2HI

(7)生成的HI蒸汽通入HI催化分解反應(yīng)器進(jìn)行熱分解，反應(yīng)溫度控制在300～500℃，最終得到I₂和產(chǎn)物H₂，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下：

2HI→I₂+H₂

其中I₂返回步驟(1)中的Bunsen反應(yīng)裝置重復(fù)利用。

2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的熱化學(xué)循環(huán)礦化CO₂同時(shí)分解H₂O制H₂聯(lián)產(chǎn)H₂SO₄的裝置，包括Bunsen反應(yīng)裝置，其特征在于，還包括：液相分離裝置、HI_x濃縮裝置、H₂SO₄濃縮裝置、MgI₂生成反應(yīng)器、MgI₂蒸餾裝置、MgI₂水解碳酸化反應(yīng)器和HI催化分解反應(yīng)器；所述Bunsen反應(yīng)裝置連接液相分離裝置，液相分離裝置分別連接HI_x濃縮裝置和H₂SO₄濃縮裝置，HI_x濃縮裝置分別連接Bunsen反應(yīng)裝置和MgI₂生成反應(yīng)器，MgI₂生成反應(yīng)器連接MgI₂蒸餾裝置，MgI₂蒸餾裝置分別連接Bunsen反應(yīng)裝置和MgI₂水解碳酸化反應(yīng)器，MgI₂水解碳酸化反應(yīng)器連接HI催化分解反應(yīng)器，HI催化分解反應(yīng)器再與Bunsen反應(yīng)裝置連接。