[發明專利]熱化學循環礦化CO2同時分解H2O制H2聯產H2SO4的方法及裝置

有效

• 申請號: 201810533577.7
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108715438B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張彥威;王智化;周志軍;劉建忠;周俊虎;黃鎮宇;楊衛娟;程軍;倪明江;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74;C01B17/88;C01B33/12;C01F5/24;C01B3/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及CO₂減排和熱化學制氫領域，旨在提供一種熱化學循環礦化CO₂同時分解H₂O制H₂聯產H₂SO₄的方法及裝置。該方法是將CO₂礦化技術與熱化學硫碘開路循環分解水制氫技術進行有機結合，在較為溫和的反應條件下礦化固定CO₂，同時聯產具有高附加值的H₂和H₂SO₄。本發明通過制氫循環與礦化技術的有機結合，巧妙避免了傳統制氫循環中HI?I₂精餾分離過程，循環具有更高的理論熱效率；本發明所述裝置的各部分都屬于化工流程，反應溫度適當，易于實現規模化工業應用。

技術領域

本發明屬于CO₂減排和熱化學制氫領域，具體涉及熱化學循環礦化CO₂同時分解H₂O制H₂聯產H₂SO₄的方法及工藝流程。

背景技術

自工業革命以來，人為溫室氣體排放已經使大氣中的CO₂濃度急劇上升，而CO₂為主的溫室氣體的大規模排放是引起全球氣候變暖的主要原因。全球氣候變暖對人類及整個地球環境系統產生危害，CO₂減排工作意義重大。

目前，CO₂的捕集與封存(CCS)技術是主要的末端減排策略，得到了廣泛的研究。但是，現有的CCS技術，因其高昂的成本和能量消耗，使其商業化應用任然面臨經濟型問題。并且，CO₂地質封存還可能存在一系列風險，如氣體泄漏、地下水污染，甚至誘發地質災害等。CO₂礦化利用技術在減排CO₂的同時往往能產生具有一定附加值的產品，并且具有穩定的固碳效果、相對較低的成本和能量投入，有望發展成為未來規模化運用的CO₂控制利用技術。CO₂礦化利用技術中的原料是提供礦化反應所需堿土金屬陽離子的來源，原料的豐富程度從根本上決定了礦化能力的上限。自然界中以鎂硅酸鹽礦石為主的堿土金屬礦物，如蛇紋石、橄欖石等，具有相當于能夠礦化36,000Gt CO₂的能力。一項未來能夠大規模實施的。CO₂礦化必須以堿土金屬礦物即鈣鎂硅酸鹽為原料。另一方面，CO₂礦化技術主要產物為鈣鎂碳酸鹽，其經濟性和附加值較低，這也是制約其商業化應用的重要因素。如果一項CO₂礦化技術具有高附加值和經濟性的副產物，或能與其他更具經濟性的能源技術有機結合，將更具活力。

熱化學硫碘循環作為較為理想的制氫循環，自美國GA公司提出后，世界上對其開展了大量研究。其中Bunsen反應是放熱的SO₂氣體吸收反應，反應在20～100℃范圍內在液相中自發地進行，生成多水的HI和H₂SO₄。在CO₂礦化技術中，往往需要對天然礦石進行酸浸處理，以提取其中的堿土金屬陽離子。因此，可以將硫碘循環Bunsen 反應中產生的HI用于礦化技術的礦石處理，將制氫循環與CO₂礦化有機結合起來。另外，由于我國硫鐵礦資源豐富，可提供可靠、廉價的SO₂來源，且硫酸作為“化工之母”，在我國具有良好的市場和經濟價值，可以采取開路循環的形式將Bunsen反應的另一產物H₂SO₄作為產品，進一步提高整個技術的經濟性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種熱化學循環礦化CO₂同時分解H₂O制H₂聯產H₂SO₄的方法及裝置。