[發(fā)明專利]熱化學循環(huán)礦化CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810533583.2
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108821315B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設計）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（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04;C01F5/24
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種熱化學循環(huán)礦化CO₂同時分解H₂O制H₂的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）按物質的量之比為14~16∶1.5~9∶1，將H₂O、I₂和SO₂送入Bunsen反應裝置，勻速攪拌反應液確保其混合均勻，在20~120℃和1~2atm條件下發(fā)生自發(fā)放熱反應，生成含水的HI相和H₂SO₄相溶液；該反應的化學反應式如下：

I₂ + SO₂ + 2H₂O → 2HI + H₂SO₄

反應中過量的碘確保Bunsen反應生成的混合溶液發(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，對分離出來的H₂SO₄相溶液實施多級硫酸濃縮處理；

（3）將濃縮后的H₂SO₄升溫至800~900℃，催化分解生成SO₂ 、H₂O和最終產物O₂，該反應的化學反應式如下：

H₂SO₄ → SO₂ + H₂O + 0.5 O₂

SO₂ 、H₂O和O₂返回到Bunsen反應裝置，其中SO₂ 和H₂O重復利用，O₂作為最終產物排出；

（4）對步驟（1）所得HI相溶液進行電滲析處理，在電滲析池陰極側獲得經濃縮的HI溶液，陽極側獲得的I₂和稀釋HI溶液則返回到Bunsen反應裝置重復利用；

（5）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，反應溫度控制在20~90℃，反應生成MgI₂、H₂O和SiO₂，與步驟（4）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；

（6）步驟（5）中的混合液通過過濾洗滌得到副產物SiO₂，濾液通過蒸餾得到MgI₂·nH₂O晶體和分離的I₂，其中I₂返回步驟（1）中的Bunsen反應裝置重復利用；

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

MgI₂ + H₂O + CO₂ → MgCO₃ + 2HI

（8）生成的HI蒸汽通入HI催化分解反應器進行熱分解，反應溫度控制在300~500℃，最終得到I₂和產物H₂，該反應的化學反應式如下：

2HI → I₂ + H₂

其中I₂返回步驟（1）中的Bunsen反應裝置重復利用。

2.一種用于實現權利要求1所述方法的熱化學循環(huán)礦化CO₂同時分解H₂O制H₂的裝置，包括Bunsen反應裝置，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、濃H₂SO₄催化分解裝置、MgI₂生成反應器、MgI₂蒸餾裝置、MgI₂水解碳酸化反應器和HI催化分解反應器；

所述Bunsen 反應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，H₂SO₄濃縮裝置、濃H₂SO₄催化分解裝置、Bunsen反應裝置依次連接，HI_x濃縮裝置分別連接Bunsen 反應裝置和MgI₂生成反應器，MgI₂生成反應器連接MgI₂蒸餾裝置，MgI₂蒸餾裝置分別連接Bunsen 反應裝置和MgI₂水解碳酸化反應器，MgI₂水解碳酸化反應器連接HI催化分解反應器，HI催化分解反應器再與Bunsen 反應裝置連接。