The invention relates to the field of CO2 emission reduction and thermochemical hydrogen production, and aims to provide a method and device for simultaneously decomposing CO2 by thermochemical cycle mineralization to produce H2SO4 from H2O to H2. Bunsen reaction unit is connected with liquid separation unit, liquid separation unit is connected with HIx concentration unit and H2SO4 concentration unit, HIx concentration unit is connected with Bunsen reaction unit and MgI2 production reactor, MgI2 production reactor is connected with MgI2 distillation unit, MgI2 distillation unit is connected with Bunsen reaction unit and MgI2 hydrolysis carbon, respectively. Acidification reactor, MgI2 hydrolysis carbonation reactor connected with HI catalytic decomposition reactor, HI catalytic decomposition reactor and then connected with Bunsen reaction device. The invention innovatively combines CO2 mineralization technology with thermochemical sulfur-iodine open-circuit cycle decomposition water to produce hydrogen, and mineralizes and fixes CO2 under mild reaction conditions, and simultaneously produces H2 and H2SO4 with high added value; the organic combination of hydrogen production cycle and mineralization technology has higher theoretical thermal efficiency; and the reaction temperature is appropriate; It is easy to realize large-scale industrial application.
【技术实现步骤摘要】
热化学循环矿化CO2同时分解H2O制H2联产H2SO4的方法及装置
本专利技术属于CO2减排和热化学制氢领域,具体涉及热化学循环矿化CO2同时分解H2O制H2联产H2SO4的方法及工艺流程。
技术介绍
自工业革命以来,人为温室气体排放已经使大气中的CO2浓度急剧上升,而CO2为主的温室气体的大规模排放是引起全球气候变暖的主要原因。全球气候变暖对人类及整个地球环境系统产生危害,CO2减排工作意义重大。目前,CO2的捕集与封存(CCS)技术是主要的末端减排策略,得到了广泛的研究。但是,现有的CCS技术,因其高昂的成本和能量消耗,使其商业化应用任然面临经济型问题。并且,CO2地质封存还可能存在一系列风险,如气体泄漏、地下水污染,甚至诱发地质灾害等。CO2矿化利用技术在减排CO2的同时往往能产生具有一定附加值的产品,并且具有稳定的固碳效果、相对较低的成本和能量投入,有望发展成为未来规模化运用的CO2控制利用技术。CO2矿化利用技术中的原料是提供矿化反应所需碱土金属阳离子的来源,原料的丰富程度从根本上决定了矿化能力的上限。自然界中以镁硅酸盐矿石为主的碱土金属矿物,如蛇纹石、橄榄石等,具有相当于能够矿化36,000GtCO2的能力。一项未来能够大规模实施的。CO2矿化必须以碱土金属矿物即钙镁硅酸盐为原料。另一方面,CO2矿化技术主要产物为钙镁碳酸盐,其经济性和附加值较低,这也是制约其商业化应用的重要因素。如果一项CO2矿化技术具有高附加值和经济性的副产物,或能与其他更具经济性的能源技术有机结合,将更具活力。热化学硫碘循环作为较为理想的制氢循环,自美国GA公司提出后,世 ...
【技术保护点】
1.一种热化学循环矿化CO2同时分解H2O制H2联产H2SO4的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将H2O、I2和SO2按物质的量比例14~16∶1.5~9∶1送入Bunsen反应装置,匀速搅拌反应液使其混合均匀;在20~120℃和1~2atm条件下发生自发放热反应,产生含水的HI相和H2SO4相溶液;该反应的化学反应式如下:I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4反应中过量的碘确保了Bunsen反应生成的混合溶液发生液‑液相分离,形成上下分层的HI相和H2SO4相溶液;(2)在120~260℃、0.08~1.3atm和绝热条件下,对H2SO4相溶液实施多级硫酸浓缩处理,得到最终产物H2SO4;(3)对于步骤(1)所得HI相溶液进行电渗析处理,在电渗析池阴极侧获得浓缩后的HI溶液,在阳极侧获得的稀释HI溶液和I2返回到Bunsen反应装置重复利用;(4)浓缩的HI溶液与镁硅酸盐天然矿物发生自发放热反应,反应温度控制在20~90℃;反应生成MgI2、H2O和SiO2,与步骤(3)中浓缩HI溶液中所夹带的I2共同组成混合液;(5)步骤(4)中的混合液通过过滤洗涤得到副产物SiO2,滤 ...
【技术特征摘要】
1.一种热化学循环矿化CO2同时分解H2O制H2联产H2SO4的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将H2O、I2和SO2按物质的量比例14~16∶1.5~9∶1送入Bunsen反应装置,匀速搅拌反应液使其混合均匀;在20~120℃和1~2atm条件下发生自发放热反应,产生含水的HI相和H2SO4相溶液;该反应的化学反应式如下:I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4反应中过量的碘确保了Bunsen反应生成的混合溶液发生液-液相分离,形成上下分层的HI相和H2SO4相溶液;(2)在120~260℃、0.08~1.3atm和绝热条件下,对H2SO4相溶液实施多级硫酸浓缩处理,得到最终产物H2SO4;(3)对于步骤(1)所得HI相溶液进行电渗析处理,在电渗析池阴极侧获得浓缩后的HI溶液,在阳极侧获得的稀释HI溶液和I2返回到Bunsen反应装置重复利用;(4)浓缩的HI溶液与镁硅酸盐天然矿物发生自发放热反应,反应温度控制在20~90℃;反应生成MgI2、H2O和SiO2,与步骤(3)中浓缩HI溶液中所夹带的I2共同组成混合液;(5)步骤(4)中的混合液通过过滤洗涤得到副产物SiO2,滤液通过蒸馏得到MgI2·nH2O晶体和分离的I2,其中I2返回步骤(1)中的Bunsen反应装置重复利用;(6)将MgI2·nH2O晶体置于固定...
【专利技术属性】
技术研发人员:张彦威,王智化,周志军,刘建忠,周俊虎,黄镇宇,杨卫娟,程军,倪明江,岑可法,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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