一种热化学硫碘循环制氢全流程方法与装置与流程

技术特征：
1.一种热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，包括如下步骤：含碘液体与补充水从bunsen预混罐送入bunsen反应分离塔内使塔内具有液位，反应进料混合气从塔底部气相入口中被喷入塔内与含碘液体进行反应，反应后待hix相与h2so4相分离，分离后的hix相送至hix纯化浓缩塔，h2so4相送至h2so4浓缩塔；h2so4相液体从h2so4浓缩塔顶部喷淋，来自h2so4分解塔中的so2和o2高温混合气从h2so4浓缩塔底部喷入，h2so4相液体下降过程中与高温混合气体相遇，水被高温混合气体迅速汽化带走并进入hix纯化浓缩塔；hix相液体从hix纯化浓缩塔顶部喷淋，来自h2so4浓缩塔中的so2、o2和h2o高温混合气从hix纯化浓缩塔底部喷入；使下降的hix相中的水迅速汽化，实现hi溶液浓缩；hix相中的h2so4杂质在富氧环境中转为so2带离，实现hi溶液纯化；hix纯化浓缩塔顶部出气作为反应进料混合气进入bunsen反应分离塔进入下一个循环；hix纯化浓缩塔底部的hi浓缩溶液进入hi分解塔中进行分解；来自hi分解塔的气体从底部进入冷凝塔，在上升过程中与下降的含碘液体相遇，气体中混有的h2o、hi以及i2被洗涤除去，制得氢气；冷凝塔底部的含碘液体一部分重新被加压输送到冷凝塔顶进行喷淋，一部分离开冷凝塔进入bunsen预混罐。2.根据权利要求1所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，在bunsen反应分离塔内反应进行过程中，bunsen反应分离塔内的反应混合液被加压泵抽出以后再返回喷入bunsen反应分离塔内，加快反应进程，提高转化率。3.根据权利要求1所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，bunsen反应分离塔内设置有密度计，密度计显示到达一定数值以后，认为hix相与h2so4相实现分离。4.根据权利要求1所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，所述h2so4浓缩塔无需任何外界加热，输入的高温混合气体的温度为800-850℃。5.根据权利要求1所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，所述hix纯化浓缩塔无需任何外界加热，输入的高温混合气体的温度为450-500℃。6.根据权利要求1或5所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，所述hix纯化浓缩塔利用高温下so
2 、o2和h2o的混合气，除去hix相中的杂质h2so4，塔内主要发生的副反应为生成h2s的副反应，且生成的s和h2s在富氧高温环境下与氧气发生反应生成so2，hix纯化浓缩塔内的so2、h2o、o2和i2混合气从塔顶部离开返回bunsen反应分离塔。7.根据权利要求6所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，进入hix纯化浓缩塔的混合气中，o2和so2的摩尔流量之比为1:2，离开hix纯化浓缩塔的混合气中，o2和so2的摩尔流量小于1:2。8.根据权利要求1所述的热化学硫碘循环制氢全流程方法，其特征在于，所述bunsen预混罐暂存冷凝塔返回的含碘液体，并定时补充水。9.一种实施权利要求1所述方法的热化学硫碘循环制氢全流程装置，其特征在于，包括：bunsen预混罐、so2储罐、bunsen反应分离塔、hix纯化浓缩塔、h2so4浓缩塔、冷凝塔、hi分解塔、h2so4分解塔、naoh洗涤罐；所述bunsen反应分离塔至少具有三个液相出口、两个液相进口，一个气相出口和两个气相进口，且bunsen反应分离塔配置有自循环管路，自循环管路上设置有加压泵；三个液相出口分别连接hix纯化浓缩塔的顶部喷淋入口、h2so4浓缩塔的顶部喷淋入口和所述加压泵
的入口，一个液相进口连接bunsen预混罐获取冷凝塔输出的含碘液体，一个液相进口连接所述加压泵的出口并输入循环的反应混合物；气相出口与naoh洗涤罐相连接输出产品氧气；一个气相进口与hix纯化浓缩塔的顶部气体出口相连，一个气相进口与so2储罐相连补充so2；bunsen反应分离塔内设置有密度计；hix纯化浓缩塔的底部出口连接hi分解塔，hix纯化浓缩塔的底部气体进口连接h2so4浓缩塔的顶部气体出口；hi分解塔的出口与冷凝塔的入口连接；冷凝塔的底部液体出口与bunsen预混罐相连；h2so4浓缩塔的底部出口连接h2so4分解塔的入口，h2so4分解塔的出口与h2so4浓缩塔的底部气体入口相连；所述bunsen反应分离塔和冷凝塔均设置有顶部气体出口，所述顶部气体出口连接naoh洗涤罐。10.根据权利要求9所述的热化学硫碘循环制氢全流程装置，其特征在于，所述冷凝塔设置有自循环管路，所述冷凝塔的自循环管路将冷凝塔底部的一部分含碘液体重新加压输送到冷凝塔顶进行喷淋。

技术总结
本发明公开了一种热化学硫碘循环制氢全流程方法与装置。本发明将Bunsen反应段与HIx和H2SO4两相分离段耦合在一起，将HIx纯化段和浓缩段耦合在一起。H2SO4分解塔的高温混合气直接通入到H2SO4浓缩塔中，在没有外界热源的条件下，H2SO4溶液中大量的水迅速汽化，达到浓缩H2SO4溶液的目的；高温混合气继续进入下游HIx纯化浓缩塔中，HIx物系中大量的水被汽化带离，达到浓缩HI溶液的目的。HIx物系中夹杂的H2SO4在富氧环境中转化为SO2被带离，达到纯化HI溶液的目的。冷凝塔中氢气被分离后剩余的含碘液体重复利用返回至Bunsen反应分离塔中，相对于传统硫碘制备氢气投资和能耗均可降低40％以上。40％以上。40％以上。


技术研发人员：张相 何春晓 常涛 赵琛杰 于晓莎
受保护的技术使用者：浙江百能科技有限公司
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/3/18