简化热化学ZnSI循环分解二氧化碳和水的方法及装置

摘要

本发明涉及热化学循环系统领域，旨在提供简化热化学ZnSI循环分解二氧化碳和水的方法及装置。该方法主要包括步骤：取ZnI₂与CO₂恒温反应，得到有Zn、ZnO、ZnI₂、I₂、CO，然后进行气固分离，再分离出气体产物中的CO，并将固体产物、水和HI反应生成ZnI₂和H₂O，制得ZnI₂固体；该装置包括蒸馏塔、固体给料装置、ZnI₂/CO₂分解反应发生器、气固分离装置、碘分离回收装置、ZnI₂生成反应发生器、HI相浓缩分解系统和Bunsen反应系统。本发明将热化学ZnSI循环系统由六步式简化为五步式，使得反应步骤减少、反应装置简化、操作运行方便、无额外物质引进，降低初始投入成本。

主权项

简化热化学ZnSI循环分解二氧化碳和水的方法，由下述反应组成：反应A：I₂+SO₂+2H₂O→2HI+H₂SO₄；反应B：HI→0.5H₂+0.5I₂；反应C：H₂SO₄→SO₂+H₂O+0.5O₂；反应D：ZnI₂+CO₂→ZnO+CO+I₂；反应E：ZnO+2HI→ZnI₂+H₂O；即总反应为：H₂O+CO₂→H₂+CO+O₂，其特征在于，所述反应D和反应E具体包括下述步骤：(1)取摩尔比为1～3.5:1的ZnI₂与CO₂，送入ZnI₂/CO₂分解反应发生器中，将ZnI₂/CO₂分解反应发生器升至反应温度后并保持恒温进行反应，反应结束后，ZnI₂/CO₂分解反应发生器中的物质有Zn、ZnO、ZnI₂、I₂、CO；所述反应温度在600～1000℃之间，压力为1atm；该步骤发生的化学反应如下：ZnI₂→Zn+I₂、CO₂+Zn→ZnO+CO；即该步骤发生的总包反应如下：ZnI₂+CO₂→ZnO+I₂+CO；(2)步骤(1)ZnI₂/CO₂分解反应发生器中的物质进入气固分离装置，1atm下保持气固分离装置恒温，且温度在I₂的沸点以上，进行气固分离，得到气体产物I₂、CO和固体产物Zn、ZnO、ZnI₂；(3)气固分离装置分离出的气体产物通入碘分离回收装置中进行骤冷处理，1atm下降温至室温，使气体产物中的I₂凝结为固态I₂从气体产物中分离出来，再将固态I₂送入反应A发生的Bunsen反应系统中重复利用，气体产物中剩余的CO即为最终产品；(4)将气固分离装置分离出的固体产物，以及水和HI相浓缩分解系统提供的HI，送入ZnI₂生成反应发生器，在1atm、20～90℃的条件下，发生自发放热反应生成ZnI₂和H₂O，即得到ZnI₂溶液并送入蒸馏塔内进行蒸发结晶处理，制得ZnI₂固体，再将ZnI₂固体降温后即可送入步骤(1)中循环利用；该步骤发生的化学反应如下：ZnO+HI→ZnI₂+H₂O；Zn+2HI→ZnI₂+H₂。