[发明专利]一种热化学锌硫碘循环耦合甲烷制氢全流程方法与装置

权利要求书

1.一种热化学锌硫碘循环耦合甲烷制氢全流程方法，其特征在于，包括如下步骤：

Bunsen预混罐的含碘液体与水送入Bunsen反应塔内，反应进料混合气从Bunsen反应塔侧面进入塔内与含碘液体进行反应，反应得到的反应液送至液-液分离塔，待HIx相与H₂SO₄相分离后，HIx相依次经HIx纯化塔去除杂质、HI精馏塔浓缩后进入HI分解塔；H₂SO₄相送至H₂SO₄低压闪蒸罐浓缩后进入H₂SO₄分解塔；

甲烷纯氧燃烧产生的高温CO₂和H₂O混合气体被送至H₂SO₄分解塔加热内部塔板；经H₂SO₄低压闪蒸罐浓缩的H₂SO₄溶液从H₂SO₄分解塔顶部喷淋，下降过程中接触到高温塔板，发生分解反应生成SO₂、O₂和H₂O，包含O₂、SO₂和H₂O的高温混合气经换热器换热后作为反应进料混合气返回Bunsen反应塔；

高温CO₂和H₂O混合气体离开H₂SO₄分解塔内部塔板后进入HI分解塔加热内部塔板；浓缩后的HI溶液从HI分解塔顶部喷淋，下降过程中接触到高温塔板，发生分解反应生成H₂和I₂；H₂、未分解的HI气体和碘蒸气随后进入第一冷凝塔，气体中混有的H₂O、HI以及I₂被洗涤除去从而得到氢气，氢气经NaOH洗涤后作为商品气输出；第一冷凝塔底部的含碘液体一部分重新被加压输送到第一冷凝塔顶进行喷淋，一部分离开第一冷凝塔进入ZnI₂合成塔；高温CO₂和H₂O混合气体离开HI分解塔内部塔板后进入换热器换热冷凝，冷凝水送至Bunsen预混罐重复利用，CO₂气体进入ZnI₂-CO₂反应塔作为原料；

ZnI₂合成塔利用含碘液体中的HI和预先充填的ZnO固体合成ZnI₂；ZnI₂合成塔反应所得液固混合物经微孔过滤器分离，其中，含碘液体送至第二冷凝塔喷淋，喷淋后的含碘液体送至Bunsen预混罐重复利用，微孔过滤器中的固体混合物ZnI₂和未反应的ZnO进入ZnI₂-CO₂反应塔，ZnI₂与CO₂反应并外供CO，ZnI₂-CO₂反应塔内生成的ZnO与未反应物料返回至ZnI₂合成塔。

2.根据权利要求1所述的热化学锌硫碘循环耦合甲烷制氢全流程方法，其特征在于，甲烷纯氧燃烧后产生的CO₂和H₂O高温混合气温度大于1500℃；

进入H₂SO₄分解塔内部塔板的CO₂和H₂O高温混合气的温度大于1500℃，离开H₂SO₄分解塔内部塔板的CO₂和H₂O高温混合气为1000-1200℃，进入HI分解塔内部塔板的CO₂和H₂O高温混合气为900-1100℃，离开HI分解塔内部塔板的CO₂和H₂O高温混合气的温度为450-600℃。