專利名稱：一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的工藝與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的工藝與裝置，屬于熱化學(xué)循環(huán)制 氫相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以化石燃料為主體的能源體系為促進(jìn)人類社會(huì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。然而化石燃 料儲(chǔ)量有限、不可再生，使用過程中會(huì)造成環(huán)境污染。由于氫具有熱值高、燃燒性能好、可再 生以及清潔無毒等優(yōu)點(diǎn)，因此氫能被認(rèn)為是人類的未來能源。積極開發(fā)氫能正在成為許多 國家的能源戰(zhàn)略。然而傳統(tǒng)的制氫方法存在一些自身難以克服的缺點(diǎn)如利用化石燃料來 制備氫氣存在0)2排放問題、水電解制氫效率低、制氫成本較高等。因此研究和開發(fā)清潔、高 效、大規(guī)模的制氫方法越來越受到人們的重視。文獻(xiàn)報(bào)道的制氫方法包括水直接熱分解、熱 化學(xué)循環(huán)分解水、高溫電解、太陽能光解水、生物質(zhì)制氫等，其中熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫是 很有前景的方法之一。而在眾多熱化學(xué)循環(huán)中，美國GA公司發(fā)明的碘硫(IS)循環(huán)被美國、 日本、法國等許多國家選定為未來核能制氫的首選流程。該過程由3個(gè)反應(yīng)組成(l)Bunsen 反應(yīng)(放熱， 120°C ) :S02+I2+2H20 = 2HI+H2S04(2)硫酸分解(吸熱，800_900°C ) :H2S04 = H20+S02+l/202(3)碘化氫分解(吸熱，300-500°C ) :2HI = H2+I2上述三個(gè)熱驅(qū)動(dòng)的化學(xué)反應(yīng)相耦合，組成一個(gè)閉路循環(huán)，凈反應(yīng)為水分解H20 = H2+l/202?？梢哉f在整個(gè)過程中除了消耗水以外，其它所有物料都循環(huán)使用。碘硫循環(huán)將原 本需在2500°C以上的高溫下進(jìn)行的水分解反應(yīng)，在800 900°C下得以實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)氫效率高、 反應(yīng)物料易輸送、無C02排放，上述優(yōu)點(diǎn)使得碘硫循環(huán)有望成為清潔、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的大規(guī)模 制氫方法?？墒?，IS循環(huán)原理雖簡單，但要真正實(shí)現(xiàn)碘硫循環(huán)的工業(yè)化制氫，許多科學(xué)與技術(shù) 方面的問題都要解決。其中本森(Bimsen)反應(yīng)產(chǎn)物之一硫酸相的純化就是需要解決的一 個(gè)問題。在碘濃度較高的反應(yīng)條件下，本森反應(yīng)生成的兩種酸可自發(fā)地分成兩相輕液相硫 酸相和重液相氫碘酸相。分配平衡的存在難免使得硫酸相中含有少量氫碘酸，這些少量的 氫碘酸雜質(zhì)往往會(huì)與硫酸發(fā)生下列副反應(yīng)(4) S 生成反應(yīng)H2S04+6HI = S+3I2+4H20(5) H2S 生成反應(yīng)H2S04+8HI = H2S+4I2+4H20副反應(yīng)的發(fā)生會(huì)給碘硫循環(huán)的運(yùn)行帶來許多麻煩，如破壞物料平衡，固態(tài)硫的生 成會(huì)堵塞管道，妨礙物料輸送，降低制氫效率，從而影響閉合循環(huán)的正常運(yùn)行。因此必須對(duì) 硫酸相進(jìn)行純化，來消除硫酸相中少量的氫碘酸。從目前公開的文獻(xiàn)和技術(shù)資料來看，許多國家進(jìn)行硫酸相純化的原理都是 本森反應(yīng)的逆反應(yīng)(6)2HI+H2S04 = S02+I2+2H20。日本、韓國和我國的碘硫循環(huán)研究 中，例如參考文獻(xiàn)“Kubo S, Nakajima H, Kasahara S, Higashi S, Masaki T, Abe H, Onuki K. Ademonstration study on a closed-cycle hydrogen production by thethermochemicalwater-splitting iodine-sulfur process.Nucl. Eng. Des.，2004， 233 :347_354，，；"Ki-Kwang Bae，Chu-Sik Park，Chang-Hee Kim, Kyung-Soo Kang， Sang-Ho Lee, Gab-Jin Hwang, Ho—Sang Choi. Hydrogen production by thermochemical water-splitting IS process. WHEC 16/13 16 June 2006-Lyon France，，；‘‘Guo H F，Zhang P，Bai Y，Wang L J，Chen S Z，Xu J M，Continuous purification of H2S04 andHI phases by packed column in IS process，Int.J.Hydrogen Energy.35 (7) (2010) 2836-2839”，硫酸相純化工藝基本相同，都采用常壓下氮?dú)庾鞔祾邭?，加熱條件下促 使本森反應(yīng)的逆反應(yīng)發(fā)生，來除去硫酸相中少量的氫碘酸。該純化工藝存在如下缺點(diǎn)(i) 氮?dú)獾氖褂迷黾恿嗽牧铣杀荆沟玫饬蜓h(huán)在一定程度上變成了碘硫氮循環(huán)；(ii)氮?dú)?的使用，需要盛放氮?dú)獾匿撈俊⒄{(diào)節(jié)壓力的減壓閥、控制流量的流量儀和輸送氮?dú)獾墓艿溃?這會(huì)增加設(shè)備成本；(iii)氮?dú)庖氲饬蜓h(huán)系統(tǒng)最終必須從系統(tǒng)中分離，這就需要增加 分離工藝，從而增加工藝的復(fù)雜性。并且硫酸相的純化與濃縮分別在純化與濃縮裝置上單 獨(dú)進(jìn)行，工藝成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決碘硫循環(huán)中硫酸相的純化問題，克服傳統(tǒng)常壓氮?dú)獯祾呒兓に嚧嬖谠?材料與設(shè)備成本較高、工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相 的工藝與裝置。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的工藝方法，其特征在于，該方法包括如下步 驟1)首先將純化濃縮塔加熱升溫至50 200°C，并將純化濃縮塔壓力P控制為 0. Olatm latm ；然后通過液體流量控制泵將已知組分的硫酸相從純化濃縮塔上部進(jìn) 料口輸入；2)在純化濃縮塔中，硫酸相中的氫碘酸與部分硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng) H2S04+2HI = S02+I2+2H20,純化反應(yīng)得到的S02、I2和H20從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸 送至本森反應(yīng)器；3)被純化的硫酸相從純化濃縮塔下端的液體出料口流出。本發(fā)明提供的一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的裝置，其特征在于所述裝置 包括原料液儲(chǔ)罐、純化濃縮塔、真空控制泵、加熱爐、溫度控制儀以及設(shè)置在純化濃縮塔底 部的純化液儲(chǔ)罐，所述的原料液儲(chǔ)罐通過裝有液體流量調(diào)節(jié)泵的管路與純化濃縮塔上部進(jìn) 料口連接；所述的真空控制泵通過排氣口截止閥與純化濃縮塔頂部的排氣口連接；所述的 純化液儲(chǔ)罐通過排液口截止閥與純化濃縮塔底部的液體出料口連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性技術(shù)效果采用本發(fā)明的低壓純 化工藝和低壓純化裝置來對(duì)碘硫循環(huán)中硫酸相進(jìn)行純化，與傳統(tǒng)常壓氮?dú)獯祾呦碌膬上嗉?化工藝相比，取消了氮?dú)獾氖褂?，克服了因使用氮?dú)舛鴰淼脑牧吓c設(shè)備成本高、工藝復(fù) 雜等的缺點(diǎn)，并且對(duì)于硫酸相的純化與濃縮可以一步實(shí)現(xiàn)，純化溫度較低，可以提高純化效 率，降低純化濃縮成本。


圖1為硫酸相純化工藝裝置示意圖。圖1中1_原料液儲(chǔ)罐；2-液體流量調(diào)節(jié)泵；3-純化濃縮塔；4-排氣口截止閥； 5-真空控制泵；6-壓力表；7-加熱爐；8-溫度控制儀；9-排液口截止閥；10-純化液儲(chǔ)罐。圖2為110°C下壓力的改變對(duì)HI轉(zhuǎn)化率、純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度、S02和 S選擇性的影響。圖3為110°C下壓力的改變對(duì)產(chǎn)物S02和12在各相中分配比的影響。圖4為60°C下壓力的改變對(duì)HI轉(zhuǎn)化率、純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度、S02和S 選擇性的影響。圖5為60°C下壓力的改變對(duì)產(chǎn)物S02和12在各相中分配比的影響。圖6為0. 06atm下改變溫度對(duì)HI轉(zhuǎn)化率、純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度、S02和 S選擇性的影響。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1為硫酸相純化工藝裝置示意圖，該裝置包括原料液儲(chǔ)罐1、液體流量調(diào)節(jié)泵2、 純化濃縮塔3、排氣口截止閥4、真空控制泵5、壓力表6、加熱爐7、溫度控制儀8、9排液口截 止閥以及純化液儲(chǔ)罐10。原料液儲(chǔ)罐1通過裝有液體流量調(diào)節(jié)泵2的管道與純化濃縮塔3 上部進(jìn)料口連接；真空控制泵5通過排氣口截止閥4與純化濃縮塔頂部的排氣口連接，在純 化濃縮塔3的上部還連有壓力表6，純化濃縮塔3的溫度由加熱爐7和溫度控制儀8控制， 在純化濃縮塔3的底部裝有排液口截止閥9，該排液口截止閥與純化液儲(chǔ)罐10相連。采用上述裝置對(duì)碘硫循環(huán)中硫酸相進(jìn)行純化的工藝的步驟如下首先將純化濃縮塔3加熱升溫至50 200°C，并利用加熱爐7和溫度控制儀8控 制純化濃縮塔的溫度，利用真空控制泵5將純化濃縮塔系統(tǒng)壓力P控制為0. Olatm ^ P < latm ；通過液體流量調(diào)節(jié)泵2將已知組分的硫酸相從原料液儲(chǔ)罐1經(jīng)由純化濃縮塔上部 進(jìn)料口輸入。硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸相中的少量氫碘酸與部分硫酸發(fā) 生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)H2S04+2HI = S02+I2+2H20，純化反應(yīng)得到的S02，12和H20被真空控制 泵5從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器，從而達(dá)到純化硫酸相的目的。純 化的硫酸相從純化濃縮塔底部液體出料口流入硫酸相純化液儲(chǔ)罐10。下面通過幾個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做具體的說明。實(shí)施例1 首先將純化濃縮塔(如圖1所示)加熱升溫至110°C，利用真空控制泵將純化 濃縮塔壓力 P 依次控制為 latm(作為對(duì)比)、0. 9atm、0. 8atm、0. 7atm、0. 6atm、0. 5atm、 0. 4atm、0. 3atm、0. 2atm、0. latm、0. 05atm、0. Olatm,通過液體流量控制泵將組成為 H2S04+0. 1HI+4H20(即摩爾KH2SO4 HI H2O = 1 0. 1 4)的硫酸相，從純化濃縮塔上 部進(jìn)料口輸入，控制硫酸相液體流速為183g/h，硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸 相中的少量氫碘酸與部分硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)H2S04+2HI = S02+I2+2H20，純化反應(yīng) 得到的S02，12和氏0被真空控制泵從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器，從 而達(dá)到純化硫酸相的目的。純化的硫酸相從純化濃縮塔下端液體出料口流入純化液儲(chǔ)罐。
純化反應(yīng)的模擬分析結(jié)果如圖2 (110°C下壓力的改變對(duì)HI轉(zhuǎn)化率、純化液中H2S04 質(zhì)量百分比濃度、sojns選擇性的影響)和圖3(IIO°C下壓力的改變對(duì)產(chǎn)物sojni2在各相 中分配比的影響)所示。從圖2可以看出，在110°C常壓下(latm)，HI的轉(zhuǎn)化率為99. 1%, 純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度為55. 9%,S02和S選擇性分別為22%和78%，這就說明在 該條件下純化過程發(fā)生的主要是生成硫的副反應(yīng)，而在低壓下純化，HI的轉(zhuǎn)化率、氏504質(zhì) 量百分比濃度和S02的選擇性均能得到改善，當(dāng)壓力為0. 8atm時(shí)，S02的選擇性達(dá)100%， 這表明純化反應(yīng)只有本森反應(yīng)逆反應(yīng)，當(dāng)壓力為0. 4atm時(shí)，HI的轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，當(dāng)壓力為 0. 05atm時(shí)，不但HI的轉(zhuǎn)化率和S02的選擇性均達(dá)100 %，而且純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃 度達(dá)77.5%，這就說明，采用低壓純化可以促使HI的轉(zhuǎn)化，抑制副反應(yīng)的發(fā)生，并且可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)硫酸相的濃縮。從圖3給出的110°C下壓力的改變對(duì)產(chǎn)物S02和12在各相中分配比的 影響可以看出，常壓純化產(chǎn)物碘主要以固態(tài)存在，這并不利于碘返回本森反應(yīng)，且產(chǎn)物S02 主要存在于純化液中，也不利于S02返回本森反應(yīng)。而隨著壓力的降低，碘和S02在氣相中的 分配比逐漸增加，如當(dāng)壓力由latm降為0. 3atm時(shí)，碘在氣相中的分配比由0升為99. 1%， S02在氣相中的分配比由0升為99. 8%?？梢姷蛪杭兓梢源偈巩a(chǎn)物碘和S02在氣相中的 分配，從而有利于促進(jìn)碘和S02的回收利用。實(shí)施例2 首先將純化濃縮塔(如圖1所示)加熱升溫至60°C，利用真空控制泵將純化濃 縮塔壓力 P 依次控制為 0. latm、0. 09atm、0. 08atm、0. 07atm、0. 06atm、0. 05atm、0. 04atm、 0. 03atm、0. 02atm、0. Olatm,通過液體流量控制泵將組成為H2S04+0. 1HI+4H20(即摩爾比 H2S04 HI H20 = 1 0. 1 4)的硫酸相，從純化濃縮塔上部進(jìn)料口輸入，控制硫酸相液 體流速為183g/h，硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸相中的少量氫碘酸與部分硫 酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)H2S04+2HI = S02+I2+2H20,純化反應(yīng)得到的S02，12和吐0被真空控 制泵從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器，從而達(dá)到純化硫酸相的目的。純 化的硫酸相從純化濃縮塔下端液體出料口流入純化液儲(chǔ)罐。純化反應(yīng)的模擬分析結(jié)果如圖4 (60°C下壓力的改變對(duì)HI轉(zhuǎn)化率、純化液中H2S04 質(zhì)量百分比濃度、S02和S選擇性的影響)和圖5(60°C下壓力的改變對(duì)產(chǎn)物S02和12在各 相中分配比的影響)所示。從圖4可以看出，當(dāng)壓力由0. latm降為0.06atm時(shí)，S02的選擇 性由1.35%升為100%，硫的選擇性由98. 65%降為0，這表明主導(dǎo)反應(yīng)由硫的生成反應(yīng)變 為本森反應(yīng)逆反應(yīng)。當(dāng)壓力從0. 06降為0. 01時(shí)，不但HI的轉(zhuǎn)化率和S02的選擇性均維持 100%,而且純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度從58. 4%升為72. 6%。從圖5給出的60°C下壓 力的改變對(duì)產(chǎn)物S02和12在各相中分配比的影響可以看出，當(dāng)壓力為0. latm-0. 06atm時(shí)， 產(chǎn)物碘主要以固態(tài)存在，產(chǎn)物S02主要存在于純化液中，這不利于碘和S02返回本森反應(yīng)。 而隨著壓力的降低，碘和S02在氣相中的分配比增加，當(dāng)壓力由0. latm降為0. Olatm時(shí)，碘 在氣相中的分配比由0升為99. 98%, S02在氣相中的分配比由0升為99. 99%。實(shí)施例3 首先將純化濃縮塔(如圖1所示)加熱升溫分別至60°C、80°C、10(TC、12(rC， 140°C、160°C、18(TC、20(rC，利用真空控制泵將純化濃縮塔壓力P控制為0. 06atm，通過液 體流量控制泵將組成*H2S04+0. 1HI+4H20(即摩爾 KH2S04 HI H20 = 1 0. 1 4)的 硫酸相，從純化濃縮塔上部進(jìn)料口輸入，控制硫酸相液體流速為183g/h，硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸相中的少量氫碘酸與部分硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)H2S04+2HI =S02+I2+2H20,純化反應(yīng)得到的S02，12和H20被真空控制泵從純化濃縮塔上端排氣口抽出 并輸送至本森反應(yīng)器，從而達(dá)到純化硫酸相的目的。純化的硫酸相從純化濃縮塔下端液體 出料口流入純化液儲(chǔ)罐。純化反應(yīng)的模擬分析結(jié)果如圖6 (0. 06atm下改變溫度對(duì)HI轉(zhuǎn)化率、純化液中H2S04 質(zhì)量百分比濃度、S02和S選擇性的影響)。從圖6可以看出，在壓力為0. 06atm下進(jìn)行硫 酸相純化，在60-200°C溫度范圍內(nèi)，HI轉(zhuǎn)化率和S02的選擇性均接近100%，并且隨溫度的 升高，純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度增加。當(dāng)溫度從60溫度升到200°C時(shí)，H2S04質(zhì)量百 分比濃度從58. 4%升為94. 8%。并且產(chǎn)物S02和12在氣相中分配比均高達(dá)99. 9%以上， 有效實(shí)現(xiàn)了硫酸相的純化與濃縮。實(shí)施例4:首先將純化濃縮塔(如圖1所示)加熱升溫至50°C，利用真空控制泵將純化濃 縮塔壓力P控制為0. Olatm，通過液體流量控制泵將組成為H2S04+0. 01HI+4H20(即摩爾比 H2S04 HI H20 = 1 0. 01 4)的硫酸相，從純化濃縮塔上部進(jìn)料口輸入，控制硫酸相 液體流速為177g/h，硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸相中的少量氫碘酸與部分 硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)，純化反應(yīng)得到的S02，12和H20被真空控制泵從純化濃縮塔上 端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器，從而達(dá)到純化硫酸相的目的。純化的硫酸相從純化濃 縮塔下端液體出料口流入純化液儲(chǔ)罐。純化反應(yīng)的模擬分析結(jié)果表明，不但HI的轉(zhuǎn)化率S02 的和S02的選擇性均為100 %，而且純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度達(dá)68. 5 %，產(chǎn)物S02和12 在氣相中分配比均高達(dá)99. 9%以上，有效實(shí)現(xiàn)了硫酸相的純化與濃縮。實(shí)施例5 首先將純化濃縮塔(如圖1所示)加熱升溫至140°C，利用真空控制泵將純化濃 縮塔壓力P控制為0. 04atm，通過液體流量控制泵將組成為H2S04+0. 1HI+0. 02I2+4H20(即摩 爾比H2S04 HI 12 H20 = 1 0. 1 0. 02 4)的硫酸相，從純化濃縮塔上部進(jìn)料口 輸入，控制硫酸相液體流速為940g/h，硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸相中的少 量氫碘酸與部分硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)，純化反應(yīng)得到的S02，12和H20被真空控制泵 從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器，從而達(dá)到純化硫酸相的目的。純化的 硫酸相從純化濃縮塔下端液體出料口流入純化液儲(chǔ)罐。純化反應(yīng)的模擬分析結(jié)果表明，不 但HI的轉(zhuǎn)化率S02的和S02的選擇性均為100%，而且純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度達(dá) 86. 2%，產(chǎn)物S02和12在氣相中分配比均高達(dá)99. 9%以上，有效實(shí)現(xiàn)了硫酸相的純化與濃 縮。實(shí)施例6 首先將純化濃縮塔(如圖1所示)加熱升溫至200°C，利用真空控制泵將純化濃 縮塔壓力P控制為0. 4atm，通過液體流量控制泵將組成為H2S04+0. 15HI+0. 03I2+5H20(即摩 爾比H2S04 HI 12 H20 = 1 0. 15 0. 03 5)的硫酸相，從純化濃縮塔上部進(jìn)料 口輸入，控制硫酸相液體流速為215g/h，硫酸相流經(jīng)控溫和低壓的純化濃縮塔，硫酸相中的 少量氫碘酸與部分硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)，純化反應(yīng)得到的S02，12和H20被真空控制 泵從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器，從而達(dá)到純化硫酸相的目的。純化 的硫酸相從純化濃縮塔下端液體出料口流入純化液儲(chǔ)罐。純化反應(yīng)的模擬分析結(jié)果表明，不但HI的轉(zhuǎn)化率S02的和S02的選擇性均為100%，而且純化液中H2S04質(zhì)量百分比濃度達(dá) 85. 7%，產(chǎn)物S02和12在氣相中分配比分別為99. 99%和99. 73%，有效實(shí)現(xiàn)了硫酸相的純 化與濃縮。為了評(píng)價(jià)兩相純化效果，表1給出了評(píng)價(jià)硫酸相純化效果的函數(shù)定義及其計(jì)算公式。表1-評(píng)價(jià)硫酸相純化效果的函數(shù)定義及其計(jì)算公式 備注[1]鞏為組分i的進(jìn)料流速，單位mol/h。OR為純化反應(yīng)后組分i的總流出速率，單位mol/h。0Fxi為純化反應(yīng)后組分i在X相中的流出速率，X指S (固)，V (氣)，或A (液)單 位 mol/h。需要說明的是，圖2至圖6所給出分析結(jié)果采用模擬計(jì)算軟件ESP (Environmental Simulation Program, version 8. 1，0LI Systems, Inc.)對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的熱力學(xué)模擬計(jì)算 分析結(jié)果，模擬分析建立在相關(guān)反應(yīng)平衡和相平衡基礎(chǔ)之上，并不考慮反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)。上述研究表明，采用本發(fā)明的低壓純化工藝和低壓純化裝置來對(duì)碘硫循環(huán)中硫酸 相進(jìn)行純化，與氮?dú)獯祾叩募兓に囅啾?，無須使用氮?dú)?。與常壓純化相比，低壓純化能夠 提高雜質(zhì)酸轉(zhuǎn)化率，改善so2的選擇性，促使本森反應(yīng)的逆反應(yīng)成為純化的主導(dǎo)反應(yīng)，低壓 純化也能夠促使so2和12在氣相中的分配，有利于12和so2的回收利用。并且對(duì)于硫酸相 的純化與濃縮可以一步實(shí)現(xiàn)，兩相純化溫度較低，可以提高純化效率，降低純化成本。可見 本采用發(fā)明可以有效去除硫酸相中少量的氫碘酸，顯示了良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的工藝方法，其特征在于，該方法包括如下步驟1)首先將純化濃縮塔加熱升溫至50～200℃，并將純化濃縮塔壓力P控制為0.01atm≤P＜1atm；然后通過液體流量控制泵將已知組分的硫酸相從純化濃縮塔上部進(jìn)料口輸入；2)在純化濃縮塔中，硫酸相中的氫碘酸與部分硫酸發(fā)生本森反應(yīng)的逆反應(yīng)H2SO4+2HI＝SO2+I2+2H2O，純化反應(yīng)得到的SO2、I2和H2O從純化濃縮塔上端排氣口抽出并輸送至本森反應(yīng)器；3)被純化的硫酸相從純化濃縮塔下端的液體出料口流出。
2.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述工藝的低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的裝置，其特征在 于所述裝置包括原料液儲(chǔ)罐(1)、純化濃縮塔(3)、真空控制泵(5)、加熱爐(7)、溫度控制 儀(8)以及設(shè)置在純化濃縮塔底部的純化液儲(chǔ)罐(10)，所述的原料液儲(chǔ)罐通過裝有液體流 量調(diào)節(jié)泵(2)的管路與純化濃縮塔上部進(jìn)料口連接；所述的真空控制泵通過排氣口截止閥 (4)與純化濃縮塔頂部的排氣口連接；所述的純化液儲(chǔ)罐通過排液口截止閥(9)與純化濃 縮塔底部的液體出料口連接。
全文摘要
一種低壓下純化碘硫循環(huán)中硫酸相的工藝與裝置，屬于碘硫熱化學(xué)循環(huán)制氫技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明硫酸相純化工藝是在低于常壓的條件下進(jìn)行，即在純化溫度為50～200℃的條件下，純化濃縮塔壓力P控制為0.01atm≤P＜1atm。該工藝與傳統(tǒng)的硫酸相純化采用常壓氮?dú)獯祾吖に囅啾?，具有純化溫度低、工藝簡單和成本低的特點(diǎn)，并且對(duì)于硫酸相的純化與濃縮可以一步實(shí)現(xiàn)，從而有效提高了純化效率，降低了純化濃縮成本。
文檔編號(hào)C01B7/14GK101857204SQ201010203120
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者王來軍 申請人:清華大學(xué)