[发明专利]利用太阳能生产氢气甲醇的方法

摘要

一种利用太阳能生产氢气甲醇的方法，其工艺流程主要包括以下工序：①利用太阳能制备水蒸气；②盐碘化钙的制备与分离；③碘化钙溶液的中温水解和氢碘酸的制备；④氢气的制备和碘的回收；⑤氢气的精制；⑥碘酸钙的煅烧；⑦碘和氧气的回收；⑧水的净化；⑨用前八个工序生产的氢为原料合成甲醇。制氢用的光解池是可透射光的内装铅网的平板型容器。本发明为用化学方法利用太阳能提供一种新途径，即：在利用太阳能化学效应同时也利用其热效应，以水和二氧化碳为原料，通过化学反应实现工业化生产氢气和甲醇，使太阳能变成使用方便易储存的化学能，即常规能源，可代替煤炭、石油、天然气等。可改变化工领域生产原料的结构。经济效益和社会效益巨大。

主权项

1.一种利用太阳能生产氢气甲醇的方法，包括以下工序： ①用太阳能集热器(12)制水蒸气，送入汽箱(13)；从汽箱(13)出气口输 出的水蒸气，由蒸发器(5)下部进气口进入其内，加热碘化钙溶液后成冷凝水 从蒸发器(5)下部出水口流出，返回集热器(12)； ②生产启动阶段，在封闭的防腐蚀的制盐筒(1)内加入碘、氧化钙，并且 由水箱(14)加入蒸馏水，用搅拌机搅拌，在常温下反应，生成碘化钙，同时 生成不溶于水的碘酸钙；用离心机或过滤法分离后，使碘化钙溶液进入液箱 (15)，把碘酸钙固体送入煅烧炉(2)；其反应方程式： CaO+H₂O＝Ca(OH)₂6I₂+6Ca(OH)₂＝5CaI₂+Ca(IO₃)₂↓+6H₂O 启动阶段之后，来自流程多个环节的中间生成物，在制盐筒(1)内继续参 入生成碘化钙和碘酸钙的反应； ③将液箱(15)内的碘化钙溶液，经预热后由蒸发器(5)上部进液口送入其 内，在蒸发器(5)中经①款所述的水蒸气加热，在42℃～250℃温度下反应制 取碘化氢，同时生成碱式碘化钙；其反应方程式： 碘化氢气体从蒸发器(5)顶部出气口放出，由蒸发器(6)下部的进气口进 入，在蒸发器(6)内，经水冷后，变成氢碘酸溶液，由蒸发器(6)下部出液口 流出，进光解池(7)；碱式碘化钙悬浮液从蒸发器(5)底部出液口流出，送入 制盐筒(1)；在制盐筒(1)内，经搅拌机搅拌，与碘反应生成碘化钙；其反应 方程式： 6I₂+12Ca(OH)I＝11CaI₂+Ca(IO₃)₂↓+6H₂O ④由光解池(7)底部进液口进入其内的氢碘酸溶液，与光解池(7)内的铅 或银反应，同时又在透射进光解池(7)的阳光下光解，生成氢气和碘；氢气由 光解池(7)上部出口放出，水由其下部出口放出；其反应方程式： Pb+2HI＝PbI₂+H₂↑2Ag+2HI＝2AgI+H₂↑ 在光解池(7)的出口放完气体和液体后，使来自液箱(15)的碘化钙溶液从 光解池(7)的底部进液口进入；碘化钙溶液溶解光解生成的碘，生成六碘化钙， 六碘化钙溶液从光解池(7)的上部出口流出，进入制盐筒(1)；在光解池(7) 的进液口、上下出口，光解氢碘酸和回收碘两个步骤是通过开关自动控制或 人工控制；其反应方程式： CaI₂+2I₂＝CaI₆⑤氢气从光解池(7)放出后，由吸收塔(8)下部进气口进入其内；吸收剂 氢氧化钙溶液由吸收塔(8)上部进液口进入，在吸收塔(8)内吸收氢气中残余 的碘化氢、碘气后，由吸收塔(8)底部出液口流出；氢气由吸收塔(8)顶部出 气口放出，进入氢气气罐(16)； ⑥将制盐筒(1)中分离出的碘酸钙，送入耐腐蚀的煅烧炉(2)中，经540 ℃～550℃高温煅烧，生成氧化钙、碘和氧气；其反应方程式： 氧化钙出炉后送入化灰筒(10)，与加入筒(10)内的水生成氢氧化钙，进 入制盐筒(1)； ⑦由煅烧炉出气口放出的氧气和碘气，一起由冷凝器(3)的入口进入其 内，由水冷却，碘气冷却后变成液体、固体，附在管壁上，氧气仍是气态， 由冷凝器(3)顶部出口放出；二者分离后，氧气由吸收塔(9)下部进气口进入 其内，吸收剂氢氧化钙溶液由吸收塔(9)上部进液口进入，在吸收塔(9)内吸 收氧气中残余的碘气后，由吸收塔(9)下部出液口流出，净化的氧气由吸收塔 (9)顶部出气口放出，进入氧气气罐； 在冷凝器(3)放出氧气后，使来自液箱(15)的碘化钙溶液从冷凝器(3)的 入口进入；碘化钙溶液溶解碘后，生成六碘化钙，六碘化钙溶液从冷凝器(3) 的上部出口流出，进入制盐筒(1)；回收氧和回收碘两个步骤，在冷凝器(3) 的入口和出口是通过开关自动控制或人工控制； ⑧由蒸发器(6)上部进水口进入其内的冷却水，在冷却碘化氢气体的同时 变成水蒸气，由蒸发器(6)顶部出气口放出，进入为碘化钙溶液预热的冷凝器 (4)中，经冷凝成蒸馏水返回水箱(14)，水箱(14)的净化水再送入制盐筒(1)； 冷却水中的杂质由蒸发器(6)底部出水口排出； 上述过程启动后，返回制盐筒的生成物持续反应并在光照下光解制氢； 或者，在生产氢气之后继续下一工序： ⑨以上述工序制取的氢气为原料，使之与二氧化碳混合，通过压缩机压 缩进入合成塔，在合成塔中反应合成甲醇；其反应方程式：