一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统

1.本发明涉及太阳能清洁利用技术领域和硫化氢分解技术领域，具体是一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统。


背景技术：

2.在现有的可再生能源中，储量丰富的太阳能是最理想和最有前途的可再生能源，太阳能储热技术正处于重要研发阶段，现已被众多研究者深入研究。氢气作为一种清洁且能量密度优异的能量载体，已成为太阳能聚光储热高效转化最热门的产物之一。太阳能和氢能的结合非常适合可再生能源系统的需求，并将在未来能源经济的发展中发挥重要作用。太阳能热化学制氢技术主要利用聚光产生的热量驱动化学转化，实现太阳能储能和制氢。许多研究已经通过各种技术实现了这种转化，如水解、生物质裂化和烃重整反应。
3.文献《journal of visualized experiments》,2019(148):e58661.展示了一种增强co2光还原制取ch4的方法，其基本思想是利用浓缩技术提高入射太阳光的强度，可以减少催化剂用量，降低反应器体积，从而提高表面反应温度。
4.文献《energy》,2023,263:125828.提出了一种以理想的太阳辐射优化分布为指导，提高太阳能热化学集中器-反应器性能和安全性的一体化设计方法。通过梯度优化算法得到了理想的反应器内太阳辐射分布，并分析了其增强机理。
[0005]“十五”期间我国探明的天然气中有990亿立方为高含h2s气田，部分酸性油气藏中h2s含量可高达60-90％。其中四川盆地是我国酸性油气藏储量最丰富的地区，如位于四川盆地的我国最大天然气气田普光气田，其为典型的酸性油气藏，其h2s的含量达到14.1％。这些h2s的存在不仅会严重影响资源的安全开发与利用，而且会对动植物生存、环境和生态系统等造成严重危害。目前，硫化氢的分解方法主要有克劳斯工艺、催化热分解法、等离子体分解法、电化学分解法、紫外光分解法、光催化分解法等，目前工业上处理硫化氢的主要方法是克劳斯工艺，其通过氧气将硫化氢分级氧化燃烧，最后得到硫磺和水，使得具有高附加值的氢资源以水的形式浪费掉了，且高温燃烧会消耗大量能量，其他方法也存在转化效率低、反应条件严苛、耗能高等缺点，均不利于工业应用。
[0006]
综上所述，开发出一种利用太阳能供热将硫化氢高值转化利用为氢气和硫磺的反应系统变得尤为重要。
[0007]
文献《international journal of hydrogen energy》,2019,44(39):21336-21350.分析了金属硫化物用于h2s制h2和硫磺的分步法循环工艺，通过aspen plus软件结合能效分析发现分步法循环工艺比克劳斯工艺具有更高的能耗优势和效率。
[0008]
文献《acs sustainable chemistry&engineering》,2021,9(33):11204-11211.实验结果表明，低浓度的钼掺杂可以显著增强fes对h2s分解的反应性，同时保持fes的相完整性。与未掺杂硫载体相比，mo掺杂有利于氢的表面扩散，从而促进h2s的整体转化。
[0009]
使用分步法分解h2s则具有在较低温度区间分解、h2s转化率高的优点，其反应原理见式(1)～式(3)。在式(1)反应中，金属或金属硫化物在h2s作用下发生硫化，得到高价金属
硫化物并同时释放出h2，称为硫化产氢步骤。在式(2)反应中，高价金属硫化物在较高温度下分解为硫磺和原金属(低价金属硫化物)，称为分解脱硫步骤。
[0010]
硫化产氢步骤：(m or m
x
sy)+zh2s
→
(ms
z or m
xsy+z
)+zh2ꢀꢀꢀ
(1)
[0011]
分解脱硫步骤：(ms
z or m
xsy+z
)
→
(m or m
x
sy+zs)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0012]
总反应：zh2s
→
zh2+zs
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(3)
[0013]
使用太阳能聚光供能与分步法相结合可以实现硫化氢高值利用转化为氢气和硫磺，是一种未来极具发展潜力的h2s资源化利用方式。


技术实现要素：

[0014]
本发明所要解决的技术问题是硫化氢分解制取氢气和硫磺领域的系统供能和硫化氢高效分解制取氢气和硫磺的问题，进而提出一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢制取氢气和硫磺的反应系统。
[0015]
为了解决上述问题，本发明提供了一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其包括如下：
[0016]
本发明提供的反应系统包括压力泵1、塔式聚光器2、碟式聚光器3、槽式聚光器4、储热系统5、传热装置6、蓄电系统7、输电系统8、换热系统9、供热系统10、冷凝器11、出气装置12、出气管道13、出气管道14、进气管道15、反应装置16、均匀供热装置17、反应管18、反应物质19、h2s气瓶20、进气装置21、出气装置22、气相色谱仪2。
[0017]
本发明的反应系统利用太阳能聚光装置进行储热，该太阳能聚光器可以是碟式聚光器、塔式聚光器、复合抛物面聚光器、折射式聚光器，同时配有自动跟踪装置，该装置能根据太阳光方向来调整聚光器的方向，使得聚光器始终垂直于太阳入射光线，太阳角度追踪更为精确。
[0018]
压力泵，所述压力泵1的主要作用在于将塔式聚光器2、碟式聚光器3、槽式聚光器4所收集的热能通过热传导的方式运送至储热系统5，该过程一部分能量可由传热装置6过程散热损失所提供。
[0019]
塔式聚光器，所述塔式聚光器2可对太阳能高效收集，主要利用由平面反射镜组成的多台反射器，将太阳能辐射反射集中到位于高塔顶部的接收器上的一种非成像集热器。首先塔式聚光器在塔顶部安装固定一个吸收器，塔周围布置有定口镜群，定口镜群将太阳光反射到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽的系统，塔式太阳能集热器的聚光比可达300-1500，运行温度可达1500℃。
[0020]
碟式聚光器，所述碟式聚光器3是借助于双轴跟踪，利用抛物型碟式镜面将太阳辐射能聚焦反射到位于其焦点位置的吸热器上，吸热器吸收这部分辐射能并将其转换成为热能然后直接进入储热系统5。单个碟式聚光器系统发电装置的容量范围在5-5kw之间，使用氦气或氢气做工质，工作温度可达800℃。
[0021]
槽式聚光器，所述槽式聚光器4是通过借助槽形抛物面反射镜将太阳光聚焦反射在一条线上，在这条焦线上布置安装有集热管，来吸收太阳聚焦反射后的太阳辐射能。通过管内热载体将管内流体加热直接产生热能进入储热系统5。槽式系统的聚光比在10-100之间，温度最高可达400℃，槽形抛物面太阳能发电站的功率为10-100mw。
[0022]
储热系统，所述储热系统5主要为熔盐储热装置，熔盐主要成分为硝酸混合盐，同
时储热系统5中还配备熔盐泵、熔盐罐、蒸汽发生器、保温材料、玻璃关键设备，以防止冻堵；主要利用材料在升温或降温过程中的温差而实现热能存储，在整个工作温度范围内，储热材料始终保持液态，储热时长可在4h以上，最大饱和蒸汽压力为2.5mpa，系统热效率＞90％，使用寿命＞20年。
[0023]
传热装置，所述传热装置6主要通过传热介质对储热系统5内的热能进行传递到蓄电系统7或换热系统9，传热介质可以是水及水蒸汽、钠钾合金、矿物型导热油、合成型导热油、液态金属、熔盐、惰性气体中的一种。
[0024]
蓄电系统，所述蓄电系统7实现储热用于反应装置16供热的第一种利用形式，通过传热装置6的热能转化为电化学能，其主要结构可以是镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、碱锰电池、铅蓄电池中的一种组成的大型蓄电池，同时配备电能管理设备，可以显著提高电能的利用率，减少电能损失。
[0025]
输电系统，所述输电系统8的主要作用是将蓄电系统7内的电能输出给系统提供电能，输电系统8主要由逆变器和变压器组成，逆变器主要将蓄电系统7内的直流电能转换成交流电能，变压器则将交流电能调节为适合系统的具体用电参数，逆变器可以是晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器中的一种，变压器可以是单相变压器、三相变压器、多相变压器、壳式变压器、环型变压器、金属变压器、辐射式变压器。该系统同时配备通电系统、检测系统、电子控制系统等电路常用系统用于完成输电过程。
[0026]
换热系统，所述换热系统9实现储热用于反应装置16供热的第二种利用形式，主要作用是将传热装置6内的热能通过热传递的方式进行供热，主要由内部的换热器构成，换热器可以是蓄热式换热器、间壁型换热器、管壳式换热器、板式换热器、翅式换热器、沉浸式蛇管换热器中的一种，换热器的温差大小、导热系数、换热面积、湍流程度均符合传热系统参数要求。
[0027]
供热系统，所述供热系统10主要作用是将输电系统8或换热系统9所提供的电能或热能对反应装置15进行数字型控制供热，供热系统10主要由电阻加热器、自动控温装置、数字控制器、显示仪构成，输电系统8的电能主要通过供热系统10内的电阻加热器进行输出供热，换热系统9的热能则通过供热系统10内的自动控温装置进行均匀控温并供热，整个过程由供热系统10内的数字控制器及显示仪进行智能调节。
[0028]
本发明的有益效果在于：本发明通过使用不同太阳能聚光器对太阳能进行收集利用存储进入储热系统5，然后在传热装置6作用下使用两种的热能利用方式，一是通过蓄电系统7和输电系统将8储热通过电化学方法储存电能用于供能，二是通过换热系统9将储热以热能形式供能，可以为分解硫化氢反应过程提供能量。本发明使用分步法主要通过两步进行，一是硫化氢与金属或金属硫化物反应得到金属硫化物和氢气，二是通过对所得金属硫化物进行热分解得到原金属或金属硫化物及硫磺。产物氢气作为零碳能源，是助力“双碳”目标的重要能源载体；产物单质硫作为高度依赖进口的化工原料，在制造火药、硫酸、橡胶、医药、农药化肥等领域展现出重要的应用价值。此外，该方法对气体的来源和组成没有特殊要求或限制，因而对各种浓度硫化氢的分解制氢具有普适性。基于上述，本发明具有良好的应用前景。
附图说明
[0029]
图1是本发明的反应系统示意图
[0030]
附图说明标记：1-压力泵、2-塔式聚光器、3-碟式聚光器、4-槽式聚光器、5-储热系统、6-传热装置、7-蓄电系统、8-输电系统、9-换热系统、10-供热系统、11-冷凝器、12-出气装置、13-出气管道、14-出气管道、15-进气管道、16-反应装置、17-均匀供热装置、18-反应管、19-反应物质、20-h2s气瓶、21-进气装置、22-出气装置、23-气相色谱仪。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0032]
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，首先可以通过三种太阳能聚光的方法将热能进行收集，通过在压力泵1的驱动下，一使用塔式聚光器2进行太阳能聚光后将热能收集并运送至进入储热系统5，二是使用碟式聚光器3进行太阳能聚光后将热能收集并运送至进入储热系统5，三是使用槽式聚光器4进行太阳能聚光后将热能收集并运送至进入储热系统5，本发明也不限制于使用单独的聚光器进行太阳能集热过程，也可以使用塔式聚光器2、碟式聚光器3、槽式聚光器4进行两两串联或者三者并用进行太阳能集热过程；通过压力泵的作用将聚光器收集的热能运送至储热系统5，在储热系统5的作用下，可以对热能进行很好的存储，热损失小于10％；通过传热装置6的作用下，可进行两种热能利用方法：一是通过蓄电系统7和输电系统8将储热通过电化学方法储存电能用于供能，二是通过换热系统9将储热直接以热能形式用于供能；通过两种热能利用方法所得的能量可以输送至供热系统10进行直接控制使用，通过供热系统10对反应装置16输入能量，在均匀供热装置17的作用下，能够直接对反应管18进行加热。分步法主要通过两步进行，第一步是硫化氢与金属或金属硫化物反应得到金属硫化物和氢气：(m or m
x
sy)+zh2s
→
(ms
z or m
xsy+z
)+zh2，称为硫化产氢过程，该过程首先通过h2s气瓶提供气源，在进气装置21的控制下通过进气管道15输入h2s气体，通过均匀供热装置17进行加热金属或金属硫化物与h2s进行反应，反应过程中由出气装置22控制出气管道14通过反应过程中气体进入气相色谱仪23进行分析，通过分析反应过程中h2s的减少量和h2的增加量可以得到h2s转化率和h2产率，反应完成后取出反应管道准备进行第二步。第二步是通过对所得金属硫化物进行热分解得到原金属或金属硫化物及硫磺：(ms
z or m
xsy+z
)
→
(m or m
x
sy+zs)，称为分解脱硫过程，通过均匀供热装置17对反应后的金属硫化物进行高温分解，通过出气装置12控制出气管道13通过反应后的硫磺蒸汽进入冷凝器11进行冷凝回收，通过回收反应后冷凝的硫磺和反应管18内的原金属或金属硫化物，可以得到金属硫化物的分解率和硫磺回收率。整个反应系统包括：压力泵1、塔式聚光器2、碟式聚光器3、槽式聚光器4、储热系统5、传热装置6、蓄电系统7、输电系统8、换热系统9、供热系统10、冷凝器11、出气装置12、出气管道13、出气管道14、进气管道15、反应装置16、均匀供热装置17、反应管18、反应物质19、h2s气瓶20、进气装置21、出气装置22、气相色谱仪23，其中所有部件均为耐高温防腐蚀材料订制。
[0033]
所述分步法分解硫化氢反应过程由冷凝器11、出气装置12、出气管道13、出气管道14、进气管道15、反应装置16、均匀供热装置17、反应管18、反应物质19、h2s气瓶20、进气装
置21、出气装置22、气相色谱仪23构成，通过分步法分解硫化氢过程实现，第一步是由硫化氢与反应物质19在反应管18内发生反应得到金属硫化物和氢气，称为硫化产氢过程；二是通过对所得金属硫化物进行热分解得到原金属或金属硫化物及硫磺，称为分解脱硫过程。
[0034]
所述进气装置21、进气管道15可以控制h2s气瓶20的气体进入，通过进气装置21配备有流量控制仪对反应气体进行流速控制，反应装置16的密封性通过出气装置12、出气装置22、进气装置21内的密封法兰与反应装置16紧密连接所保证。
[0035]
所述出气装置22、出气管道14可以控制分步法中第一步反应过程中的气体与反应产物进入气相色谱仪21进行检测，同时整个过程中的出气装置22内配备有过滤器、干燥器用以排除杂质对气相色谱仪21的干扰或损害。
[0036]
所述出气装置12、出气管道13可以控制分步法中第二步反应过程中的硫磺进入冷凝器11进行冷凝回收，同时整个过程中的出气装置12内配备有过滤器用以排除杂质对冷凝器11的干扰或损害。
[0037]
所述反应装置16、均匀供热装置17通过接收供热系统10的能量输入，然后通过反应装置16的智能控制对反应管进行加热，均匀供热装置17具有加热装置和保温层，可以对反应管持续均匀加热，同时保温能力较强、热损失较小。
[0038]
所述反应管18、反应物质19进行主要的分步法反应过程，反应物质19首先在反应管18内与进气管道15通入的h2s气体进行硫化产氢反应，然后取出进气管道15进行分解脱硫过程，反应物质19可以是过渡金属，具有低熔点和高沸点的优势，保证可以在较低温度下进行硫化产氢过程得到金属硫化物和氢气，在较高温度下进行分解脱硫过程得到原金属和硫磺，反应物质19可以是低价金属硫化物，可以在较低温度下进行硫化产氢过程得到高价金属硫化物和氢气，在较高温度下进行分解脱硫过程得到原金属硫化物和硫磺。
[0039]
所述h2s气瓶20为主要的提供气体装置，硫化氢为主要的反应气体，在进气装置21的控制下通过进气管道15输入h2s气体，通过均匀供热装置17进行加热金属或金属硫化物与h2s进行反应。
[0040]
所述气相色谱仪23具备分析氢气、硫化氢、含硫气体的检测器，可以分析两个步骤反应过程中的产物气体成分及含量。
[0041]
所述低温硫化产氢过程的温度应该根据不同金属的熔点或金属硫化物的合适温度进行设置，高温分解脱硫的温度也应该根据所得金属硫化物的不同分解温度来进行设置。
[0042]
实施例1：采用图1所示的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，采用单独的塔式聚光器2和金属bi来实现该反应系统，具体步骤如下：
[0043]
首先通过在压力泵1的驱动下，使用塔式聚光器2进行太阳能聚光后将热能收集并运送至进入储热系统5，经测试，塔式聚光器2的吸热温度可在800℃以上，吸热效率可以达到86％。
[0044]
进一步的，在储热系统5的作用下，可以对热能进行存储，通过测试热损失值为7％，小于10％达到系统要求。
[0045]
进一步的，通过传热装置6的作用下，进行第一种热能利用方法：在传热介质的传送下将热能热传递进入蓄电系统7。
[0046]
进一步的，通过蓄电系统7将热能转化为化学电能，通过测试蓄电系统7的热转化
效率可以达到64％。
[0047]
进一步的，蓄电系统7内的直流电能输出给输电系统8，通过输电系统8的由逆变器和变压器的作用将直流电能转化为系统所用交流电能，逆变器主要将蓄电系统内的直流电能转换成交流电能，变压器则将交流电能调节为适合系统的具体用电参数。
[0048]
进一步的，输电系统8所提供的电能进入供热系统10，由供热系统10对反应装置16进行数字型控制供热。
[0049]
进一步的，通过传热装置6的作用下，进行第二种热能利用方法：在传热介质的传送下将热能热传递进入换热系统9。
[0050]
进一步的，通过换热系统9将传热装置6内的热能通过热传递的方式进行输入给供热系统10，通过测试换热系统9的热转化效率可以达到53％。
[0051]
进一步的，换热系统9所提供的电能进入供热系统10，由供热系统10对反应装置16进行数字型控制供热。
[0052]
进一步的，通过反应装置16完成分步法分解硫化氢反应过程，将bi金属放入反应管18内部，然后将反应装置16与进气装置21、出气装置12、出气装置22、进气管道15、出气管道13、出气管道14连接完毕，并检测气密性。
[0053]
进一步的，在进气装置21的控制下通过进气管道15通入h2s气体进入反应管18，通过流量控制器控制反应流速。
[0054]
进一步的，通过出气装置22控制出气管道14将反应过程气体先进行干燥和过滤，然后通入气相色谱仪23进行检测h2s初始含量。
[0055]
进一步的，通过供热系统10对反应装置16持续加热，通过均匀加热装置17对反应管18持续均匀升温至300℃，使得bi金属与h2s在300℃恒温下进行硫化产氢反应。
[0056]
进一步的，通过出气装置22控制出气管道14将反应过程气体先进行干燥和过滤，然后通入气相色谱仪23进行检测h2s减少量和h2产生量。
[0057]
进一步的，通过检测h2s减少量和h2产生量与h2s初始含量进行对比，计算得出h2s转化率和h2产率，从而完成硫化产氢过程。
[0058]
进一步的，待硫化产氢过程结束后，关闭h2s气瓶20，拆卸进气管道15，将进气装置21、出气装置22设置密闭状态。
[0059]
进一步的，通过供热系统10对反应装置16持续加热，通过均匀加热装置17对反应管18持续均匀升温至800℃，使得金属硫化物在800℃恒温下进行分解脱硫过程。
[0060]
进一步的，通过出气装置12控制进气管道13将反应过程中产生的硫磺蒸汽通入冷凝器11，在冷凝器11的作用下将反应过程中的硫磺冷凝并收集下来。
[0061]
进一步的，通过检测反应后的bi金属和硫磺的质量，计算得出金属硫化物的分解率和硫磺收率，从而完成分解脱硫过程。
[0062]
结果：本实施例1使用的塔式聚光器2的吸热温度可在800℃以上，吸热效率可以达到86％，通过测试蓄电系统7的热转化效率可以达到64％，通过测试换热系统7的热转化效率可以达到53％。本实施例1的硫化产氢过程在300℃持续反应8小时，在气相色谱仪23中每间隔半小时进样一次进行分析，共进样16次，通过检测h2s减少量和h2产生量与h2s初始含量进行对比，计算得出h2s转化率和h2产率，发现随着时间的增加，h2s转化率和h2产率都出现先增加后减少的趋势，h2s转化率最高可以达到87％，8小时后降至34％，h2产率最高可以达
到65％，8小时后降至27％；通过检测反应后的bi金属和硫磺的质量，计算得出金属硫化物的分解率和硫磺收率，发现金属硫化物的分解率可以达到42％，硫磺收率可以达到25％，但由于硫磺和金属bi回收困难可能造成数据一定的误差。
[0063]
实施例2：采用图1所示的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，本实施例2与实施例1步骤基本相同，所不同的是，采用碟式式聚光器3和槽式聚光器4连用、使用金属硫化物ni3s2来实现该反应系统。
[0064]
结果：本实施例2，经测试，碟式聚光器3的吸热温度可在600℃以上，吸热效率可以达到95％，槽式聚光器4的吸热温度可在400℃以上，吸热效率可以达到93％。通过测试蓄电系统7的热转化效率可以达到67％，通过测试换热系统7的热转化效率可以达到50％。本实施例2的硫化产氢过程在300℃持续反应8小时，在气相色谱仪23中每间隔半小时进样一次进行分析，共进样16次，通过检测h2s减少量和h2产生量与h2s初始含量进行对比，计算得出h2s转化率和h2产率，发现随着时间的增加，h2s转化率和h2产率都出现先增加后减少的趋势，h2s转化率最高可以达到63％，8小时后降至19％，h2产率最高可以达到47％，8小时后降至12％；通过检测反应后的ni3s2和硫磺的质量，计算得出金属硫化物的分解率和硫磺收率，发现金属硫化物的分解率可以达到37％，硫磺收率可以达到21％，但由于硫磺和ni3s2回收困难可能造成数据一定的误差。
[0065]
对比例3：采用图1所示的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，本对比例3与实施例1、2步骤基本相同，所不同的是，采用塔式聚光器2、碟式式聚光器3和槽式聚光器4连用、使用金属硫化物v2s3来实现该反应系统。
[0066]
结果：本对比例3，经测试，使用的塔式聚光器2的吸热温度可在800℃以上，吸热效率可以达到88％，碟式聚光器3的吸热温度可在600℃以上，吸热效率可以达到96％，槽式聚光器4的吸热温度可在400℃以上，吸热效率可以达到92％。通过测试蓄电系统7的热转化效率可以达到69％，通过测试换热系统7的热转化效率可以达到57％。本实施例2的硫化产氢过程在300℃持续反应8小时，在气相色谱仪23中每间隔半小时进样一次进行分析，共进样16次，通过检测h2s减少量和h2产生量与h2s初始含量进行对比，计算得出h2s转化率和h2产率，发现随着时间的增加，h2s转化率和h2产率都出现先增加后减少的趋势，h2s转化率最高可以达到54％，8小时后降至26％，h2产率最高可以达到45％，8小时后降至17％；通过检测反应后的v2s3和硫磺的质量，计算得出金属硫化物的分解率和硫磺收率，发现金属硫化物的分解率可以达到25％，硫磺收率可以达到14％，但由于硫磺和v2s3回收困难可能造成数据一定的误差。

技术特征：
1.一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述系统包括压力泵1、塔式聚光器2、碟式聚光器3、槽式聚光器4、储热系统5、传热装置6、蓄电系统7、输电系统8、换热系统9、供热系统10、冷凝器11、出气装置12、出气管道13、出气管道14、进气管道15、反应装置16、均匀供热装置17、反应管18、反应物质19、h2s气瓶20、进气装置21、出气装置22、气相色谱仪23，其中所有部件均为耐高温防腐蚀材料订制。2.一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述反应系统利用太阳能聚光装置进行储热，该太阳能聚光器可以是碟式聚光器、塔式聚光器、圆台式聚光器、槽式聚光器、组合平面镜聚光器、双曲面聚光器、抛物面聚光器、复合抛物面聚光器、折射式聚光器，同时配有自动跟踪装置，该装置能根据太阳光方向来调整聚光器的方向，使得聚光器始终垂直于太阳入射光线，太阳角度追踪更为精确。3.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述储热系统主要为熔盐储热装置，熔盐主要成分为混合硝酸盐，同时储热系统中还配备熔盐泵、熔盐罐、蒸汽发生器、保温材料、玻璃关键设备，以防止冻堵；主要利用材料在升温或降温过程中的温差而实现热能存储，在整个工作温度范围内，储热材料始终保持液态，储热时长可在4h以上，最大饱和蒸汽压力为2.5mpa，系统热效率＞90％，使用寿命＞20年。4.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述传热装置主要通过传热介质对储热系统内的热能进行传递到蓄电系统或换热系统，传热介质可以是水及水蒸汽、钠钾合金、矿物型导热油、合成型导热油、液态金属、熔盐、惰性气体中的一种。5.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述蓄电系统实现储热用于反应装置供热的第一种利用形式，通过传热装置的热能转化为电化学能，其主要结构可以是镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、碱锰电池、铅蓄电池中的一种组成的大型蓄电池，同时配备电能管理设备，可以显著提高电能的利用率，减少电能损失。6.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述输电系统的主要作用是将蓄电系统内的电能输出给系统提供电能，输电系统主要由逆变器和变压器组成，逆变器主要将蓄电系统内的直流电能转换成交流电能，变压器则将交流电能调节为适合系统的具体用电参数，逆变器可以是晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器、绝缘栅双极晶体管逆变器、调频式逆变器、调脉宽式逆变器、谐振式逆变器、定频硬开关式逆变器、定频软开关式逆变器中的一种，变压器可以是单相变压器、三相变压器、多相变压器、双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器、芯式变压器、壳式变压器、环型变压器、金属变压器、辐射式变压器；该系统同时配备通电系统、检测系统、电子控制系统等电路常用系统用于完成输电过程。7.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述换热系统实现储热用于反应装置供热的第二种利用形式，主要作用是将传热装置内的热能通过热传递的方式进行供热，主要由内部的换热器构成，换热器可以是蓄热式换热器、间壁型换热器、管壳式换热器、板式换热器、翅式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、夹套式换热器、双管板换热器、陶瓷换热器、混合式换热器中的一种，换热器
的温差大小、导热系数、换热面积、湍流程度均符合传热系统参数要求。8.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述供热系统主要作用是将输电系统或换热系统所提供的电能或热能对反应装置进行数字型控制供热，供热系统主要由电阻加热器、自动控温装置、数字控制器、显示仪构成，输电系统的电能主要通过供热系统内的电阻加热器进行输出供热，换热系统的热能则通过供热系统内的自动控温装置进行均匀控温并供热，整个过程由供热系统内的数字控制器及显示仪进行智能调节。9.一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统，其特征在于，所述分步法分解硫化氢反应系统由反应装置、均匀供热装置、进气装置、反应管、出气装置、h2s气瓶、冷凝器、气相色谱仪构成，通过分步法分解硫化氢过程实现，第一步是由硫化氢与金属或金属硫化物在反应管内发生反应得到金属硫化物和氢气，为硫化产氢过程，二是通过对所得金属硫化物进行热分解得到原金属或金属硫化物及硫磺，为分解脱硫过程；第一步反应后的气体通过出气管道进入气相色谱进行分析，第二步得到的硫磺通过出气管道进入冷凝器进行冷凝并收集，整个过程中的出气装置内配备有过滤器、干燥器用以排除杂质对色谱的干扰或损害。

技术总结
本发明公开了一种太阳能聚光供能用于分步法分解硫化氢的反应系统。该系统可以对太阳能聚光的热能进行收集并将其输入储热系统加以利用，主要通过传热装置进行两种形式的利用：一是通过蓄电系统和输电系统将储热通过电化学方法储存电能用于供能，二是通过换热系统将储热以热能形式供能，两者均可为分步法分解硫化氢反应过程提供能量。分步法通过两步进行，一是硫化氢在较低温度下与金属或金属硫化物反应得到金属硫化物和氢气，为硫化产氢过程，二是通过对所得金属硫化物在较高温度下进行热分解得到原金属或金属硫化物及硫磺，为分解脱硫过程。本发明的主要优势在于通过该系统就可以直接利用太阳能对硫化氢进行分解制取氢气和硫磺。氢气和硫磺。氢气和硫磺。


技术研发人员：周莹 段元刚 于姗 黄泽皑 张瑞阳 唐春 付梦瑶 黄靖元 李思婕
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/10/7