硫化氫氣體資源的高值化利用你怎么看？

    從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所了解到，該所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部和昆士蘭大學(xué)納米材料中心合作，開發(fā)出一種光電催化—化學(xué)耦合分解硫化氫的綠色轉(zhuǎn)化技術(shù)，能夠同時得到氫和硫。

　硫化氫略重于空氣，主要產(chǎn)生于天然氣凈化、石油煉制以及制煤氣、制革、制藥、造紙、合成化學(xué)纖維等生產(chǎn)過程。硫化氫是大氣的主要污染物之一，不僅危害人體健康﹐還會嚴重腐蝕設(shè)備。特別是在天然氣輸送和大規(guī)模的石油加氫精制過程中，由于其具有強烈的毒性，可導(dǎo)致含水量提高和腐蝕性氣體（如H2S）增強，增加了石油管線鋼發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，對油、氣的安全開采和輸送影響極大。傳統(tǒng)的克勞斯處理方法可以將硫化氫部分氧化得到硫和水，又損失了很多的氫，硫化氫氣體本身的資源未得到充分利用，價值不能充分體現(xiàn)。

　近年來，大連化所物發(fā)展了雙助光催化劑Pt-PdS/CdS體系，在可見光下以H2S作為原料可以高效制氫，量子效率高達93%。在中石化集團的支持下，該項技術(shù)研發(fā)完成了實驗室小型放大試驗。此后該所畢業(yè)的宗旭博士在昆士蘭大學(xué)做博士后期間提出了一種創(chuàng)新的硫化氫轉(zhuǎn)化工藝過程，并與大連化物所李燦院士領(lǐng)導(dǎo)的太陽能研究部合作，實現(xiàn)了光電催化—化學(xué)耦合分解硫化氫，同時得到氫氣和硫。


    該過程涉及兩個反應(yīng)步驟，第一步利用I3-/I-或Fe3+/Fe2+電對的氧化態(tài)高效捕獲H2S得到硫和還原態(tài)；第二步采用光電催化還原質(zhì)子產(chǎn)氫，同時將電對的還原態(tài)氧化。利用I3-/I-或Fe3+/Fe2+循環(huán)，將兩個高效的反應(yīng)過程耦合起來，實現(xiàn)了光電驅(qū)動的硫化氫的轉(zhuǎn)化。實驗表明，該體系可以實現(xiàn)H2S的連續(xù)高效轉(zhuǎn)化。

　業(yè)內(nèi)人士認為，該技術(shù)利用太陽能光催化和光電催化，不僅為解決天然氣和石油化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量H2S資源高值化轉(zhuǎn)化提供了一個新途徑，對于我國油氣的安全開采和輸送也有著十分重要的意義。

　目前已有的脫硫方法分干法和濕法兩類，干法脫硫包括氫氧化鐵法、活性炭法、克勞斯法和氧化鋅法等，濕法脫硫包括溶劑法、中和法和氧化法。

　氫氧化鐵法將鐵屑、濕木屑、氧化鈣制成脫硫劑脫除硫化氫，再生的氫氧化鐵可使用。此法脫硫效率高，適于凈化硫化氫含量低的氣體，但設(shè)備占地大，脫硫劑須定期再生和更換。

　活性炭法采用活性炭吸附硫化氫，通氧氣轉(zhuǎn)換成單體硫和水，用硫化胺洗去硫黃。此法的優(yōu)點是活性炭可繼續(xù)使用，缺點是不宜用于含焦油的氣體。

　克勞斯法先將1/3硫化氫氧化成二氧化硫，再使它在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)同剩余硫化氫反應(yīng)。此法可直接從氣相制取高質(zhì)量熔融硫。

　氧化鋅法將粒狀氧化鋅和硫化氫反應(yīng)生成硫酸鋅和水。此法凈化硫化氫含量低的廢氣，效率較高，但不經(jīng)濟。

　溶劑法用二乙醇胺水溶液吸收硫化氫形成“復(fù)合物”，加熱后硫化氫解析冷凝得到高濃硫化氫制成硫黃，溶液再生可繼續(xù)使用。此法溶劑易生產(chǎn)，價格低廉，工藝成熟，脫硫效率高，廣泛應(yīng)用于石油煉制的脫硫。

　中和法將硫化氫用堿性吸收液去除，富液經(jīng)加熱減壓處理使硫化氫脫吸，吸收液可循環(huán)使用。此法操作簡單，費用低，廢液少，但堿耗高，吸收液再生較困難，脫硫效率比較低。

　氧化法將硫化氫用堿性吸收液吸收后，在催化劑作用下氧化成硫黃，催化劑可用空氣再生后繼續(xù)使用，氧化法因催化劑和吸收液的不同分為對苯二酚法、砷堿法、A.D.A.法、達克哈克斯法等。

　國內(nèi)外業(yè)界對硫化氫的治理研究由來已久。自1809年英國人使用石灰乳凈化器脫硫以來的長達200年的時間里，以干法、濕法為代表的多種脫硫技術(shù)不斷獲得工業(yè)應(yīng)用，硫化氫治理技術(shù)看似已日臻完善。但細究起來卻不難發(fā)現(xiàn)，這些技術(shù)雖各有優(yōu)缺點，但基本都只停留在對硫資源的回收利用上，氫氣的回收一直未得到重視，硫化氫資源的高值回收也因此缺失了關(guān)鍵的一環(huán)。

　近年來，除了傳統(tǒng)用途外，氫氣作為一種很有發(fā)展前途的綠色能源得到了日益廣泛的重視，與此同時，原油的劣質(zhì)化趨勢加劇和油品質(zhì)量升級要求的提高也都增加了石油煉廠氫氣的需求量。在這一背景下，硫化氫中蘊含的氫氣也具有了回收的價值和意義。

　天然氣凈化、石油煉制是產(chǎn)生硫化氫的主要工業(yè)過程。如果能從這一過程產(chǎn)生的硫化氫中再進一步得到石油煉制需要的氫氣，那么就既解決了天然氣和石油化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的H2S廢氣污染問題，也實現(xiàn)了硫化氫資源的高值化利用，同時對于我國油、氣的安全開采和輸送也有著十分重要的意義，這恐怕也是該項目能夠獲得中石化支持及業(yè)界叫好的原因所在。

　如今，中科院大連化物所等機構(gòu)的科研人員已經(jīng)將其在實驗室進行了驗證。期盼這一技術(shù)構(gòu)想能夠早日在工業(yè)裝置上實現(xiàn)。

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