硫化氢制氢气和硫磺间接电解技术研究进展.pdf

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1、专论与综述齐QI鲁LU石油PE化TR工OC，H2E0M15IC，A4L3(3TE)C：H23N2OL—O2G3Y9硫化氢制氢气和硫磺间接电解技术研究进展宋增红，刘剑利，刘爱华，许金山，达建文(中国石化齐鲁分公司研究院，山东淄博255400)摘要：利用电化学法分解硫化氢制备氢气和硫磺，不仅可以实现对废气的有效治理，还可以回收得到氢和硫资源，是目前很有发展前景的工艺。文章综述了间接电解法的研究现状，指出了亟待解决的主要问题及发展趋势。关键词：硫化氢氢气硫磺间接电解法中图分类号：TQ116．2文献标识码：A文章编号：1009—9859(2015)03—0232-08硫化氢(Hs)

2、是石油和天然气开采、加工、煤硫磺在电极上析出造成的阻碍，且作为中间循环化工等行业中广泛存在的有毒有害气体，是仅次剂的Fe¨／Fe不在双反应过程中消耗而使得该于噪声的六大公害之一⋯，若直接排放会对环境流程可以连续进行J。整个过程的反应如下：造成严重污染。此外，H：s在有氧或湿热条件下，氧化反应器中：会严重腐蚀金属管道、烧毁仪器仪表等。另一方2Fe+H2S=2Fe+2H+s面，我国的Hs资源储量丰富，合理的利用Hs电解反应器中：使之转化为氢气和硫资源，对于增加能源供应、保①阳极：2Fe=2Fe+2e；护生态环境具有非常重要的实际意义。②阴极：2H+2e=H2f传统的Hs处理工艺

3、主要有克劳斯法和湿电解反应器总反应：式吸收法。这两类方法处理含Hs的气体可达2Fe+2H=2Fe+H2f到较高的净化度，脱硫的同时回收硫磺。但最大整个过程的总反应：HS=S+HT的缺点是其中的氢元素被氧化为水而浪费掉。为间接电解反应过程中，以何种氧化还原剂作了实现资源的综合利用，近年来，利用间接电解法为中间循环剂的选择尤为重要，因为它直接关系处理HS的新技术逐渐受到人们的重视。到Hs吸收率以及硫磺纯度等问题。长期以来，人们对此进行了大量研究，主要以喹啉／四氢喹1国内外间接电解法的研究现状啉、Br2／Br一、I2／I一以及Fe¨／Fe等作为中间循间接电解法就是利用一种中间循环

4、剂吸收废环剂_3]。如Kalina等人用三碘离子对H2s水气中的H：s，产生单质硫，吸收液电解再生，循环溶液进行氧化，生成硫和HI。HI溶液再用电化使用，同时产生氢气。其系统主要由氧化反应器学方法处理生成氢气和三碘离子。这种工艺可以和电解反应器两部分组成，先后经过氧化吸收、硫避免直接电解法引起的阳极钝化问题。磺分离以及电解再生3个步骤。以可溶性铁盐作中间循环剂的选择要满足以下条件：①具有为吸收液的反应组分(中间循环剂)加以说明具将Hs氧化为硫单质的能力，同时又没有过度氧体过程：Hs在氧化反应器中被含Fe¨的吸收液化的副反应；②所生成的硫磺应易于分离；③吸收氧化生成硫磺，同时

5、Fe¨也被还原为Fe。硫磺HS后被还原的氧化剂应能在阳极不析氧的电位被分离出以后，含H和Fe的溶液被送往电解反应器，在阳极Fen被氧化为Fe¨，而后送回氧收稿日期：2015—08—05；修回日期：2015—08—16。作者简介：宋增红(1986一)，女，理学博士。2014年毕业于化反应器循环使用。H穿过离子交换膜进入阴中国科学院兰州化学物理研究所，研究方向为新型离子液体极被还原为H，从阴极释放出来。由于将析硫和的设计合成及材料摩擦学性能，现在中国石化齐鲁分公司研析氢相分离，因此从根本上避免了直接电解法中究院从事博士后研究工作。电话：0533—7511297。第3期宋增红，等

6、．硫化氢制氢气和硫磺间接电解技术研究进展下再生，同时阴极析出氢气，电极反应应当简单易反应器有效缓解了硫磺对吸收反应器的堵塞，双控；④氧化剂的氧化态及还原态都应稳定存在、无极板式电解反应器的开发则简化了电解反应器的污染、毒性小。结构，在H：s制氢的连续化进行、H：S制氢过程的经过大量实验，研究人员发现在强酸性条件氢平衡以及吸收液的循环等方面取得了关键性的下以Fe¨／Fe作为氧化吸收剂达到的效果最为突破，为进一步的中试试验奠定了技术基础。理想。因此，人们大多选择Fe¨／Fe溶液作为中南工业大学的刘常青等人在研究氧硫化氢间接电解技术的中间循环剂。化吸收硫化氢的影响因素中指出氯化铁

7、水溶液氧1．1国外对Fe¨／Fe“作中间循环剂电解H2S化吸收H：s时的酸度和cl一的含量不宜太高，且的研究温度应该控制在60～70℃，在此温度下即保证了迄今为止，Et本在这方面所做的工作较多。对Hs的吸收率，还可以得到纯度及颗粒大小适20世纪8O年代，日本科学家Fuji提出了用可溶中的硫磺。性铁盐作强酸性脱硫剂为代表的H：s脱硫制氢鄂利海等人对该工艺的电解再生过程进工艺，并于20世纪80—90年代在日本得到了较行改进，用陶瓷隔膜代替离子交换膜，提高了隔膜深入的研究和开发’。El本专利报道，在的使用寿命，并提出了控