長久以來，如何高效、清潔地處理劇毒廢氣硫化氫，是全球能源化工行業(yè)共同的痛點。如今，這個難題有了“中國方案”。

1月6日，中國科學院大連化學物理研究所李燦院士團隊研發(fā)的“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫磺技術”在北京通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果評價。評價委員會專家一致認為：該成果達到國際領先水平。

該項目為天然氣、石化、煤化工等行業(yè)提供了關鍵綠色轉型方案，也為高含硫化氫資源開發(fā)與工業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了堅實支撐。

破解硫化氫消除之困

當前，以天然氣、石油、煤炭等一次能源為主體的全球能源體系，正面臨著硫化氫排放所帶來的環(huán)境挑戰(zhàn)。據不完全統(tǒng)計，我國每年處理的硫化氫量約80億立方米，全球范圍內年處理量超過700億立方米，潛在待處理量超過4萬億立方米。

為解決上述難題，李燦院士團隊自2003年起便致力于探索利用光、電等非常規(guī)手段分解硫化氫。經過十余年實驗室研發(fā)，團隊成功解決了規(guī)?；纸饬蚧瘹涔こ谭糯髥栴}，研發(fā)出具有我國自主知識產權的“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫磺技術”。

該技術在反應空間上解耦化學反應和電荷傳輸，利用電子介導將電極表面反應移離電極，在電極外的反應器中分別完成硫化氫氧化制硫磺和質子還原產氫。這一設計有效解決了硫磺在電極表面沉淀及污染電池隔膜的工程難題，緩解了催化劑表面氣泡粘附動力學對放氫反應的影響，實現(xiàn)了電化學系統(tǒng)與大型化工裝置耦合和工程放大，改變了傳統(tǒng)電催化體系的反應模式，在工程原理上具有安全性和可靠性。

從實驗室到工廠的“跨越”

目前，李燦院士團隊已與相關企業(yè)合作，在煤化工領域開展了硫化氫消除與資源化利用的首個工業(yè)示范項目。

該工業(yè)示范項目建成國內外首套10萬方/年離場電催化全分解硫化氫制氫和硫磺中試示范裝置，該裝置以河南能源集團新鄉(xiāng)中新化工20萬噸/年甲醇裝置中副產的硫化氫為原料，采用撬裝模塊設計，由硫化氫氧化生產硫磺、質子還原產氫和電化學池三個主體單元構成。

其主要包含四個方面的技術創(chuàng)新：離場電催化全分解硫化氫制氫和硫磺技術；高效率、高穩(wěn)定性的電化學池及系統(tǒng)；高轉化率、高效分離的硫化氫氧化熔融一體反應系統(tǒng)；高品質硫磺和高純氫氣回收技術。

運行數(shù)據顯示，裝置連續(xù)運行超過1000小時，實現(xiàn)了硫化氫的完全轉化（尾氣中硫化氫<1 ppm），產品硫磺純度>99.95%、氫氣純度>99.999%。

原創(chuàng)技術助力“雙碳”目標

據介紹，該技術屬領域內具有自主知識產權的原創(chuàng)性技術。目前，團隊已申請26項專利，其中12項已獲授權，并形成了完整的專利包。

該技術為硫化氫的完全消除與資源化利用提供了全新路徑，最大程度處理硫化氫等污染排放物，有效保護了生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)“制氫+硫磺”的雙重資源化收益，拓寬了工業(yè)領域清潔低碳氫的生產路徑。同時，這項技術也對我國氫能產業(yè)及低碳能源體系建設具有積極推動作用，兼具環(huán)境與經濟效益。

據國際氫能協(xié)會預測，到2030年，我國綠氫規(guī)劃產能約180萬噸。據團隊測算，若采用風光電驅動該技術，處理我國每年約80億立方米的硫化氫，可在消除污染的同時回收約73萬噸清潔低碳氫，相當于綠氫規(guī)劃產能的40%，對推動相關行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。