硫化氫資源高值化利用有新徑

文/陶 加

4月14日，筆者從中國科學院大連化學物理研究所了解到，該所潔凈能源國家實驗室太陽能研究部和昆士蘭大學納米材料中心合作，開發出一種光電催化—化學耦合分解硫化氫的綠色轉化技術，能夠同時得到氫和硫。

硫化氫略重于空氣，主要產生于天然氣凈化、石油煉制以及制煤氣、制革、制藥、造紙、合成化學纖維等生產過程。硫化氫是大氣的主要污染物之一，不僅危害人體健康,還會嚴重腐蝕設備。特別是在天然氣輸送和大規模的石油加氫精制過程中，由于其具有強烈的毒性，可導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生硫化物應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，硫化氫本身的資源未得到充分利用，價值不能充分體現。

近年來，大連化所物發展了雙助光催化劑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，該項技術研發完成了實驗室小型放大試驗。此后該所畢業的宗旭博士在昆士蘭大學做博士后期間提出了一種創新的硫化氫轉化工藝過程，并與大連化物所李燦院士領導的太陽能研究部合作，實現了光電催化—化學耦合分解硫化氫，同時得到氫氣和硫。

該過程涉及兩個反應步驟，第一步利用I3-/I-或Fe3+/Fe2+電對的氧化態高效捕獲H2S得到硫和還原態；第二步采用光電催化還原質子產氫，同時將電對的還原態氧化。利用I3-/I-或Fe3+/Fe2+循環，將兩個高效的反應過程耦合起來，實現了光電驅動的硫化氫的轉化。實驗表明，該體系可以實現H2S的連續高效轉化。

業內人士認為，該技術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過程中產生的大量H2S資源高值化轉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。