硫化氫低溫脫除技術的研究進展和趨勢分析

鄭東升

摘 要 隨著科技的進步，時代的變化，為滿足社會的需求，開采能源以及研發各種新能源成為當今世界能源的一股熱潮。各種先進的技術手段為人們的生產生活帶來了很大的便利，同時使用科學手段也是當今社會發展的趨勢，而硫化氫低溫脫除技術就是其中一種。硫化氫是一種惡臭的天然氣，并且也是一種有毒氣體，但它在我們的生活中有很大的作用，本文對硫化氫進行簡介以及對硫化氫低溫脫除技術進行簡單概括，并分析了幾種硫化氫低溫脫除技術及其應用前景。

關鍵詞 低溫脫除技術;應用與研發;硫化氫

引言

硫化氫在工業上有些很大的用途，為了更好地了解硫化氫低溫脫除技術，對于活性炭做吸附劑低溫脫硫、金屬氧化物作為吸附脫硫劑低溫脫硫、氧化硅和胺類作為低溫脫硫的吸附劑都做出了詳細介紹。

1硫化氫的簡介和硫化氫低溫脫除技術概括

1.1 硫化氫的簡介

硫化氫是一種有毒的氣體，它存在于天然氣和焦爐煤氣當中。所以就導致了未經處理的天然氣和焦爐煤氣使用的時候會對人體產生很大的壞處。這就使得天然氣和焦爐煤氣的脫硫技術應運而生[1]。

1.2 硫化氫的低溫脫除技術的概括

通常情況下，要把天然氣等氣體里的硫化氫脫除到十的負六次方的以下，這個數量級可以在化學中認為不存在硫化氫，因為即使上述含有硫化氫的氣體當中只中含有很少量硫化氫也會對人體還有環境造成很大的傷害，還會因為這些少量的硫化氫導致管道和設備腐蝕和使后面的催化劑失效。現在關于硫化氫的低溫脫除研究非常多，硫化氫的脫除一般都要在低溫下，大約為小于兩百度的溫度下進行。一般情況下，硫化氫的低溫脫除都會使用胺類溶液進行吸收。這種吸收脫硫法操作便捷，能源消耗非常小等優點受到很多的關注與研究，但是濕法脫硫的吸收速率很低而且試劑很容易揮發，造成浪費，金錢成本與時間成本都很高。本文現在從不同方面探討這些吸附試劑。

2低溫脫硫的幾個方法

2.1 活性炭做吸附試劑進行低溫脫硫

活性炭做吸附劑進行低溫脫硫是最早使用的一種方法，活性炭的吸附力強，活性炭的比表面積非常大，活性炭還有很好的孔隙結構，這些都是它吸附力強的重要原因。活性炭脫硫的效率和混合氣體的物理性質，如混合氣體的濕度有關，還和混合氣體表面上的化學環境等因素有關。活性炭進行低溫脫硫的化學機理就是活性炭表面上的活性物質進行做催化劑，催化硫化氫與氧氣進行反應，反應是一摩爾的硫化氫和半摩爾的氧氣反應生成硫單質。上述反應會分成以下幾個過程進行，第一步是混合氣體中的水分子被活性炭所吸附，在表面形成了一層水膜。第二步就是硫化氫還有氧氣順著活性炭的孔隙進入活性炭的孔內，這個過程中，硫化氫會被活性炭上的水膜分解，而氧氣也會被活性炭內部的表面活性劑吸附活化，會和分解后的硫氫基團反應。而第三步是氧氣中的氧氧雙鍵斷裂與硫氫基團反應生成的硫單質，慢慢地會堆積在活性炭上。以此來達到吸附分解硫化氫的作用[2]。

2.2 金屬氧化物作為吸附脫硫劑進行低溫脫硫

因為硫化氫的表面的金屬位和金屬陽離子具有親和性，所以金屬的氧化物變成了很好的，也是人們常用的脫硫劑，金屬氧化物和硫化氫的反應機理很簡單，大概就是金屬陽離子和負二價的硫陰離子反應生成金屬硫化物，而硫化氫中的氫離子會和金屬氧化物中的氧負離子反應生成水。在近些年，很多金屬氧化物被用作了低溫脫硫的試劑，比如氧化銀，氧化銅，氧化鎳，氧化鋅，氧化鈦，氧化鐵等各種金屬氧化物。這些當中的氧化銅，氧化鋅，氧化鈦，被人們稱為最有發展力和最具有研究價值的低溫脫硫劑。人們最早所用作低溫脫硫的金屬氧化物為水合氧化鐵，使用的時候，必須要特別嚴格的控制溫度還有水分的含量，因為用氧氣再生水合氧化鐵的時候會放出大量的熱而造成很嚴重的安全隱患。還會造成環境的破壞，所以現在人們都使用氧化鋅代替[3]。

2.3 氧化硅和胺類作為低溫脫硫的吸附劑

最近這些年，研究人員突破了傳統的低溫脫硫劑設計思路，研發了很多的新型低溫脫硫劑，比如現在要介紹的氧化硅和胺類化合物作為低溫脫硫的吸附劑。氧化硅因為它的比表面積非常大，而且它的孔隙有序排列的這個結構，使得它成為非常好的活性功能團的嫁接載體。氧化硅表面上的羥基基團對著表面現象有很大的作用，表面現象就是例如吸附，表面改性等現象。所以表面上具有豐富硅羥基的，具有二氧化硅有序孔道結構的物質都是很好的表面改性材料，它們都會被應用廣泛，例如，MCM-41等物質。現有研究人員用3-氨基丙基三乙氧基硅烷嫁接到CMC-48上面來作為吸附硫化氫的低溫脫硫劑，實驗結果證明該吸附劑有非常好的脫硫的能力，還有研究人員使用聚乙烯亞胺，將其負載到SBA-15上面，經過實驗研究后發現，負載的聚乙烯亞胺會均勻的分散到SBA-15的有序的孔道上面，事實證明，該物質有很好的再生的性質還有穩定的性質。

3低溫脫硫劑的應用前景

上面的內容很詳細地介紹了一些低溫脫硫劑，顧名思義，這些試劑的主要用途是低溫脫硫。現在，石油等資源緊缺，而且石油等燃料會造成非常嚴重的環境污染。而天然氣作為一種新的無污染能源應運而生，但是大部分的天然氣中都含有硫化氫這種有毒物質，所以，怎樣去除硫化氫顯得特別重要。上面介紹的都是一些去除硫化氫的方法。目前我國單從四川的天然氣脫硫產生的硫黃，就占到了全國百分之三十[4]。

4結束語

硫化氫的應用前景很大，尤其是在可再生能源的匱乏下，對于硫化氫的應用與研發，就顯得尤為重要，這不僅僅是對硫化氫研究的進步，更是科學界的一個里程碑，硫化氫低溫脫除技術通過不斷的研究也有了很大的進步，通過不懈的努力和研究，對于硫化氫的應用與研究可以更進一步。

參考文獻

[1] 蔡培，王樹立，趙會軍.天然氣脫硫工藝的研究與發展[J].管道技術與設備，2008，（4）：1719.

[2] 吳浪，張永春，張安峰，等.活性炭脫除低濃度硫化氫進展[J].低溫與特氣，2005，23（2）：5-9.

[3] 肖永厚，王樹東，袁權.浸漬活性炭脫除硫化氫研究進展[J].化工進展，2006，25（9）：1025-1030.

[4] 譚小耀，吳迪鏞，袁泉.浸漬活性炭脫硫過程中孔結構及氣體濕度的影響[J].化工學報，1997，（48）：237-240.