毒气变废为宝，新技术实现硫化氢消除和资源化利用

“我们用‘电剪刀’为毒气硫化氢进行‘外科手术’，使其制备成硫磺和氢气。”中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所 （以下简称为大连化物所）研究员李灿通俗地介绍了其团队研发的技术。基于该技术的项目一定程度上解决了环境污染问题，为天然气、石化、煤化工等行业提供了关键绿色转型方案。

1月6日，大连化物所李灿院士团队研发的“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”在北京通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价。评价专家组一致认为，该成果达到国际领先水平，建议扩大装置规模，加快推广应用。

离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺工业示范装置。中国科学院大连化学物理研究所供图

硫化氢容易形成酸雨，危害环境和人体健康

当前，以天然气、石油、煤炭等一次能源为主体的全球能源体系，在发展上正面临着硫化氢排放所带来的环境挑战。作为一种剧毒化合物，有着臭鸡蛋气味儿的硫化氢容易被氧化为二氧化硫并形成酸雨，危害生态环境和人体健康。

硫化氢主要伴生或副产于天然气开采、炼油化工行业和煤化工过程。据不完全统计，我国每年处理的硫化氢量约80亿立方米，全球范围内年处理量超过700亿立方米，潜在待处理量超过4万亿立方米。因此，实现硫化氢的完全消除与资源化利用，一直是天然气开采、炼油化工行业、煤化工等工业过程中长期面临的难题。

据李灿介绍，工业现行的硫化氢氧化制硫磺技术为克劳斯气相氧化工艺，该工艺无法完全消除硫化氢，会排放含硫污染物，需配套尾气处理工艺，流程冗长且复杂，同时氢资源会以水的形式损失。

技术走出实验室，可助力“双碳”目标

自2003年起，李灿院士团队便致力于探索利用光、电等非常规手段分解硫化氢。经过十余年，研发出具有我国自主知识产权的“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”。该技术利用电子介导将电极表面反应移离电极，在电极外的反应器中分别完成硫化氢氧化制硫磺和质子还原产氢。

“这项技术的投资成本小，约为传统的克劳斯气相氧化工艺的80%。且在制氢过程中，不会排放二氧化碳。”谈及新技术的优势，李灿说，相较于“电解水制氢”，该技术所用电费为前者的一半。

目前，技术已经走出实验室。研究团队联合相关企业在河南新乡建成了国内外首套年处理10万立方米硫化氢的中试示范装置。该装置目前已连续稳定运行超过1000小时，实现了硫化氢的完全转化，并生产出纯度高于99.95%的硫磺和纯度超过99.999%的高纯氢气。该装置采用撬装模块设计，可以拆成若干模块，未来使用场景更多，使用上也更加灵活。

据国际氢能协会预测，到2030年，我国绿氢规划产能约180万吨。若采用风光电驱动该技术，处理我国每年约80亿立方米的硫化氢，可在消除污染的同时回收约73万吨清洁低碳氢，相当于绿氢规划产能的40%，对推动相关行业实现“双碳”目标具有重要意义。

“离场电催化全分解硫化氢可以在温和、安全的条件下运行，在煤化工、石油化工、油气开采等行业具有很好的应用前景。”李灿说，该技术还有望用于处理VOC（挥发性有机化合物），助力大气污染治理。

新京报记者 张璐

编辑 张树婧 校对 付春愔