我国突破硫化氢资源化利用技术瓶颈 全球首套中试装置实现稳定运行

长期以来,硫化氢作为天然气开采、石油炼化及煤化工等工业流程中的常见副产物,因其极高的毒性而成为困扰相关行业的顽疾。

这种剧毒废气不仅直接危害从业人员的身体健康,排放到环境中还会转化为酸雨,造成严重的生态污染。

如何既能完全消除硫化氢的危害,又能将其资源化利用,成为摆在科研工作者面前的重大课题。

自2003年起,李灿院士团队便瞄准这一难题展开攻关。

经过十余年的持续研究和技术积累,研究团队成功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。

该技术的创新之处在于突破了传统电催化反应的局限性。

与以往在电极表面进行化学反应的方式不同,新技术通过特殊的电子介导机制,将硫磺和氢气的生成反应巧妙地转移到电解槽外的独立反应器中进行。

这一设计创新从根本上解决了硫磺固体堵塞电极和隔膜的问题,同时避免了氢气气泡对析氢反应的干扰,使整个系统能够稳定、高效、规模化运行。

2024年1月6日,该科技成果在北京顺利通过评价,专家组一致认定其达到国际领先水平。

随后,研究团队与山东三维化学集团、榆林中科洁净能源创新研究院、灏鸣能源科技等企业合作,在河南新乡成功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,生产出纯度高于99.95%的硫磺和纯度超过99.999%的高纯氢气,真正做到了变废为宝。

从技术储备到工业应用的转化过程中,研究团队克服了多项工程难题。

他们先后研制出高效率、高稳定性的电化学池及系统,开发了高转化率、高效分离的硫化氢氧化熔融一体反应系统,并攻克了高品质硫磺和高纯氢气的回收技术。

目前,该技术已申请26项专利,其中12项已获授权,形成了完整的专利包,为后续的产业化推广奠定了坚实基础。

从能源战略的角度看,这项技术具有重要的现实意义。

若利用我国丰富的风光等可再生能源产生的电力来驱动该技术,处理国内每年排放的硫化氢,不仅可以消除污染,还能回收数量可观的"绿氢"。

这对于构建清洁低碳能源体系、推动工业绿色转型、实现碳达峰碳中和目标具有重要的积极意义。

相比传统的硫化氢处理方式,该技术实现了"制氢+硫磺"的双重资源化收益,拓宽了工业领域清洁低碳氢的生产路径。

展望未来,该技术在煤化工、石油化工、油气开采等行业具有广阔的应用前景。

专家建议进一步扩大装置规模,加快推广应用,将这一创新成果尽快转化为现实生产力,为我国工业的绿色升级做出更大贡献。

把“必须处理的有毒废气”转化为“可持续产出的清洁能源与化工品”,体现了绿色低碳技术从末端治理向源头减量、过程优化、资源回收的转变。

随着更多以安全为底线、以稳定运行为核心的工程化创新落地,工业减污降碳将不再是单向成本投入,而是有望形成环境效益与产业效益相统一的新增长点。