炼厂酸性气光催化分解制氢循环利用的实验研究

我国大中型炼油厂均采用传统的Claus工艺处理含硫化氢的酸性尾气,设备投资大且能耗高。仅该工艺一项，我国硫化氢资源中每年有两万吨氢被氧化为水，使得大量具有应用价值的氢被无谓消耗。另一方面，太阳能分散、不稳定、不连续的特点限制了其规模应用。将太阳能转化为氢能，既可解决太阳能利用难题，又可实现可再生能源的高效制备，具有重大的社会经济效益；本课题基于太阳能光催化制氢技术，对炼厂大量排放的酸性尾气的高效低成本处理和循环利用进行探索性研究。具体从催化剂及反应工艺两方面展开实验研究工作。以硫化氢为原料通过热硫化技术制备催化剂，并探索催化剂热硫化再生技术；模拟含有CO2、NH3等杂质的实际炼厂酸性气，进行可见光光解制氢同时回收硫的研究。通过设计连续流循环光催化分解硫化氢制氢工艺，研究各种杂质及反应温度、压力、流速等参数对制氢活性的影响，为未来该技术在大型炼厂的实际应用，提供理论依据。

我国大中型炼油厂均采用传统的 Claus 工艺处理含硫化氢的酸性尾气,设备投资大且能耗高。仅该工艺一项，我国硫化氢资源中每年有两万吨氢被氧化为水，使得大量具有应用价值的氢被无谓消耗。本课题基于太阳能光催化制氢技术，对炼厂大量排放的酸性尾气的高效低成本处理和循环利用进行探索性研究。具体从催化剂及反应工艺两方面展开实验研究工作。根据硫化氢分解光催化反应的特点，项目开发出多类无需负载贵金属的高效光催化剂；以硫化氢为原料通过热硫化技术制备催化剂，并探索催化剂热硫化再生技术；通过设计连续流循环光催化分解硫化氢制氢工艺，研究各种杂质及反应温度、压力、流速等参数对制氢活性的影响。项目执行过程中，制备出透明的玻璃基质光催化剂，其光学通透、粒径可控，极有希望运用于流化床光催化反应器。我们就此锁定研究方向，提出了以硫化氢为气源设计鼓泡式流化床光催化反应器，并在前期探索中取得了较好效果。相关学术思想已经申请了国家自然科学基金面上项目，并获得资助（编号:No.21276206；起止时间:2013.1-2016.12）。未来在反应器优化设计的基础上，将进行模拟实际炼厂酸性气，进行可见光光解制氢同时回收硫的研究。. 项目执行过程中，在化学化工及能源领域国际著名期刊Chem Eur J, AIChE J, Ind Eng Chem Res，Inter J Hydrogen Energy等杂志上发表SCI收录论文13篇，授权国家发明专利1项，申请国家发明专利1项，培养毕业硕士研究生1名，项目超额完成了既定研究目标，相关研究成果，为未来该技术在大型炼厂的实际应用，提供理论依据。