[發明專利]用于分解硫化氫的催化劑裝填方法和分解硫化氫的方法

有效

• 申請號: 201810136789.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN110124477B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 任君朋;張婧;厲建祥;張鐵;李亞輝;朱云峰;孫峰;石寧
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: B01D53/52
• 分類號: B01D53/52;B01D53/88;C01B17/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜;嚴政

本發明涉及硫化氫分解領域，公開了用于分解硫化氫的催化劑裝填方法和分解硫化氫的方法，裝填方法包括：按照物流方向，在低溫等離子體反應器中依次裝填分解催化劑A和分解催化劑B，所述分解催化劑A和所述分解催化劑B中均含有載體和負載在所述載體上的活性金屬組分，所述分解催化劑B的平均粒徑大于所述分解催化劑A的平均粒徑。本發明提供的前述用于分解硫化氫的催化劑裝填方法在用于將硫化氫分解為單質硫以及氫氣時，能夠相對于現有技術提供的方法具有更高的硫化氫轉化率。

技術領域

本發明涉及硫化氫分解領域，具體涉及一種用于分解硫化氫的催化劑裝填方法和一種分解硫化氫的方法。

背景技術

硫化氫(H₂S)是一種劇毒、惡臭的酸性氣體，不僅會引起金屬等材料的腐蝕，而且在化工生產中還容易導致催化劑中毒失活；另外，硫化氫還會危害人體健康，造成環境污染。因此，對石油、天然氣、煤和礦產加工等工業領域中產生的大量硫化氫氣體進行無害化處理時，無論從工藝需要、設備維護還是環保要求等方面考慮，均亟待解決。

目前工業上普遍采用克勞斯(Claus)法處理硫化氫，其方法是將硫化氫部分氧化得到硫磺和水。此方法雖然解決了硫化氫的無害化問題，但卻損失了大量氫資源。

隨著我國高硫原油加工量的增多，煉油加氫精制單元副產的含硫化氫酸性尾氣的量逐年增加，加氫精制所需的氫氣量也隨之增加；另外，氫氣作為油品加氫裂化，低碳醇合成、合成氨等化工工藝過程的主要原料，其需求量也非常可觀。因此，將硫化氫直接分解是一條理想的硫化氫資源化利用技術路線，既可以使其無害化，又可以生產氫氣和單質硫，不僅可以實現氫資源在石油加工過程的循環利用，還可以減少傳統烴類重整制氫帶來的大量二氧化碳排放。

目前，硫化氫分解方法主要包括：高溫分解法、電化學法、光催化法和低溫等離子體法等。在前述多種方法中，高溫熱分解法在工業技術上相對成熟，但硫化氫熱分解強烈地依賴于反應溫度，并且受熱力學平衡限制，即使反應溫度在1000℃以上，硫化氫的轉化率也僅為20％。另外，高溫條件對反應器材質的要求較高，這也會增加運行成本。此外，由于硫化氫熱分解轉化率低，需要將大量的硫化氫氣體從尾氣中分離并在系統中循環，因此也降低了裝置效率并且增加了能耗，這些均給其大型工業化應用帶來困難。采用膜技術雖然可以有效的分離產物從而打破平衡限制，提高硫化氫轉化率，但熱分解溫度往往會超過膜的極限耐熱溫度，使膜材料結構遭到破壞。電化學法則存在操作步驟多、設備腐蝕嚴重、反應穩定性差和效率低等缺點。光催化法分解硫化氫主要借鑒光催化分解水的研究，研究重點集中在開發高效半導體光催化劑等方面。利用太陽能來分解硫化氫，具有能耗低、反應條件溫和、操作簡單等優點，是較為經濟的方法。但這種方法存在處理量小、催化效率低并且催化劑容易失活等問題。

與其他分解方法相比，低溫等離子體方法具有操作簡單，裝置體積小，能量效率高等優點，而且其中涉及的反應具有高度的可控性，可在小處理量、難以集中處理情況下靈活地被應用。此外，由于其具有高能量密度和可縮短反應時間的特點，能夠實現在較低溫度下將硫化氫進行有效的分解，適合于不同規模、布局分散、生產條件多變的場合。而且，在回收硫磺的同時，低溫等離子體方法將氫資源回收，能夠實現硫化氫資源化的利用。

CN102408095A使用介質阻擋放電和光催化劑協同分解硫化氫，其方法是將具有光催化活性的固體催化劑填充在等離子體區，然而該方法存在硫化氫分解產生的硫磺會沉積在催化劑床層下方的缺點。

CN103495427A公開了利用低溫等離子體制備負載型金屬硫化物催化劑的方法，該現有技術的特征是，通過氣體放電使硫化氫氣體或者含硫化氫的氣體電離，形成均勻分布的低溫等離子體，利用該低溫等離子體與負載型金屬鹽前體直接相互作用生成金屬硫化物。由于避免了催化劑暴露在過高的溫度下，因此制備的催化劑不會出現熱團聚現象，從而顆粒尺寸更小，分散度更高。然而，該現有技術提供的催化劑在用于硫化氫的分解反應時，硫化氫的轉化率并不高。

發明內容