[發明專利]一種二氧化碳和硫化氫混合氣制取羰基硫的方法及裝置

有效

• 申請號: 202011616297.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112794327B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 趙璐;房克功
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C01B32/907
• 分類號: C01B32/907
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

本發明屬于一種制取羰基硫的新方法，一種二氧化碳和硫化氫混合氣合成羰基硫的方法，將堿土金屬改性硅藻土置于雙極板式反應器的反應腔內，通入氮氣以除去反應器中的空氣后，通入CO₂和H₂S混合氣，接通連接高壓電極和接地極的等離子體電源，調節電壓至1－100千伏、頻率1－30千赫茲，反應后得到羰基硫氣體。本發明還涉及合成羰基硫的裝置。

技術領域

本發明屬于一種制取羰基硫的新方法，具體涉及一種采用等離子體與堿土金屬改性硅藻土共同作用將二氧化碳和硫化氫混合氣制取羰基硫的方法。

技術背景

二氧化碳(CO₂)作為一種溫室氣體，導致全球變暖的同時又會引起海洋酸化，嚴重破壞了地球生態系統，對人類生存發展造成巨大威脅。而硫化氫(H₂S)是一種有著臭雞蛋味的酸性、腐蝕性有毒氣體，常危害人身安全及導致環境污染。在工業上，H₂S也會另催化反應中的催化劑中毒失活。

在天然氣、石油、煤炭開采利用中，將產生大量混合CO₂和H₂S酸氣。目前工業中多以克勞斯工藝來處理該混合酸氣，但這一工藝過程僅經其中的S元素回收，生成硫磺，并產生H₂O，CO₂在整個過程中并未發生反應，即無法實現氫源回收和碳減排。申請人前期研究實現了CO₂和H₂S混合酸氣制合成氣，請參見授權發明專利ZL201710469388.3。進一步研究中，申請人獨創性的采用新催化體系與等離子體結合完成了CO₂和H₂S混合酸氣一步法直接低溫合成羰基硫。

羰基硫，化學式：COS，一個C原子通過兩個雙鍵分別和O原子和S原子相連。是一種常溫狀態下為無色臭雞蛋氣味的可燃有毒氣體。但羰基硫是重要的有機合成中間體，在農藥工業上大量用于合成殺蟲劑、除草劑等。此外，也是合成氨基甲酸酯類除草劑的重要中間體，在精細化學品種有重要用途。

本發明中采用一步法直接將工業上的CO₂和H₂S混合廢氣轉化為羰基硫，既成功生產出重要的化學中間體羰基硫，又完成了對CO₂和H₂S變廢為寶的綠色清潔過程，也開拓出了一條生產羰基硫的新方法。本發明將在我國廢棄資源再利用領域及羰基硫生產領域具有重要價值。

本發明是以CO₂和H₂S混合酸氣為反應物，采用堿土金屬改性硅藻土作為催化劑，并連同等離子體，實現CO₂和H₂S混合酸氣在較低溫度(120-150℃)下一步直接轉化為羰基硫。既完成了CO₂和H₂S的無害化資源再利用過程，又生產了羰基硫，經檢索未發現有現有同類技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的制備羰基硫并同時完成對CO₂和H₂S混合酸性廢氣資源化、無害化處理的方法。

等離子體是物質的第四種存在形態。等離子體中富含大量激發態物種如激發態分子、原子、離子、高能電子及自由基等高活性物種。本發明采用堿土金屬改性硅藻土催化劑與等離子體協同的方法將CO₂和H₂S混合酸氣激發產生等離子體高活性反應物種，結合堿土金屬改性硅藻土催化劑的催化作用完成CO₂和H₂S混合酸氣一步法直接合成羰基硫。