[實(shí)用新型]低溫等離子體反應(yīng)設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820236531.4
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN208561681U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張婧;王林;張鐵;任君朋;徐偉;石寧;孫峰;朱云峰
• 申請（專利權(quán)）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: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04;C01B17/04;B01D53/32
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳靜;嚴(yán)政

本實(shí)用新型涉及等離子體化學(xué)領(lǐng)域，公開了低溫等離子體反應(yīng)設(shè)備，該反應(yīng)設(shè)備包括：內(nèi)筒(1)；外筒(2)，所述外筒(2)嵌套在所述內(nèi)筒(1)的外部；中心電極(3)，所述中心電極設(shè)置在所述內(nèi)筒(1)中；由固體導(dǎo)電材料形成且形成內(nèi)筒的至少部分側(cè)壁或環(huán)繞設(shè)置在內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)壁上的接地電極(4)；設(shè)置在接地電極和中心電極之間的阻擋介質(zhì)。本實(shí)用新型提供的低溫等離子體反應(yīng)設(shè)備能夠在明顯較高的硫化氫轉(zhuǎn)化率下實(shí)現(xiàn)硫化氫分解過程的持續(xù)和穩(wěn)定進(jìn)行，并且裝置能夠?qū)崿F(xiàn)長周期運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及等離子體化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫等離子體反應(yīng)設(shè)備。

背景技術(shù)

硫化氫(H₂S)是一種劇毒、惡臭的酸性氣體，不僅會(huì)引起金屬等材料的腐蝕，而且會(huì)危害人體健康，污染環(huán)境。目前我國大中型煉油廠均采用傳統(tǒng)的克勞斯法(Claus)處理含H₂S的尾氣，并回收硫磺。該方法只回收了硫化氫中的硫，卻將寶貴的氫轉(zhuǎn)化為水。從資源的綜合利用角度考慮，在傳統(tǒng)的硫化氫回收工藝中，氫資源并沒有得到有效的利用。因此，將硫化氫分解為硫磺和氫氣逐漸成為了國內(nèi)外科研工作者重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。

目前，硫化氫分解方法主要包括：高溫分解法、電化學(xué)法、光催化法和低溫等離子體法等。在前述多種方法中，高溫?zé)岱纸夥ㄔ诠I(yè)技術(shù)上相對成熟，但硫化氫熱分解強(qiáng)烈地依賴于反應(yīng)溫度，并且受熱力學(xué)平衡限制，即使反應(yīng)溫度在1000℃以上，硫化氫的轉(zhuǎn)化率也僅為20％。另外，高溫條件對反應(yīng)器材質(zhì)的要求較高，這也會(huì)增加運(yùn)行成本。此外，由于硫化氫熱分解轉(zhuǎn)化率低，需要將大量的硫化氫氣體從尾氣中分離并在系統(tǒng)中循環(huán)，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(yè)化應(yīng)用帶來困難。采用膜技術(shù)雖然可以有效的分離產(chǎn)物從而打破平衡限制，提高硫化氫轉(zhuǎn)化率，但熱分解溫度往往會(huì)超過膜的極限耐熱溫度，使膜材料結(jié)構(gòu)遭到破壞。電化學(xué)法則存在操作步驟多、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、反應(yīng)穩(wěn)定性差和效率低等缺點(diǎn)。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(diǎn)集中在開發(fā)高效半導(dǎo)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(yīng)條件溫和、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，是較為經(jīng)濟(jì)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(yōu)點(diǎn)，而且其中涉及的反應(yīng)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(yīng)用。此外，由于其具有高能量密度和可縮短反應(yīng)時(shí)間的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在較低溫度下將硫化氫進(jìn)行有效的分解，適合于不同規(guī)模、布局分散、生產(chǎn)條件多變的場合。而且，在回收硫磺的同時(shí)，低溫等離子體方法將氫資源回收，能夠?qū)崿F(xiàn)硫化氫資源化的利用。

目前，國內(nèi)外研究人員對低溫等離子體分解硫化氫技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，使用的放電形式主要包括輝光放電、電暈放電、滑動(dòng)電弧放電、微波等離子體、射頻等離子體和介質(zhì)阻擋放電等。

文獻(xiàn)《International journal of hydrogen energy》，2012,37：1335-1347.采用收縮正常輝光放電的方法分解硫化氫，在壓強(qiáng)0.02Mpa、溫度2000～4000K條件下得到硫化氫最低分解能耗為2.35eV/H₂S。但此反應(yīng)溫度高、壓強(qiáng)低，條件苛刻不易于實(shí)現(xiàn)。

文獻(xiàn)《International journal of hydrogen energy》，2012,37：10010-10019采用微波等離子體分解硫化氫，在大氣壓、溫度2400K條件下可將硫化氫完全分解，但分解后的氫和硫會(huì)在高溫下迅速復(fù)合重新生成硫化氫，目前尚未有相應(yīng)的淬冷措施。