硫化氢是一种无色有剧毒的酸性气体,广泛伴生于天然气开采、炼油、煤化工等工业过程。
这种物质不仅具有强烈的腐蚀性,而且易被氧化为二氧化硫,进而形成酸雨,对生态环境和人类健康构成严重威胁。
据统计,我国每年处理的硫化氢量约80亿立方米,全球年处理量超过700亿立方米,潜在待处理量更是高达4万亿立方米。
如何安全、高效地处理这一工业污染物,长期以来都是天然气、石化、煤化工等行业面临的重大难题。
传统硫化氢处理方法存在明显局限。
常规工艺虽能实现污染物的消除,但往往无法充分利用其中蕴含的能源价值,造成资源浪费。
李灿院士团队经过十余年的实验室研发,突破性地提出了离场电催化全分解硫化氢的新思路。
这一技术通过电化学手段,将硫化氢分子完全分解,同时实现氢气和硫磺的同步生成,既解决了环境污染问题,又实现了资源的高效利用。
该技术的工业示范项目以河南能源集团新乡中新化工20万吨/年甲醇装置中副产的硫化氢为原料。
装置采用撬装模块设计,由硫化氢氧化生产硫磺、质子还原产氢和电化学池三个主体单元组成。
运行数据充分验证了该技术的可靠性和高效性:连续运行超过1000小时,硫化氢完全转化率接近100%,尾气中硫化氢浓度低于1ppm;产品硫磺纯度超过99.95%;氢气纯度达到99.999%,达到工业级高纯氢气标准。
这些指标充分说明该技术已具备工业化推广的条件。
评价委员会专家一致认为,该成果达到国际领先水平,建议扩大装置规模,加快推广应用。
目前,该技术已获授权专利12项,申请共计26项,形成了完整的专利保护体系,为后续产业化奠定了坚实的知识产权基础。
这一成就凝聚了我国科研团队二十余年的探索努力,代表了我国在非常规能源处理领域的创新能力。
该技术的突破具有多重意义。
从环保角度看,它最大程度上实现了硫化氢等污染排放物的清洁化处理,有助于改善工业地区的环境质量。
从经济角度看,通过"制氢+制硫黄"的双重资源化收益,将原本的污染物转变为有价值的产品,提高了资源利用效率。
从产业角度看,为高含硫化氢资源的开发利用提供了关键技术支撑,有利于推动天然气、石化、煤化工等传统产业的绿色低碳转型升级。
把硫化氢从“必须严控的有毒废气”转变为“可利用的氢源与硫源”,体现了绿色发展理念下的技术创新方向。
下一步的关键在于规模化工程验证与产业协同落地:既要用更高标准守住安全与环保底线,也要通过技术进步与机制创新打开资源化价值空间,让更多工业副产物在循环利用中实现减污、增效与降碳的统一。