熱化學硫碘循環(huán)硫化氫分解聯(lián)產氫氣和硫磺系統(tǒng)的基礎問題研究.pdf

1、作為石油煉制，煤化工生產及天然氣加工過程中副產的廢氣硫化氫，是來源豐富的可利用的資源?？藙谒构に嚮厥樟肆蚧牵琀2S中富含的氫卻沒有得到利用。熱化學硫碘循環(huán)硫化氫分解聯(lián)產氫氣和硫磺系統(tǒng)，具有反應條件溫和、熱效率高、不受H2S分解平衡限制、污染物排放低等優(yōu)點，易實現(xiàn)工業(yè)化應用。
　　H2S-H2SO4反應系統(tǒng)是循環(huán)系統(tǒng)的核心反應和起始步驟。本文首先應用Factsage軟件探討了不同溫度、壓力、反應物比例對熱力學可行的H2S-H2SO4

2、反應和H2S-SO2Wackenroder副反應的影響：常壓下，H2S-H2SO4反應的產物臨界溫度為136℃，此時SO2與S產物比為化學計量數(shù)之比(1:1)，壓力下降產物臨界溫度降低；H2S與硫酸溶液反應的實質是與其中的H2SO4分子反應，136℃下硫被質量濃度大于94.2wt％的濃硫酸氧化，產物只有SO2。壓力對Wackenroder副反應無影響，溫度對抑制副反應的作用也極微。其次在設計的連續(xù)式鼓泡塔反應器系統(tǒng)中開展不同進氣流速、溫

3、度，反應物濃度下的反應特性試驗研究，并對固體產物進行分析。主要結論有：反應受傳質控制，H2S進氣流速提高，氣液接觸面積增大，生成的SO2量增多；溫度升高有利于提高H2S轉化率得到更多的SO2產物，在70℃以上時使用濃硫酸溶液(>88.75wt％)更易避免副反應的發(fā)生；酸濃度>90wt％的反應條件下SO2產量保持等速直線型增長，可獲得高于40％的H2S轉化率，H2S與57wt％稀硫酸反應轉化率低，產氣量不穩(wěn)定；H2S進氣濃度越高，H2S轉

4、化率和SO2產量越高，影響作用在反應中前期尤為明顯。XRD分析表明固體產物是正交硫晶體(S8)。SEM照片顯示粉末狀生成物有良好的球形度，表面松散多孔，團狀生成物則由于硫晶體成核與生長的速度不同而呈現(xiàn)不同區(qū)域(文中筆者以平滑區(qū)域、類鐘乳區(qū)域和普通區(qū)域命名)的表面形貌。
　　最后，利用Aspen Plus軟件設計并計算了氫氣產率1mol/s的硫碘循環(huán)硫化氫分解系統(tǒng)的質量、能量平衡，計廢熱發(fā)電時系統(tǒng)最高產氫熱效率為40.865％。HI