一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法技术

本发明专利技术涉及硫化氢和二氧化碳处理领域，一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法，硫化氢和二氧化碳混合气在反应器中首先经过硫化氢活化催化剂7然后经过二氧化碳活化催化剂8，在高压电场作用下生成合成气，所述硫化氢活化催化剂7和二氧化碳活化催化剂8的体积比为0.1—10。硫化氢活化催化剂7主要用于活化硫化氢分子，二氧化碳活化催化剂8主要用于活化二氧化碳分子。本发明专利技术方法工艺简单、操作容易并且成本低，有利于大规模生产。有利于大规模生产。有利于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法


[0001]本专利技术涉及硫化氢和二氧化碳处理领域，具体涉及一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法。

技术介绍

[0002]当前，过量二氧化碳排放已对生态环境造成严重危害。工业二氧化碳主要来源包括煤化工、石油化工、热力发电、水泥生产等诸多过程。现今常采用如二氧化碳捕集封存、生物利用及催化转化等技术以期实现降低二氧化碳排放目标。硫化氢是一种有强腐蚀性、臭鸡蛋味的剧毒气体，也是工业金属基催化剂的毒物，其燃烧生成的氧硫化物为造成酸雨的主要成分。它主要存在于油田伴生气、高炉煤气、天然气等生产中，排放受到严格的管控。
[0003]上述二氧化碳和硫化氢两种酸性废气常共存于石油化工、天然气化工、煤化工等工业生产中，并造成工业设备及管线腐蚀，必须进行无害化处理。譬如在煤间接液化过程中的水煤气变换及合成气净化单元会产出硫化氢和二氧化碳混合酸气且数量巨大，而克劳斯工艺是工业上一般采用的传统处理酸气方法。但该工艺对硫化氢和二氧化碳比例具有严格要求，并且能耗高、不能回收氢源以及减排二氧化碳。为此，探寻如何资源化利用硫化氢和二氧化碳酸气的新方法对保护环境、节约能源、实现化工过程绿色清洁具有重要意义。截至目前，已有大量报道关于二氧化碳或硫化氢的单独转化。而因为稳定的分子结构，在常规条件下难以活化硫化氢和二氧化碳分子，并且受热力学平衡限制，二者直接反应仅有极低的转化率。
[0004]不同于气态、液态、固态，低温等离子体是物质的第四种存在形态。在低温等离子体中，二氧化碳和硫化氢解离能分别为5.5 电子伏特和4.0 电子伏特，而电子能量达到1
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10电子伏特，这些高能电子数量巨大并通过非弹性碰撞将能量传递于二氧化碳和硫化氢分子，使其活化为激发态原子、激发态离子、激发态分子及自由基而发生化学反应。已有文献报道采用低温离子体法可显著提升二氧化碳或硫化氢单独转化性能，但二者同时转化的研究未受关注。通过采用低温等离子体打破热力学平衡限制，实现该过程热力学上有利，同时引入催化剂在反应动力学上加强，在温和条件下将具有强腐蚀性、毒性的硫化氢和温室气体二氧化碳无害化，同时产出合成气，可以实现以废治废的硫化氢和二氧化碳酸性废气资源化利用。然而，由于低温等离子体的复杂性，现有技术仍存在硫化氢和二氧化碳转化率低的缺点，尤其是二氧化碳转化率相对更低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术里转化硫化氢和二氧化碳制合成气的催化剂存在的硫化氢和二氧化碳转化率低的缺点，特别是二氧化碳转化率相对更低的问题，提供一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法，硫化氢和二氧化碳混合气在反应器中首先经过硫化氢活化催化剂7然后经过二
氧化碳活化催化剂8，在高压电场作用下生成合成气，所述硫化氢活化催化剂7和二氧化碳活化催化剂8的体积比为0.1—10。硫化氢活化催化剂7主要用于活化硫化氢分子，二氧化碳活化催化剂8主要用于活化二氧化碳分子。
[0007]所述硫化氢活化催化剂7和二氧化碳活化催化剂8都为硫化物与载体构成，其中载体为活性炭、碳分子筛、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、氧化镁、氧化硅、氧化铈、氧化钙、氧化钛、氧化铝、氧化锆中的一种，所述硫化氢活化催化剂7为硫化钴、硫化镍、硫化镉、硫化锌、硫化铜、硫化铁、硫化铬、硫化钨或硫化钼中的一种，所述二氧化碳活化催化剂8为硫化铌、硫化铑、硫化钯、硫化铂、硫化镓、硫化铈、硫化锰、硫化银或硫化铝中的一种。
[0008]所述硫化物硫化物与载体的质量比为0.1－10，所述硫化物硫化物与载体的颗粒都为10
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60目的颗粒。
[0009]所述反应器为线筒式反应器，所述线筒式反应器包括反应管1，高压电极2，进气口3，出气口4，接地极5，催化剂填充腔6，所述高压电极2处于反应管1的中心轴上，所述接地极5缠绕在反应管1的外壁，并位于进气口3与出气口4之间，所述催化剂填充腔6的前段填充硫化氢活化催化剂7，后段填充二氧化碳活化催化剂8。
[0010]所述硫化氢和二氧化碳混合气中，硫化氢和二氧化碳和的体积百分含量为1%
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100%，所述硫化氢占硫化氢和二氧化碳和的体积百分含量为0.1%－99.9%，所述硫化氢和二氧化碳混合气流量为1毫升/分钟－1000毫升/分钟，所述催化剂填充腔6中压力为0.1 MPa－5 MPa，所述催化剂填充腔6中温度为120℃－200 ℃，所述高压电极2与接地极5之间的电压为2千伏－100千伏，频率1千赫兹－50千赫兹，所述催化剂填充腔6中反应时间为0.1
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24小时。
[0011]所述硫化氢和二氧化碳混合气中还包括一氧化碳、氢气、氮气、氧硫化碳、甲烷、氩气、甲醇蒸汽中的一种气体或者多种气体混合。
[0012]所述的反应管1的材质为玻璃、陶瓷、刚玉或聚四氟中一种。
[0013]使用过程中，通入氮气以除去反应器中的氧气后，随后通入硫化氢和二氧化碳混合气，其中混合气中硫化氢和二氧化碳和的体积百分含量为1%
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100%，其余为其他气体，硫化氢占硫化氢和二氧化碳和体积百分含量为0.1%－99.9%，混合气流量为1－1000毫升/分钟，反应压力为0.1 MPa－5 MPa，反应温度120℃－200 ℃，接通连接高压电极和接地极的等离子体电源，频率1－50千赫兹、调节电压至2千伏－100千伏，反应0.1小时
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24小时。
[0014]本专利技术的有益效果是：根据在催化过程中活化硫化氢和二氧化碳存在的差异性进行针对性的引入不同催化功能的催化剂并进行顺序填装，在低温等离子体反应器中顺序添加硫化氢活化催化剂和二氧化碳活化催化剂，从而提高硫化氢和二氧化碳反应的转化率。本专利技术方法工艺简单、操作容易并且成本低，有利于大规模生产。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的线筒式反应器的结构示意图；图2是实施例13中硫化氢和二氧化碳转化反应的100小时反应结果图。
实施方式
[0016]下面结合具体实施案例，进一步阐述本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本发
明而不用于限制本专利技术的范围，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例
[0017]称取60克硫化铬并将其和碳分子筛均匀混合得到混合物，上述二者的质量比为6，再经压片、过筛将上述混合物造粒至大小为20目的颗粒，上述颗粒为转化催化剂1；称取120克硫化锰并将其和氧化镁均匀混合得到混合物，上述二者的质量比为8，再经压片、过筛将上述混合物造粒至大小为35目的颗粒，上述颗粒为转化催化剂2。
[0018]按照硫化氢和二氧化碳物流方向，将上述转化催化剂1和转化催化剂2顺序填装于材质为玻璃管的线筒式反应器的反应腔内，另硫化氢和二氧化碳在反应中先经过转化催化剂1，再经过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法，其特征在于：硫化氢和二氧化碳混合气在反应器中首先经过硫化氢活化催化剂（7）然后经过二氧化碳活化催化剂（8），在高压电场作用下生成合成气，所述硫化氢活化催化剂（7）和二氧化碳活化催化剂（8）的体积比为0.1—10。2.根据权利要求1所述的一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法，其特征在于：所述硫化氢活化催化剂（7）和二氧化碳活化催化剂（8）都为硫化物与载体构成，其中载体为活性炭、碳分子筛、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、氧化镁、氧化硅、氧化铈、氧化钙、氧化钛、氧化铝、氧化锆中的一种，所述硫化氢活化催化剂（7）为硫化钴、硫化镍、硫化镉、硫化锌、硫化铜、硫化铁、硫化铬、硫化钨或硫化钼中的一种，所述二氧化碳活化催化剂（8）为硫化铌、硫化铑、硫化钯、硫化铂、硫化镓、硫化铈、硫化锰、硫化银或硫化铝中的一种。3.根据权利要求2所述的一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法，其特征在于：所述硫化物硫化物与载体的质量比为0.1－10，所述硫化物硫化物与载体的颗粒都为10
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60目的颗粒。4.根据权利要求1所述的一种提高硫化氢和二氧化碳反应制备合成气的转化率的方法，其特征在于：所述反应器为线筒式反应器，所述线筒式反应器包括反应管（1），高压电极（2），进气口（3），出气口（4），接地极（5），催化剂填...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璐，李民，房克功，王建国，余康，孙高攀，穆晓亮，周鹏，张立功，谭金浪，冯文爽，王斌，王乾浩，沈超，宇文晓萌，王涛，李莹，
申请(专利权)人：国能包头煤化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：