[发明专利]一种复合型催化剂用于催化分解硫化氢的方法

说明书

本发明提供一种复合型催化剂用于催化分解硫化氢的方法，所述方法包括所述复合型催化剂在微波场下直接催化硫化氢分解生成氢气和硫磺，所述复合型催化剂包括碳复合的过渡金属碳化物为碳化钼、碳化钴、碳化铁、碳化钨中的至少一种和碱处理后的载体碳化硅，具体步骤是在微波反应器的石英管中填充所述复合型催化剂形成微波催化剂床层，然后通入含硫化氢的混合气体使其发生气‑固相微波催化反应，实现硫化氢的直接分解。本发明有反应条件温和、参数可控便于操作、该复合型催化剂与微波协同作用使硫化氢的分解效率更高等诸多优点。

技术领域

本发明属于化学催化剂的应用的工艺技术，具体涉及到一种复合型催化剂用于催化分解硫化氢的方法。

背景技术

当今社会经济飞速发展，国家和人民越来越重视环境保护，硫化氢作为煤、石油和天然气开采、加工过程中的副产物，若没有经过处理便直接排放到环境中，会造成环境严重污染，特别是近些年来，含硫相对较高的气田不断出现，在石油化工工业行业，广泛采用加氢脱硫技术达到制取高品质燃油的目的，因此，每天都有大量的硫化氢废气产生，在运输过程中会腐蚀设备和管道。硫化氢又是一种化学活性很大的剧毒气体，浓度低时具有臭鸡蛋气味，对呼吸道和眼睛有很强的刺激性，高浓度时可使人发生嗅觉疲惫，吸入者发生急性中毒甚至死亡。因此，在硫化氢的处理方面，国家法规也对相关行业提出严格要求。

目前，工业上处理硫化氢废气的主要方法是克劳斯(Claus)工艺，也就是将硫化氢不完全氧化生成水和硫磺，使硫磺得到回收，却浪费了氢资源，由于硫化氢废气不能被完全氧化，并且尾气中还伴随二氧化硫生成，直接排放到大气中会导致二次污染，因此，寻找一种有效的途径将硫化氢直接分解生成硫磺和氢气标的非常有意义。

近些年来，对于直接分解硫化氢生成氢气和硫磺的方法存在很多不足：能耗过大，材料价格昂贵，催化剂分解效率低且易失活，分解反应条件严苛等，例如：Furhad等人在不添加催化剂的情况下直接分解硫化氢，发现在温度为1200℃、压力为0.1Mpa的条件下，硫化氢的转化率有35.6％，而在1200℃和0.005Mpa的条件下，硫化氢的转化率可达65.8％，虽然此工艺实现了硫化氢的直接分解，但是所需温度太高，耗费大量能量；Zhao等人利用脉冲电晕放电等离子体反应器探索直接分解硫化氢制氢，虽然分解每个硫化氢分子的最低耗能为17ev，但是不能处理浓度高的硫化氢气体，这也限制了工业化的应用；马贵军等人在λ＞420nm的可见光照射下，0.5％的Cu²⁺掺杂到ZnS中时，硫化氢的分解率可达17μmol/h，但是催化剂易失活，可见光利用率极低，分解效率不高。因此，研发出在温和条件下能高效分解硫化氢的新方法和新型催化剂变得非常有意义。

发明内容

因此，本发明提供一种复合型催化剂用于催化分解硫化氢的方法。

本发明的技术方案是，一种复合型催化剂用于催化分解硫化氢的方法，所述方法包括所述复合型催化剂在微波场下直接催化硫化氢分解生成氢气和硫磺，所述复合型催化剂包括碳复合的至少一种过渡金属碳化物作为活性组分和碳化硅作为载体，用M表示所述过渡金属时，MC即过渡金属碳化物，所述复合型催化剂表示为C-MC/SiC，且MC为选自碳化钼、碳化钴、碳化铁和碳化钨中的一种或多种，所述活性组分的质量含量为1～99％，所述载体的质量含量为1～99％。

进一步地，所述方法的具体步骤是在微波反应器的石英管中填充所述复合型催化剂形成微波催化剂床层，然后通入含硫化氢的混合气体使其发生气-固相微波催化反应，实现硫化氢的直接分解。

进一步地，具体地，先将石棉填入微波反应器的反应石英管中，便于固定催化剂床层，再将所述复合型催化剂放入石英管中形成微波催化剂床层，把温度传感器插入催化剂床层的中央，然后通入含硫化氢的混合气体，使其发生气-固相催化反应，实现硫化氢的直接分解。

进一步地，所述硫化氢直接分解的反应温度为500～1000℃，优选550～800℃；微波催化硫化氢直接分解的功率为100～1350W，优选为300～900W。