[发明专利]一种二氧化碳和硫化氢混合气制取羰基硫的方法及装置

说明书

本发明属于一种制取羰基硫的新方法，一种二氧化碳和硫化氢混合气合成羰基硫的方法，将碱土金属改性硅藻土置于双极板式反应器的反应腔内，通入氮气以除去反应器中的空气后，通入CO₂和H₂S混合气，接通连接高压电极和接地极的等离子体电源，调节电压至1－100千伏、频率1－30千赫兹，反应后得到羰基硫气体。本发明还涉及合成羰基硫的装置。

技术领域

本发明属于一种制取羰基硫的新方法，具体涉及一种采用等离子体与碱土金属改性硅藻土共同作用将二氧化碳和硫化氢混合气制取羰基硫的方法。

技术背景

二氧化碳(CO₂)作为一种温室气体，导致全球变暖的同时又会引起海洋酸化，严重破坏了地球生态系统，对人类生存发展造成巨大威胁。而硫化氢(H₂S)是一种有着臭鸡蛋味的酸性、腐蚀性有毒气体，常危害人身安全及导致环境污染。在工业上，H₂S也会另催化反应中的催化剂中毒失活。

在天然气、石油、煤炭开采利用中，将产生大量混合CO₂和H₂S酸气。目前工业中多以克劳斯工艺来处理该混合酸气，但这一工艺过程仅经其中的S元素回收，生成硫磺，并产生H₂O，CO₂在整个过程中并未发生反应，即无法实现氢源回收和碳减排。申请人前期研究实现了CO₂和H₂S混合酸气制合成气，请参见授权发明专利ZL201710469388.3。进一步研究中，申请人独创性的采用新催化体系与等离子体结合完成了CO₂和H₂S混合酸气一步法直接低温合成羰基硫。

羰基硫，化学式：COS，一个C原子通过两个双键分别和O原子和S原子相连。是一种常温状态下为无色臭鸡蛋气味的可燃有毒气体。但羰基硫是重要的有机合成中间体，在农药工业上大量用于合成杀虫剂、除草剂等。此外，也是合成氨基甲酸酯类除草剂的重要中间体，在精细化学品种有重要用途。

本发明中采用一步法直接将工业上的CO₂和H₂S混合废气转化为羰基硫，既成功生产出重要的化学中间体羰基硫，又完成了对CO₂和H₂S变废为宝的绿色清洁过程，也开拓出了一条生产羰基硫的新方法。本发明将在我国废弃资源再利用领域及羰基硫生产领域具有重要价值。

本发明是以CO₂和H₂S混合酸气为反应物，采用碱土金属改性硅藻土作为催化剂，并连同等离子体，实现CO₂和H₂S混合酸气在较低温度(120-150℃)下一步直接转化为羰基硫。既完成了CO₂和H₂S的无害化资源再利用过程，又生产了羰基硫，经检索未发现有现有同类技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的制备羰基硫并同时完成对CO₂和H₂S混合酸性废气资源化、无害化处理的方法。

等离子体是物质的第四种存在形态。等离子体中富含大量激发态物种如激发态分子、原子、离子、高能电子及自由基等高活性物种。本发明采用碱土金属改性硅藻土催化剂与等离子体协同的方法将CO₂和H₂S混合酸气激发产生等离子体高活性反应物种，结合碱土金属改性硅藻土催化剂的催化作用完成CO₂和H₂S混合酸气一步法直接合成羰基硫。