"Плюсы" конверсии сероводорода
Сероводород - это горючий газ, который при сгорании превращается в 1) чистую воду, 2) серу и 3) энергию горения.
H2S
H2 + S
Извлекая водород из сероводорода Черного моря, мы не только получаем высокоэффективную энергию, но и возвращаем чистую воду в море. Возврат воды способен спасти и обогатить экосистему Черного моря.
Образуемую в результате конверсии серу можно использовать в сельском хозяйстве, медицине, промышленной и химической отраслях.
Низкотемпературная каталитическая переработка сероводорода для снижения температуры разложения предполагает использование различных катализаторов, например из нержавеющей стали. Это позволяет снизить энергетические затраты и исключить использование специальных термостойких материалов.
Плазмохимическая технология позволяет эффективно разлагать практически весь сероводород вне зависимости от его концентрации в газе. При этом часть получаемого водорода расходуется на выработку плазмы, благодаря которой и разлагается исходный сероводород. Устройства для процесса конверсии сероводорода могут быть основаны как на электродных (дуговых), так и безэлектродных электрических разрядах.
Другой вариант - плазмохимическая мембранная технология, основанная на применении мощных безэлектродных плазмотронов и селективных полимерных мембран для разделения газовых смесей.
Фотокаталитический способ разложения сероводорода с использованием солнечной энергии имеет ряд преимуществ: низкое потребление энергии, мягкие условия реакции и простой рабочий процесс. Есть и недостатки: небольшое количество вещества, которое может быть обработано и снижение каталитической эффективности.
Технологии конверсии сероводорода
Для разложения сероводорода и извлечения водорода существует достаточно много технологий, в том числе и запатентованных в различных странах.
Метод термического разложения заключается в сильном нагреве сероводорода, чтобы он начал разлагаться на водород и серу. Это очень энергоемкий процесс, требующий высококачественных материалов реактора.
Электролитический метод разложения сероводорода использует электричество в качестве единственного источника энергии, что приводит к высокой стоимости эксплуатации.
Термохимическое разложение сероводорода, например, сульфидом никеля, требует температуры 500-600°С.
Термокаталитическое разложение сероводорода производят с помощью катализатора из группы сульфидов при температуре, превышающей точку кипения серы. Сероводород приводят в контакт с компонентом из группы сульфидов молибдена, вольфрама и рутения. Полученную газообразную смесь из сероводорода, водорода и серы охлаждают для конденсации серы. Далее газообразная смесь в контакте с сульфидом разлагается до выделения водорода.
Запатентованные методы конверсии сероводорода
Процесс термического разложения включает нагревание сероводорода при температуре 850°С - 1600°С, затем его охлаждение до 110°С - 150°С и отделение элементарной серы, а также непереработанного сероводорода, который вновь возвращают в зону термического разложения.
Сероводород компрессором подается в электролизер, где его сначала сжижают, а потом разлагают на водород и серу. Полученный водород частично используют для получения энергии, необходимой для сжатия и разложения сероводорода, а часть в качестве экологически чистого горючего.
Сероводородсодержащий газ при начальной температуре ниже 200°С пропускают через катализатор, в результате чего образуются газообразные водород- и серосодержащие промежуточные продукты. Твердый катализатор помещают в жидкофазное вещество, способное растворять промежуточные продукты реакции и/или серу. Выходящий из слоя твердого катализатора водород собирают или используют.
Металлический химический катализатор, состоящий из железа и других металлов, используют в газовом реакторе с псевдоожиженным слоем, в котором поддерживают постоянную температуру для разложения сероводорода. Сера химически связывается с химическим катализатором, а водород направляется в транспортную систему для извлечения.
Процесс диссоциации сероводорода на водород и серу происходят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в пределах 0,5-1,0 эВ/мол. сероводорода.
Метод разложения сероводорода в газовой фазе фотокаталитическим методом в мягких условиях (температура: 25-80°С), достигаемых УФ- облучением на катализаторе - предварительно осернённом природном сланце с использованием ртутно-кварцевой лампы малой мощности (100Вт).
Изобретение относится к способам получения серы путем фотокаталитического разложения сероводорода на водород и серу на осерненном монтмориллоните Таганского месторождения.
Исходный сероводородсодержащий газ пропускают через слой твердого материала, способного активировать сероводород, при температуре ниже 200°С. Изобретение позволяет получить высокую степень разложения сероводорода, снизить затраты на проведение процесса.
Термическое разложение сероводорода осуществляется путем пропускания газа через реакционную камеру, содержащую огнеупорный материал, предварительно нагретый до температуры 982°С - 1816°С. Часть серы, образуемой в процессе разложения, используют вновь для нагрева реакционной камеры.
Способ низкотемпературного непрерывного разложения сероводорода с помощью катализаторов, структура которых сформирована из аморфных наночастиц металлов или их сплавов. Конверсия происходит при температуре от 115°С до 400°С.
Сероводород при температуре 0-35°C пропускают через слои катализатора, изготовленного из стальной стружки, и сорбента серы. Образующуюся газовую смесь пропускают через раствор этаноламина для очистки, а десорбцию серы с сорбентом серы проводят азотом при температуре 140-160°C. Изобретение позволяет повысить степень конверсии сероводорода и предотвратить загрязнение катализатора.
При температуре, превышающей точку кипения серы, сероводород приводят в контакт с компонентом из группы сульфидов молибдена, вольфрама и рутения. Полученную газообразную смесь из сероводорода, водорода и серы охлаждают для конденсации серы. Далее газообразная смесь в контакте с сульфидом разлагается до выделения водорода.
Для осуществления низкотемпературной плазменной реакции предлагается устройство, способное увеличить преобразование сероводорода и снизить потребление энергии при разложении.
Способ включает подачу газа в электродуговой реактор, конденсацию выходящего из реактора газа, охлаждение в рекуперативном теплообменнике, гидрирование до сероводорода. Полученный газ направляют на абсорбционную очистку водорода от сероводорода, а извлеченный сероводород рециркулируют на вход электродугового реактора.
Используется диэлектрический барьерный разряд и фотокатализатор для синергетического разложения сероводорода. Твердый катализатор обладает фотокаталитической активностью в области плазмы.