由中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队自主研发的离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术正式通过中国石油和化学工业联合会科技成果评价,专家组认定该项原创技术整体达到国际领先水平。依托该工艺建成的全球首套 10 万方 / 年工业示范装置稳定投产,实现工业副产硫化氢 100% 资源化转化,同步产出高纯氢气与高品质硫磺,开创 “污染治理 + 双产物增值” 全新工业低碳路线,为煤化工、石油炼化、油气开采等高耗能行业绿色转型提供核心解决方案。
硫化氢是能源化工产业普遍伴生的剧毒废气,具备强腐蚀性、高毒性,直排易转化为二氧化硫诱发酸雨,长期是工业环保治理的痛点。我国每年工业副产硫化氢总量约 80 亿立方米,全球潜在待处理气源超 4 万亿立方米。当前行业主流克劳斯工艺仅能回收硫磺,硫化氢中氢元素全部转化为水资源白白损耗,每年国内流失氢资源超 73 万吨,同时存在转化不完全、设备易腐蚀、运行能耗高等短板,环保投入难以产生经济回报。
针对行业长期瓶颈,科研团队历经二十余年持续攻关,独创反应与电荷传输空间解耦核心机制,发明全新电催化反应模式。技术突破传统电解槽内部反应局限,通过电子介导媒介,将硫化氢氧化制硫、质子还原产氢两道工序分离至电解槽外独立反应器完成,从根源解决硫磺沉积堵塞电极、隔膜污染、气泡阻碍析氢效率等工程放大难题,装置可连续千小时稳定长周期运行。
示范装置实测数据显示,整套工艺硫化氢转化率接近 100%,尾气残硫含量低于百万分之一;产出氢气纯度≥99.999%,直接满足燃料电池、精细化工、冶金还原等高端用氢标准;副产单质硫磺纯度超 99.95%,可直接供给化肥、橡胶、医药中间体等产业链,硫化氢分子氢、硫元素原子利用率实现 100%,真正做到废气资源 “吃干榨净”。
区别于传统治污工艺仅产生单一硫磺产品的模式,新技术实现 **“制氢 + 硫磺” 双收益 **,将环保成本转化为产业增收增长点。若配套风电、光伏绿电供电,整套系统可全程零碳排放,产出低成本绿氢,大幅扩充国内绿氢供给渠道。经行业测算,国内每年全部副产硫化氢若采用该工艺处理,可稳定回收 73 万吨绿氢,约占我国 2030 年绿氢规划总产能 40%,对完善氢能产业布局、稳步推进 “双碳” 目标具备重大战略价值。
项目产学研协同团队介绍,该技术已布局 26 项核心专利,其中 12 项获得授权,形成完整自主知识产权保护体系。现阶段示范项目落地煤化工甲醇装置场景,后续将快速向炼油厂、高硫油气田、焦化企业复制推广,同时规划 50 万方 / 年、百万方级大型成套装备开发,适配不同行业废气处理规模需求。
业内评审专家表示,该技术打通含硫工业废气清洁治理与氢能生产耦合通道,兼具环保效益、经济效益与能源战略价值。一方面彻底消除剧毒废气污染风险,大幅降低企业环保运维成本;另一方面同步补充工业基础原料与清洁能源,破解化工行业低碳转型中 “治污不增收、产氢成本高” 双重困境。未来随着成套装备规模化落地,将有力推动传统高碳工业流程再造,助力我国能源化工产业构建循环、低碳、高效的现代化产业体系。
李灿院士表示,“离场电催化制氢联产硫磺技术打通了一条废弃物资源化利用的全新赛道,把过去需要花钱处置的有毒废气,转化为支撑新能源、新材料产业的核心原料。下一步团队将持续优化系统能耗、降低设备投资门槛,推动技术快速产业化普及,助力更多传统工业企业实现超低排放与低碳升级。”