CN110124598B - 分解硫化氢的低温等离子体装置和分解硫化氢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及等离子体化学领域，公开了分解硫化氢的低温等离子体装置和分解硫化氢的方法，该装置中含有依次通过管线连接的供气‑配气单元、等离子体反应单元和产物分离单元，所述等离子体反应单元中含有低温等离子体反应器和等离子体电源，该反应器包括：内筒，外筒，设置在内筒中的中心电极，环绕设置在内筒的侧壁或者包裹设置在中心电极的外表面或者形成内筒的侧壁的阻挡介质，接地电极；放电气隙的厚度L1与阻挡介质的厚度D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1。本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置和分解硫化氢的方法能够提高硫化氢的转化率。

Description

分解硫化氢的低温等离子体装置和分解硫化氢的方法
技术领域
本发明涉及等离子体化学领域，具体涉及一种分解硫化氢的低温等离子体装置和一种分解硫化氢的方法。
背景技术
硫化氢(H2S)是一种剧毒、恶臭的酸性气体，不仅会引起金属等材料的腐蚀，而且在化工生产中还容易导致催化剂中毒失活；另外，硫化氢还会危害人体健康，造成环境污染。因此，对石油、天然气、煤和矿产加工等工业领域中产生的大量硫化氢气体进行无害化处理时，无论从工艺需要、设备维护还是环保要求等方面考虑，均亟待解决。
目前工业上普遍采用克劳斯(Claus)法处理硫化氢，其方法是将硫化氢部分氧化得到硫磺和水。此方法虽然解决了硫化氢的无害化问题，但却损失了大量氢资源。
随着我国高硫原油加工量的增多，炼油加氢精制单元副产的含硫化氢酸性尾气的量逐年增加，加氢精制所需的氢气量也随之增加；另外，氢气作为油品加氢裂化，低碳醇合成、合成氨等化工工艺过程的主要原料，其需求量也非常可观。因此，将硫化氢直接分解是一条理想的硫化氢资源化利用技术路线，既可以使其无害化，又可以生产氢气和单质硫，不仅可以实现氢资源在石油加工过程的循环利用，还可以减少传统烃类重整制氢带来的大量二氧化碳排放。
目前，硫化氢分解方法主要包括：高温分解法、电化学法、光催化法和低温等离子体法等。在前述多种方法中，高温热分解法在工业技术上相对成熟，但硫化氢热分解强烈地依赖于反应温度，并且受热力学平衡限制，即使反应温度在1000℃以上，硫化氢的转化率也仅为20％。另外，高温条件对反应器材质的要求较高，这也会增加运行成本。此外，由于硫化氢热分解转化率低，需要将大量的硫化氢气体从尾气中分离并在系统中循环，因此也降低了装置效率并且增加了能耗，这些均给其大型工业化应用带来困难。采用膜技术虽然可以有效的分离产物从而打破平衡限制，提高硫化氢转化率，但热分解温度往往会超过膜的极限耐热温度，使膜材料结构遭到破坏。电化学法则存在操作步骤多、设备腐蚀严重、反应稳定性差和效率低等缺点。光催化法分解硫化氢主要借鉴光催化分解水的研究，研究重点集中在开发高效半导体光催化剂等方面。利用太阳能来分解硫化氢，具有能耗低、反应条件温和、操作简单等优点，是较为经济的方法。但这种方法存在处理量小、催化效率低并且催化剂容易失活等问题。
与其他分解方法相比，低温等离子体方法具有操作简单，装置体积小，能量效率高等优点，而且其中涉及的反应具有高度的可控性，可在小处理量、难以集中处理情况下灵活地被应用。此外，由于其具有高能量密度和可缩短反应时间的特点，能够实现在较低温度下将硫化氢进行有效的分解，适合于不同规模、布局分散、生产条件多变的场合。而且，在回收硫磺的同时，低温等离子体方法将氢资源回收，能够实现硫化氢资源化的利用。
目前，国内外研究人员对低温等离子体分解硫化氢技术进行了广泛的研究，使用的放电形式主要包括辉光放电、电晕放电、滑动电弧放电、微波等离子体、射频等离子体和介质阻挡放电等。
文献《International journal of hydrogen energy》，2012,37：1335-1347.采用收缩正常辉光放电的方法分解硫化氢，在压强0.02Mpa、温度2000～4000K条件下得到硫化氢最低分解能耗为2.35eV/H2S。但此反应温度高、压强低，条件苛刻不易于实现。
文献《International journal of hydrogen energy》，2012,37：10010-10019采用微波等离子体分解硫化氢，在大气压、温度2400K条件下可将硫化氢完全分解，但分解后的氢和硫会在高温下迅速复合重新生成硫化氢，目前尚未有相应的淬冷措施。
文献《Chemical Engineering Science》，2009，64(23)：4826-4834.采用脉冲电晕放电进行了H2S分解制取氢气和硫磺的研究，反应器采用线管式结构，在固定功率100W条件下考察了脉冲形成电容、放电电压以及脉冲频率对H2S转化率和分解能效的影响。结果表明，在功率一定的条件下，低脉冲形成电容、低放电电压以及高脉冲频率有利于获得高H2S分解能效；另外，与Ar和N2作为平衡气相比，以Ar-N2混合气作为平衡气时可以得到更高的H2S转化率，在Ar/N2/H2S体积分数为46％/46％/8％、放电功率60W、脉冲形成电容720pF时，获得的H2S最低分解能耗为4.9eV/H2S，但此时H2S转化率仅为30％左右。另外，此反应体系的流量仅为1.18×10-4SCMs-1，这种低流量、低浓度、低转化率的反应效果在工业生产中没有实际意义。
文献《Journal of applied physics》，1998，84(3)：1215-1221使用滑动弧光放电对H2S分解反应进行了研究，其方法是将H2S用空气稀释至浓度为0～100ppm，在气体总流速为0～100L/min条件下考察了气体流动速率、反应腔体尺寸和频率对H2S分解反应的影响。实验结果表明低气体流速、小盘间距及低频率有利于获得较高的H2S转化率，在优化的放电条件下得到的H2S转化率可达75～80％，但H2S分解能耗高达500eV/H2S，这种浓度低、能耗高反应效果同样没有工业应用前景。
介质阻挡放电通常可在大气压下产生，并且放电温度较低。此外，由于介质的存在限制了放电电流的增长，从而避免了气体完全击穿形成火花或电弧，这有利于大体积、稳定等离子体的产生，具有较好的工业应用前景。
文献《Plasma chemistry and plasma processing》，1992，12(3)：275-285使用改进的臭氧发生器考察了H2S在130～560℃范围内的放电特性，并研究了反应温度、H2S进料浓度、注入功率以及添加H2、Ar、N2等对H2S转化率和能量效率的影响，实验发现添加Ar能够促进H2S的分解，在总流量50～100mL/min、H2S浓度为20～100％条件下得到转化率为0.5～12％，最低产氢能耗约为0.75mol/kWh(50eV/H2)，然而，此过程依然存在转化率低和能耗高的缺点。
CN102408095A使用介质阻挡放电和光催化剂协同分解硫化氢，其方法是将具有光催化活性的固体催化剂填充在等离子体区，然而该方法存在硫化氢分解产生的硫磺会沉积在催化剂床层下方的缺点。
文献《International Journal of Energy Research》，2013，37(11)：1280-1286.将Al2O3，MoOx/Al2O3，CoOx/Al2O3和NiO/Al2O3催化剂填充在放电区，使用介质阻挡放电和催化剂进行了H2S分解研究。反应结果表明MoOx/Al2O3和CoOx/Al2O3催化剂具有较好效果；其中当填充MoOx/Al2O3催化剂，在H2S/Ar总流量150mL/min、H2S浓度5体积％、注入比能SIE为0.92kJ/L、催化剂填充长度为床层10％时，得到的H2S最高转化率约为48％。但此反应过程硫化氢浓度较低，分解产生的硫磺沉积在反应器内部，随着时间的延长，催化剂活性下降、放电稳定性降低，导致硫化氢的转化率逐渐降低。
CN103204466A公开了一种控温式硫化氢分解装置和方法，该装置的特点是中心电极为金属、接地电极为温度可控的循环液体，通过液体接地电极的温度控制，使得硫化氢分解过程能够连续稳定的进行。另外，CN103204467A公开了一种硫化氢持续稳定分解制取氢气的装置和方法，该现有技术的特点是以中心电极为金属、接地电极为温度可控的循环液体，通过液体接地电极进行温度控制，原料进气方向为周向进气、并以螺旋模式沿轴向逆向通过放电区，使得产生的硫磺被及时离心分离出来。然而，CN103204466A和CN103204467A公开的方法中为了保证硫化氢尽可能充分地被分解，需要控制硫化氢的流速使得其在反应器内筒中的停留时间更长以及控制内筒的尺寸使得内筒中单位体积的气体获得的电能更多，并且，由于目前的现有技术无法提供功率更大的电源，使得采用CN103204466A和CN103204467A公开的方法即便是控制硫化氢的停留时间更长以及控制内筒的尺寸以使得内筒中单位体积的气体获得的电能更多也仅仅能够使得硫化氢的最高转化率达到20％左右，并且，当硫化氢的最高转化率达到20％左右时，硫化氢分解反应的能耗相当高，并不适合于大型工业应用。进一步地，CN103204466A和CN103204467A公开的方法中还存在可用液体接地电极的种类极少的缺陷，其所公开的盐溶液等一般仅能维持反应器的温度为100℃以下，而在100℃以下，单质硫一般为固态，容易造成反应器的堵塞。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术提供的硫化氢分解工艺中存在的硫化氢转化率不高且转化率不稳定的缺陷，提供一种新的分解硫化氢的低温等离子体装置以及分解硫化氢的方法。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种分解硫化氢的低温等离子体装置，该装置中含有依次通过管线连接的供气-配气单元、等离子体反应单元和产物分离单元，所述等离子体反应单元中含有低温等离子体反应器和等离子体电源，该反应器包括：
内筒，所述内筒上分别设置有反应器入口和产物出口；
外筒，所述外筒嵌套在所述内筒的外部，且所述外筒上分别设置有导热介质入口和导热介质出口；
中心电极，所述中心电极设置在所述内筒中；
阻挡介质，所述阻挡介质环绕设置在所述内筒的内侧壁上或者包裹设置在所述中心电极的外表面上，或者所述阻挡介质形成所述内筒的至少部分侧壁使得至少部分所述阻挡介质环绕所述中心电极；
接地电极，形成所述接地电极的材料为固体导电材料，所述接地电极环绕设置在所述内筒的侧壁上或者所述接地电极形成所述内筒的至少部分侧壁，且所述阻挡介质的设置位置使得所述中心电极和所述接地电极之间的放电区域由所述阻挡介质间隔；
其中，所述中心电极的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离为d1，以及所述阻挡介质的厚度为D1，且L1＝d1-D1，且L1与D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1。
本发明的第二方面提供一种分解硫化氢的方法，该方法在本发明第一方面所述的低温等离子体装置中实施，该方法包括：
来自供气-配气单元的含有硫化氢的原料气通过管线进入等离子体反应单元中；
在由所述等离子体反应单元中的低温等离子体反应器和等离子体电源产生的等离子放电场存在下，所述原料气通过反应器入口进入低温等离子体反应器的内筒中进行硫化氢分解反应，反应后获得的气相物质和液相硫单质由产物出口引出所述低温等离子体反应器；
来自所述低温等离子体反应器的气相物质和液相硫单质进入产物分离单元中分离以分别获得单质硫、氢气和含硫化氢的尾气；
任选地将所述产物分离单元中获得的含硫化氢的尾气引入至硫化氢循环单元中进行分离以获得循环至所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元的硫化氢。
本发明提供的前述分解硫化氢的低温等离子体装置能够用于硫化氢的等离子体分解，该装置能够产生均匀、高效的介质阻挡放电，从而将硫化氢直接分解生成氢气和硫磺。
本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置和分解硫化氢的方法能够获得高纯度的氢气，且硫化氢的转化率高。
本发明提供的前述分解硫化氢的低温等离子体装置为具有同轴结构的夹套型介质阻挡放电反应装置，其基本结构主要包括中心电极、固体接地电极及阻挡介质等，该套筒式结构能够使得导热介质对放电反应装置进行循环加热或冷却，从而实现对放电区域的灵活温度控制。特别地，本发明通过控制L1与D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1(d1为所述中心电极的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离，D1为所述阻挡介质的厚度，且L1＝d1-D1)时，本发明的装置能够相对于现有技术显著地提高硫化氢的转化率以及降低分解能耗。
另外，本发明提供的分解硫化氢的方法能够在明显较高的硫化氢转化率下实现硫化氢分解过程的持续和稳定进行，并且装置能够实现长周期运行。以及，本发明提供的分解硫化氢的方法还能够用于大流量、各种浓度的硫化氢处理过程。
附图说明
图1是本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置中的低温等离子体反应器的一种优选的具体实施方式的结构示意图；
图2是本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置中的低温等离子体反应器的另一种优选的具体实施方式的结构示意图；
图3是本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置的流程图。
附图标记说明
1、内筒 2、外筒
11、反应器入口 21、导热介质入口
12、气体产物出口 22、导热介质出口
13、液体产物出口
3、中心电极
4、接地电极
5、接地线
6、阻挡介质
A、供气-配气单元 A1、混合器
B、等离子体反应单元 B1、低温等离子体反应器
C、产物分离单元和硫化氢循环单元
C1、气液分离器 C2、微粒净化器
C3、胺液吸收塔 C4、解析塔
C5、载气分离器 C6、硫磺存储器
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种分解硫化氢的低温等离子体装置，该装置中含有依次通过管线连接的供气-配气单元、等离子体反应单元和产物分离单元，所述等离子体反应单元中含有低温等离子体反应器和等离子体电源，该反应器包括：
内筒，所述内筒上分别设置有反应器入口和产物出口；
外筒，所述外筒嵌套在所述内筒的外部，且所述外筒上分别设置有导热介质入口和导热介质出口；
中心电极，所述中心电极设置在所述内筒中；
阻挡介质，所述阻挡介质环绕设置在所述内筒的内侧壁上或者包裹设置在所述中心电极的外表面上，或者所述阻挡介质形成所述内筒的至少部分侧壁使得至少部分所述阻挡介质环绕所述中心电极；
接地电极，形成所述接地电极的材料为固体导电材料，所述接地电极环绕设置在所述内筒的侧壁上或者所述接地电极形成所述内筒的至少部分侧壁，且所述阻挡介质的设置位置使得所述中心电极和所述接地电极之间的放电区域由所述阻挡介质间隔；
其中，所述中心电极的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离为d1，以及所述阻挡介质的厚度为D1，且L1＝d1-D1，且L1与D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1。
本发明的“侧壁”与“外侧壁”和“内侧壁”之间的区别为：“外侧壁”和“内侧壁”分别表示“侧壁”外表面和内表面。
在本发明中，为了进一步提高硫化氢的转化率，优选情况下，在所述低温等离子体反应器中，L1：D1＝(0.1～30)：1。
在所述低温等离子体反应器中，优选所述中心电极设置于内筒的轴芯位置，从而有利于本发明的装置的均匀放电。设置于轴芯位置的中心电极与所述等离子体电源连接。
在本发明的分解硫化氢的低温等离子体装置中，特别地，在所述等离子体反应单元的低温等离子体反应器中，夹套筒式结构设计，能够使得导热介质在壳层循环流动，在保证放电强度的同时可使整个低温等离子体反应器维持在一定温度范围内，使生成的硫磺以液态形式持续流出低温等离子体反应器，能够有效避免硫化氢分解生成的硫磺凝固，可在达到较高的转化率的同时使此分解过程持续、稳定的实现长周期运行。
根据第一种优选的具体实施方式，在所述低温等离子体反应器中，所述阻挡介质形成所述内筒的至少部分侧壁使得至少部分所述阻挡介质环绕所述中心电极；且所述接地电极环绕设置在所述内筒的外侧壁上。
在前述第一种优选的具体实施方式中，优选所述阻挡介质形成所述内筒的全部侧壁。
根据第二种优选的具体实施方式，在所述低温等离子体反应器中，所述阻挡介质包裹设置在所述中心电极的外表面上，且所述接地电极环绕设置在所述内筒的内侧壁上或者所述接地电极形成所述内筒的至少部分侧壁。本发明的所述阻挡介质可以以任何能够固定的方式固定在所述中心电极的外表面上，或者，所述阻挡介质也可以以涂层的形式涂覆于所述中心电极的外表面上。
前述2种有关阻挡介质和接地电极的设置位置有利于本发明的反应装置的大功率均匀放电。关于阻挡介质和接地电极彼此之间的固定方式，或者是阻挡介质和接地电极与内筒壁的固定方式，本发明没有特别的要求，本领域技术人员可以根据形成阻挡介质、内筒和接地电极的材质来选择合适的固定形式，本发明对此没有特别的限定。
优选地，在所述低温等离子体反应器中，形成所述阻挡介质的材料为电绝缘材料，更优选形成所述阻挡介质的材料选自玻璃、陶瓷、搪瓷、聚四氟乙烯和云母中的至少一种。所述玻璃可以为石英玻璃或硬质玻璃；形成所述阻挡介质的材料还可以为其它具有高压电绝缘设计的金属和非金属复合材料等。所述陶瓷可以为氧化铝陶瓷。
优选地，所述低温等离子体反应器中还包括接地线，所述接地线设置在所述外筒的外侧壁上，且一端与所述接地电极电连接。
优选地，在所述低温等离子体反应器中，所述反应器入口设置在所述内筒的上部，所述产物出口设置在所述内筒的下部和/或底部。
根据一种优选的具体实施方式，在所述低温等离子体反应器中，所述产物出口包括气体产物出口和液体产物出口，且所述气体产物出口设置在所述内筒的下部，以及所述液体产物出口设置在所述内筒的底部。
在所述低温等离子体反应器中，所述内筒的内径与所述产物出口的孔径之比可以为(0.1～100)：1。
在所述低温等离子体反应器中，所述反应器入口的孔径与所述产物出口的孔径之比可以为(0.1～120)：1。
在所述低温等离子体反应器中，所述内筒的长度与所述内筒的内径之间的比例可以为(0.5～500)：1。
优选情况下，在所述低温等离子体反应器中，所述气体产物出口设置在所述放电区域的下方，且所述气体产物出口的设置位置相对于所述内筒底部的高度H1与所述放电区域的长度L2之间的比例关系为：H1：L2＝1：(0.05～25000)；优选为H1：L2＝1：(0.1～10000)；更优选为H1：L2＝1：(0.5～1000)。
优选地，在所述低温等离子体反应器中，所述导热介质入口和所述导热介质出口分别设置在所述外筒的下部和上部。
在本发明中，在所述低温等离子体反应器中，对所述内筒和外筒之间的内径比没有特别的限定，所述内筒中主要用于发生硫化氢分解反应，而所述外筒主要用于为内筒中的分解反应提供所需温度，因此，本领域技术人员能够根据该用途调整并选择合适的内筒和外筒之间的内径比。
本发明的所述反应器入口可以设置为使得进入所述内筒中的原料气与所述内筒的内径平行或者呈一定的角度，例如可以切向设置。
本发明的所述内径均表示直径。
优选地，形成所述接地电极的材料选自石墨管、金属管、金属箔或金属网。本发明的固体接地电极，在注入功率一定的条件下产生的微放电电流更大，更有利于硫化氢的断键分解反应。形成所述接地电极的材料中的金属管和金属箔可以包括单质金属管、单质金属箔、合金金属管、合金金属箔。本发明的发明人发现，采用固体导电材料作为接地电极环绕设置在所述内筒的内侧壁或者外侧壁上时，能够使得采用本发明提供的装置进行硫化氢分解反应时，硫化氢的转化率更显著地提高。
形成所述中心电极的材料为导电材料，优选地，形成所述中心电极的材料选自石墨管、金属棒、金属管和石墨棒中的至少一种。所述金属棒、金属管可以包括单质金属棒、合金金属棒、单质金属管、合金金属管。本发明的形成所述中心电极的材料有可以为其它具有导电性能的棒状及管状材料。
本发明能够通过在低温等离子体反应器的所述内筒的外侧壁与所述外筒的内侧壁之间的区域引入导热介质而使得具有夹套结构的低温等离子体反应器的温度维持在例如119～444.6℃之间，以保证硫化氢分解产生的硫磺以液态形式流出放电区。
本发明的所述低温等离子体反应器中还可以装填能够催化硫化氢分解成单质硫和氢气的催化剂，所述催化剂优选装填在所述低温等离子体反应器的内筒中。本发明对所述催化剂的装填体积以及装填种类没有特别的要求，关于催化剂的种类，例如可以为CN102408095A、CN101590410A和CN103495427A中公开的催化剂中的任意一种或者多种。
本发明提供的所述低温等离子体反应器对分解硫化氢所涉及的分解反应的条件没有特别的限制，可以为本领域内常规采用的等离子体分解硫化氢方法中所涉及的各种条件来进行分解，本发明的实施例部分示例性地列举了分解硫化氢的条件，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明提供的所述低温等离子体反应器对反应器入口处的气体中的硫化氢的浓度没有特别的限定，例如气体中硫化氢的浓度可以为0.01～100体积％。
在本发明中，对形成所述外筒的材质没有特别的限定，只要形成所述外筒的材质能够承受导热介质的设定温度即可。
以下提供本发明前述的低温等离子体反应器分解硫化氢的优选的具体实施方式：
从反应器入口向低温等离子体反应器的内筒中通入氮气，以清除放电区域中的空气，并且气体从产物出口引出。同时，从导热介质入口向外筒中引入导热介质，引入的导热介质从导热介质出口引出。导热介质的温度保持为系统反应需要的温度。然后从反应器入口向低温等离子体反应器的内筒中通入含有硫化氢的原料气，待原料气流平稳之后接通高压电源，通过调节电压和频率使中心电极和接地电极之间形成等离子体放电场。硫化氢气体在放电区域发生电离，分解为氢气和单质硫，放电产生的单质硫沿内筒壁缓缓流下，并从液体产物出口流出。反应后气体主要从气体产物出口流出。
优选地，本发明的分解硫化氢的低温等离子体装置中还含有硫化氢循环单元，该硫化氢循环单元用于回收由所述产物分离单元中获得的含有硫化氢的气相物质中的硫化氢，并将所得的硫化氢循环至所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元。
优选情况下，所述硫化氢循环单元中含有用于吸收硫化氢的胺液吸收塔和用于使得硫化氢解析的解析塔。
优选地，在本发明的分解硫化氢的低温等离子体装置中，所述产物分离单元中含有气液分离器，以及任选含有微粒净化器和/或载气分离器。
本发明的所述硫化氢循环单元可以附属于所述产物分离单元中，并且，优选情况下，所述产物分离单元和所述硫化氢循环单元的连接方式包括：所述产物分离单元中的气液分离器通过管线与所述等离子体反应单元连接，使得来自所述等离子体反应单元的气相产物和液相硫单质能够进入所述气液分离器中分离以分别获得第一气态物质和液体硫，任选地将所述气态物质引入至微粒净化器中以进一步分离获得残余固体硫和第二气态物质，所述液体硫和所述残余固体硫均能够通过管线引出本发明的分解硫化氢的低温等离子体装置。进一步地，所述硫化氢循环单元通过管线与所述产物分离单元连接，使得所述第二气态物质能够通过管线进入所述硫化氢循环单元中的胺液吸收塔中，以分别获得除硫化氢气体和含硫化氢液体，所述除硫化氢气体任选通过管线进入载气分离器中分离其中可能存在的载气，从而获得含氢粗产物，所述含氢粗产物可以根据需要被进一步提纯；所述含硫化氢液体通过管线引入至解析塔中解析出硫化氢气体以用于至所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元。
优选地，本发明的所述供气-配气单元中含有能够调节含硫化氢的气体和载气的体积比的设备，也即，所述通过所述供气-配气单元能够获得合适的气体种类以及硫化氢含量的原料气以进入所述等离子体反应单元中。例如，所述述供气-配气单元中可以含有混合器，使得含有硫化氢的气体与载气混合后再作为原料气进入所述等离子体反应单元中。
本发明的所述等离子体反应单元中可以含有一个或者两个以上的低温等离子体反应器。
如前所述，本发明的第二方面提供了一种分解硫化氢的方法，该方法在本发明前述第一方面所述的低温等离子体装置中实施，该方法包括：
来自供气-配气单元的含有硫化氢的原料气通过管线进入等离子体反应单元中；
在由所述等离子体反应单元中的低温等离子体反应器和等离子体电源产生的等离子放电场存在下，所述原料气通过反应器入口进入低温等离子体反应器的内筒中进行硫化氢分解反应，反应后获得的气相物质和液相硫单质由产物出口引出所述低温等离子体反应器；
来自所述低温等离子体反应器的气相物质和液相硫单质进入产物分离单元中分离以分别获得单质硫、氢气和含硫化氢的尾气；
任选地将所述产物分离单元中获得的含硫化氢的尾气引入至硫化氢循环单元中进行分离以获得循环至所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元的硫化氢。
优选地，在本发明的方法中，来自所述低温等离子体反应器的气相物质和液相硫单质进入产物分离单元的气液分离器中分离以分别获得第一气态物质和液体硫，任选地将所述气态物质引入至所述产物分离单元中任选含有的微粒净化器中以进一步分离获得残余固体硫和第二气态物质。进一步地，所述第二气态物质进入所述硫化氢循环单元中的胺液吸收塔中，以分别获得除硫化氢气体和含硫化氢液体，任选地所述除硫化氢气体进入所述产物分离单元中任选含有的载气分离器中分离其中可能存在的载气，从而获得含氢粗产物。本发明获得的前述含硫化氢液体引入至所述硫化氢循环单元中的解析塔中解析出硫化氢气体，并且通过解析获得的硫化氢循环回所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元中。
在本发明中，优选所述原料气中含有硫化氢和载气，对所述载气的种类没有特别的限定，可以为氢气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳、一氧化碳、空气、气态烃类等。本发明的所述原料气中的硫化氢气体的来源可以为纯硫化氢气体，也可以为工业生产中获得的含有硫化氢以及其它气体的工业废气，并且，当所述原料气中含有载气时，优选通过例如阀门和流量计等设备控制载气在原料气中的体积含量。
本发明的含氢粗产物可以根据需要被进一步提纯。本发明对进一步提纯含氢粗产物的方法没有特别的限定，例如可以将含氢粗产物引入至含有氢氧化钠的碱性溶液中。
本发明的方法中获得的所述液体硫和所述残余固体硫用于回收。
以下结合图1提供本发明的低温等离子体反应器的一种优选的具体实施方式的结构，具体地：
该反应器具有同轴夹套筒式结构，且该反应器包括：
内筒1，所述内筒1上分别设置有反应器入口11和产物出口；
外筒2，所述外筒2嵌套在所述内筒1的外部，且所述外筒2上分别设置有导热介质入口21和导热介质出口22；
中心电极3，所述中心电极3设置在所述内筒1中；
接地电极4，形成所述接地电极4的材料为固体导电材料，所述接地电极4设置在所述内筒1的外侧壁上，且所述阻挡介质的设置位置使得所述中心电极3和所述接地电极4之间的放电区域由所述阻挡介质间隔；
其中，所述内筒1的至少部分筒体结构由阻挡介质形成，使得至少部分阻挡介质环绕所述中心电极3，以及所述中心电极3的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离为d1，所述阻挡介质6的厚度为D1，且L1＝d1-D1，且L1与D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1，更优选L1：D1＝(0.1～30)：1。
以下结合图2提供本发明的低温等离子体反应器的另一种优选的具体实施方式的结构，具体地：
该反应器具有同轴夹套筒式结构，且该反应器包括：
内筒1，所述内筒1上分别设置有反应器入口11和产物出口；
外筒2，所述外筒2嵌套在所述内筒1的外部，且所述外筒2上分别设置有导热介质入口21和导热介质出口22；
中心电极3，所述中心电极3设置在所述内筒1中；
接地电极4，形成所述接地电极4的材料为固体导电材料，所述接地电极4环绕设置在所述内筒1的内侧壁上；
阻挡介质6，所述阻挡介质6设置在所述中心电极3的至少部分外表面上，使得至少部分伸入所述内筒1中的中心电极3的外表面上包裹有所述阻挡介质6，且所述阻挡介质的设置位置使得所述中心电极3和所述接地电极4之间的放电区域由所述阻挡介质间隔；
其中，所述中心电极3的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离为d1，以及所述阻挡介质6的厚度为D1，且L1＝d1-D1，且L1与D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1，更优选L1：D1＝(0.1～30)：1。
在图1和图2中，优选本发明的低温等离子体反应器还具有如下特征：
优选该反应器还包括接地线5，所述接地线5设置在所述外筒2的外壁，且一端与所述接地电极4连接。
优选所述反应器入口11设置在所述内筒1的上部，所述产物出口设置在所述内筒1的下部和/或底部。
优选情况下，所述产物出口包括气体产物出口12和液体产物出口13，且所述气体产物出口12设置在所述内筒1的下部，以及所述液体产物出口13设置在所述内筒1的底部。
优选地，所述气体产物出口12设置在放电区域的下方，且所述气体产物出口12的设置位置相对于所述内筒1底部的高度H1与所述放电区域的长度L2之间的比例关系为：H1：L2＝1：(0.05～25000)；优选为H1：L2＝1：(0.1～10000)；更优选为H1：L2＝1：(0.5～1000)。
优选所述导热介质入口21和所述导热介质出口22分别设置在所述外筒2的下部和上部。
以下结合图3提供本发明的分解硫化氢的低温等离子体装置的一种优选的具体实施方式的流程，具体地：
所述分解硫化氢的低温等离子体装置中含有依次通过管线连接的供气-配气单元A、等离子体反应单元B、产物分离单元和硫化氢循环单元C，所述等离子体反应单元中含有低温等离子体反应器B1和等离子体电源(未示出)。优选情况下，所述低温等离子体反应器B1具有图1或图2所示的结构。并且，优选所述等离子体反应单元B中含有多个，例如4个低温等离子体反应器B1。
优选地，所述供气-配气单元A中含有混合器A1，所述混合器A1用于按需将含有硫化氢气体与例如载气混合形成原料气，并且将得到的原料气引入至等离子体反应单元B中的低温等离子体反应器B1中进行硫化氢分解反应，反应后的产物进入产物分离单元和硫化氢循环单元C中，例如，反应后的产物先进入气液分离器C1中进行气液分离，气液分离后获得的液体硫进入硫磺存储器C6中，气液分离后得到的第一气态物质进入微粒净化器C2中进行进一步分离，进一步分离获得的固体硫也可以进入硫磺存储器C6中。由所述微粒净化器C2中获得的第二气态物质进入胺液吸收塔C3中以分别获得除硫化氢气体和含硫化氢液体(胺液)，优选所述除硫化氢气体进入载气分离器C5中分离其中可能存在的载气，从而获得含有大量氢气的含氢粗产物。优选前述胺液引入至解析塔C4中解析出硫化氢气体(称为解吸硫化氢)，解析获得的硫化氢气体通过管线循环回所述供气-配气单元A1中。
本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置具有如下具体的优点：
(1)由于采用低温等离子体反应器进行硫化氢的分解，而该反应器使用导电固体材料作为接地电极，与液体接地电极相比，此种接地电极配合本发明的低温等离子体反应器的结构时，放电产生的微放电电流更大，更有利于硫化氢分子的放电分解反应。
(2)由于采用低温等离子体反应器进行硫化氢的分解，而该反应器接地电极外侧设置夹套结构，可通过控制夹套中导热介质温度来对反应器进行温度控制，可使硫化氢放电分解产生的硫磺顺利流出放电区，避免硫磺凝固堵塞反应器，使放电持续稳定的进行。
(3)由于采用低温等离子体反应器进行硫化氢的分解，而该反应器通过控制L1与D1的比例关系为：L1：D1＝(0.05～100)：1(d1为所述中心电极的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离，D1为所述阻挡介质的厚度，且L1＝d1-D1)，优选L1：D1＝(0.1～30)：1时，配合本发明的低温等离子体反应器的结构，能够使得硫化氢的转化率明显提高且分解能耗降低。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均来自商购。
以下实施例和对比例中的阻挡介质的厚度均相同。
以下实例中硫化氢的转化率是根据下式计算得到的：
硫化氢的转化率％＝转化的硫化氢的摩尔数/初始硫化氢的摩尔数×100％
以下实例中分解硫化氢的能耗通过示波器检测以及采用利萨如图形计算获得。
实施例1
采用具有图3所示流程图的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，且本实施例中的低温等离子体反应器具有图1所示的结构。
本实施例的工艺流程如前述具体实施方式所示，并且，低温等离子体反应器的结构参数如下：
低温等离子体反应器包括：
内筒，所述内筒上分别设置有反应器入口、气体产物出口和液体产物出口，其中，所述内筒的全部筒体结构均由阻挡介质形成，形成所述阻挡介质的材料为硬质玻璃；
外筒，所述外筒嵌套在所述内筒的外部，且所述外筒上分别设置有导热介质入口和导热介质出口；
中心电极，所述中心电极设置在所述内筒的中心轴线位置，形成所述中心电极的材料为不锈钢金属棒；
接地电极，所述接地电极包裹在所述内筒的外侧壁上，形成所述接地电极的材料为不锈钢金属箔，本实施例中的中心电极的下沿比所述接地电极的下沿更低；
所述中心电极的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离为d1，以及所述阻挡介质的厚度为D1，且L1＝d1-D1，L1与D1的比例关系为：L1：D1＝6：1；
气体产物出口的设置位置相对于所述内筒底部的高度H1与所述放电区域的长度L2之间的比例关系为：H1：L2＝1：46；
本实施例的反应器内筒的容积为0.2L。
分解硫化氢的低温等离子体装置的操作步骤：
将氮气从供气-配气单元向等离子体反应单元的低温等离子体反应器中引入，氮气从反应器入口进入低温等离子体反应器的内筒中，以清除放电区域中的空气，并且气体从气体产物出口和液体产物出口引出。同时，从导热介质入口向外筒中引入导热介质(具体为二甲基硅油)，引入的导热介质从导热介质出口引出，导热介质的温度保持为145℃。
然后将硫化氢气体和Ar载气依次通过配气系统以及混合器混合，获得原料气，原料气中H2S体积分数为20％，原料气从反应器入口进入低温等离子体反应器的内筒中，控制原料气流速使得气体在放电区的平均停留时间为8.8s。原料气通入反应器30min后，接通交流高压电源，通过调节电压和频率使中心电极和接地电极之间形成等离子体放电场。其中放电条件为：电压为17.3kV、频率为9.3kHz、电流为0.77A。硫化氢气体在放电区域发生电离，分解为氢气和单质硫，放电产生的单质硫沿内筒壁缓缓流下，并从液体产物出口流出。反应后气体主要从气体产物出口流出。
上述获得的气体产物和液体产物均进入产物分离单元的气液分离器中进行气液分离，以分别获得第一气态物质和液体硫，所述第一气态物质进入微粒净化器中以进一步分离获得残余固体硫和第二气态物质，所述液体硫和所述残余固体硫均进入硫磺存储器中。进一步地，所述第二气态物质进入所述硫化氢循环单元中的胺液吸收塔中，以分别获得除硫化氢气体和含硫化氢液体，所述除硫化氢气体进入载气分离器中分离载气，从而获得含氢粗产物，所述含硫化氢液体进入解析塔中解析出硫化氢气体，并将解析得到的硫化氢气体循环回供气-配气单元。将所述含氢粗产物引入至含有氢氧化钠的溶液中进一步提纯以获得氢气。
结果：本实施例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为74.2％；且持续放电100h仍未见异常，放电状态和H2S转化率均保持稳定。且本实施例的分解能耗为13.3eV/H2S分子(每分解1分子H2S需要的能量为13.3eV)。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是：
本对比例中的低温等离子体反应器的接地电极为液体接地电极，且为熔融状态的摩尔比为1:1的LiCl和AlCl3，该液体接地电极也是导热介质，保持温度为145℃，且放置在反应器外筒中。
控制混合气流速使得气体在放电区的平均停留时间为20.1s。
本对比例的反应器内筒的容积为0.05L。
其余均与实施例1中相同。
并且本对比例采用与实施例1相同的操作方法进行硫化氢分解反应。
结果：本对比例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为16.1％，持续放电1.5h后H2S转化率降低至5.2％。
本对比例的分解能耗为105eV/H2S分子。
对比例2
本对比例采用与对比例1相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是：
本对比例中的低温等离子体反应器中L1：D1＝0.01：1；
控制混合气流速使得气体在放电区的平均停留时间为20.1s。
本对比例的内筒的容积为0.05L。
其余均与对比例1中相同。
结果：本对比例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为10.6％，持续放电1.5h后H2S转化率降低至4.6％。
本对比例的分解能耗为142eV/H2S分子。
实施例2
采用具有图3所示流程图的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，且本实施例中的低温等离子体反应器具有图2所示的结构。
本实施例的工艺流程如前述具体实施方式所示，并且，低温等离子体反应器的结构参数如下：
低温等离子体反应器包括：
内筒，所述内筒上分别设置有反应器入口、气体产物出口和液体产物出口；
外筒，所述外筒嵌套在所述内筒的外部，且所述外筒上分别设置有导热介质入口和导热介质出口；
中心电极，所述中心电极设置在所述内筒的中心轴线位置，形成所述中心电极的材料为不锈钢金属棒；
接地电极，所述接地电极设置在所述内筒的内侧壁上，形成所述接地电极的材料为不锈钢金属箔，且本实施例中的中心电极的下沿比所述接地电极的下沿更低；
阻挡介质，所述阻挡介质设置在所述中心电极伸入至所述内筒中的那部分的外表面上，且阻挡介质的上沿高于接地电极的上沿，形成所述阻挡介质的材料为硬质玻璃；
L1：D1＝8：1；
H1：L2＝1：250；
本实施例的反应器内筒的容积为0.2L。
分解硫化氢的低温等离子体装置的操作步骤与实施例1相同。
结果：本实施例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为74.5％；且持续放电100h仍未见异常，放电状态和H2S转化率均保持稳定。且本实施例的分解能耗为13.5eV/H2S分子。
对比例3
本对比例采用与实施例2相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是：
本对比例中的低温等离子体反应器的接地电极为液体接地电极，且为熔融状态的摩尔比为1:1的LiCl和AlCl3，该液体接地电极也是导热介质，保持温度为145℃，且放置在反应器外筒中。
控制混合气流速使得气体在放电区的平均停留时间为20.5s。
本对比例的内筒的容积为0.05L。
其余均与实施例2中相同。
并且本对比例采用与实施例2相同的操作方法进行硫化氢分解反应。
结果：本对比例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为16.3％，持续放电1.5h后H2S转化率降低至5.8％。
本对比例的分解能耗为107eV/H2S分子。
对比例4
本对比例采用与对比例3相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是：
本对比例中的低温等离子体反应器中L1：D1＝0.01：1；
控制混合气流速使得气体在放电区的平均停留时间为20.5s。
本对比例的内筒的容积为0.01L。
其余均与对比例3中相同。
结果：本对比例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为22.1％，持续放电1.5h后H2S转化率降低至6.2％。
本对比例的分解能耗为137eV/H2S分子。
实施例3
本实施例采用与实施例1相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是，本实施例中：
内筒的全部侧壁均由接地电极形成，形成所述接地电极的材料为不锈钢金属箔；
阻挡介质环绕设置在内筒的内侧壁上；
L1：D1＝20：1；
H1：L2＝1：500。
本实施例中从反应器入口向低温等离子体反应器的内筒中通入H2S/Ar混合气，其中H2S体积分数为30％，控制混合气流速使得气体在放电区的平均停留时间为8.2s。H2S/Ar混合气通入反应器30min后，接通交流高压电源，通过调节电压和频率使中心电极和接地电极之间形成等离子体放电场。其中放电条件为：电压为17.5kV、频率为7.5kHz、电流为1.05A。
其余均与实施例1中相同。
结果：本实施例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为73.8％；且持续放电100h仍未见异常，放电状态和H2S转化率均保持稳定。且本实施例的分解能耗为13.8eV/H2S分子。
实施例4
本实施例采用与实施例1相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是，本实施例中：
内筒的全部侧壁均由接地电极形成，形成所述接地电极的材料为铜箔；
阻挡介质环绕设置在内筒的内侧壁上；
L1：D1＝0.5：1；
H1：L2＝1：150。
本实施例中从反应器入口向低温等离子体反应器的内筒中通入H2S/Ar混合气，其中H2S体积分数为25％，控制混合气流速使得气体在放电区的平均停留时间为10.2s。H2S/Ar混合气通入反应器30min后，接通交流高压电源，通过调节电压和频率使中心电极和接地电极之间形成等离子体放电场。其中放电条件为：电压为15.1kV、频率为1.4kHz、电流为0.83A。
其余均与实施例1中相同。
结果：本实施例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为73.5％；且持续放电100h仍未见异常，放电状态和H2S转化率均保持稳定。且本实施例的分解能耗为14.3eV/H2S分子。
实施例5
本实施例采用与实施例1相似的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢分解反应，所不同的是，本实施例中：
L1：D1＝35：1。
其余均与实施例1中相同。
结果：本实施例的硫化氢分解反应持续进行20min后测得H2S转化率为71.9％；且持续放电100h仍未见异常，放电状态和H2S转化率均保持稳定。且本实施例的分解能耗为23.1eV/H2S分子。
由上述结果可以看出，应用本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置进行硫化氢的分解时能够相对于现有技术显著地提高硫化氢的转化率，以及本发明提供的分解硫化氢的低温等离子体装置能够在低的分解能耗下长周期地保持高的硫化氢转化率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种分解硫化氢的低温等离子体装置，该装置中含有依次通过管线连接的供气-配气单元、等离子体反应单元和产物分离单元，所述等离子体反应单元中含有低温等离子体反应器和等离子体电源，该反应器包括：
内筒（1），所述内筒（1）上分别设置有反应器入口（11）和产物出口；
外筒（2），所述外筒（2）嵌套在所述内筒（1）的外部，且所述外筒（2）上分别设置有导热介质入口（21）和导热介质出口（22）；
中心电极（3），所述中心电极（3）设置在所述内筒（1）中；
阻挡介质（6），所述阻挡介质（6）环绕设置在所述内筒（1）的内侧壁上或者包裹设置在所述中心电极（3）的外表面上，或者所述阻挡介质（6）形成所述内筒（1）的至少部分侧壁使得至少部分所述阻挡介质（6）环绕所述中心电极（3）；
接地电极（4），形成所述接地电极（4）的材料为固体导电材料，所述接地电极（4）环绕设置在所述内筒（1）的侧壁上或者所述接地电极（4）形成所述内筒（1）的至少部分侧壁，且所述阻挡介质的设置位置使得所述中心电极（3）和所述接地电极（4）之间的放电区域由所述阻挡介质间隔；
其中，所述中心电极（3）的外侧壁与所述接地电极的内侧壁之间的距离为d1，以及所述阻挡介质（6）的厚度为D1，且L1=d1-D1，且L1与D1的比例关系为：L1：D1=（0.1~30）：1；
所述反应器入口（11）设置在所述内筒（1）的上部；所述产物出口包括气体产物出口（12）和液体产物出口（13），所述气体产物出口（12）设置在所述放电区域的下方，且所述气体产物出口（12）的设置位置相对于所述内筒（1）底部的高度H1与所述放电区域的长度L2之间的比例关系为：H1：L2=1：（0.05~25000），以及所述液体产物出口（13）设置在所述内筒（1）的底部；
所述产物分离单元中含有气液分离器、微粒净化器和载气分离器；
所述产物分离单元中的气液分离器通过管线与所述等离子体反应单元连接，使得来自所述等离子体反应单元的气相产物和液相硫单质能够进入所述气液分离器中进行气液分离以分别获得第一气态物质和液体硫，将所述第一气态物质引入至微粒净化器中以进一步分离获得残余固体硫和第二气态物质，所述液体硫和所述残余固体硫通过管线引出所述分解硫化氢的低温等离子体装置；
该装置中还含有硫化氢循环单元，所述硫化氢循环单元中含有用于吸收硫化氢的胺液吸收塔和用于使得硫化氢解析的解析塔，所述硫化氢循环单元通过管线与所述产物分离单元连接，使得所述第二气态物质通过管线进入所述胺液吸收塔中，以分别获得除硫化氢气体和含硫化氢液体，所述除硫化氢气体通过管线进入载气分离器中分离其中可能存在的载气，从而获得含氢粗产物，所述含硫化氢液体通过管线引入至解析塔中解析出硫化氢气体以提供至所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元。
2.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，所述阻挡介质（6）形成所述内筒（1）的至少部分侧壁使得至少部分所述阻挡介质（6）环绕所述中心电极（3）；且所述接地电极（4）环绕设置在所述内筒（1）的外侧壁上。
3.根据权利要求2所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，所述阻挡介质（6）形成所述内筒（1）的全部侧壁。
4.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，所述阻挡介质（6）包裹设置在所述中心电极（3）的外表面上，且所述接地电极（4）环绕设置在所述内筒（1）的内侧壁上或者所述接地电极（4）形成所述内筒（1）的至少部分侧壁。
5.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，形成所述阻挡介质的材料为电绝缘材料。
6.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，形成所述阻挡介质的材料选自玻璃、石英、陶瓷、搪瓷、聚四氟乙烯和云母中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，所述低温等离子体反应器中还包括接地线（5），所述接地线设置在所述外筒（2）的外侧壁上，且一端与所述接地电极（4）电连接。
8.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，所述气体产物出口（12）的设置位置相对于所述内筒（1）底部的高度H1与所述放电区域的长度L2之间的比例关系为： H1：L2=1：（0.1~10000）。
9.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，所述气体产物出口（12）的设置位置相对于所述内筒（1）底部的高度H1与所述放电区域的长度L2之间的比例关系为： H1：L2=1：（0.5~1000）。
10.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，所述导热介质入口（21）和所述导热介质出口（22）分别设置在所述外筒（2）的下部和上部。
11.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，形成所述接地电极（4）的材料选自石墨管、金属管、金属箔或金属网。
12.根据权利要求1所述的分解硫化氢的低温等离子体装置，其中，在所述低温等离子体反应器中，形成所述中心电极（3）的材料选自石墨管、金属棒、金属管和石墨棒中的至少一种。
13.一种分解硫化氢的方法，该方法在权利要求1-12中任意一项所述的低温等离子体装置中实施，该方法包括：
来自供气-配气单元的含有硫化氢的原料气通过管线进入等离子体反应单元中；
在由所述等离子体反应单元中的低温等离子体反应器和等离子体电源产生的等离子放电场存在下，所述原料气通过反应器入口进入低温等离子体反应器的内筒中进行硫化氢分解反应，反应后获得的气相物质和液相硫单质由产物出口引出所述低温等离子体反应器；
来自所述低温等离子体反应器的气相物质和液相硫单质进入产物分离单元中分离以分别获得单质硫、氢气和含硫化氢的尾气；
将所述产物分离单元中获得的含硫化氢的尾气引入至硫化氢循环单元中进行分离以获得循环至所述供气-配气单元或所述等离子体反应单元的硫化氢。
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