一、絡合鐵脫硫技術簡介
絡合鐵脫硫系統(tǒng)
絡合鐵法脫硫技術是一種以絡合鐵為催化劑的濕式氧化脫除硫化氫的方法，其特點是直接將H2S轉變成元素S，處理后的H2S含量小于20ppm，是一種工藝簡單、工作硫容高且環(huán)保無毒的新型脫硫技術，克服了傳統(tǒng)脫硫工藝硫容量低、工藝復雜、副鹽生成率高、環(huán)境污染嚴重等弊端，硫磺回收裝置尾氣可使硫磺回收率達到99.9%。
絡合鐵脫硫技術是具有自主知識產(chǎn)權的絡合鐵脫硫化氫成套技術，相對于其它絡合鐵脫硫技術，具有硫容量高、可橇裝化、脫硫成本低、節(jié)能、運行穩(wěn)定性高、投資低、對COS、硫醇有機硫脫除率高、無三廢排放等優(yōu)點。
二、絡合鐵脫硫技術優(yōu)勢
1.絡合鐵催化劑，工藝處理過程簡單，采用一步法處理工藝即可快速將硫化氫直接氧化為硫單質；對各種不同濃度的H2S，其脫硫后的H2S含量可低于20ppm，清除H2S效率高。
2.系統(tǒng)的抗波動能力強。對于傳統(tǒng)的脫硫裝置，原料氣中硫化氫含量波動較大時，會造成出口凈化氣的硫化氫含量波動很大，甚至超標。絡合鐵高硫容特性，其脫硫裝置完自動處理以上波動情況，并不需要人為改變操作且不會影響脫硫率。
3.運行成本低。由于在脫硫過程中所使用的各種藥劑中的絡合鐵催化劑可再生循環(huán)使用且無副反應發(fā)生，只需補充少量的在脫硫過程中損失的絡合鐵催化劑。
4.絡合鐵催化劑選擇性高，無副鹽外排。在絡合鐵脫硫中，絡合鐵離子氧化硫化氫為硫磺，脫硫過程副反應少，藥劑使用壽命長。
5.脫硫工作液硫容量高。使用絡合鐵脫硫劑能顯著降低循環(huán)液量，降低設備尺寸，減少投資和操作成本。
6.能脫除有機硫COS、硫醇。
7.設備尺寸小，可有效實現(xiàn)橇裝化。由于工作硫容量高，設備小，可有效實現(xiàn)橇裝化，非常適合小項目的橇裝化要求。
8.催化劑的安全性高，系統(tǒng)所采用的催化劑對環(huán)境及人體無毒無害，具有良好的環(huán)保效益。
9.三廢基本為零。
本設計脫硫系統(tǒng)不產(chǎn)生任何廢氣、固廢、廢液。用于再生后的空氣可以直接排放；分離出來的硫膏可直接出售；硫磺漿過濾產(chǎn)生的濾液最終打回系統(tǒng)繼續(xù)使用，降低藥劑消耗。
三、絡合鐵法脫硫技術的工藝原理
絡合鐵脫硫工藝為脫除硫化氫提供了一種恒溫、低成本的運行方法。其化學反應原理是利用空氣中的氧氣氧化氣相中的硫化氫，使硫化氫被氧化為單質硫。其化學反應方程式如式(1)：
H2S + 1/2O2 → H2O + S （1）
絡合鐵脫硫催化劑利用水溶液中絡合鐵離子的氧化還原性，使含硫化氫氣體與含絡合鐵催化劑的水溶液（簡稱絡合鐵吸收劑，下同）進行氣液相接觸反應。該氣液相接觸反應首先通過水溶液的偏堿性，在氣液接觸時通過酸堿化學吸收將原料氣中的硫化氫吸收進入水溶液；在水溶液中，利用高價絡合鐵離子的氧化性將硫化氫氧化成單質硫，絡合鐵離子被還原為低價絡合亞鐵離子。絡合鐵離子水溶液的吸收氧化反應方程式（2）～（5）如下：
水溶液吸收H2S氣體：
H2S(g) + H2O(L)H2S(L) + H2O(L) （2）
式中：（g）——氣相，下同；
（L）——液相，下同
H2S電離：
H2S(L)→ H+ (L)+ HS-(L) （3）
高鐵離子(Fe3+)氧化二價硫：
HS-(L)+ 2Fe3+(L) → 2Fe2+(L) + H+(L) + S↓ （4）
吸收氧化總反應方程式 (即方程式(2)，(3)，(4)疊加)
H2S(g) + 2Fe3+(L) → 2H+(L) + S↓+ 2Fe2+(L) （5）
水溶液中絡合亞鐵離子容易被氧氣氧化，因此，將絡合亞鐵離子溶液直接與空氣進行氣液相接觸反應，利用空氣中的氧氣將水溶液中的絡合亞鐵離子氧化為絡合鐵離子。絡合亞鐵離子水溶液的再生還原反應方程式（6）～（8）如下：
絡合亞鐵離子水溶液吸收氧氣：
1/2O2 (g) + H2O(L) → 1/2O2 (L) + H2O(L) （6）
絡合亞鐵離子(Fe2+)再生反應：
1/2O2(L) + H2O(L) + 2Fe2+(L) → 2OH-(L) + 2Fe3+(L) （7）
再生還原總反應方程式 (即方程式（6），（7）疊加)
1/2O2(g) + H2O(L) + 2Fe2+(L) → 2OH-(L) + 2Fe3+(L) （8）
絡合鐵脫硫系統(tǒng)在總反應中，絡合鐵離子的作用是將吸收反應中產(chǎn)生的電子釋放到再生反應中去，由于每一個單質硫的產(chǎn)生需要消耗兩個鐵原子，所以在反應過程中，至少提供兩個鐵原子。由此，鐵離子是作為反應物。不過，在總反應中并不消耗鐵離子，鐵離子是作為硫化氫和氧氣反應的催化劑。由于這種雙重功能，鐵離子絡合物一般被定義為催化劑。
在絡合鐵脫硫工藝中，循環(huán)水溶液的pH值是一個非常重要的可變操作因素，因為水溶液可吸收H2S氣體的總量*取決于水溶液的pH值（反應方程式（2）、（3））。pH值是衡量水溶液酸堿度的一種方式，pH值為7代表水溶液是中性的，就是說既不呈酸性也不呈堿性；pH值在1～7代表水溶液是酸性的；pH值7～14代表水溶液是堿性的。反應方程式（2）和（3）的雙向箭頭表明反應處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，如果增加H+離子的濃度，反應將向左邊進行，H2S能被水溶液吸收的總量減少。如果增加OH-離子的濃度，溶液中的H+將被中和形成水(OH- + H+ → H2O)，因此反應將向右邊進行，H2S能被水溶液吸收的總量增加。
反應方程式（1）表明反應沒有H+離子和OH-離子的凈產(chǎn)物生成，所以水溶液的pH值不會產(chǎn)生變化。但是，副反應會釋放H+離子，使得水溶液的pH值降低，最終導致水溶液吸收H2S總量減少。其中的一個副反應如反應方程式（9）所示，反應產(chǎn)生的硫代硫酸根(S2O32-)對脫硫工藝有益，它使得之前提到的螯合劑變得更加穩(wěn)定，同時降低螯合劑的分解。
2HS-(L) + 2O2(L) →S2O32-(L) + H2O(L) （9）
當該反應與電離反應（方程式（3））相結合時，可以看出，隨著硫代硫酸根(S2O32-)產(chǎn)生，H+離子生成凈產(chǎn)物，使得水溶液的pH值降低。
由于處理的氣相中含有二氧化碳(CO2)，尤其是在壓力較高時，二氧化碳極易溶于水，會形成碳酸氫鹽(HCO3-)和碳酸鹽(CO32-)，隨之發(fā)生副反應降低水溶液的pH值。反應方程式如（10）～（12）：
CO2 (g) + H2O (L) → H2CO3 (L) （10）
H2CO3 (L) → H+(L) + HCO3-(L) （11）
HCO3-(L) → CO32-(L) + H+ (L) （12）
為了穩(wěn)定水溶液的pH值，需要在系統(tǒng)中加入氫氧化鉀，它與二氧化碳的反應如式（13）～（15）：
CO2 (g) + H2O(L) → H2CO3(L) （13）
H2CO3(L) + 2KOH (L)→ K2CO3 (L)+ 2H2O(L) （14）
K2CO3(L) + H2CO3 (L)→ 2KHCO3(L) （15）
通常，較高的pH值能夠提高反應效能，會促進硫代硫酸鹽離子的形成，減少氧氣的吸收，但也阻礙單質硫的凝聚；而過低的pH值會阻礙H2S氣體的吸收。所以，控制pH值為8.0-9.0的弱堿性水溶液。
系統(tǒng)采用堿性絡合鐵催化劑的氧化還原性質，吸收酸性氣中的H2S。H2S被絡合鐵直接氧化生成單質硫，絡合鐵轉化為絡合亞鐵，然后向再生沉降槽鼓入空氣，以空氣氧化堿性吸收劑中的絡合亞鐵，使吸收劑中的絡合亞鐵轉化為絡合鐵，再生回用。同時，在再生沉降槽對硫磺進行沉降分離形成硫磺漿，將硫磺漿送至硫磺回收系統(tǒng)。該法的特點是采用高硫容量的絡合鐵催化劑，不僅適用于高含硫的原料氣處理，而且循環(huán)液量小，裝置尺寸小，并可直接生成單質硫，不存在二次污染問題。
絡合鐵脫硫系統(tǒng)
工藝流程：從界區(qū)外來的含硫化氫氣體由下至上經(jīng)脫硫塔與循環(huán)泵打來的貧液逆向接觸，氣體從脫硫塔頂出裝置后進入汽水分離器，經(jīng)汽水分離器捕捉游離水后進入后續(xù)工藝。脫硫塔底部溶液中的三價鐵吸收沼氣中硫化氫變成二價鐵，溶液變成含硫富液自流進入氧化再生塔,與氧化風機鼓入的空氣進行氧化。富液中的二價鐵經(jīng)氧化風機鼓入的氧氣氧化后變成三價鐵的貧液，同時，氧化再生塔中的單質硫經(jīng)各個隔室逐層長大后和部分貧液一起進入沉降槽，硫磺顆粒因為重量沉積到沉降槽錐體底部，上層分離了硫磺的貧液經(jīng)循環(huán)泵輸送到脫硫塔進行脫硫。底部硫磺漿經(jīng)硫磺漿泵一路送到沉降槽底部進行循環(huán)擾動，防止堵塞，當硫磺含量達到一定濃度后，由硫漿泵打入板框壓濾機進行固液分離，液體回收至系統(tǒng)，硫膏可進行銷售。
工藝流程：從界區(qū)外來的含硫化氫氣體由下至上經(jīng)脫硫塔與循環(huán)泵打來的貧液逆向接觸，氣體從脫硫塔頂出裝置后進入汽水分離器，經(jīng)汽水分離器捕捉游離水后進入后續(xù)工藝。脫硫塔底部溶液中的三價鐵吸收沼氣中硫化氫變成二價鐵，溶液變成含硫富液自流進入氧化再生塔,與氧化風機鼓入的空氣進行氧化。富液中的二價鐵經(jīng)氧化風機鼓入的氧氣氧化后變成三價鐵的貧液，同時，氧化再生塔中的單質硫經(jīng)各個隔室逐層長大后和部分貧液一起進入沉降槽，硫磺顆粒因為重量沉積到沉降槽錐體底部，上層分離了硫磺的貧液經(jīng)循環(huán)泵輸送到脫硫塔進行脫硫。底部硫磺漿經(jīng)硫磺漿泵一路送到沉降槽底部進行循環(huán)擾動，防止堵塞，當硫磺含量達到一定濃度后，由硫漿泵打入板框壓濾機進行固液分離，液體回收至系統(tǒng)，硫膏可進行銷售。
