络合铁脱硫工艺

以络合铁为催化剂的湿式氧化脱硫化氢法是一种直接将气体中的湿式氧化脱硫化氢法H2S转变成元素S，吸收气体后H2S的含

量小于20ppm，是一种工艺简单、工作硫容量高、环保无毒的新型脱硫技术，克服了硫容量低、脱硫工艺复杂、副盐生成率高、环境

硫磺回收率达到99.99%，净化后的尾气焚烧后烟气二氧化硫含量降低到20mg/Nm3.能够满足不断完善的环保指标。

络合铁脱硫工艺为脱除硫化氢提供了一种恒温、低成本的运行方法。其化学反应原理是利用空气中的氧气氧化气相中的硫化氢，使硫化氢被

氧化成单质硫。其化学反应方程如式(1):

H2S 1/2O2 → H2O S （1）

复合铁离子还原为低价复合亚铁离子。复合铁离子水溶液的吸收氧化反应方法(2)~(5)如下:络合铁离子被还原为低价络合亚铁离子。络合铁离子水溶液的吸收氧化反应方程式（2）～（5）如下：

水溶液吸收H2S气体：

H2S(g) H2O(L)H2S(L) H2O(L) （2）

式中：（g）——气相，下同；

                   （L）——液相，下同

H2S电离：

H2S(L)H (L) HS-(L) （3）

高铁离子(Fe3 )氧化二价硫：

HS-(L) 2Fe3 (L) → 2Fe2 (L) H (L) S↓ （4）

吸收氧化总反应方法 (2)，(3)，(4)叠加

H2S(g) 2Fe3 (L) → 2H (L) S↓ 2Fe2 (L) （5）

水溶液中的复合亚铁离子容易被氧气氧化。因此，复合亚铁离子溶液与空气液体直接接触，水溶液中的复合物利用空气中的氧气

亚铁离子氧化为复合铁离子。复合亚铁离子水溶液的再生还原方法(6)~(8)如下:

络合亚铁离子水溶液吸收氧气：

1/2O2 (g) H2O(L) → 1/2O2 (L) H2O(L) （6）

复合亚铁离子(Fe2 )再生反应：

1/2O2(L) H2O(L) 2Fe2 (L) → 2OH-(L) 2Fe3 (L) （7）

再生还原总反应方程 (即方程式(6)，(7)叠加)

1/2O2(g) H2O(L) 2Fe2 (L) → 2OH-(L) 2Fe3 (L) （8）

在总反应中，复合铁离子的作用是将吸收反应中产生的电子释放到再生反应中。因为每个单质硫的产生需要消耗两个铁原子，所以在反应中

在应对过程中，至少提供两个铁原子。因此，铁离子被用作反应物。然而，铁离子在总反应中不消耗，铁离子是硫化氢和氧反应的催化剂

由于这种双重功能，铁离子络合物通常被定义为催化剂。

循环水溶液在复合铁脱硫过程中pH由于水溶液能吸收水溶液，因此值是一个非常重要的可变操作因素H2S气体总量完全取决于水溶液pH值（反应

方程式(2)、(3)。pH值是衡量水溶液酸碱度的一种方法，pH值7代表水溶液为中性，即既不酸也不碱性；pH值在1～7代

表水溶液呈酸性；pH值7~14表示水溶液是碱性的。如果增加反应方程(2)和(3)的双向箭头，则表示反应处于平衡稳定状态H 离子的浓

向左反应，H2S能被水溶液吸收的总量减少。如果增加OH-溶液中的离子浓度、H 将被中和形成水(OH- H → H2O)，因此反

向右，H2S能被水溶液吸收的总量增加。

反应方程(1)表示没有反应H 离子和OH-产生离子净产物，因此水溶液pH值不会改变。然而，副作用将被释放H 离子，使水溶液

的pH降低值较终导致水溶液吸收H2S总量减少。其中一种副作用，如反应方程式(9)所示，反应产生硫代硫酸根(S2O32-

它使之前提到的螯合剂更加稳定，同时减少了螯合剂的分解。

2HS-(L) 2O2(L) →S2O32-(L) H2O(L) （9）

当反应与电离反应(方程式(3))结合时，可以看到硫代硫酸根(S2O32-)产生，H 离子产生净产物，使水溶液pH值降低。

因为处理后的气相含有二氧化碳(CO2)，特别是在高压下，二氧化碳容易溶于水，形成碳酸氢盐(HCO3-)和碳酸盐(CO32-)

水溶液反应减少pH值

                               CO2 (g) H2O (L) → H2CO3 (L) （10）

H2CO3 (L) → H (L) HCO3-(L) （11）

HCO3-(L) → CO32-(L) H (L) （12）

稳定水溶液pH氢氧化钾需要在系统中加入，与二氧化碳的反应如式(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，更高pH值能够提高反应效能，会促进硫代硫酸盐离子的形成，减少氧气的吸收，但也阻碍单质硫的凝聚；而过低的pH值会阻碍H2S气

身体的吸收。因此，控制pH值为8.0-9.弱碱性水溶液。

该系统采用碱性复合铁催化剂的氧化还原性，吸收酸性气体H2S。H2S单质硫被络合铁直接氧化，转化为络合亚铁，然后再生

沉降罐通过空气氧化碱性吸收剂中的复合亚铁鼓入空气，将吸收剂中的复合亚铁转化为复合铁，回收利用。同时，硫在再生沉降罐中

沉降分离形成硫磺浆，将硫磺浆送至过滤器脱水成硫磺饼。该方法的特点是采用高硫容量的复合铁催化剂，不仅适用于高硫原料气体处理

，而且循环液量小，装置尺寸小，可直接产生单质硫，无二次污染。