络合铁净化技术全称为湿法硫磺回收技术,是利用铁离子在液相中将硫化氢直接氧化成单质硫,同时回收硫磺的硫化氢脱除工艺技术。在将硫化氢氧化成单质硫的过程,催化剂中的三价铁离子被还原成二价铁离子,而通过向催化剂溶液中通入空气,利用空气中的氧气将二价铁离子氧化成三价铁离子,从而使催化剂得以再生重复循环使用。
其特点是直接将气体中的H2S转变成元素S,络合铁工艺技术一种工艺简单、工作硫容高且环保无毒的新型脱硫技术,克服了传统脱硫工艺硫容量低、脱硫工艺复杂、副盐生成率高、环境污染严重等弊端,硫磺回收率达到99.99%。
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,使硫化氢被氧化为单质硫。其化学反应方程式如式(1):
H2S + 1/2O2 → H2O + S (1)
络合铁脱硫催化剂利用水溶液中络合铁离子的氧化还原性,使含硫化氢气体与含络合铁催化剂的水溶液(简称络合铁吸收剂,下同)进行气液相接触反应。该气液相接触反应首先通过水溶液的偏碱性,在气液接触时通过酸碱化学吸收将原料气中的硫化氢吸收进入水溶液;在水溶液中,利用高价络合铁离子的氧化性将硫化氢氧化成单质硫,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)
吸收氧化总反应方程式 (即方程式(2),(3),(4)叠加)
H2S(g) + 2Fe3+(L) → 2H+(L) + S↓+ 2Fe2+(L) (5)
水溶液中络合亚铁离子容易被氧气氧化,利用空气中的氧气将水溶液中的络合亚铁离子氧化为络合铁离子。络合亚铁离子 水溶液的再生还原反应方程式(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)
络合亚铁离子(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式 (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,络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去,由于每一个单质硫的产生需要消耗两个铁原子,所以在反应过程中,至少提供两个铁原子。由此,铁离子是作为反应物,不过,在总反应中并不消耗铁离子,铁离子是作为硫化氢和氧气反应的催化剂。由于这种双重功能,铁离子络合物一般被定义为催化剂。
技术优点:
硫化氢脱除率高:一步反应的脱除率达到99.99%以上。
设计弹性大:适应原料气流量、硫化氢浓度从0-100%的大幅度变化。
经济性能高:占地面积小,投资费用少,日常运行成本低。
选择性好:不吸收CO2,CO2 产生的影响可以忽略
温度适应性强:在 5 ℃ ~80℃的温度范围内,吸收反应与再生反应的效率变化不大
药剂损耗量小:富液再生效率高,仅在固液分离中随硫磺颗粒带液而产生少量损耗
环境友好:没有三废产生,反应条件温和,为液相、常温常压反应过程
安全性能高:系统不使用任何有毒的化学物质,硫磺产品中没有H2S气体
运行可靠:独特的设计能够保证无堵塞现象发生,保证长周期稳定运行
采用螯合铁离子作为催化剂,在水溶液中将硫化氢转化为单质硫,无需消耗碱液。
适用工况:可设计用于处理各种含硫化氢气体,涵盖天然气开采、石油提炼、生物气处理、垃圾填埋裂解气处理、炼焦、地热气体发电、饮料业CO2气体生产、润滑油生产等等。
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项目案例图片:
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