芻議絡合鐵溶液吸收硫化氫工藝

劉泉洲　張楌　史亞麗

摘 要：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，吸收H2S以后的含量小于10ppm，一般在5ppm以下，是一種工藝簡單、工作硫容高且環保無毒的新型脫硫技術，克服了傳統脫硫工藝硫容量低、脫硫工藝復雜、副鹽生成率高、環境污染嚴重等弊端，硫磺回收裝置尾氣可使硫磺回收率達到99.9%。

關鍵詞：脫硫;絡合鐵法;絡合鐵脫硫工藝

隨著全球工業的發展，能源的需求日益增加，天然氣已成為能源與環境可持續性發展的必須，天然氣作為一種綠色潔凈能源，其開發和利用越來越受到人們的重視。發展天然氣工業，必須研究發展天然氣凈化工藝，解決天然氣的輸運儲備和無害利用問題，尤其要脫除天然氣中的硫化物，從源頭上減小污染。而天然氣國家標準（GB17820-1999）對于處理后天然氣的五項指標要求的標準中包括總硫含量和硫化氫含量，可見脫除硫化氫對天然氣凈化的重要性。

1 天然氣脫硫

天然氣是繼煤和石油之后的第三大能源。它是一種優質、潔凈的燃料，分布廣泛、開采方便、成本低廉、污染極小;是目前世界上產量增長最快的能源，已成為全球最主要的能源之一。硫化氫是具有高度刺激性和腐蝕性的有害氣體，通常很低濃度的H2S即可對人體健康和自然環境造成嚴重危害。目前使用脫硫方法很多，但傳統脫硫技術無論是濕法還是干法，都存在硫容量低、脫硫工藝復雜、環境污染嚴重等弊端，有待于進一步優化和改進。

2 絡合鐵脫硫法

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，吸收H2S以后的含量小于10ppm，一般在5ppm以下，是一種工藝簡單、工作硫容高且環保無毒的新型脫硫技術，克服了傳統脫硫工藝硫容量低、脫硫工藝復雜、副鹽生成率高、環境污染嚴重等弊端，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、可小型化、脫硫成本低、節能、運行穩定性高、對COS、硫醇有機硫脫除率高等優點。絡合鐵脫硫工藝效率高，一步即可將硫化氫脫除至10ppm以下，且穩定可靠;工作硫容高，最高可以達到3g/L，因此循環液循環量大大減少，節能降耗;抗波動能力強，采用強堿吸收，通過調節鐵離子濃度保證穩定的脫硫效果;副鹽產生量低，強堿添加量少，外排廢液量極少;設備可以集成在集裝箱內，運輸方便，拆裝簡單。

3 絡合鐵脫硫工藝

在各種脫除硫化氫氣體的方法中，采用絡合鐵溶液相氧化法的工業化裝置越來越多。集脫硫和硫磺回收為一體，吸收與再生均可在常溫下進行，硫化氫轉化為硫氧化物的副反應少，含鐵的溶液不存在環境問題。

絡合鐵脫硫機理。從離子角度講絡合鐵法的一般脫硫機理為：HS-與溶液體系中的絡合鐵鹽進行氧化還原反應。HS-被氧化為單質硫的同時，Fe3+L被還原為Fe2+L，然后通過在再生裝置中通入空氣將Fe2+L再次氧化為Fe3+L，從而實現了循環脫硫（其中L表示絡合物）。EDTA絡合鐵法是目前技術最成熟、應用最廣泛的絡合鐵法脫硫技術，因此，下面以最常見的EDTA絡合鐵法為例，其具體的反應式為：H2S+2Fe3+（EDTA）→2Fe2+（EDTA）+S+2H+再生反應式為：O2（g）→O2（l） （7）O2（l）+4Fe2+（EDTA）+2H2O→4Fe3+（EDTA）+4OH-，從以上的脫硫機理可以看出，絡合鐵法脫硫可直接將HS-轉化為硫單質，省去了傳統工藝中各種氧化環節直接得到硫磺。

從變換氣脫硫系統來的再生氣壓力為0.07MPa，總量約7000（Nm3/h）被0.6MPa絡合鐵脫硫液自吸進入噴射吸收塔上部，在噴射塔噴射器內氣液兩相混合，并不斷的更新接觸面積，氣液兩相進入噴射塔下部分離器，氣相分離液滴后，進入填料塔下部填料，吸收了硫化氫的尾氣經放空管排入大氣。來自脫碳系統的再生氣壓力為0.03MPa氣量為8000Nm3/h，進入填料塔上部填料與絡合鐵脫硫液逆流接觸后經除沫后進入再生分離器，分離液滴后進入老系統。絡合鐵脫硫液富液自噴射塔，填料塔底部匯集進入富液槽，經富液泵打入噴射槽頂部的噴射器，與自吸進入噴射器的空氣充分混合，經反應后進入再生槽，在再生槽內進一步氧化再生，再生后的貧液從再生槽上部溢流進入貧液槽，由貧液泵升壓送入噴射吸收、填料塔循環吸收。再生槽內析出的元素硫懸浮與再生槽頂部的環形塔內，并溢流進入硫泡沫槽，再由硫泡沫泵送入熔硫釜回收硫磺。

4 結語

日益嚴格的環境法規的頒布實施將使得高效、無污染、資源化成為脫硫工藝發展的主流。H2S氣體脫除技術開發與改進的主要目標在于提高過程的經濟性，要從降低投資費用與降低操作費用兩個方面綜合考慮。由于鐵離子價廉易得，同時絡合鐵法脫硫技術的工作硫容比目前工業應用最普遍的脫硫技術高25%左右，降低了脫硫液的循環量，很大程度上減少了脫硫過程的能耗損失，從而同時降低了投資費用與操作費用，改善了脫硫過程的經濟效益。

參考文獻：

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