絡合鐵脫硫工藝

以絡合鐵為催化劑的濕式氧化脫硫化氫法是一種直接將氣體中的濕式氧化脫硫化氫法H2S轉變成元素S，吸收氣體后H2S的含

量小于20ppm，是一種工藝簡單、工作硫容量高、環保無毒的新型脫硫技術，克服了硫容量低、脫硫工藝復雜、副鹽生成率高、環境

硫磺回收率達到99.99%，凈化后的尾氣焚燒后煙氣二氧化硫含量降低到20mg/Nm3.能夠滿足不斷完善的環保指標。

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

氧化成單質硫。其化學反應方程如式(1):

H2S 1/2O2 → H2O S （1）

復合鐵離子還原為低價復合亞鐵離子。復合鐵離子水溶液的吸收氧化反應方法(2)~(5)如下: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）

吸收氧化總反應方法 (2)，(3)，(4)疊加

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

水溶液中的復合亞鐵離子容易被氧氣氧化。因此，復合亞鐵離子溶液與空氣液體直接接觸，水溶液中的復合物利用空氣中的氧氣

亞鐵離子氧化為復合鐵離子。復合亞鐵離子水溶液的再生還原方法(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）

復合亞鐵離子(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 (即方程式(6)，(7)疊加)

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

在總反應中，復合鐵離子的作用是將吸收反應中產生的電子釋放到再生反應中。因為每個單質硫的產生需要消耗兩個鐵原子，所以在反應中

在應對過程中，至少提供兩個鐵原子。因此，鐵離子被用作反應物。然而，鐵離子在總反應中不消耗，鐵離子是硫化氫和氧反應的催化劑

由于這種雙重功能，鐵離子絡合物通常被定義為催化劑。

循環水溶液在復合鐵脫硫過程中pH由于水溶液能吸收水溶液，因此值是一個非常重要的可變操作因素H2S氣體總量完全取決于水溶液pH值（反應

方程式(2)、(3)。pH值是衡量水溶液酸堿度的一種方法，pH值7代表水溶液為中性，即既不酸也不堿性；pH值在1～7代

表水溶液呈酸性；pH值7~14表示水溶液是堿性的。如果增加反應方程(2)和(3)的雙向箭頭，則表示反應處于平衡穩定狀態H 離子的濃

向左反應，H2S能被水溶液吸收的總量減少。如果增加OH-溶液中的離子濃度、H 將被中和形成水(OH- H → H2O)，因此反

向右，H2S能被水溶液吸收的總量增加。

反應方程(1)表示沒有反應H 離子和OH-產生離子凈產物，因此水溶液pH值不會改變。然而，副作用將被釋放H 離子，使水溶液

的pH降低值較終導致水溶液吸收H2S總量減少。其中一種副作用，如反應方程式(9)所示，反應產生硫代硫酸根(S2O32-

它使之前提到的螯合劑更加穩定，同時減少了螯合劑的分解。

2HS-(L) 2O2(L) →S2O32-(L) H2O(L) （9）

當反應與電離反應(方程式(3))結合時，可以看到硫代硫酸根(S2O32-)產生，H 離子產生凈產物，使水溶液pH值降低。

因為處理后的氣相含有二氧化碳(CO2)，特別是在高壓下，二氧化碳容易溶于水，形成碳酸氫鹽(HCO3-)和碳酸鹽(CO32-)

水溶液反應減少pH值

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

H2CO3 (L) → H (L) HCO3-(L) （11）

HCO3-(L) → CO32-(L) H (L) （12）

穩定水溶液pH氫氧化鉀需要在系統中加入，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，更高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

身體的吸收。因此，控制pH值為8.0-9.弱堿性水溶液。

該系統采用堿性復合鐵催化劑的氧化還原性，吸收酸性氣體H2S。H2S單質硫被絡合鐵直接氧化，轉化為絡合亞鐵，然后再生

沉降罐通過空氣氧化堿性吸收劑中的復合亞鐵鼓入空氣，將吸收劑中的復合亞鐵轉化為復合鐵，回收利用。同時，硫在再生沉降罐中

沉降分離形成硫磺漿，將硫磺漿送至過濾器脫水成硫磺餅。該方法的特點是采用高硫容量的復合鐵催化劑，不僅適用于高硫原料氣體處理

，而且循環液量小，裝置尺寸小，可直接產生單質硫，無二次污染。