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焦炉煤气络合铁脱硫剂作用原理
- 焦炉气中的硫化氢（H₂S）在碱性环境下与络合铁脱硫剂中的三价铁离子（Fe³⁺）发生氧化还原反应。反应式为：H₂S + 2Fe³⁺Lₙ → 2Fe²⁺Lₙ + S⁰ + 2H⁺（Lₙ代表络合剂）。在这个过程中，硫化氢被氧化为单质硫，三价铁离子被还原为二价铁离子。
- 被还原的二价铁离子（Fe²⁺）与空气中的氧气发生反应，重新被氧化为三价铁离子，反应式为：2Fe²⁺Lₙ + 1/2O₂ + H₂O → 2Fe³⁺Lₙ + 2OH⁻。这样，络合铁脱硫剂就可以循环使用，持续对焦炉气中的硫化氢进行脱除。整个过程的关键在于络合剂，它能够稳定铁离子，提高脱硫效率，并且防止铁离子形成沉淀。
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络合铁脱硫机在天然气使用中的特性详解
1. 特性
- 高选择性：络合铁脱硫剂对天然气中的硫化氢（H₂S）有很高的选择性，主要针对H₂S进行反应，而对天然气中的主要成分如（CH₄）、（C₂H₆）等烃类物质几乎没有反应，这样可以在有效脱除硫化氢的保证天然气的有效成分不被损耗，确保天然气的热值等性质不受影响。
- 脱硫性能：能够深度脱硫，可将天然气中硫化氢的含量降低到很低的水平，通常可以使硫化氢含量低于10ppm，甚至更低，满足天然气作为清洁能源在输送和使用过程中的严格质量要求。
- 可再生性：络合铁脱硫剂在脱硫过程中，其活性成分（铁离子）可以通过再生过程恢复活性。在反应中，铁离子（Fe³⁺）与硫化氢反应被还原为亚铁离子（Fe²⁺），亚铁离子可以在再生阶段与空气中的氧气反应重新氧化为铁离子，从而实现脱硫剂的循环使用，减少了脱硫剂的消耗和处理成本。
- 稳定性好：在天然气的不同工况条件下，如不同的压力、温度和流量变化时，络合铁脱硫剂的性能比较稳定。它可以在较宽的温度范围（如30 - 60℃）和压力范围（从低压到中压）内有效地工作，保证了脱硫过程的连续性和可靠性。
- 环保优势：反应产物主要是单质硫，相比于其他脱硫方法产生的副产物（如硫酸盐等）更容易处理，并且单质硫可以回收利用，符合环保和资源循环利用的理念，减少了固体废弃物的产生。
2. 工艺原理
- 吸收过程：含有硫化氢的天然气进入吸收塔，与从塔顶喷淋下来的络合铁脱硫剂溶液逆流接触。在这个过程中，络合铁脱硫剂中的三价铁离子（Fe³⁺）络合物与硫化氢发生氧化还原反应，硫化氢被氧化为单质硫（S），反应式为：H_2S + 2Fe^{3 + }(络合物)→ S↓ + 2Fe^{2 + }(络合物)+ 2H^+。生成的氢离子（H⁺）会使溶液的pH值降低，需要通过适当的缓冲体系来维持pH值在合适的范围内，以保证反应的持续进行。
- 再生过程：吸收了硫化氢后的脱硫剂溶液，含有被还原的亚铁离子（Fe²⁺），进入再生塔。在再生塔中，通过向溶液中鼓入空气，亚铁离子（Fe²⁺）与空气中的氧气（O₂）发生反应，重新氧化为三价铁离子（Fe³⁺），反应式为：4Fe^{2 + }+ O_2 + 4H^+→ 4Fe^{3 + }+ 2H_2O。再生后的脱硫剂溶液可以循环回到吸收塔继续进行脱硫反应。
- 回收：在吸收过程中产生的单质硫以悬浮颗粒的形式存在于脱硫剂溶液中。通过过滤、离心等物理方法将从溶液中分离出来，回收的可以作为产品销售或用于其他工业生产。这样就完成了一个完整的脱硫和回收循环过程，实现了天然气的脱硫。