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络合铁脱硫剂的原理
- 吸收过程：
- 在脱硫吸收塔中，络合铁脱硫剂中的三价铁离子（Fe^{3 + }）与硫化氢（H_{2}S）发生氧化还原反应。硫化氢被氧化为单质硫（S），三价铁离子被还原为二价铁离子（Fe^{2 + }）。反应式为H_{2}S + 2Fe^{3 + }\to S\downarrow+ 2Fe^{2 + } + 2H^{+}。
- 该反应是一个快速的气 - 液反应，硫化氢从气相进入液相与络合铁离子接触并反应。由于络合铁对硫化氢的选择性较好，在有化碳等其他酸性气体存在的情况下，也能优先与硫化氢反应，从而地将硫化氢从气体中脱除。
- 再生过程：
- 吸收硫化氢后的二价铁离子溶液进入再生装置，通过曝气等方式，利用空气中的氧气将二价铁离子氧化回三价铁离子，使脱硫剂恢复活性，再生反应式为2Fe^{2 + } + 1/2O_{2}+ 2H^{+}\to 2Fe^{3 + } + H_{2}O。
- 再生后的络合铁脱硫剂可以循环使用，这样就构成了一个连续的脱硫 - 再生过程，大大降低了脱硫剂的消耗和脱硫成本。
3. 络合铁脱硫剂的工艺
- 吸收工艺：
- 含硫化氢的气体（如天然气、焦炉煤气等）从吸收塔底部进入，与从塔顶喷淋下来的络合铁脱硫剂溶液逆流接触。吸收塔内可以采用填料塔或板式塔结构，填料塔通过填料增加气液接触面积，板式塔则通过塔板使气液充分混合。气体在上升过程中，硫化氢不断被脱硫剂吸收，净化后的气体从塔顶排出。
- 再生工艺：
- 吸收了硫化氢的脱硫剂溶液从吸收塔底部流出，进入再生塔。在再生塔中，通过向溶液中鼓入空气，使二价铁离子氧化再生。再生塔内通常设有曝气装置，以确保氧气与溶液充分接触。再生后的脱硫剂溶液通过循环泵重新输送回吸收塔顶部进行循环使用。
- 硫回收工艺：
- 在吸收和再生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。通过重力沉降、过滤或浮选等方法将硫从溶液中分离出来。例如，采用硫泡沫浮选装置，将硫泡沫收集后进行熔硫处理，得到纯度较高的单质硫，可用于生产硫酸等化工产品。
脱硫效率高
能快速将焦炉煤气中的硫化氢转化为单质硫，对不同浓度的硫化氢，脱硫后其含量可低于20ppm，脱除率可达99%以上，可使净化煤气的品质大幅提升，满足后续生产或使用对煤气质量的要求.
抗波动能力强
焦炉煤气中硫化氢含量波动较大时，络合铁的高硫容特性使其脱硫装置能自动处理波动，无需人为改变操作，且不影响脱硫率，确保出口污染气含量稳定，保障了生产的连续性和稳定性.
运行成本低
脱硫过程中络合铁催化剂可再生循环使用，且无副反应发生，只需补充少量在脱硫过程中损失的络合铁催化剂，降低了药剂成本 。设备尺寸小，可有效实现橇装化，减少了设备投资和占地面积，节约了成本.
选择性高、副盐产生少
络合铁催化剂选择性好，化碳对其吸收反应影响小，且脱硫过程副反应少，药剂使用寿命长，副盐生成量低，可有效避免因副盐积累导致的脱硫液性能下降、设备堵塞等问题，减少了提盐设备的投资和运行费用.
稳定性好
络合铁催化剂性能稳定，在一定的温度、压力等条件变化范围内，仍能保持较高的脱硫活性和选择性，确保脱硫效果的稳定可靠。其腐蚀性小，对设备的腐蚀速率低，可延长设备使用寿命，降低设备维护成本.
环保效益好
络合铁法脱硫技术工艺简单、环保，在脱硫过程中无三废产生，且催化剂对环境及无害，符合环保要求，具有良好的社会反应。
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络合铁脱硫剂的工艺主要包括吸收和再生两个过程。
吸收过程
- 原理：在吸收阶段，含硫化氢（H₂S）的气体与络合铁脱硫剂溶液接触。溶液中的铁离子（Fe³⁺）络合物会与H₂S发生氧化还原反应，H₂S被氧化为单质硫（S），铁离子（Fe³⁺）被还原为亚铁离子（Fe²⁺）。反应式一般为：H_2S + 2Fe^{3+}→ S↓+ 2Fe^{2+}+ 2H^+。
- 设备与条件：这个过程通常在吸收塔中进行。吸收塔的类型有填料塔、板式塔等多种。气体从塔底进入，脱硫剂溶液从塔顶喷淋而下，以增大气液接触面积，使反应充分进行。操作温度一般在30 - 60℃，操作压力根据实际气源压力和后续工艺要求而定，在低压到中压范围都可能。
再生过程
- 原理：再生阶段主要是将吸收过程中被还原的亚铁离子（Fe²⁺）重新氧化为铁离子（Fe³⁺），使脱硫剂恢复活性。再生是通过向再生器中的脱硫剂溶液鼓入空气来实现的，空气中的氧气会将亚铁离子氧化，反应式为：4Fe^{2+}+ O_2 + 4H^+→ 4Fe^{3+}+ 2H_2O。
- 设备与条件：再生过程在再生器中完成，再生器可以是简单的搅拌槽式，也可以是带有曝气装置的反应容器。再生过程需要适当的搅拌，使空气在溶液中均匀分布，保证亚铁离子充分氧化。再生温度通常也在30 - 60℃之间，这个温度范围有利于反应的快速进行，避免温度过高导致脱硫剂分解或其他副反应。
回收与脱硫剂循环
- 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。
- 脱硫剂循环：经过分离后的脱硫剂溶液，重新泵入吸收塔循环使用，不断地对含硫化体进行脱硫处理。整个工艺过程形成一个闭合的循环系统，以达到、经济地脱硫目的。
络合铁脱硫剂在早期脱出硫化氢和的效果都非常好：
- 脱出硫化氢的效果
- 脱出率高：早期络合铁脱硫剂就能实现极高的硫化氢脱出率，一步反应的脱出率可达99.99+%，能将气体中的硫化氢含量降低到极低水平，一般处理后的H₂S含量小于10ppm，通常在5ppm以下。
- 反应迅速：可以快速地与硫化氢发生反应，在较短时间内完成脱硫过程，能适应硫化氢浓度较高的气体脱硫需求。
- 稳定性好：受气体组成、温度、压力等因素的影响较小，在不同的工况条件下都能保持稳定的脱硫效果。
- 脱出的效果
- 回收率高：早期络合铁脱硫剂就能使回收率达到99.9%，生成的纯度较高，杂质含量少，便于后续的回收和利用。
- 颗粒易于分离：反应生成的以颗粒状形式存在，容易通过过滤、离心等方法从脱硫剂溶液中分离出来，有利于实现的回收。