络合铁脱硫技术工艺方案5.13

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1、延长石油合成尾气脱硫系统（湿法络合铁脱硫技术）技术文件121概述1.1项目目标本设计方案由唐山绿源环保采用络合铁脱硫技术应用于500kg/d脱硫橇装项目，净化后的H2S降至20ppm以下，并实现每天回收高品质硫磺500kg，在节约投资的前提下达到满足车载橇装需求，便于汽车运输，尾气硫化氢指标合格的目的。2络合铁脱硫技术介绍2.1络合铁脱硫技术简介络合铁法脱硫技术是一种以络合铁为催化剂的湿式氧化脱除硫化氢的方法，其特点是直接将H2S转变成元素S，吸收H2S以后的含量小于20ppm，一般在5ppm以下，是一种工艺简单、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

2、工艺复杂、副盐生成率高、环境污染严重等弊端，硫磺回收装置尾气可使硫磺回收率达到99.99%。络合铁脱硫技术是具有自主知识产权的络合铁脱硫化氢成套技术，相对于其它络合铁脱硫技术，具有硫容量高、可橇装化、脱硫成本低、节能、运行稳定性高、投资低、对COS、硫醇有机硫脱除率高等优点。2.2络合铁法脱硫技术的工艺原理唐山绿源环保络合铁法脱硫技术是一种以络合铁为催化剂的湿式氧化脱除硫化氢的方法，其特点是直接将气体中的H2S转变成元素S，吸收后气体中H2S的含量小于20ppm，是一种工艺简单、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

3、等弊端，硫磺回收率达到99.99%，净化后的尾气焚烧后烟气二氧化硫含量降低到20mg/Nm3，可满足不断提升的环保指标。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）3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

4、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：H+-2S(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)H3++2+2S(g)+2Fe(L)→2H(L)+S↓+2Fe(L)（5）水溶液中络合亚铁离子容易被氧气氧化，因此，

5、将络合亚铁离子溶液直接与空气进行气液相接触反应，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+-3+2(L)+H2O(L)+2Fe(L)→2OH(L)+2Fe(L)（7）再生还原总反应方程式(即方程式（6），（7）叠加)1/2O2+-3+2(g)+H2O(L)+2Fe(L)→2OH(L)+2Fe(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

6、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。4在络合铁脱硫工艺中，循环水溶液的pH值是一个非常重要的可变操作因素，因为水溶液可吸收H2S气体的总量完全取决于水溶液的pH值（反应方程式（2）、（3））。pH值是衡量水溶液酸碱度的一种方式，pH值为7代表水溶液是中性的，就是说既不呈酸性也不呈碱性；pH值在1～7代表水溶液是酸性的；pH值7～14代表水溶液是碱性的。反应方程式（2）和（3）的双向箭头表明反

7、应处于平衡稳定状态，如果增加H+离子的浓度，反应将向左边进行，H-2S能被水溶液吸收的总量减少。如果增加OH离子的浓度，溶液中的H+将被中和形成水(OH-+H+→H2O)，因此反应将向右边进行，H2S能被水溶液吸收的总量增加。反应方程式（1）表明反应没有H+离子和OH-离子的净产物生成，所以水溶液的pH值不会产生变化。但是，副反应会释放H+离子，使得水溶液的pH值降低，最终导致水溶液吸收H2S总量减少。其中的一个副反应如反应方程式（9）所示，反应产生的硫代硫酸根(S2