刍议络合铁溶液吸收硫化氢工艺

刘泉洲　张楌　史亚丽

摘 要：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10ppm，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99.9%。

关键词：脱硫;络合铁法;络合铁脱硫工艺

随着全球工业的发展，能源的需求日益增加，天然气已成为能源与环境可持续性发展的必须，天然气作为一种绿色洁净能源，其开发和利用越来越受到人们的重视。发展天然气工业，必须研究发展天然气净化工艺，解决天然气的输运储备和无害利用问题，尤其要脱除天然气中的硫化物，从源头上减小污染。而天然气国家标准（GB17820-1999）对于处理后天然气的五项指标要求的标准中包括总硫含量和硫化氢含量，可见脱除硫化氢对天然气净化的重要性。

1 天然气脱硫

天然气是继煤和石油之后的第三大能源。它是一种优质、洁净的燃料，分布广泛、开采方便、成本低廉、污染极小;是目前世界上产量增长最快的能源，已成为全球最主要的能源之一。硫化氢是具有高度刺激性和腐蚀性的有害气体，通常很低浓度的H2S即可对人体健康和自然环境造成严重危害。目前使用脱硫方法很多，但传统脱硫技术无论是湿法还是干法，都存在硫容量低、脱硫工艺复杂、环境污染严重等弊端，有待于进一步优化和改进。

2 络合铁脱硫法

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10ppm，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99.9%。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、可小型化、脱硫成本低、节能、运行稳定性高、对COS、硫醇有机硫脱除率高等优点。络合铁脱硫工艺效率高，一步即可将硫化氢脱除至10ppm以下，且稳定可靠;工作硫容高，最高可以达到3g/L，因此循环液循环量大大减少，节能降耗;抗波动能力强，采用强碱吸收，通过调节铁离子浓度保证稳定的脱硫效果;副盐产生量低，强碱添加量少，外排废液量极少;设备可以集成在集装箱内，运输方便，拆装简单。

3 络合铁脱硫工艺

在各种脱除硫化氢气体的方法中，采用络合铁溶液相氧化法的工业化装置越来越多。集脱硫和硫磺回收为一体，吸收与再生均可在常温下进行，硫化氢转化为硫氧化物的副反应少，含铁的溶液不存在环境问题。

絡合铁脱硫机理。从离子角度讲络合铁法的一般脱硫机理为：HS-与溶液体系中的络合铁盐进行氧化还原反应。HS-被氧化为单质硫的同时，Fe3+L被还原为Fe2+L，然后通过在再生装置中通入空气将Fe2+L再次氧化为Fe3+L，从而实现了循环脱硫（其中L表示络合物）。EDTA络合铁法是目前技术最成熟、应用最广泛的络合铁法脱硫技术，因此，下面以最常见的EDTA络合铁法为例，其具体的反应式为：H2S+2Fe3+（EDTA）→2Fe2+（EDTA）+S+2H+再生反应式为：O2（g）→O2（l） （7）O2（l）+4Fe2+（EDTA）+2H2O→4Fe3+（EDTA）+4OH-，从以上的脱硫机理可以看出，络合铁法脱硫可直接将HS-转化为硫单质，省去了传统工艺中各种氧化环节直接得到硫磺。

从变换气脱硫系统来的再生气压力为0.07MPa，总量约7000（Nm3/h）被0.6MPa络合铁脱硫液自吸进入喷射吸收塔上部，在喷射塔喷射器内气液两相混合，并不断的更新接触面积，气液两相进入喷射塔下部分离器，气相分离液滴后，进入填料塔下部填料，吸收了硫化氢的尾气经放空管排入大气。来自脱碳系统的再生气压力为0.03MPa气量为8000Nm3/h，进入填料塔上部填料与络合铁脱硫液逆流接触后经除沫后进入再生分离器，分离液滴后进入老系统。络合铁脱硫液富液自喷射塔，填料塔底部汇集进入富液槽，经富液泵打入喷射槽顶部的喷射器，与自吸进入喷射器的空气充分混合，经反应后进入再生槽，在再生槽内进一步氧化再生，再生后的贫液从再生槽上部溢流进入贫液槽，由贫液泵升压送入喷射吸收、填料塔循环吸收。再生槽内析出的元素硫悬浮与再生槽顶部的环形塔内，并溢流进入硫泡沫槽，再由硫泡沫泵送入熔硫釜回收硫磺。

4 结语

日益严格的环境法规的颁布实施将使得高效、无污染、资源化成为脱硫工艺发展的主流。H2S气体脱除技术开发与改进的主要目标在于提高过程的经济性，要从降低投资费用与降低操作费用两个方面综合考虑。由于铁离子价廉易得，同时络合铁法脱硫技术的工作硫容比目前工业应用最普遍的脱硫技术高25%左右，降低了脱硫液的循环量，很大程度上减少了脱硫过程的能耗损失，从而同时降低了投资费用与操作费用，改善了脱硫过程的经济效益。

参考文献：

[1]罗立文，刘怀禄，刘相.FEDA系统脱硫发研究[J].石油大学学报，2012.

[2]张冬云，薛敏华，王孝英.硫回收工艺及其评价[J].石油化工环境环保，2013.