芻議絡(luò)合鐵溶液吸收硫化氫工藝

劉泉洲　張楌　史亞麗

摘 要：絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)是一種以絡(luò)合鐵為催化劑的濕式氧化脫除硫化氫的方法，其特點是直接將H2S轉(zhuǎn)變成元素S，吸收H2S以后的含量小于10ppm，一般在5ppm以下，是一種工藝簡單、工作硫容高且環(huán)保無毒的新型脫硫技術(shù)，克服了傳統(tǒng)脫硫工藝硫容量低、脫硫工藝復(fù)雜、副鹽生成率高、環(huán)境污染嚴(yán)重等弊端，硫磺回收裝置尾氣可使硫磺回收率達(dá)到99.9%。

關(guān)鍵詞：脫硫;絡(luò)合鐵法;絡(luò)合鐵脫硫工藝

隨著全球工業(yè)的發(fā)展，能源的需求日益增加，天然氣已成為能源與環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展的必須，天然氣作為一種綠色潔凈能源，其開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。發(fā)展天然氣工業(yè)，必須研究發(fā)展天然氣凈化工藝，解決天然氣的輸運儲備和無害利用問題，尤其要脫除天然氣中的硫化物，從源頭上減小污染。而天然氣國家標(biāo)準(zhǔn)（GB17820-1999）對于處理后天然氣的五項指標(biāo)要求的標(biāo)準(zhǔn)中包括總硫含量和硫化氫含量，可見脫除硫化氫對天然氣凈化的重要性。

1 天然氣脫硫

天然氣是繼煤和石油之后的第三大能源。它是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的燃料，分布廣泛、開采方便、成本低廉、污染極小;是目前世界上產(chǎn)量增長最快的能源，已成為全球最主要的能源之一。硫化氫是具有高度刺激性和腐蝕性的有害氣體，通常很低濃度的H2S即可對人體健康和自然環(huán)境造成嚴(yán)重危害。目前使用脫硫方法很多，但傳統(tǒng)脫硫技術(shù)無論是濕法還是干法，都存在硫容量低、脫硫工藝復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重等弊端，有待于進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。

2 絡(luò)合鐵脫硫法

絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)是一種以絡(luò)合鐵為催化劑的濕式氧化脫除硫化氫的方法，其特點是直接將H2S轉(zhuǎn)變成元素S，吸收H2S以后的含量小于10ppm，一般在5ppm以下，是一種工藝簡單、工作硫容高且環(huán)保無毒的新型脫硫技術(shù)，克服了傳統(tǒng)脫硫工藝硫容量低、脫硫工藝復(fù)雜、副鹽生成率高、環(huán)境污染嚴(yán)重等弊端，硫磺回收裝置尾氣可使硫磺回收率達(dá)到99.9%。絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的絡(luò)合鐵脫硫化氫成套技術(shù)，相對于其它絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)，具有硫容量高、可小型化、脫硫成本低、節(jié)能、運行穩(wěn)定性高、對COS、硫醇有機硫脫除率高等優(yōu)點。絡(luò)合鐵脫硫工藝效率高，一步即可將硫化氫脫除至10ppm以下，且穩(wěn)定可靠;工作硫容高，最高可以達(dá)到3g/L，因此循環(huán)液循環(huán)量大大減少，節(jié)能降耗;抗波動能力強，采用強堿吸收，通過調(diào)節(jié)鐵離子濃度保證穩(wěn)定的脫硫效果;副鹽產(chǎn)生量低，強堿添加量少，外排廢液量極少;設(shè)備可以集成在集裝箱內(nèi)，運輸方便，拆裝簡單。

3 絡(luò)合鐵脫硫工藝

在各種脫除硫化氫氣體的方法中，采用絡(luò)合鐵溶液相氧化法的工業(yè)化裝置越來越多。集脫硫和硫磺回收為一體，吸收與再生均可在常溫下進(jìn)行，硫化氫轉(zhuǎn)化為硫氧化物的副反應(yīng)少，含鐵的溶液不存在環(huán)境問題。

絡(luò)合鐵脫硫機理。從離子角度講絡(luò)合鐵法的一般脫硫機理為：HS-與溶液體系中的絡(luò)合鐵鹽進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。HS-被氧化為單質(zhì)硫的同時，F(xiàn)e3+L被還原為Fe2+L，然后通過在再生裝置中通入空氣將Fe2+L再次氧化為Fe3+L，從而實現(xiàn)了循環(huán)脫硫（其中L表示絡(luò)合物）。EDTA絡(luò)合鐵法是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)，因此，下面以最常見的EDTA絡(luò)合鐵法為例，其具體的反應(yīng)式為：H2S+2Fe3+（EDTA）→2Fe2+（EDTA）+S+2H+再生反應(yīng)式為：O2（g）→O2（l） （7）O2（l）+4Fe2+（EDTA）+2H2O→4Fe3+（EDTA）+4OH-，從以上的脫硫機理可以看出，絡(luò)合鐵法脫硫可直接將HS-轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，省去了傳統(tǒng)工藝中各種氧化環(huán)節(jié)直接得到硫磺。

從變換氣脫硫系統(tǒng)來的再生氣壓力為0.07MPa，總量約7000（Nm3/h）被0.6MPa絡(luò)合鐵脫硫液自吸進(jìn)入噴射吸收塔上部，在噴射塔噴射器內(nèi)氣液兩相混合，并不斷的更新接觸面積，氣液兩相進(jìn)入噴射塔下部分離器，氣相分離液滴后，進(jìn)入填料塔下部填料，吸收了硫化氫的尾氣經(jīng)放空管排入大氣。來自脫碳系統(tǒng)的再生氣壓力為0.03MPa氣量為8000Nm3/h，進(jìn)入填料塔上部填料與絡(luò)合鐵脫硫液逆流接觸后經(jīng)除沫后進(jìn)入再生分離器，分離液滴后進(jìn)入老系統(tǒng)。絡(luò)合鐵脫硫液富液自噴射塔，填料塔底部匯集進(jìn)入富液槽，經(jīng)富液泵打入噴射槽頂部的噴射器，與自吸進(jìn)入噴射器的空氣充分混合，經(jīng)反應(yīng)后進(jìn)入再生槽，在再生槽內(nèi)進(jìn)一步氧化再生，再生后的貧液從再生槽上部溢流進(jìn)入貧液槽，由貧液泵升壓送入噴射吸收、填料塔循環(huán)吸收。再生槽內(nèi)析出的元素硫懸浮與再生槽頂部的環(huán)形塔內(nèi)，并溢流進(jìn)入硫泡沫槽，再由硫泡沫泵送入熔硫釜回收硫磺。

4 結(jié)語

日益嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)的頒布實施將使得高效、無污染、資源化成為脫硫工藝發(fā)展的主流。H2S氣體脫除技術(shù)開發(fā)與改進(jìn)的主要目標(biāo)在于提高過程的經(jīng)濟性，要從降低投資費用與降低操作費用兩個方面綜合考慮。由于鐵離子價廉易得，同時絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)的工作硫容比目前工業(yè)應(yīng)用最普遍的脫硫技術(shù)高25%左右，降低了脫硫液的循環(huán)量，很大程度上減少了脫硫過程的能耗損失，從而同時降低了投資費用與操作費用，改善了脫硫過程的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)：

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