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COMPLEX IRON METHOD

络合铁法脱硫

络合铁离子液相催化氧化 —— 铁离子作催化剂,脱硫精度高、溶液稳定

络合铁法脱硫 COMPLEX IRON METHOD

络合铁法以络合铁离子为催化剂,在液相中把 H₂S 直接氧化为单质硫:络合铁离子被还原为络合亚铁离子,随后与空气接触重新氧化再生。水溶液中的络合亚铁离子容易被氧气氧化,因此可将络合亚铁离子溶液直接与空气进行气液相接触反应,利用空气中的氧气把络合亚铁离子氧化为络合铁离子,实现催化剂循环。出口精度 H₂S ≤20mg/m³,适用于精细脱硫工况。

≤20mg/m³
出口 H₂S 精度
2Fe
每个单质硫消耗铁原子
Fe²⁺/Fe³⁺
铁离子价态循环
S
副产单质硫可回收

反应原理 REACTION PRINCIPLE

络合铁法的核心是铁离子在两种价态之间往复变化:吸收阶段,络合铁离子(Fe³⁺)氧化 H₂S 生成单质硫,自身被还原为络合亚铁离子(Fe²⁺);再生阶段,络合亚铁离子溶液与空气气液接触,被氧气重新氧化为络合铁离子。

吸收:H₂S + 2Fe³⁺(L) = S↓ + 2Fe²⁺(L) + 2H⁺(L)
再生还原总反应:1/2O₂(g) + H₂O(L) + 2Fe²⁺(L) → 2OH⁻(L) + 2Fe³⁺(L)
总反应:H₂S + 1/2O₂ = H₂O + S↓

从总反应看,络合铁法把 H₂S 与 O₂ 转化为单质硫和水,不引入新的含盐副产物;铁离子在反应前后价态变化但总量不变,因此可以在溶液中长期循环使用。

气液接触方式再生过程将络合亚铁离子溶液直接与空气进行气液相接触,利用空气中的氧完成氧化。气液接触越充分,亚铁氧化越彻底,返回吸收段的络合铁离子浓度越高,脱硫能力越稳定。

铁离子的双重功能 CATALYST

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,铁离子由此作为反应物参与反应;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。

催化剂定义:铁离子既参与反应(每个单质硫消耗两个铁原子),又在循环中不被消耗,这种双重功能使其络合物一般被定义为催化剂。
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电子传递体

Fe³⁺ 在吸收段获得电子变为 Fe²⁺,Fe²⁺ 在再生段把电子交给氧气重新变回 Fe³⁺,完成吸收与再生之间的电子接力。

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不消耗的催化剂

总反应中不消耗铁离子,只需按运行损耗补充;铁离子以络合物形态稳定存在于溶液中,保持催化活性。

工艺特点 PROCESS FEATURES

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液相催化氧化

反应在液相中完成,H₂S 被直接氧化为单质硫,硫以固体形式析出,便于分离回收,减少二次污染。

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脱硫精度高

铁离子氧化能力强、再生充分,出口精度可达 H₂S ≤20mg/m³,适合对硫敏感的后续工序。

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溶液稳定

铁离子以络合物形态存在,在碱性吸收液中保持溶解与活性,不易沉淀,溶液可长期循环。

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副产单质硫

析出的单质硫经分离后可回收利用,脱硫过程以硫资源回收为导向,符合循环经济要求。

工艺类别
湿式氧化法脱硫(液相催化氧化)
催化剂
络合铁离子 / 络合亚铁离子(Fe³⁺ / Fe²⁺)
脱硫精度
H₂S ≤20mg/m³
再生方式
络合亚铁溶液与空气气液接触氧化再生
铁硫关系
每个单质硫消耗两个铁原子,铁离子不消耗
副产物
单质硫,可回收利用
运行管理络合剂浓度、铁离子总浓度与 Fe²⁺/Fe³⁺ 比例共同决定脱硫与再生效果;再生空气量不足会造成亚铁累积、脱硫能力下降,硫颗粒应及时分离,避免在溶液中沉积。

工艺流程 PROCESS FLOW

络合铁法脱硫的典型流程:含硫气体进入鼓泡塔(吸收塔)与络合铁溶液接触,H₂S 被氧化为单质硫、Fe³⁺ 还原为 Fe²⁺;脱硫液送再生槽,与空气(富氧)充分接触使 Fe²⁺ 重新氧化为 Fe³⁺,再生后的贫液由泵送回吸收塔;硫泡沫经螺旋脱水机脱水后得到硫磺外运。

络合铁法脱硫工艺流程图
络合铁法脱硫工艺流程:鼓泡塔吸收 → 再生槽氧化再生 → 螺旋脱水出硫(点击图片查看大图)

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