一、絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)簡介
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，處理后的H₂S含量達到環(huán)保要求，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、工藝復(fù)雜、副鹽生成率高、環(huán)境污染嚴重等弊端，硫磺回收裝置尾氣可使硫磺回收率達到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、可橇裝化、脫硫成本低、節(jié)能、運行穩(wěn)定性高、投資低、對COS、硫醇有機硫脫除率高等優(yōu)點。
二、 絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)的工藝原理
絡(luò)合鐵脫硫工藝為脫除硫化氫提供了一種恒溫、低成本的運行方法。其化學反應(yīng)原理是利用空氣中的氧氣氧化氣相中的硫化氫，使硫化氫被氧化為單質(zhì)硫。其化學反應(yīng)方程式如式(1)：
H₂S + 1/2O₂ → H₂O + S                              （1）
絡(luò)合鐵脫硫催化劑利用水溶液中絡(luò)合鐵離子的氧化還原性，使含硫化氫氣體與含絡(luò)合鐵催化劑的水溶液（簡稱絡(luò)合鐵吸收劑，下同）進行氣液相接觸反應(yīng)。該氣液相接觸反應(yīng)首先通過水溶液的偏堿性，在氣液接觸時通過酸堿化學吸收將原料氣中的硫化氫吸收進入水溶液；在水溶液中，利用高價絡(luò)合鐵離子的氧化性將硫化氫氧化成單質(zhì)硫，絡(luò)合鐵離子被還原為低價絡(luò)合亞鐵離子。絡(luò)合鐵離子水溶液的吸收氧化反應(yīng)方程式（2）～（5）如下：
水溶液吸收H₂S氣體：
H₂S(g) + H₂O(L)→H₂S(L) + H₂O(L)  （2）
式中：（g）——氣相，下同；
     （L）——液相，下同
H₂S電離：
H₂S(L)→ H⁺ (L)+ HS^-(L)  （3）
高鐵離子(Fe³⁺)氧化二價硫：
HS^-(L)+ 2Fe³⁺(L) → 2Fe²⁺(L) + H⁺(L) + S↓    （4）
吸收氧化總反應(yīng)方程式 (即方程式(2)，(3)，(4)疊加)
H₂S(g) + 2Fe³⁺(L) → 2H⁺(L) + S↓+ 2Fe²⁺(L) （5）
水溶液中絡(luò)合亞鐵離子容易被氧氣氧化，因此，將絡(luò)合亞鐵離子溶液直接與空氣進行氣液相接觸反應(yīng)，利用空氣中的氧氣將水溶液中的絡(luò)合亞鐵離子氧化為絡(luò)合鐵離子。絡(luò)合亞鐵離子水溶液的再生還原反應(yīng)方程式（6）～（8）如下：
絡(luò)合亞鐵離子水溶液吸收氧氣：
1/2O₂ (g) + H₂O(L) → 1/2O₂ (L) + H₂O(L)    （6）
絡(luò)合亞鐵離子(Fe²⁺)再生反應(yīng)：
1/2O₂(L) + H₂O(L) + 2Fe²⁺(L) → 2OH^-(L) + 2Fe³⁺(L)  （7）
再生還原總反應(yīng)方程式 (即方程式（6），（7）疊加)
1/2O₂(g) + H₂O(L) + 2Fe²⁺(L) → 2OH^-(L) + 2Fe³⁺(L)  （8）
在總反應(yīng)中，絡(luò)合鐵離子的作用是將吸收反應(yīng)中產(chǎn)生的電子釋放到再生反應(yīng)中去，由于每一個單質(zhì)硫的產(chǎn)生需要消耗兩個鐵原子，所以在反應(yīng)過程中，至少提供兩個鐵原子。由此，鐵離子是作為反應(yīng)物。不過，在總反應(yīng)中并不消耗鐵離子，鐵離子是作為硫化氫和氧氣反應(yīng)的催化劑。由于這種雙重功能，鐵離子絡(luò)合物一般被定義為催化劑。
在絡(luò)合鐵脫硫工藝中，循環(huán)水溶液的pH值是一個非常重要的可變操作因素，因為水溶液可吸收H₂S氣體的總量取決于水溶液的pH值（反應(yīng)方程式（2）、（3））。pH值是衡量水溶液酸堿度的一種方式，pH值為7代表水溶液是中性的，就是說既不呈酸性也不呈堿性；pH值在1～7代表水溶液是酸性的；pH值7～14代表水溶液是堿性的。反應(yīng)方程式（2）和（3）的雙向箭頭表明反應(yīng)處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，如果增加H⁺離子的濃度，反應(yīng)將向左邊進行，H₂S能被水溶液吸收的總量減少。如果增加OH^-離子的濃度，溶液中的H⁺將被中和形成水(OH^- + H⁺ → H₂O)，因此反應(yīng)將向右邊進行，H₂S能被水溶液吸收的總量增加。
反應(yīng)方程式（1）表明反應(yīng)沒有H⁺離子和OH^-離子的凈產(chǎn)物生成，所以水溶液的pH值不會產(chǎn)生變化。但是，副反應(yīng)會釋放H⁺離子，使得水溶液的pH值降低，最終導(dǎo)致水溶液吸收H₂S總量減少。其中的一個副反應(yīng)如反應(yīng)方程式（9）所示，反應(yīng)產(chǎn)生的硫代硫酸根(S₂O₃^2-)對脫硫工藝有益，它使得之前提到的螯合劑變得更加穩(wěn)定，同時降低螯合劑的分解。
2HS^-(L) + 2O₂(L) →S₂O₃^2-(L) + H₂O(L)  （9）
當該反應(yīng)與電離反應(yīng)（方程式（3））相結(jié)合時，可以看出，隨著硫代硫酸根(S₂O₃^2-)產(chǎn)生，H⁺離子生成凈產(chǎn)物，使得水溶液的pH值降低。
由于處理的氣相中含有二氧化碳(CO₂)，尤其是在壓力較高時，二氧化碳極易溶于水，會形成碳酸氫鹽(HCO₃^-)和碳酸鹽(CO₃^2-)，隨之發(fā)生副反應(yīng)降低水溶液的pH值。反應(yīng)方程式如（10）～（12）：
 CO₂ (g) + H₂O (L) → H₂CO₃ (L)   （10）
H₂CO₃ (L) → H⁺(L) + HCO₃^-(L)     （11）
HCO₃^-(L) → CO₃^2-(L) + H⁺ (L)      （12）
為了穩(wěn)定水溶液的pH值，需要在系統(tǒng)中加入氫氧化鈉，它與二氧化碳的反應(yīng)如式（13）～（15）：
CO₂ (g) + H₂O(L) → H₂CO₃(L)      （13）
H₂CO₃(L) + 2NaOH (L)→ Na₂CO₃ (L)+ 2H₂O(L)  （14）
_Na2CO₃(L) + H₂CO₃ (L)→ 2NaHCO₃(L)                 （15）
通常，較高的pH值能夠提高反應(yīng)效能，會促進硫代硫酸鹽離子的形成，減少氧氣的吸收，但也阻礙單質(zhì)硫的凝聚；而過低的pH值會阻礙H₂S氣體的吸收。所以，控制pH值為8.0-9.0的弱堿性水溶液。
系統(tǒng)采用堿性絡(luò)合鐵催化劑的氧化還原性質(zhì)，吸收酸性氣中的H₂S。H₂S被絡(luò)合鐵直接氧化生成單質(zhì)硫，絡(luò)合鐵轉(zhuǎn)化為絡(luò)合亞鐵，然后向再生沉降槽鼓入空氣，以空氣氧化堿性吸收劑中的絡(luò)合亞鐵，使吸收劑中的絡(luò)合亞鐵轉(zhuǎn)化為絡(luò)合鐵，再生回用。同時，在再生沉降槽對硫磺進行沉降分離形成硫磺漿，將硫磺漿送至脫水機中脫水形成硫磺餅。該法的特點是采用高硫容量的絡(luò)合鐵催化劑，不僅適用于高含硫的原料氣處理，而且循環(huán)液量小，裝置尺寸小，并可直接生成單質(zhì)硫，不存在二次污染問題。
三、 絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)的特點
（1）絡(luò)合鐵催化劑，工藝處理過程簡單，采用一步法處理工藝即可快速將硫化氫直接氧化為硫單質(zhì)；對各種不同濃度的H₂S，其脫硫后的H₂S含量達到環(huán)保求，清除H₂S效率高。
（2）系統(tǒng)的抗波動能力強。對于傳統(tǒng)的脫硫裝置，原料氣中硫化氫含量波動較大時，會造成出口凈化氣的硫化氫含量波動很大，甚至超標。絡(luò)合鐵高硫容特性，其脫硫裝置能自動處理以上波動情況，并不需要人為改變操作且不會影響脫硫率。
（3）絡(luò)合鐵催化劑選擇性高，無副鹽外排。在絡(luò)合鐵脫硫中，絡(luò)合鐵離子氧化硫化氫為硫磺，脫硫過程副反應(yīng)少，藥劑使用壽命長。
（4）脫硫工作液硫容量高。使用絡(luò)合鐵脫硫劑能顯著降低循環(huán)液量，降低設(shè)備尺寸，減少投資和操作成本。
（5）設(shè)備尺寸小，可有效實現(xiàn)橇裝化。由于工作硫容量高，設(shè)備小，可有效實現(xiàn)橇裝化，非常適合小項目的橇裝化要求。
（6）催化劑的安全性高，系統(tǒng)所采用的催化劑對環(huán)境及人體無毒無害，具有良好的環(huán)保效益。