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络合铁脱硫机在天然气使用中的特性详解
1. 特性
- 高选择性：络合铁脱硫剂对天然气中的硫化氢（H₂S）有很高的选择性，主要针对H₂S进行反应，而对天然气中的主要成分如（CH₄）、（C₂H₆）等烃类物质几乎没有反应，这样可以在有效脱除硫化氢的同时，保证天然气的有效成分不被损耗，确保天然气的热值等性质不受影响。
- 脱硫性能：能够深度脱硫，可将天然气中硫化氢的含量降低到很低的水平，通常可以使硫化氢含量低于10ppm，甚至更低，满足天然气作为清洁能源在输送和使用过程中的严格质量要求。
- 可再生性：络合铁脱硫剂在脱硫过程中，其活性成分（铁离子）可以通过再生过程恢复活性。在反应中，铁离子（Fe³⁺）与硫化氢反应被还原为亚铁离子（Fe²⁺），亚铁离子可以在再生阶段与空气中的氧气反应重新氧化为铁离子，从而实现脱硫剂的循环使用，减少了脱硫剂的消耗和处理成本。
- 稳定性好：在天然气的不同工况条件下，如不同的压力、温度和流量变化时，络合铁脱硫剂的性能比较稳定。它可以在较宽的温度范围（如30 - 60℃）和压力范围（从低压到中压）内有效地工作，保证了脱硫过程的连续性和可靠性。
- 环保优势：反应产物主要是单质硫，相比于其他脱硫方法产生的副产物（如硫酸盐等）更容易处理，并且单质硫可以回收利用，符合环保和资源循环利用的理念，减少了固体废弃物的产生。
2. 工艺原理
- 吸收过程：含有硫化氢的天然气进入吸收塔，与从塔顶喷淋下来的络合铁脱硫剂溶液逆流接触。在这个过程中，络合铁脱硫剂中的三价铁离子（Fe³⁺）络合物与硫化氢发生氧化还原反应，硫化氢被氧化为单质硫（S），反应式为：H_2S + 2Fe^{3 + }(络合物)→ S↓ + 2Fe^{2 + }(络合物)+ 2H^+。同时，生成的氢离子（H⁺）会使溶液的pH值降低，需要通过适当的缓冲体系来维持pH值在合适的范围内，以保证反应的持续进行。
- 再生过程：吸收了硫化氢后的脱硫剂溶液，含有被还原的亚铁离子（Fe²⁺），进入再生塔。在再生塔中，通过向溶液中鼓入空气，亚铁离子（Fe²⁺）与空气中的氧气（O₂）发生反应，重新氧化为三价铁离子（Fe³⁺），反应式为：4Fe^{2 + }+ O_2 + 4H^+→ 4Fe^{3 + }+ 2H_2O。再生后的脱硫剂溶液可以循环回到吸收塔继续进行脱硫反应。
- 回收：在吸收过程中产生的单质硫以悬浮颗粒的形式存在于脱硫剂溶液中。通过过滤、离心等物理方法将从溶液中分离出来，回收的可以作为产品销售或用于其他工业生产。这样就完成了一个完整的脱硫和回收循环过程，实现了天然气的脱硫。
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络合铁脱硫剂的工艺主要包括吸收和再生两个过程。
吸收过程
- 原理：在吸收阶段，含硫化氢（H₂S）的气体与络合铁脱硫剂溶液接触。溶液中的铁离子（Fe³⁺）络合物会与H₂S发生氧化还原反应，H₂S被氧化为单质硫（S），铁离子（Fe³⁺）被还原为亚铁离子（Fe²⁺）。反应式一般为：H_2S + 2Fe^{3+}→ S↓+ 2Fe^{2+}+ 2H^+。
- 设备与条件：这个过程通常在吸收塔中进行。吸收塔的类型有填料塔、板式塔等多种。气体从塔底进入，脱硫剂溶液从塔顶喷淋而下，以增大气液接触面积，使反应充分进行。操作温度一般在30 - 60℃，操作压力根据实际气源压力和后续工艺要求而定，在低压到中压范围都可能。
再生过程
- 原理：再生阶段主要是将吸收过程中被还原的亚铁离子（Fe²⁺）重新氧化为铁离子（Fe³⁺），使脱硫剂恢复活性。再生是通过向再生器中的脱硫剂溶液鼓入空气来实现的，空气中的氧气会将亚铁离子氧化，反应式为：4Fe^{2+}+ O_2 + 4H^+→ 4Fe^{3+}+ 2H_2O。
- 设备与条件：再生过程在再生器中完成，再生器可以是简单的搅拌槽式，也可以是带有曝气装置的反应容器。再生过程需要适当的搅拌，使空气在溶液中均匀分布，保证亚铁离子充分氧化。再生温度通常也在30 - 60℃之间，这个温度范围有利于反应的快速进行，同时避免温度过高导致脱硫剂分解或其他副反应。
回收与脱硫剂循环
- 回收：在吸收过程中产生的单质硫以悬浮颗粒的形式存在于脱硫剂溶液中。通过过滤、离心等物理方法将从溶液中分离出来，回收的可以作为产品销售或用于其他工业生产。
- 脱硫剂循环：经过分离后的脱硫剂溶液，重新泵入吸收塔循环使用，不断地对含硫化体进行脱硫处理。整个工艺过程形成一个闭合的循环系统，以达到、经济地脱硫目的。
络合铁脱硫剂在早期脱出硫化氢和的效果都非常好：
- 脱出硫化氢的效果
- 脱出率高：早期络合铁脱硫剂就能实现极高的硫化氢脱出率，一步反应的脱出率可达99.99+%，能将气体中的硫化氢含量降低到极低水平，一般处理后的H₂S含量小于10ppm，通常在5ppm以下。
- 反应迅速：可以快速地与硫化氢发生反应，在较短时间内完成脱硫过程，能适应硫化氢浓度较高的气体脱硫需求。
- 稳定性好：受气体组成、温度、压力等因素的影响较小，在不同的工况条件下都能保持稳定的脱硫效果。
- 脱出的效果
- 回收率高：早期络合铁脱硫剂就能使回收率达到99.9%，生成的纯度较高，杂质含量少，便于后续的回收和利用。
- 颗粒易于分离：反应生成的以颗粒状形式存在，容易通过过滤、离心等方法从脱硫剂溶液中分离出来，有利于实现的回收。
