络合铁技术在脱除废气中硫化氢中的应用总结
唐山绿源环保科技有限公司 李见
1.引言
随着人类的环境保护的逐渐增强，人类越来越关心周围生存环境的质量。工业排放的废气中所含的H2S气体，不仅能够引起管道和催化剂的中毒、致使工艺条件恶化、设备的腐蚀，而且会造成相当严重的环境污染，甚至危害人类生存。因此，必须对排放的H2S气体进行治理。硫化氢气体是一种日益引起全球重视的大气污染公害，它是典型的恶臭类气体，具有污染范围很广、影响很大的特点。而硫磺在能源、化工、医药、农业等方面都是很宝贵的化工行业的原料。因此，合理利用硫化氢，使硫化氢气体变废为宝，在现实生产中具有非常重要的现实意义。
2.国内外硫化氢废气处理的方法
近年来，关于处理H2S气体技术研究越来越活跃。根据去除硫化氢的方法的不同特点，可把净化方法分为：
吸收法：物理溶剂吸收法、化学溶剂吸收法；
分解法：热分解法、微波技术分解；
吸附法：可再生的吸附剂法、不可再生的吸附剂吸附法；
氧化法：干法氧化法、湿法氧化法；生物法等。
按照硫化氢去除方法和工艺的不同，可以分为吸收法和吸附法。吸收法又可以分为：物理吸收和化学吸收。
3.氧化法
氧化法净化硫化氢废气，一般是把H2S气体直接氧化为单质硫。在固相中进行氧化的过程通常被叫做干法氧化，在液相中进行的过程叫湿法氧化。
（1）干法氧化
干法氧化是在通常情况下使硫化氢气体氧化成单质硫或硫的氧化物的一种方法，典型的有克劳斯法和选择性氧化法。
脱除废气肿氧化氢最早的方法之一是克劳斯法，主要有点是：从硫化氢气体中回收硫。该法适用于进气中硫化氢浓度较高的场合年产硫磺一般不低于2000吨，它操作方便，设备简单，长期以来一直受到废气处理的重视。
克劳斯法的原理是利用硫化氢为原料，在克劳斯燃烧炉中内使废气中的一部分氧化生成SO2，生成的SO2与进气中的H2S按下列反应方程式生成硫磺加以回收：
H2S+SO2=2 H2O+3/2S2+Q
铝矾土是反应的催化剂，可以再不太高的温度下进行，H2S与SO2作用充分转化成为硫。催化剂的使用量为反应混合物的0.1%~0.2%。反应器内温度必须小于650。C，否则催化剂遭到破坏，当废气中有碳氢化合物时温度不能超过480。C。
克劳斯法要求废气中的H2S的初始浓度应大于等于15%~20%。否则，H2S的燃烧不能提供足够反应需要的热量，不能维持正常发硬所需要的温度。
选择性氧化法，是在催化剂的作用下把H2S用空气中的氧直接氧化为硫。近年来，选择性氧化技术有突破性进展，成功的关键是研制出选择性好、对H2O和过量的O2不敏感的高活性催化剂，目前用铁基氧化物的不同混合物制备。选择性氧化法硫的总回收率可达98%~99%。
（2）湿法氧化
与干法脱硫相比，湿法处理能力大，且湿法最著名的特点是操作弹性大，脱硫化效率高。
湿法氧化具有如下的特点：脱硫效率高，可使净化后的气体含硫量较低，，可将H2S一步转化为单质硫，无二次污染；既可在常温常压下操作，有可在加压下操作，大多数脱硫剂可再生，运行成本低。
液相催化法是我国近期研究的热点，各种液相催化法的工艺流程大致相同，均有脱硫和再生组成。
主要原理：
H2S+Na2CO3—NaHS+ NaHCO3
2 NaHS+4NaVO3+ H2O—Na2V4O9+4NaOH+2S
Na2V4O9+2NaOH+ H2O+2ADA—4 NaVO3+2HADA
O2+2HADA—2ADA+2 H2O
该工艺问题在于：有害废液处理困难，可能造成二次污染；气体刺激性大；副产物使化学药品耗量增大；生成的硫单质质量差；对CS2、COS及硫醇几乎不起作用；悬浮的颗粒回收困难，易造成过滤器堵塞。
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，其特点是直接将气体中的H2S转变成元素S，吸收后气体中H2S的含量小于10mg，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，硫磺回收率达到99.9%，净化后的废气焚烧后烟气二氧化硫含量降低到20mg/Nm3，可满足不断提升的环保指标。
络合铁脱硫工艺为脱除硫化氢提供了一种恒温、低成本的运行方法。其化学反应原理是利用空气中的氧气氧化气相中的硫化氢，使硫化氢被氧化为单质硫。其化学反应方程式如式(1)：
H2S + 1/2O2 → H2O + S （1）
络合铁脱硫催化剂利用水溶液中络合铁离子的氧化还原性，使含硫化氢气体与含络合铁催化剂的水溶液（简称络合铁吸收剂，下同）进行气液相接触反应。该气液相接触反应首先通过水溶液的偏碱性，在气液接触时通过酸碱化学吸收将原料气中的硫化氢吸收进入水溶液；在水溶液中，利用高价络合铁离子的氧化性将硫化氢氧化成单质硫，络合铁离子被还原为低价络合亚铁离子。络合铁离子水溶液的吸收氧化反应方程式（2）～（5）如下：
水溶液吸收H2S气体：
H2S(g) + H2O(L)
络合铁脱硫系统具体流程。
在处理含硫废气的时候可以采取鼓泡加喷淋组合塔工艺。在该系统中，吸收器和氧化器被整合为一个装置，从而减少一个容器，也省去溶液循环泵以及相关的管道等装置。如图：
说明：本项目处理酸性气体，处理后气体达标排空。
主要设备为一个直径2.2m，高10.0m的自循环吸收氧化塔，吸收氧化塔中有堰板和隔板分出吸收区，氧化区，反应区和脱气区。原料酸性气经过气体分布器进入吸收区，气体在这里被络合铁溶液处理，净化后尾气可以直接排放至大气。
鼓风机向氧化区提供空气，用于再生催化剂，并提供吸收氧化反应器的液体循环动力。
再生后的催化剂循环至脱气区，并从脱气区沉降到反应器底部，硫磺在底部沉降为固含量5-15wt%硫浆。含有较高浓度硫磺的硫浆通过管道过滤桶，过滤后得到硫磺产品，滤液打回氧化塔。
补充的化学药剂通过计量泵添加到氧化塔中，消泡剂不用连续添加，可以通过气压注射的方式批量添加。
3.结语
络合铁脱硫技术在脱除硫化氢以及氧化VOCs具有独特的现实使用价值，该技术可以节约设备投资，及脱氨、脱硫化氢、以及有机硫及氧化其余挥发性有机物具有独特的优势。相信该技术会很快会在各个领域的有机废气治理技术中脱颖而出。
