需作出說(shuō)明的是，本文所述絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)中，所用脫硫催化劑是不需要多酚類(lèi)化合物作輔助載氧體的。

  絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)是一種鰲合鐵濕式氧化法脫硫技術(shù)，國(guó)外同類(lèi)技術(shù)為洛凱特(LO-CAT)硫磺回收技術(shù)，最初主要用于國(guó)內(nèi)外石油煉化行業(yè)處理凈化高濃度硫化氫尾氣，同步回收硫磺的裝置上。該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單，脫硫反應(yīng)速度快、操作彈性大、脫硫精度高、副反應(yīng)少、堿耗低、無(wú)脫硫廢液排放等特點(diǎn)。而國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的濕式氧化法脫硫工藝存在著動(dòng)力消耗高、系統(tǒng)副鹽生成率高，需定期排放脫硫廢液的問(wèn)題；沼氣凈化行業(yè)使用的生物脫硫工藝，也存在著為了維持裝置內(nèi)脫氮硫桿菌的正常生存，每天都要排放一定量的脫硫廢水，以維持脫硫液的電導(dǎo)率在一個(gè)正常范圍內(nèi)的問(wèn)題。基于以上原因，近幾年來(lái)，絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)受到有脫硫凈化需求的沼氣工程、煤化工等行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注。

  下面就從化學(xué)原理的角度對(duì)絡(luò)合鐵催化劑的構(gòu)成原理，脫硫工藝設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行中所依據(jù)的關(guān)鍵工藝參數(shù)等方面，作簡(jiǎn)要概述，期望對(duì)使用單位在選擇絡(luò)合鐵脫硫工藝技術(shù)時(shí)有所幫助。

一、絡(luò)合鐵催化劑的構(gòu)成及脫硫原理：

  鐵是過(guò)渡金屬元素，鐵原子的外層價(jià)電子排布是3d⁶4s²，由此可見(jiàn)，Fe³⁺和Fe²⁺在d軌道上的電子數(shù)量不同,造成了在弱堿性絡(luò)合條件下兩種價(jià)態(tài)的鐵離子穩(wěn)定性不同，這是選擇絡(luò)合劑組份的重要理論依據(jù)。通常會(huì)選用雙組份或三組份的絡(luò)合體系，小分子絡(luò)合劑主要起到對(duì)Fe²⁺的絡(luò)合作用和促進(jìn)Fe²⁺再生時(shí)與O₂的反應(yīng)；而大分子絡(luò)合劑則是絡(luò)合體系的穩(wěn)定組份，即便是催化劑在使用過(guò)程中出現(xiàn)小分子絡(luò)合劑的適量降解，也能保證鐵元素在弱堿性溶液中以絡(luò)合態(tài)穩(wěn)定存在，有效地降低了因小分子絡(luò)合劑降解而產(chǎn)生的鐵離子沉淀?yè)p耗量。

  絡(luò)合鐵脫硫的基本原理是:在脫硫液PH=8~8.5的弱堿性條件下，F(xiàn)e³⁺(L)的orp值適中，在脫硫吸收塔內(nèi)Fe³⁺(L)只能將HS^-(L)氧化成單質(zhì)S,均相反應(yīng)速度快，基本上杜絕了HS^-(L)進(jìn)入再生裝置與O₂直接接觸的機(jī)會(huì)，使脫硫過(guò)程中生成單質(zhì)硫的選擇性高，副鹽生成率極低；而Fe²⁺(L)在再生裝置內(nèi)被O₂氧化成Fe³⁺(L)，同時(shí)釋放出OH^-，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)脫硫再生的循環(huán)。

二、脫硫工藝設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行中所依據(jù)的工藝參數(shù)：

 首先要明確一個(gè)濕式氧化法脫硫中常用到的一個(gè)概念——即催化劑的載氧（攜氧）能力強(qiáng)，所以脫硫反應(yīng)速度快；實(shí)際上這個(gè)說(shuō)法是不準(zhǔn)確的，混淆了濕式氧化脫硫過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)術(shù)語(yǔ)的概念。以絡(luò)合鐵催化劑為例說(shuō)明，從反應(yīng)熱力學(xué)角度講，絡(luò)合鐵催化劑的氧化能力適中，Fe³⁺(L)/ Fe²⁺(L)電對(duì)的電極電位值適中，僅能將HS^-(L)氧化成單質(zhì)S；從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度講，絡(luò)合鐵催化劑氧化HS^-(L)時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)特別高，是O₂和HS^-(L)反應(yīng)速率常數(shù)的10⁵倍以上。因此，絡(luò)合鐵脫硫時(shí)，氧化HS-的過(guò)程是瞬時(shí)間完成的。從上面的分析中，也看出了脫硫液中Fe³⁺(L)濃度對(duì)整個(gè)脫硫過(guò)程的重要性。

1．絡(luò)合鐵脫硫液中鐵離子的濃度：

脫硫液中鐵離子的濃度是工藝設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算脫硫液循環(huán)量和確定再生裝置內(nèi)脫硫液裝填量的關(guān)鍵參數(shù)，也是決定脫硫液工作硫容高低的重要參數(shù)。需說(shuō)明的是，我們?cè)诠に囋O(shè)計(jì)中用到的工作硫容指標(biāo)，一般只考慮Fe³⁺(L)的氧化性能而產(chǎn)生的硫容，而不考慮系統(tǒng)內(nèi)堿性材料產(chǎn)生的吸附硫容，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)濕式氧化法設(shè)計(jì)時(shí)用的工作硫容概念是有區(qū)別的。一般情況下，脫硫液中鐵離子濃度越高，脫硫液的循環(huán)量越小，動(dòng)力消耗越低，設(shè)備的整體外形尺寸越小，越容易設(shè)計(jì)成撬裝化裝置；當(dāng)然，使用高濃度脫硫工作液也存在著分離硫磺時(shí)，因硫膏夾帶脫硫液造成催化劑損耗多，致使補(bǔ)充藥劑消耗高的缺點(diǎn)，脫硫工作液中鐵離子含量的高低要綜合平衡各種因素后而定。

2．絡(luò)合鐵脫硫液的PH值：

系統(tǒng)正常運(yùn)行的PH值范圍在8~8.5之間，PH<7時(shí)，會(huì)造成H₂S在脫硫液中的溶解電離困難，影響脫硫精度；PH>9時(shí)，會(huì)造成脫硫液再生困難，促進(jìn)生成Na₂S₂O₃，阻礙單質(zhì)硫凝聚等現(xiàn)象。因此，脫硫液的PH值應(yīng)保持在一個(gè)弱堿性狀態(tài)范圍內(nèi)。

3．絡(luò)合鐵脫硫液的氧化還原電位值（orp值）：

orp值是脫硫液在一定的PH值條件下，在不考慮HS^-存在的情況下，脫硫液中[Fe³⁺]/[ Fe²⁺]的比值大小及小分子絡(luò)合劑含量高低的綜合體現(xiàn)，是脫硫項(xiàng)目正常運(yùn)行中需重點(diǎn)關(guān)注的工藝控制參數(shù)。orp值絕對(duì)數(shù)值的高低，只對(duì)特定的脫硫液體系有指導(dǎo)意義，具體到每個(gè)脫硫項(xiàng)目的orp值,受所處理氣源組成（主要受CO₂的影響），溶液中總鐵離子濃度高低、再生空氣用量、氣液接觸時(shí)間等因素影響，一般是每個(gè)項(xiàng)目調(diào)試期結(jié)束后,會(huì)確定出一個(gè)合理的控制指標(biāo)。orp值越高，說(shuō)明溶液的氧化性越強(qiáng),小分子絡(luò)合劑被氧化降解的機(jī)會(huì)就多，脫硫效果越好；orp值越低，說(shuō)明溶液的還原性越強(qiáng),催化劑易鈍化失活。因此，在調(diào)試期間，會(huì)綜合各種因素，確定出一個(gè)合理的控制指標(biāo)。

4．絡(luò)合鐵脫硫液中副鹽的生成率、堿耗及控制：

絡(luò)合鐵脫硫過(guò)程中，由于Fe³⁺(L)/ Fe²⁺(L)電對(duì)的氧化電極電位值高于SO/H2S電對(duì)，低于S₂O₃^2-/S^O及SO₄^2-/ S₂O₃^2-電對(duì)，按氧化還原理論，吸收階段不可能將HS^-離子氧化成S₂O₃^2-及SO₄^2-離子，脫硫副反應(yīng)不可能發(fā)生，不會(huì)造成此種副反應(yīng)的發(fā)生而帶來(lái)的堿耗。但是，脫硫液內(nèi)如小分子絡(luò)合劑的含量與Fe²⁺(L)含量的平衡比例控制不當(dāng)，也會(huì)造成吸收階段O₂將HS^-直接氧化成S₂O₃^2-及SO₄^2-的可能性。另外，如果所凈化處理的原料氣體中的其它酸性氣體成分(CO₂成分除外）占比例較高，在溶液中電離出大量的酸根離子和H⁺，也會(huì)造成副鹽生成量多、堿耗高的現(xiàn)象。因此，需要在絡(luò)合鐵催化劑的選用、工藝設(shè)計(jì)過(guò)程和日常運(yùn)行管理中分別采取有針對(duì)性的控制方案，使副鹽的生成率和堿耗控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。