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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。
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1. 络合铁的原理
- 络合铁是一种金属配位化合物，中心铁离子（通常是三价铁离子Fe^{3 + }）与周围的有机配体通过配位键相结合。这些配体可以是含氮、含硫或含磷的有机化合物等。配体的存在改变了铁离子的化学环境，使其具有特定的化学和物理性质。例如，络合铁在溶液中的稳定性增强，溶解性和反应活性等性质也会因配体的不同而发生变化。
2. 络合铁脱硫剂的原理
- 吸收过程：
- 在脱硫吸收塔中，络合铁脱硫剂中的三价铁离子（Fe^{3 + }）与硫化氢（H_{2}S）发生氧化还原反应。硫化氢被氧化为单质硫（S），三价铁离子被还原为二价铁离子（Fe^{2 + }）。反应式为H_{2}S + 2Fe^{3 + }\to S\downarrow+ 2Fe^{2 + } + 2H^{+}。
- 该反应是一个快速的气 - 液反应，硫化氢从气相进入液相与络合铁离子接触并反应。由于络合铁对硫化氢的选择性较好，即使在有化碳等其他酸性气体存在的情况下，也能优先与硫化氢反应，从而地将硫化氢从气体中脱除。
- 再生过程：
- 吸收硫化氢后的二价铁离子溶液进入再生装置，通过曝气等方式，利用空气中的氧气将二价铁离子氧化回三价铁离子，使脱硫剂恢复活性，再生反应式为2Fe^{2 + } + 1/2O_{2}+ 2H^{+}\to 2Fe^{3 + } + H_{2}O。
- 再生后的络合铁脱硫剂可以循环使用，这样就构成了一个连续的脱硫 - 再生过程，大大降低了脱硫剂的消耗和脱硫成本。