高硫容低副盐脱硫技术在焦炉煤气中的研究与应用

1 络合铁脱硫催化剂组成
催化剂在化学反应中自身的组成、化学性质及质量在反应前后不会发生变化，它具有高度的选择性和专一性。络合铁脱硫催化剂有两种形式存在，一种是以淡黄色结晶粉末存在;另一种是以红棕色液体存在。淡黄色晶体粉末由络合铁及稳定剂组成;红棕色液体由络合铁、缓蚀剂、吸收剂组成。

2 络合铁脱硫催化剂影响因素
络合铁脱硫催化剂在使用过程中受多种因素的影响，会急剧或者缓慢地失去活性。催化剂失活的原因是复杂的，可以归纳为以下几种原因:(1)永久性失活。络合铁脱硫催化剂活性组分受到一些外来成分的作用(中毒)而失去活性，这一般是永久性失活。这些外来成分大多数情况下是与催化剂的活性组分发生了化学反应或者离子交换，从而导致催化活性成分发生变化。例如酸性催化剂被碱中和、稀有金属催化剂与硫化物或者氮化物反应中毒等。催化剂中毒往往会引起活性突然降低，或者活性组分在生产使用过程中被磨损、升华消耗也会导致永久性的失活，这类失活一般很难简单地恢复。(2)活性组分的表面被覆盖隔绝了与反应物质的接触，从而逐渐失去活性，这类催化剂失活属于非永久性失活。例如生产反应过程中所产生的积碳，覆盖住了活性组分或者堵塞了催化剂的孔道，这样反应物就无法与活性组分接触。这些覆盖在活性组分的物质通过一定的方法可以消除，例如被积碳覆盖的活性物质导致的催化剂失活可以通过燃烧再生而复活。(3)生产过程中操作失误导致催化剂失活，例如反应温度过高或者生产压力剧烈波动导致催化剂床层混乱或催化剂破碎等，这类活性物质的失活是无法恢复的[2]。

络合铁脱硫催化剂系列为高硫容低副盐脱硫剂，它是在综合性研究高硫容抑盐脱硫催化剂的基础上研发的脱硫催化剂的新品种。新型络合铁为催化剂的湿式氧化法脱硫技术，弥补了固体脱硫剂和活性炭的不足，综合了其优点，克服了固体脱硫剂易粉化的难题，同时也消除了活性炭过于依赖氧的缺点，它的综合性能明显优于市场上的其它干法脱硫剂。新型络合铁催化剂广泛用于铁系脱硫、煤化工、石油及天然气化工、冶金及环保等行业，能高效脱除水煤气、天然气、石油液化气、焦炉煤气等各种化工原料气、烟道气以及工业废气中的硫化氢。新型络合铁脱硫催化剂是一种可以在常压常温、原料气湿度大无氧等条件下使用的高硫容抑盐新型复合脱硫剂。

3 络合铁法脱硫技术工艺原理
新型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转变成单质S，吸收后的煤气中H2S的含量<50 mg/Nm3，这是一种工艺简单、硫容量高且环保无害的新型脱硫技术，硫黄回收率>99.0%，净化的煤气燃烧后烟气中二氧化硫含量能降低到20 mg/Nm3(燃烧后的烟废气经过脱硫脱硝处理)。

络合铁脱硫工艺技术为脱除硫化氢提供了一种低成本的运行方法，其化学反应原理是利用氧气来氧化液相中的硫化氢，把硫化氢氧化为单质硫。

络合铁脱硫催化剂利用水溶液中铁离子的氧化性，使含硫化氢的气体与含络合铁催化剂的水溶液即络合铁吸收剂进行气液相接触反应。气液相接触反应首先通过偏碱性的水溶液，在气液接触时发生酸碱化学反应将原料气中的硫化氢吸收到溶液中;在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，同时络合铁离子被还原为低价络合亚铁离子。

溶液中络合亚铁离子容易被氧化，因此，将络合亚铁离子溶液直接与空气接触反应，利用空气中的氧气将溶液中的络合亚铁离子氧化为络合铁离子。络合亚铁离子溶液的再生还原基于此原理进行[3]。

在反应中，络合铁离子的作用是将吸收反应中产生的电子释放到再生反应中去，由于每一个单质硫的产生需要消耗两个铁原子，所以在反应过程中，至少提供两个铁原子。但在整个反应中并没有消耗铁离子，铁离子只是作为硫化氢和氧气反应的催化剂。

在络合铁脱硫生产工艺过程中，脱硫循环溶液的pH值是一个重要的可变操作指标，因为脱硫循环溶液可吸收H2S的量取决于溶液的pH值。如果增加H+浓度，溶液吸收H2S的总量减少。如果增加OH-浓度，溶液中的H+将和OH-发生反应形成水，溶液吸收H2S的总量增加。在实际生产中为了稳定循环脱硫溶液的pH值，要在系统中加入氢氧化钾，其与二氧化碳发生反应。