随着全球能源需求增长与环保标准日益严格，高效、低能耗的脱硫技术成为工业领域的关键需求。络合铁脱硫工艺凭借其高脱除率、环境友好性及操作灵活性，在天然气净化、生物沼气处理、焦炉煤气脱硫等领域得到广泛应用。

一、工艺流程核心原理

络合铁脱硫工艺的核心原理基于铁离子催化剂的氧化还原特性。在碱性条件下，H₂S气体首先溶解于水形成HS⁻，随后与溶液中的Fe³⁺发生氧化反应，生成单质硫（S）和Fe²⁺。反应方程式为：

H₂S(g) + 2Fe³⁺(L) → 2H⁺(L) + S↓ + 2Fe²⁺(L)

为恢复催化剂活性，溶液需通过再生过程将Fe²⁺重新氧化为Fe³⁺。再生反应中，空气中的氧气（O₂）与Fe²⁺反应，生成Fe³⁺和OH⁻：

1/2O₂(g) + H₂O(L) + 2Fe²⁺(L) → 2OH⁻(L) + 2Fe³⁺(L)

总反应式为：

H₂S(g) + 1/2O₂(g) → H₂O(L) + S↓

在此过程中，铁离子作为电子传递介质，循环参与反应而不被消耗，仅通过再生过程恢复活性。

二、工艺流程分步解析

1、吸收阶段：H₂S的脱除与转化

含硫气体进入吸收塔后，与碱性络合铁溶液逆向接触。H₂S在液相中电离为HS⁻，与Fe³⁺发生氧化反应生成单质硫。溶液中的Fe³⁺被还原为Fe²⁺，完成硫化氢的脱除。此阶段需严格控制溶液pH值（8.0-9.0），以维持H₂S的吸收效率。pH值过低会抑制H₂S的溶解，过高则可能阻碍硫磺的凝聚。

2、再生阶段：催化剂的氧化与循环

吸收了H₂S的富液（含Fe²⁺）进入再生塔，通过鼓风机向塔内通入空气。空气中的O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，恢复催化剂活性。再生效率受O₂溶解度限制（常温下溶解度仅约10%），因此需优化鼓气量或采用富氧空气以提高传质速率。再生后的贫液（含Fe³⁺）返回吸收塔循环使用，形成闭路系统。

3、硫磺分离与回收

再生过程中，单质硫逐渐沉淀于再生塔底部，形成硫磺浆。硫磺浆通过泵输送至沉降槽，进一步分离硫磺颗粒与溶液。分离后的硫膏含水量约30%-40%，需经压滤机处理以降低含水率，最终得到可销售的工业级硫磺。部分工艺采用连续熔硫技术，将硫膏加热至130-155℃以提升纯度，满足高端市场需求。

4、溶液循环与参数调控

为维持系统稳定运行，需定期检测溶液的关键参数，包括pH值、氧化还原电位（ORP）、硫代硫酸盐浓度等。通过加药装置补充氢氧化钾（KOH）调节pH值，防止因CO₂吸收导致的酸性副反应。同时，需根据硫负荷调整溶液循环量，避免硫磺堵塞管道。例如，当硫负荷超过300克/升时，需完全排液再生以恢复系统效率。

络合铁脱硫工艺通过铁离子催化剂的氧化还原循环，实现了H₂S的高效脱除与硫磺资源化利用。其核心优势在于高脱除率（≥99.99%）、环境友好性（无三废排放）及操作灵活性（适应0-120%负荷波动）。