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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。
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络合铁脱硫剂在焦炉气脱硫中的应用实例分析：
某大型钢铁联合企业的焦化厂，焦炉气产生量较大，在生产前期采用传统脱硫工艺，但随着环保标准日益严格，原有工艺难以将焦炉气中硫化氢含量降至排放标准以下，且运行成本较高、副产物处理繁琐，故而决定升级改造，选用络合铁脱硫剂工艺。
工艺流程
焦炉气首先进入预处理单元，通过旋风分离器和过滤器等设备去除其中大部分焦油、粉尘等杂质，防止其影响后续脱硫反应及设备运行。之后，气体进入络合铁脱硫塔，在塔内与自上而下喷淋的络合铁脱硫液逆向接触。脱硫液中的三价铁络合物迅速将焦炉气里的硫化氢氧化成单质硫，自身被还原为二价铁络合物；富含单质硫的脱硫液流入再生槽，利用鼓入的空气将二价铁氧化回三价铁实现再生，再生后的脱硫液循环回脱硫塔。
应用效果
- 脱硫效率显著提升：改造前，焦炉气硫化氢含量在 ppm，无法稳定达标；采用络合铁脱硫剂后，出口硫化氢浓度稳定控制在 20 ppm 以内，脱硫效率高达 97%以上，完全满足当前环保排放要求。
- 运行成本降低：相较于旧工艺，络合铁脱硫剂可循环再生，减少了脱硫剂补充频次，且无需复杂的副产物后续处理工序，综合运行成本降低约 30%。例如，之前频繁采购大量一次性脱硫剂及处理脱硫废渣费用高昂，新工艺极大缓解了这一成本压力。
- 稳定性增强：络合铁脱硫系统受焦炉气气量、成分波动影响较小。即使在焦炉工况短期不稳定，焦炉气硫化氢浓度短时升高情况下，通过微调工艺参数，如适当增加脱硫液循环量、调整再生空气量等，仍能维持良好脱硫效果，保障生产连续性。
问题及解决措施
- 初期泡沫问题：运行初期，再生槽出现大量泡沫溢出，经排查是脱硫液中杂质携带及局部反应过激所致。通过在再生槽增设消泡装置，优化预处理除杂环节，加强对焦炉气净化，泡沫问题得到有效控制。
- 设备腐蚀隐患：络合铁脱硫液有一定腐蚀性，部分管道、阀门出现轻微腐蚀迹象。对此，采用内衬防腐材料的专用管材与耐腐蚀阀门，并定期监测设备腐蚀状况，及时维护更换，确保设备长期稳定运行。
