络合铁脱硫剂稳定性研究.docx

络合铁脱硫剂稳定性研究摘要：采用实验室设计的有机玻璃吸收-再生循环装置进行了脱硫-再生实验。以H2S、N2的混合气体为脱硫对象，GLT-703络合铁催化剂脱除硫化氢，采用空气再生络合铁催化剂，探究了络合铁催化剂随时间的降解率，分析了H2S脱除率、ORP、粘度、络合剂浓度、总铁浓度随时间的变化趋势，以此研究了所设实验条件下络合铁催化剂的稳定性能。实验结果表明：实验条件设定合适，实验装置设计合理，络合铁脱硫剂脱硫-再生效果良好。?　　关键词：硫化氢；络合铁；脱除；降解?　　1引言?　　随着经济发展和工业化进程的推进，资源枯竭和环境污染等问题将困扰世界经济的进一步发展，甚至威胁着人们的健康与生存。我国对高含硫原油的加工量的日益增多以及对燃料油的含硫量的控制日益严格，如何有效的处理H2S已越来越引起人们的重视[1]。H2S是一种剧毒、带有臭鸡蛋气味的气体。如果进入大气环境将会严重危害地球生物的生存和人类的健康，各国的环保标准对H2S排放的要求也越来越严格。天然气等工艺气流中的H2S如果脱除不干净，不仅会腐蚀设备装置、毒害催化剂、致使工艺过程无法有效进行，而且会导致装置潜伏安全隐患，威胁生产操作人员生命和国家财产安全。目前，H2S处理技术是炼油工业领域里能引起广泛兴趣并处于不断发展的一门工艺[2]。随着人们环保意识的增强和节能减排的思想指导，国内外研究工作者对尾气脱硫问题进行了大量研究。目前文献报导的脱硫方法很多，但传统脱硫技术无论是湿法还是干法，都存在硫容量低、脱硫工艺复杂、环境污染严重等弊端，有待于进一步优化和改进[3]。?　　络合铁法脱硫技术是一种以铁为催化剂的湿式氧化脱除硫化物的方法，其特点是能直接将H2S转变成元素S， H2S的脱除率可达99%以上，是一种工艺简单、工作硫容高且环保无毒的新型脱硫技术，其克服了传统脱硫工艺硫容量低、脱硫工艺复杂、环境污染严重等弊端，吻合了目前节能减排、经济高效的工业化指导思想。但络合铁法脱硫技术目前仍存在络合剂降解严重，脱硫液再生困难等缺点，是液相氧化法脱硫技术的一大研究热点[4]。?　　2实验部分?　　2.1实验药品?　　实验的药品如表1所示。?　　2.2络合铁脱硫剂的合成?　　先秤取一定量的氯化铁固体于500 mL的烧杯中，用一定量的蒸馏水溶解，溶解后过滤，滤液为40%wt的三氯化铁溶液。将三氯化铁溶液加入到500 mL的三口烧瓶中，然后向其中加入指定量的EDTA，温度控制在40 ℃，边搅拌边滴加氨水，直到EDTA全部溶解，控制最终溶液的pH值在9.0～10之间，即得到EDTA铁铵盐溶液。将一定量的NTA-3Na固体粉末加入到上述溶液中，当NTA-3Na固体粉末完全溶解后，在温度为60 ℃下继续反应4 h，即得到复合型络合铁脱硫剂。?　　2.3吸收-再生实验步骤?　　将8 L总铁质量分数为1%的络合铁脱硫剂倒入吸收-再生反应器中，然后设定超级恒温水浴槽的温度为60 ℃。 用稀氢氧化钠溶液将上述溶液的PH值调至8.5，同时测定溶液的氧化还原电位（ORP）作为初始电位。向络合铁脱硫剂中同时通入模拟酸性混合气体进行净化处理和通入空气对脱硫液进行再生。其中，酸性气体为1.0 L/min的N2和0.1 L/min的H2S混合气体；空气：0.7 m3/h。实验过程中约每隔10 min记录溶液ORP，每隔约0.5 h检测尾中硫化氢含量，并放出反应容器底部含硫沉淀的吸收液，抽滤，测其pH值，将滤液倒回反应容器，用NaOH溶液调节吸收液pH，使其始终保持在8.0～8.5之间，以保证再生得以良好进行。约每隔10 h取吸收液50 mL作分析样品。?　　2.4测定方法?　　2.4.1溶液中铁离子和亚铁离子浓度的测定?　　（1） 亚铁离子的测定。?　　准确移取2 mL的络合铁溶液于250 mL锥形瓶中，加入25 mL的硫一磷混酸，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈现紫色为终点[5]。反应式如下：?　　6Fe2++Cr2O2-7+14H+6Fe3++2Cr3++7H2O?　　根据所取样品的体积，以及K2Cr2O7标准溶液的浓度和消耗体积，即可求得样品中Fe2+浓度。Fe2+浓度计算公式为：?　　CFe2+=6CK2Cr2O7×VK2Cr2O7V样?　　（2） 总铁的测定。?　　准确移取2 mL络合铁溶液于250 mL锥形瓶中，加入10 mL浓盐酸，趁热滴加SnCl2至溶液颜色成淡黄。加1 mL Na2WO4溶液，再用TiCl3还原溶液呈蓝色，TiCl3溶液过量一滴为好。然后加入50 mL去离子水，加2滴0.4%CuSO4溶液。摇匀几分钟，待蓝色褪尽1～2 min后，加25 mL硫一磷混酸，6滴二苯胺磺酸钠，用K2Cr2O7标准溶液滴定至溶液呈现紫色为终点。?　　因此，Fe3+的浓度=总铁浓度—