乾性ガス処理硫化水素・複合鉄脱硫プロセスのご紹介

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複合鉄脱硫プロセスでは、鉄イオンを触媒として使用し、液相酸化還元反応によって硫化水素を元素状硫黄に直接変換します。硫化水素除去率は99％以上と高い。 この新しい脱硫プロセスの主な利点は、操作が簡単、硫黄含有量が高く、環境に優しいプロセスであることです。あらゆるガス流 (製油所ガス、天然ガス、硫酸含有ガス、クラウス排ガス、アミンプロセス、セレキソール排ガスなど) 中の硫化水素ガスの除去に使用でき、脱硫効果はガス流中の二酸化炭素硫黄含有量および硫化水素濃度の影響を受けません。これは、硫黄生産量が 0.2 ～ 20 トン/日の硫酸含有ガスを処理するための好ましいプロセスです。 プロセス原理は次のとおりです： このプロセスはクラウス反応を改善し、硫化水素を除去するための一定温度で低コストの方法を提供します。： H2S + 1/2 O2 → H2O + S (1) この反応は水ベースの溶液中で起こり、水溶性金属イオンの添加によって達成されます。空気または酸性ガス中では、水溶性金属イオンは酸素によって容易に酸化され、安定した電極は硫黄イオンを元素硫黄に酸化するためです。言い換えれば、反応は水の割合の溶液中で行われるため、金属イオンを含む水の割合の溶液は、二価硫黄 (HS-) から電子を容易に放出して元素硫黄を形成し、再生プロセス中にその電子を酸素に渡します。上記の反応を完了できる金属イオンは数多くありますが、低コストで毒性がないため、このプロセスには鉄イオンが選択されます。 脱硫プロセスの基本的な化学反応は、以下に示すように、吸収と再生の 2 つの部分に分けることができます。： 吸収部： 比例溶液は H2S ガスを吸収します： H2S（気体硫化水素）＋H2O（液体水）↔H2S（水硫化水素）＋H2O（水） （２）イオン化： H2S (液体硫化水素) ↔ H+ + HS- (3) 高価鉄イオン (Fe3+) が 2 価硫黄を酸化します。： HS- + 2Fe3+ → 2Fe2+ + H+ + S0 (4) 吸収部の合計式 (式 2、3、4 の重ね合わせ) H2S (ガス状硫化水素) + 2Fe3+ → 2H+ + S°+ 2Fe2+ (5) 再生部： 比例溶液は酸素を吸収します： 1/2 O2 (気体) + H2O ↔ 1/2 O2 (液体) + H2O (6) 鉄イオン再生反応 (Fe2+) 1/2 O2 (液体) + H2O+ 2Fe2+ → 2OH- + 2Fe3+ (7) 全体式の再生部分 (式 6、7 の重ね合わせ) 1/2 O2 (気体) + H2O + 2Fe2+ → 2OH- + 2Fe3+ (8) 式 5 と 8 を重ね合わせると、(1) に示すように改良された Claus 反応式が得られます。 全体の反応において、鉄イオンの役割は、吸収反応で生成された電子を再生反応に放出することです。各元素硫黄の生成には 2 つの鉄原子の消費が必要なため、反応中に少なくとも 2 つの鉄原子が提供されます。したがって、鉄イオンが反応物として使用されます。ただし、鉄イオンは反応全体では消費されず、硫化水素と酸素の反応の触媒として機能します。この二重の機能のため、鉄イオン錯体は一般に触媒反応物として定義されます。 水ベースの溶液では、第一鉄イオン (Fe2+) も第二鉄イオン (Fe3+) も安定して存在できません。通常、次の反応により水酸化鉄または硫化鉄の沈殿が容易に生成します。： Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 (固体) (9) Fe2+ + S2- → FeS (固体) (10) 上記の沈殿を防ぐために、このシステムではキレート剤を使用して、鉄イオンを広い pH 範囲で比例溶液中で安定に保つことができます。