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楠楠大帝

铁虫 (初入文坛)

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[交流] 炼化厂尾气硫化氢硫磺回收已有3人参与

OR-GREEN®工艺改进了克劳斯反应，为清除硫化氢提供了一种恒温，低成本运行的方法：
H2S + 1/2 O2 → H2O + S° (1)
这一反应发生于水基溶液中，通过加入水溶性金属离子完成该反应。因为在空气或酸气中，水溶性金属离子容易被氧气氧化，并有稳定的电极将硫离子氧化成单质硫。换句话说，由于反应是在水配比溶液中进行，含有金属离子的水配比溶液易于将二价硫（HS-）的电子释放形成单质硫，并在再生过程中将电子转移给氧气。虽然有很多金属离子可以完成上述反应，但是OR-GREEN®工艺选择铁离子，原因是铁离子的低成本和无毒性。
OR-GREEN®脱硫工艺的基础化学反应可以划分为吸收和再生两个部分，如下所示：
吸收部分：
配比溶液吸收H2S气体：
H2S (气体硫化氢) + H2O (液体水) ↔ H2S (水性硫化氢) + H2O (水) (2)
电离：
H2S (液体硫化氢) ↔ H+ + HS- (3)
高价铁离子(Fe3+)氧化二价硫：
HS- + 2Fe3+ → 2Fe2+ + H+ + S0 (4)
吸收部分总方程式(方程式 2, 3, 4叠加)
H2S (气体硫化氢) + 2Fe3+ → 2H+ + S°+ 2Fe2+ (5)
再生部分：
配比溶液吸收氧气：
1/2 O2 (气体) + H2O ↔ 1/2 O2 (液体) + H2O (6)
亚铁离子再生反应 (Fe2+)
1/2 O2 (液体) + H2O + 2Fe2+ → 2OH- + 2Fe3+ (7)
再生部分总方程式(方程式6，7叠加)
1/2 O2 (气体) + H2O + 2Fe2+ → 2OH- + 2Fe3+ (8)
方程式5，8的叠加，便得到改进的克劳斯反应方程式，如(1)所示。
在总反应中，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。由此，铁离子是作为反应物。不过，在总反应中并不消耗铁离子，铁离子是作为硫化氢和氧气反应的催化剂。由于这种双重功能，铁离子络合物一般被定义为催化反应物。
在水配比溶液中，亚铁离子（Fe2+）和高铁离子(Fe3+)都不能稳定存在，通常情况下容易经如下反应形成氢氧化铁或硫化铁沉淀：
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3(固体) (9)
Fe2+ + S2- → FeS (固体) (10)
为了阻止上述沉淀的产生，OR-GREEN®系统采用了一种螯合剂，使得铁离子在宽泛的pH值范围内，能在配比溶液中保持稳定。螯合剂是一种有机化合物，它将金属离子包裹在一个爪状的结构中，使金属离子与两个或多个非金属离子形成化学键。

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