Vol.51,No.2Artificial Fibre April,2021
飞环保技术'
治理中的应用
龙传光1邵虎1潘威1王玉昆2
1武汉国力通能源环保股份有限公司湖北武汉430000
2新乡化纤股份有限公司河南新乡453000
【摘要】介绍了络合铁脱硫技术的原理、工艺流程及工艺参数的控制要求。并应用于粘胶纤维生产中废气H2S的治理。对比分析络合铁脱硫工艺与氢氧化钠碱洗脱硫工艺脱除
H q S的运行费用，结果表明：高浓度H q S和高潜硫量粘胶纤维废气采用络合铁脱硫工艺处
理，运行成本和环保效益均具有优势。
关键词络合铁脱硫氢氧化钠碱洗脱硫粘胶纤维H2S
粘胶纤维是以纤维素为原料，经过一系列复杂的物理、化学反应而生成的再生纤维素纤维。目前，粘胶纤维的生产普遍采用碱性磺化制胶和酸浴凝固成型工艺。其生产过程产生的废气中含有大量的CS2和H2S等有害气体，对人体伤害极大叫废气中的H2S主要来源于粘胶纤维的凝固成形和塑化拉伸工艺，由碱纤维素磺化反应的副产物产生，废气排放源主要集中在二浴槽排气、酸浴排气、纺丝机内排风、酸浴地槽、切断机排放，废气中H2S浓度从150mg/m3到11000mg/m3不等［2,3］o
目前H2S废气处理方法较多，有氢氧化钠碱法、铁碱法、碑碱法、克劳斯法、榜胶法、ADA法、PDS法、络合铁法、制作硫碾等，其方法各有特点。
本文就目前粘胶纤维废气治理中的氢氧化钠碱洗工艺与络合铁法进行技术经济性对比，以从二者对比中发现各技术的优缺点及适用范围。
1络合铁法脱硫工艺
1.1脱硫原理
络合铁脱硫技术的基本原理是弱碱性脱硫液吸收原料气中的H2S气体，使气相中的H q S转换成液相中的HS］在液相中，络合铁（Fe3+R,R表示络合剂，下同）利用自身的氧化性，将HS-直接氧化成单质硫磺，同时自身被还原成络合亚铁（Fe2+R），络合亚铁（Fe2+R）在再生过程中被空气中的氧气氧化成络合铁（Fe3+R），从而恢复其脱硫氧化性能。其主要化学反应如下： 气体吸收反应包括了H q S气体的溶解、溶液中溶解的H2S的电离等反应，其吸收的总化
作者简介：龙传光（1982年~），男，工程师，主要从事气体净化工艺研究工作。
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学反应式为(化学反应式中g表示气态，L表示液态)：
H2S(g)+Fe3+R Fe2+R+2H+(L)+S J
再生反应为：
O2(g)+2H2O(L)+Fe2+R—4OH~(L)+Fe3+R
总化学反应为：
2H2S+O2->2H2O+2S
在整个反应过程中，络合铁的作用是将吸收反应中产生的电子转移到再生反应中，在总反应过程中并不消耗铁离子，铁离子是作为硫化氢和氧气反应的催化剂⑷。
1.2络合铁脱硫工艺流程
络合铁脱硫工艺流程如图］所示。
粘胶纤维废气经除雾器分离废气中的硫酸
图1络合铁脱硫工艺流程图
雾后，通过增压风机加压进入脱硫反应器与经循环泵送来的络合铁溶液(贫液)进行吸收反应，在脱硫反应器内络合铁脱硫液将气相中的HS直接氧化成单质硫磺，脱除H2S浓度降至lOmg/m3的废气经过净化气分离罐捕获夹带的少量脱硫液后去活性炭吸附cs2工序。
吸收了h2s的络合铁溶液(富液)进入再生沉降槽，风机送来的再生空气通过鼓泡与络合铁富液发生再生反应，富液中的Fe2+R被氧化为Fe3+R，重新具有氧化能力。溶液中的硫磺颗粒在再生沉降槽的沉降区底部富集，沉降区上部络合铁溶液(贫液)通过循环泵送至脱硫反应器内，实现溶液的循环。
沉降区采用锥形结构，以便于硫磺颗粒的自然沉降与分离，富集的硫磺浆通过硫磺浆泵抽出，送至过滤机实行固液分离，得到含水率35%的硫膏并送至制浆槽；滤液进入滤液槽，通过滤液泵回收至再生沉降槽实现循环使用。
制浆槽内硫膏与熔硫釜来的清液经搅拌，制取含固率5%~10%的硫磺浆，通过浆液泵进入熔硫釜，熔硫釜夹套内通入0.4〜0.5MPa饱和蒸汽，在高温条件下硫磺浆在熔硫釜内形成熔融态液体硫磺并与络合铁溶液分层，其中液体硫磺从熔硫釜底部排出，进入液硫池，得到工业品合格硫磺，作为副产品销售，熔硫釜上部清液经降温后进入制浆槽循环制浆。
1.3络合铁脱硫工艺参数
(1)溶液pH值控制在8.0〜9.0。PH值〉9.0时易生成硫代硫酸盐，PH v8.0时脱硫效率降低，脱硫后气体中H2S含量高［化
(2)溶液氧化还原电位(ORP)控制在-100〜-200mv左右⑹。ORP>-75mv时容易生成过多的硫酸盐，ORPv-350mv时容易导致络合铁脱硫液以FeS或者Fe(OH)3的形式沉淀出
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来，损失催化剂的有效成份。
（3）溶液密度控制在不高于1.30g/mL,
比重可间接反映溶液中Na^COs、NaHCO3,
N%SO4、NaAOs等盐的含量，从而反映溶液再
生过程中的问题。
（4）溶液硫代硫酸盐控制在60~200mg^g,
溶液中的硫代硫酸盐低于60mg/kg时，络合剂
降解速率会过高，高于200mg/kg时溶液的相对
密度会高于1-30g/mLo
（5）溶液催化剂中的总铁浓度原则上应
综合考虑铁的损耗和总铁转化率两方面因素，
针对粘胶纤维废气，催化剂总铁浓度控制在
1000~2000mg/L是比较适宜的。
（6）溶液总碱度反映溶液对酸碱的缓冲
能力，脱硫液的碱度值的控制要求与原料气中
CO?浓度相关，CO?含量高，总碱度应控制高
值；针对粘胶纤维废气，脱硫液的总碱度控制
在0.2~0.6mol/L即可满足要求。
2络合铁法脱硫工艺在耶治理中的应用
国内某粘胶纤维生产企业原采用氢氧化钠
碱洗工艺处理粘胶纤维废气中的H2S，后经论
证新建一套络合铁脱硫工艺装置处理粘胶纤维
废气中的H q S，并正式投产运行。
该络合铁脱硫装置运行参数如表］所示。
表1络合铁脱硫装置运行参数表
项目名称处理粘胶长丝废气运行值
气体流量（n?/h）45000
脱硫前H2S含量（mg/m3）约1500
温度（t）35.7
压力（Pa）4600
折合硫磺产量（t/d）约1.52
脱硫后H2S含量（mg/m3）W10
副产品硫磺品质工业合格品April,2021
3碱洗工艺与络合铁工艺运行成本比较
按粘胶长丝生产中处理废气流量45000m3/ h计算，比较碱洗工艺与络合铁工艺处理运行成本，数据见表2、表3。
表2碱洗工艺运行费用表
项目名称单价
数量
小计（兀）（兀/h）
电耗①（kWh/h）0.552815.4
循环水（m3/h）0.12/0
蒸汽（t/h）120.00.4048
脱盐水（t/h）10.0 1.212 32%氢氧化钠（t/h）9400.26244.4
副产品NaHS处置（t/h）200②0.50100总计（元/h）419.8
说明：①不包括碱洗和络合铁法工艺均需配置的原料气鼓风机和后段抽引风机电耗。②副产品处置支付费用。
表3络合铁工艺运行费用表
项目名称单价
（元）
数量
小计
（元Zh）
电耗（kWh/h）0.55298163.9
循环水（m3/h）0.1210 1.2
蒸汽（t/h）120.00.5566
脱盐水（t/h）10.0 2.020
络合铁催化剂（元/h）//102
副产品硫磺处置（t/h）-500®0.083-41.5总计（元/h）311.6
说明：①副产品销售收入抵扣运行成本。
由表2、表3可见，相同工况下处理粘胶长丝生产产生的废气流量45000m3/h，采用碱洗处理工艺运行费用为每小时419.8元；采用络合铁工艺运行费用为每小时311.6元。
（下转40页）
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本项目解决了纤维素/NMM0直混干法制浆、纤维素/NMM0高粘胶液纺丝干喷湿纺等卡脖子技术，自主设计的国内首台套溶剂回收净化浓缩系统，达到国际领先水平。
项目授权专利11项，其中发明专利3项，实用新型专利8项；进入实审阶段专利15项，其中发明专利10项，实用新型专利5项。莱赛尔纤维通过中国化纤协会绿纤维、Oeko-Tex Standard100,CTTC产品认证。
专家组听取了保定天鹅的项目建设工作汇报，审核了有关资料，查看了现场，对项目建设、考核指标、关键技术、资金使用等情况进行了质询、讨论。专家组认为《年产3万吨纤维素短纤维实施方案》项目实施内容符合实施方案的要求，专项资金使用符合规定，莱赛尔纤维产质量达到了合同指标要求，实现了项目的实施目标。专家组一致同意项目通过验收。
(先希)
(上接25页)
4结论
(1)采用络合铁工艺治理粘胶纤维生产废气中的H?S气体，净化后废气中H q S浓度降低至lOmg/n?以内，装置运行平稳，达到氢氧化钠碱洗工艺效果，同时也满足后面工序活性炭回收CS2对气体中H?S含量的要求。
(2)络合铁脱硫工艺的副产品固体硫磺易存储和销售，价格相对比较平稳且作为副产品销售降低了脱硫处置成本，环保和安全压力较小。
(3)碱洗工艺副产品为液体硫氢化钠，价格波动大，无法作为副产品销售时还将增加处置成本；副产品要求有固定的存储容器，一旦处置困难，则面临较大的存储压力和安全、环保风险。
(4)从运行成本分析，H q S浓度和潜硫量越高越适合采用络合铁脱硫工艺，反之则建议采用硫氢化钠工艺；经计算和实际络合铁脱硫项目案例分析，在粘胶纤维生产废气治理中，H2S浓度高于3000mg/m\潜硫量高于2.5t/d时采用络合铁脱硫工艺是较合适的选择。
参考文献
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