一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法和装置.pdf

本发明提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，通过采用聚合硫酸铁作为吸收液，稳定性好，用于吸收净化硫化氢时基本没有副反应的发生，脱硫效率高达99％以上，之后通入含氧气体将脱硫废液进行再生重新生成聚合硫酸铁并用于硫化氢的吸收净化，整个脱硫-再生反应循环连续进行，再生过程中体系稳定，吸收液的再生速度快且再生率高达97％以上，有效解决现有技术方法中的吸收液去除H2S时副反应多且难以控制的技术问题，以及反应后铁基氧化剂再生不完全的问题，此外，本发明方法在对脱硫废液中的硫磺进行分离后，硫磺的回收率高达95％以上，纯度高达99.9％以上。

权利要求书
1.  一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其包括如下步骤：
(1)将聚合硫酸铁的水溶液作为吸收液加入到脱硫反应器中，向所述吸 收液中通入含有硫化氢的原料气进行吸收净化处理；
(2)将步骤(1)吸收净化处理后得到的脱硫废液输入再生反应器中， 分离出硫磺并得到溶液体系，向所述溶液体系中通入含氧气体进行氧化再生， 即得再生溶液；
(3)将步骤(2)所述再生溶液作为吸收液返回至步骤(1)中对所述原 料气进行吸收净化处理。

2.  根据权利要求1所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其特 征在于，所述聚合硫酸铁采用如下方法制备得到：
(a)使用硫酸水溶液对硫酸亚铁进行酸化处理，得到pH值为0.5-1.5的 混合液；
(b)在常温常压下，将所述混合液与双氧水通过分别独立的流动通道实 现单独流动以同时注入反应体系中进行反应，所述混合液中的硫酸亚铁与所 述双氧水中的过氧化氢的摩尔比为1:(0.55-0.7)；
(c)待步骤(b)的反应结束后，将所述反应液干燥成型，即得聚合硫 酸铁固体。

3.  根据权利要求2所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其特 征在于，步骤(a)中，所述硫酸水溶液中硫酸的质量百分含量为60-70％，所 述混合液中亚铁离子的质量浓度为270-300g/L；
步骤(b)中，控制所述混合液的流速为30-40mL/min，控制所述双氧水 的流速为10-15mL/min，所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量为25-50％。

4.  根据权利要求1-3任一项所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方 法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁的质 量百分含量为10％-35％。

5.  根据权利要求1-4任一项所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方 法，其特征在于，步骤(1)中，所述原料气中含有硫化氢的体积浓度为0.3％-4％， 所述原料气的通入速率为30-100ml/min。

6.  根据权利要求1-5任一项所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方 法，其特征在于，步骤(2)中，向所述溶液体系中通入含氧气体进行氧化再 生的同时还添加双氧水进行辅助再生，所述双氧水的添加量为所述聚合硫酸 铁水溶液中含铁量的1-10wt％。

7.  一种实施权利要求1-6任一项所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢 的装置，其特征在于，沿工艺路线依次设置：
脱硫反应器，在所述脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口， 上部设有脱硫废液排出口，顶部设有第一排气口，所述原料气入口位于所述 吸收液进液口的上方；
再生反应器，在所述再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液 流入口，上部设有再生溶液流出口和硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所 述硫磺溢出口位于所述再生溶液流出口的上方；所述脱硫废液流入口与所述 脱硫废液排出口连通设置，所述再生溶液流出口与所述吸收液进液口连通设 置。

8.  根据权利要求7所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，其特 征在于，在所述脱硫反应器的内部，与所述原料气入口通过管道连接设置一 个布气喷头，所述布气喷头上均匀设有开口向下或斜下方的布气孔。

9.  根据权利要求8所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，其特 征在于，与所述再生反应器的进气口还连接设置曝气装置。

10.  一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的用途。

说明书一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法和装置，属于气 体净化处理的技术领域。
背景技术
目前，硫化氢作为恶臭气体的主要成分之一，主要来源于石油化工行业、 天然气行业、冶金业、硫酸制造业、垃圾处理厂和矿物加工行业等工业部门 的生产过程。H2S的存在不仅会引起设备和光路的腐蚀、催化剂的中毒，而 且能直径危害人体的健康，甚至危及生命。
国际上对H2S的处理技术的研究十分活跃。目前国内外脱硫技术已逼近 成熟，脱硫方法及脱硫工艺众多，主要有干法和湿法。干法净化H2S方法主 要包括吸附法和膜分离法，常用于低含硫气体的净化处理。较早对H2S的吸 附主要采用的是活性炭。活性炭中的空腔对H2S的氧化起着重要的作用，且 活性炭的表面特征如酸碱官能团的存在对氧化过程也很重要。湿法脱硫是利 用某种溶液或溶剂脱除废气中的H2S，用于吸收的溶液或溶剂再生后重复利 用。根据作用机理又可分为物理吸收和化学吸收两种方法。常用的物理吸收 溶剂有甲醇、丙烯碳酸酯等。化学吸收法是通过溶液中的氧化剂、催化剂等 有效成分与H2S发生化学反应，达到吸收去除H2S的目的，用于吸收的吸收 液可再生使用。其中，使用铁基氧化剂去除H2S是化学吸收法中比较常见的 一种。
中国专利文献CN102658002A公开了一种使用EDTA螯合铁铜复合体系吸 收净化硫化氢的方法，具体步骤如下：(1)制备EDTA螯合铁铜复合吸收液： 在常温下，首先将可溶性铁盐按照质量百分比1％-10％溶于去离子水中制得 铁盐溶液，然后将可溶性铜盐、EDTA二钠盐加入所述铁盐溶液中，所述可 溶性铁盐、可溶性铜盐、EDTA二钠盐的质量比为1-5:1:1，在常温下搅拌至 溶液中的固体全部溶解，或剩余固体不再溶解，静置30-120分钟后过滤， 即得EDTA螯合铁铜复合吸收液；(2)吸收净化硫化氢，将步骤(1)所得 的EDTA螯合铁铜复合吸收液加入到吸收装置中，然后将浓度为 800ppm-4000ppm的硫化氢气体通入到吸收装置中进行吸收净化处理，反应 体系在常温常压下进行，所述硫化氢气体以8L/min的流速通入吸收装置中， 每隔30min测定一次出口浓度，直至出口浓度变化不明显或不变为止，残余 的硫化氢尾气采用氢氧化钠溶液进行吸收处理。然而，上述湿法脱硫的方法 中，使用的EDTA螯合铁铜复合溶液体系组成复杂且稳定性不好，用于去除 H2S时副反应多且难以得到较好控制，反应后的铁基氧化剂也不易再生完全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术的湿法脱硫方法中使用的 EDTA螯合铁铜复合溶液体系组成复杂且稳定性不好，用于去除H2S时副反应 多且难以控制，反应后铁基氧化剂也不易再生完全，从而提出一种使用聚合 硫酸铁吸收净化硫化氢的方法和装置，所述聚合硫酸铁的稳定性较好，用于 去除硫化氢时副反应少，脱硫效率高，并且反应后聚合硫酸铁的再生收率高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其包括如下步骤：
(1)将聚合硫酸铁的水溶液作为吸收液加入到脱硫反应器中，向所述吸 收液中通入含有硫化氢的原料气进行吸收净化处理；
(2)将步骤(1)吸收净化处理后得到的脱硫废液输入再生反应器中， 分离出硫磺并得到溶液体系，向所述溶液体系中通入含氧气体进行氧化再生， 即得再生溶液；
(3)将步骤(2)所述再生溶液作为吸收液返回至步骤(1)中对所述原 料气进行吸收净化处理。
所述聚合硫酸铁采用如下方法制备得到：
(a)使用硫酸水溶液对硫酸亚铁进行酸化处理，得到pH值为0.5-1.5的 混合液；
(b)在常温常压下，将所述混合液与双氧水通过分别独立的流动通道实现单独流 动以同时注入反应体系中进行反应，所述混合液中的硫酸亚铁与所述双氧水中的过氧化氢 的摩尔比为1:(0.55-0.7)；
(c)待步骤(b)的反应结束后，将所述反应液干燥成型，即得聚合硫 酸铁固体。
步骤(a)中，所述硫酸水溶液中硫酸的质量百分含量为60-70％，所述混 合液中亚铁离子的质量浓度为270-300g/L；
步骤(b)中，控制所述混合液的流速为30-40mL/min，控制所述双氧水 的流速为10-15mL/min，所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量为25-50％。
步骤(1)中，所述聚合硫酸铁的水溶液中聚合硫酸铁的质量百分含量为 10％-35％。
步骤(1)中，所述原料气中含有硫化氢的体积浓度为0.3％-4％，所述原 料气的通入速率为30-100ml/min。
步骤(2)中，向所述溶液体系中通入含氧气体进行氧化再生的同时还添 加双氧水进行辅助再生，所述双氧水的添加量为所述聚合硫酸铁水溶液中含 铁量的1-10wt％。
一种实施所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，其沿工艺路线 依次设置：
脱硫反应器，在所述脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口， 上部设有脱硫废液排出口，顶部设有第一排气口，所述原料气入口位于所述 吸收液进液口的上方；
再生反应器，在所述再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液 流入口，上部设有再生溶液流出口和硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所 述硫磺溢出口位于所述再生溶液流出口的上方；所述脱硫废液流入口与所述 脱硫废液排出口连通设置，所述再生溶液流出口与所述吸收液进液口连通设 置。
在所述脱硫反应器的内部，与所述原料气入口通过管道连接设置一个布 气喷头，所述布气喷头上均匀设有开口向下或斜下方的布气孔。
与所述再生反应器的进气口还连接设置曝气装置。
一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的用途。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，通过采用 聚合硫酸铁作为吸收液，稳定性好，用于吸收净化硫化氢时基本没有副反应 的发生，脱硫效率高达99％以上，之后通入含氧气体将脱硫废液进行再生重 新生成聚合硫酸铁并用于硫化氢的吸收净化，整个脱硫-再生反应循环连续 进行，再生过程中体系稳定，吸收液的再生速度快且再生率高达97％以上， 有效解决现有技术方法中的吸收液去除H2S时副反应多且难以控制的技术问 题，以及反应后铁基氧化剂再生不完全的问题，此外，本发明方法在对脱硫 废液中的硫磺进行分离后，硫磺的回收率高达95％以上，纯度高达99.9％以 上。
(2)本发明所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，在制备聚合 硫酸铁时，通过先将硫酸水溶液与硫酸亚铁混合得到pH为0.5-1.5的混合液， 再将所述混合液与双氧水以并流的方式加入到反应釜中进行反应制得聚合硫 酸铁；本发明的上述两个步骤之间的协同配合作用，不仅有助于增强过氧化 氢的氧化能力，促进亚铁离子向铁离子转化的速率，还可使亚铁离子与过氧 化氢充分接触而迅速发生反应，制备得到聚合硫酸铁产品中的Fe3+含量能达到 一级品的要求，有效解决了现有技术中的聚合硫酸铁的合成工艺中由于过氧 化氢在较高温度或强酸条件下容易分解而导致最终聚合硫酸铁产品中Fe3+含 量降低的问题，本发明所述聚合硫酸铁的制备方法有利于减少了过氧化氢的 用量，降低了成本投入，且简化了操作工序，大大缩短了反应时间。此外， 本发明的反应是在密闭的反应釜中进行的，在此过程中即便有少量过氧化氢 分解，其所产生的氧气也将溶解在反应体系中进而促进氧化反应的发生，进 而有效保证聚合硫酸铁的品质。
本发明人经过大量创造性劳动发现，本发明方法在制备聚合硫酸铁时， 先将硫酸亚铁进行充分酸化，然后和双氧水进行并流并发生静态氧化反应， 使得双氧水在酸性条件氧化二价铁的反应瞬时间完成，迅速氧化生成三价铁 离子的同时能够产生电子羟基(·OH)，反应方程式如下：
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH
将上述含有电子羟基的反应液干燥成型，得到所述聚合硫酸铁固体中含有电 子羟基，将所述聚合硫酸铁固体溶于水并发生水解电离，在水解生成三价铁 离子和硫酸根离子的同时产生电子羟基，电子羟基具有极强的得电子能力， 在进行脱硫过程中起到极其重要的辅助作用，机理如下：
2·OH+H2S＝2H2O+S
然而现有技术合成聚合硫酸铁时，利用双氧水在酸性条件下氧化二价铁 的反应方式如下：
2H++Fe2++H2O2→Fe3++2H2O
从而现有技术方法制备得到硫酸铁在水解过程中，水解产物仅包括三价铁的 络合产物和硫酸根离子，用于硫化氢湿法脱除时，仅仅三价铁离子具有氧化 能力，并且反应速率也较慢。因此，相比于现有技术方法合成的聚合硫酸铁， 本发明方法制备得到的聚合硫酸铁，能够极大地提高脱硫精度和脱硫效率。
(3)本发明所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，通过在所述 脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口且所述原料气入口位于所 述吸收液进液口的上方，在有效降低原料气入口压降的同时，使得从所述原 料气入口输入的原料气从下方以鼓泡方式进入所述吸收液中，有利于气液充 分接触，提高反应效率，并且当新鲜再生溶液作为吸收液从位于脱硫反应器 下方的吸收液进液口输入后，能与刚通入的原料气进行高效率充分接触，提 高反应速率。
(4)本发明所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，通过在所述 脱硫反应器的内部，与所述原料气入口通过管道连接设置一个布气喷头，所 述布气喷头上均匀设有开口向下或斜下方的布气孔，从而实现原料气以雾化 的方式进入吸收液进行气液接触，使得气液充分混合均匀，提高反应效率。
(5)本发明所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，通过在所述 再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液流入口，从而有利于实现 氧气与脱硫废液进行充分接触，提高氧化效率，上部设有再生溶液流出口和 硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所述硫磺溢出口位于所述再生溶液流出 口的上方，从而有利于再生溶液和硫磺进行有效分离，避免再生溶液中夹杂 硫磺，同时使得生成的硫磺在气体的气浮作用下从硫磺溢出口流出后进行回 收利用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明所述的使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置的结构示 意图；
图2为本发明实施例1制得的所述聚合硫酸铁的XRD谱图；
图3为现有技术方法制备得到的聚合硫酸铁的XRD谱图。
图中附图标记表示为：1-脱硫反应器，11-原料气入口，12-吸收液进液 口，13-第一排气口，14-第一循环泵，15-布气喷头，16-备用池，17-第一 法兰，18-第一格栅，2-再生反应器，21-进气口，22-脱硫废液流入口，23- 再生溶液流出口，24-硫磺溢出口，25-第二排气口，26-第二循环泵，27- 第二法兰，28-第二格栅，3-曝气装置，4-硫磺回收装置。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，其沿工艺路 线依次设置脱硫反应器和再生反应器；
在所述脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口，上部设有脱 硫废液排出口，顶部设有第一排气口，所述原料气入口位于所述吸收液进液 口的上方；
在所述再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液流入口，上部 设有再生溶液流出口和硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所述硫磺溢出口 位于所述再生溶液流出口的上方；所述脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出 口连通设置，所述再生溶液流出口与所述吸收液进液口连通设置。
进一步，本实施例提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其 包括如下步骤：
(1)将聚合硫酸铁含量为10wt％聚合硫酸铁水溶液500mL作为吸收液加 入到所述脱硫反应器中，所述脱硫反应器的高径比为3:1，向所述吸收液中通 入含有硫化氢体积浓度为4％的原料气进行吸收净化处理，所述原料气的通入 速率为100ml/min；
其中，脱硫反应的反应方程式为：
Fe2(SO4)3+H2S＝2FeSO4+H2SO4+S
2·OH+H2S＝2H2O+S
每隔一段时间对所述脱硫反应器的第一排气口排出气体中H2S的浓度进行 检测，以获得所述吸收液对原料气中H2S的脱除率，结果如表1A所示；
表1A-不同时间测定的脱除率


从表1A可以看出，所述聚合硫酸铁脱硫液对原料气中H2S的脱除率高达 100％。
(2)将步骤(1)吸收净化处理后得到的脱硫废液输入所述再生反应器 中，分离出硫磺得到溶液体系，向所述溶液体系中以100ml/min的速率通入含 氧气体进行氧化再生，同时还添加双氧水进行辅助再生，所述双氧水的添加 量为所述聚合硫酸铁水溶液中含铁量的1wt％，即得再生溶液；
其中，氧化再生反应的反应方程式为：
4FeSO4+2H2SO4+O2＝2Fe2(SO4)3+2H2O
每隔30min对从所述再生溶液流出口排出的溶液进行检测，测定其中Fe2+占铁离子总量的百分含量，以获得所述再生溶液的再生效率，结果如表1B所示；
表1B-不同时间测定的再生效率
再生时间/min Fe2+占总铁含量 0 13.1％
30 10.2％ 60 5.4％ 90 3.2％ 120 1.0％
从表1B中可以看出，当再生时间为120min时，再生效率高达99％。
(3)将步骤(2)所述再生溶液作为吸收液返回至步骤(1)中对所述原 料气进行吸收净化处理。
其中，所述聚合硫酸铁采用如下方法制备得到：
(a)取0.17L硫酸含量为70wt％的硫酸水溶液对640g的硫酸亚铁固体进行 酸化处理，得到pH＝1.5的混合液，所述混合液中亚铁离子的质量浓度为
300g/L；
(b)在常温常压下，将所述混合液与过氧化氢含量为50wt％的双氧水通 过分别独立的流动通道实现单独流动，当所述混合液与所述双氧水从各自的 流动通道流出之后，二者在距离所述反应釜底部的高度为反应釜总高度的4/5 处相互接触并发生反应；其中，控制所述混合液的流速为40mL/min，所述双 氧水的流速为15mL/min，使得所述混合液中的硫酸亚铁与所述双氧水中的过 氧化氢的摩尔比为1：0.7；
(c)步骤(b)的反应进行2小时后，监测反应体系的pH降至1以下，停 止反应，调整所得物料的pH为1，喷雾造粒，得到淡黄色聚合硫酸铁固体；
所述聚合硫酸铁分子式：[Fe2(OH)n(SO3)3-n/2]m，n<2,n，m为整数。
实施例2
本实施例提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，如图1所示， 其沿工艺路线依次设置脱硫反应器、再生反应器和硫磺回收装置。
在所述脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口，上部设有脱 硫废液排出口，顶部设有第一排气口，所述原料气入口位于所述吸收液进液 口的上方，进一步，本实施例在所述原料气入口和所述脱硫废液排出口之间 还设置第一格栅，以使得夹带大量气泡的气液流重新分布及混合，提高传质 效率。
在所述脱硫反应器的内部，与所述原料气入口通过管道连接设置一个布 气喷头，所述布气喷头上均匀分布有开口向下和斜下方的布气孔。
本实施例中，在所述脱硫反应器的底部设置第一法兰，从而当脱硫反应 器中发生故障时，方便卸料及罐体冲洗；与所述脱硫反应器的底部连接设有 备用池，当吸收液失效或者整体脱硫反应器发生异常时，将脱硫反应器中吸 收液放空至备用池中。
在所述再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液流入口，上部 设有再生溶液流出口和硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所述硫磺溢出口 位于所述再生溶液流出口的上方。进一步，本实施例在所述脱硫废液流入口 和所述再生溶液流出口之间还设置第二格栅，从而有利于空气和再生溶液进 行充分混合，提高氧化速率和传质效率。
所述脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出口连通设置，本实施例在所述 脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出口之间设置第一循环泵。
所述再生溶液流出口与所述吸收液进液口连通设置，本实施例所述再生 溶液流出口与所述吸收液进液口之间设置第二循环泵。
本实施例中，在所述再生反应器的底部设置第二法兰，从而当再生反应 器中出现异常或故障时，方便及时卸料及清洗再生反应器。
与所述再生反应器的进气口还连接设置曝气装置，一方面所述曝气装置 可提供含氧气体，用于对再生反应器中的脱硫废液进行氧化再生；另一方面， 利用所述曝气装置不断鼓入的气体即通过气浮法对脱硫废液中的硫磺进行分 离；
与所述硫磺溢出口连接设置所述硫磺回收装置，用于对再生反应器中分 离出的硫磺进行回收再利用。
进一步，还提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其包括如 下步骤：
(1)将聚合硫酸铁含量为18wt％聚合硫酸铁水溶液500mL作为吸收液加 入到脱硫反应器中，所述脱硫反应器的高径比为3:1，向所述吸收液中通入含 有硫化氢体积浓度为2.9％的原料气进行吸收净化处理；所述原料气的通入速 率为70ml/min；
每隔一段时间对所述脱硫反应器的第一排气口排出气体中H2S的浓度进行 检测，以获得所述吸收液对原料气中H2S的脱除率，结果如表2A所示；
表2A-不同时间测定的脱除率

从表2A可以看出，所述聚合硫酸铁脱硫液对原料气中H2S的脱除率高达 100％。
(2)将步骤(1)吸收净化处理后得到的脱硫废液输入再生反应器中， 利用气浮法分离出硫磺并得到溶液体系，向所述溶液体系中以150ml/min的速 率通入含氧气体进行氧化再生，同时还添加双氧水进行辅助再生，所述双氧 水的添加量为所述聚合硫酸铁水溶液中含铁量的10wt％，即得再生溶液；
每隔30min对从所述再生溶液流出口排出的溶液进行检测，测定其中Fe2+占铁离子总量的百分含量，以获得所述再生溶液的再生效率，结果如表2B所示；
表2B-不同时间测定的再生效率
再生时间/min Fe2+占总铁比例 0 20％ 30 14％ 60 8％ 90 5％ 120 2.1％
从表2B中可以看出，当再生时间为120min时，再生效率高达97.9％。
(3)将步骤(2)所述再生溶液作为吸收液返回至步骤(1)中对所述原 料气进行吸收净化处理。
其中，所述聚合硫酸铁采用如下方法制备得到：
(a)取0.112L硫酸含量为60wt％的硫酸水溶液对钛白生产过程中所产生 的废硫酸亚铁固体550g进行酸化处理，得到pH＝0.5的过饱和混合液，所述过 饱和混合液中亚铁离子的质量浓度为290g/L；所述废硫酸亚铁固体中含有 90wt％的硫酸亚铁；
(b)在常温常压下，将所述混合液与过氧化氢含量为25wt％的双氧水以 并流的方式注入密闭的耐酸反应釜中进行反应，控制所述混合液的流速为
30mL/min，所述双氧水的流速为10mL/min；所述混合液中的硫酸亚铁与所述 双氧水中的过氧化氢的摩尔比为1:0.55；
(c)步骤(b)的反应进行1.5小时后，监测反应体系的pH降至1以下, 停止反应，调整所得物料的pH为0.5，喷雾造粒，得到淡黄色聚合硫酸铁固体。
实施例3
本实施例提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，如图1所示， 其沿工艺路线依次设置脱硫反应器、再生反应器和硫磺回收装置。
在所述脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口，上部设有脱 硫废液排出口，顶部设有第一排气口，所述原料气入口位于所述吸收液进液 口的上方，本实施例在所述原料气入口和所述脱硫废液排出口之间设置第一 格栅，以使得夹带大量气泡的气液流重新分布及混合，提高传质效率。
在所述脱硫反应器的内部，与所述原料气入口通过管道连接设置一个布 气喷头，所述布气喷头上均匀分布有开口向下和斜下方的布气孔。
本实施例中，在所述脱硫反应器的底部设置第一法兰，从而当脱硫反应 器中发生故障时，方便卸料及罐体冲洗；与所述脱硫反应器的底部连接设有 备用池，用于当脱硫液失效或者整体脱硫系统发生异常时，将脱硫反应器中 脱硫液放空至备用池中。
在所述再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液流入口，上部 设有再生溶液流出口和硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所述硫磺溢出口 位于所述再生溶液流出口的上方。本实施例在所述脱硫废液流入口和所述再 生溶液流出口之间设置第二格栅，从而有利于空气和再生液充分混合，提高 氧化速率和传质效率。
所述脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出口连通设置，本实施例在所述 脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出口之间设置第一循环泵。
所述再生溶液流出口与所述吸收液进液口连通设置，本实施例所述再生 溶液流出口与所述吸收液进液口之间设置第二循环泵。
本实施例中，在所述再生反应器的底部设置第二法兰，从而当再生反应 器中出现异常或故障，方便及时卸料及清洗再生反应器。
与所述再生反应器的进气口还连接设置曝气装置，一方面所述曝气装置 可提供含氧气体，用于对再生反应器中的脱硫废液进行氧化再生；另一方面， 利用所述曝气装置不断鼓入的气体即通过气浮法对脱硫废液中的硫磺进行分 离；
与所述硫磺溢出口连接设置所述硫磺回收装置，用于对再生反应器中分 离出的硫磺进行回收再利用。
进一步，还提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其包括如 下步骤：
(1)将聚合硫酸铁含量为26wt％的聚合硫酸铁水溶液作为吸收液加入到 脱硫反应器中，所述脱硫反应器的高径比为3:1，向所述吸收液中通入含有硫 化氢体积浓度为1.7％的原料气进行吸收净化处理；所述原料气的通入速率为 50ml/min；
每隔一段时间对所述脱硫反应器的第一排气口排出气体中H2S的浓度进行 检测，以获得所述吸收液对原料气中H2S的脱除率，结果如表3A所示；
表3A-不同时间测定的脱除率


从表3A可以看出，所述聚合硫酸铁脱硫液对原料气中H2S的脱除率高达 99.97％以上。
(2)将步骤(1)吸收净化处理后得到的脱硫废液输入再生反应器中， 利用气浮法分离出硫磺并得到溶液体系，向所述溶液体系中以180ml/min的速 率通入含氧气体进行氧化再生，即得再生溶液；
每隔30min对从所述再生溶液流出口排出的溶液进行检测，测定其中Fe2+占铁离子总量的百分含量，以获得所述再生溶液的再生效率，结果如表3B所示；
表3B-不同时间测定的再生效率
再生时间/min Fe2+占总铁比例 0 25.5％ 30 15.9％ 60 9.8％ 90 5.2％ 120 2.5
从表3B中可以看出，当再生时间为120min时，再生效率高达97.5％。
(3)将步骤(2)所述再生溶液作为吸收液返回至步骤(1)中对所述原 料气进行吸收净化处理。
其中，所述聚合硫酸铁采用如下方法制备得到：
(a)取0.158L硫酸含量为65wt％的硫酸水溶对500g的七水合硫酸亚铁固 体进行酸化处理，得到pH＝1的过饱和混合液，所述混合液中亚铁离子的质量 浓度为280g/L；
(b)在常温常压下，将所述混合液与过氧化氢含量为37.5wt％的双氧水 以并流的方式注入到密闭的耐酸反应釜中进行反应，控制所述混合液的流速 为35mL/min，所述双氧水的流速为12.5mL/min；所述混合液中的硫酸亚铁与 所述双氧水中的过氧化氢的摩尔比为1:0.65；
(c)步骤(b)的反应进行1小时后，监测反应体系的pH降至1以下，停 止反应，调整所得物料的pH为0.5，喷雾造粒，得到淡黄色聚合硫酸铁固体。
实施例4
本实施例提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的装置，其沿工艺路 线依次设置脱硫反应器、再生反应器和硫磺回收装置。
在所述脱硫反应器的下部设有原料气入口和吸收液进液口，上部设有脱 硫废液排出口，顶部设有第一排气口，所述原料气入口位于所述吸收液进液 口的上方，本实施例在所述原料气入口和所述脱硫废液排出口之间设置第一 格栅，以使得夹带大量气泡的气液流重新分布及混合，提高传质效率。
在所述脱硫反应器的内部，与所述原料气入口通过管道连接设置一个布 气喷头，所述布气喷头上均匀设有开口向下和斜下方的布气孔。
本实施例中，在所述脱硫反应器的底部设置第一法兰，从而当脱硫反应 器中发生故障时，方便卸料及罐体冲洗，与所述脱硫反应器的底部连接设有 备用池，用于当脱硫液失效或者整体脱硫系统发生异常时，将脱硫反应器中 脱硫液放空至备用池中。
在所述再生反应器的底部设有进气口，下部设有脱硫废液流入口，上部 设有再生溶液流出口和硫磺溢出口，顶部设有第二排气口，所述硫磺溢出口 位于所述再生溶液流出口的上方。本实施例在所述脱硫废液流入口和所述再 生溶液流出口之间设置第二格栅，从而有利于空气和再生液充分混合，提高 氧化速率和传质效率。
所述脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出口连通设置，本实施例在所述 脱硫废液流入口与所述脱硫废液排出口之间设置第一循环泵。
所述再生溶液流出口与所述吸收液进液口连通设置，本实施例所述再生 溶液流出口与所述吸收液进液口之间设置第二循环泵。
本实施例中，在所述再生反应器的底部设置第二法兰，从而当再生系统 出现异常或故障，方便及时卸料及清洗再生反应器。
与所述再生反应器的进气口还连接设置曝气装置，一方面所述曝气装置 可提供含氧气体，用于对再生反应器中的脱硫废液进行氧化再生；另一方面， 利用所述曝气装置不断鼓入的气体即通过气浮法对脱硫废液中的硫磺进行分 离；
与所述硫磺溢出口连接设置所述硫磺回收装置，用于对再生反应器中分 离出的硫磺进行回收再利用。
进一步，还提供一种使用聚合硫酸铁吸收净化硫化氢的方法，其包括如 下步骤：
(1)将聚合硫酸铁含量为26wt％的聚合硫酸铁水溶液作为吸收液加入到 脱硫反应器中，所述脱硫反应器的高径比为3:1，向所述吸收液中通入含有硫 化氢体积浓度为0.3％的原料气进行吸收净化处理；所述原料气的通入速率为 30ml/min；
每隔一段时间对所述脱硫反应器的第一排气口排出气体中H2S的浓度进行 检测，以获得所述吸收液对原料气中H2S的脱除率，结果如表4A所示；
表4A-不同时间测定的脱除率


从表4A可以看出，所述聚合硫酸铁脱硫液对原料气中H2S的脱除率达 78.54％以上。
(2)将步骤(1)吸收净化处理后得到的脱硫废液输入再生反应器中， 利用气浮法分离出硫磺并得到溶液体系，向所述溶液体系中以200ml/min的速 率通入含氧气体进行氧化再生，即得再生溶液；
每隔30min对从所述再生溶液流出口排出的溶液进行检测，测定其中Fe2+占铁离子总量的百分含量，以获得所述再生溶液的再生效率，结果如表4B所示；
表4B-不同时间测定的再生效率
再生时间/min Fe2+占总铁比例 0 31.4％ 30 25.3％ 60 15.9％ 90 7.1％ 120 1.5％
从表4B中可以看出，当再生时间为120min时，再生效率高达达到98.5％。
(3)将步骤(2)所述再生溶液作为吸收液返回至步骤(1)中对所述原 料气进行吸收净化处理。
其中，所述聚合硫酸铁采用如下方法制备得到：
(1)将七水合硫酸亚铁配制成亚铁离子的质量浓度为355g/L的硫酸亚铁 过饱和水溶液；
(2)在常温常压下，向步骤(1)的溶液中同时滴加过氧化氢含量为25wt％ 的双氧水和硫酸含量为60wt％的硫酸水溶液，控制双氧水和硫酸水溶液的滴加 速度分别为10mL/min和2mL/min，反应所消耗的硫酸亚铁与过氧化氢的摩尔比 为1:0.55；
(3)步骤(2)的反应进行1小时后，监测反应体系的pH降至1以下,停止 反应，调整所得物料的pH为0.5，喷雾造粒，得到淡黄色聚合硫酸铁固体。
实验例1
采用X-射线衍射仪对本发明实施例1制得的聚合硫酸铁固体进行表征，其 XRD谱图如图2所示。
由图2可以看出，在10-85°的扫描范围内没有出现明显的晶体峰，这说明 依照本发明所述的方法制得的聚合硫酸铁基本无结晶度，主要为无定形结构 的羟基硫酸铁聚合物，而在25-30°之间有微弱的晶体峰，表明了还混杂有微量 晶体。根据上述分析可知，依照本发明所述的方法制得的聚合硫酸铁为混杂 有微量晶体的无定形结构的羟基硫酸铁聚合物。
现有技术制备得到聚合硫酸铁的XRD谱图如图3所示。
从图2和图3可以看出：本发明所制备的聚合硫酸铁为无定型结构，而 现有技术制备的聚合硫酸铁为带有明显结晶峰的晶体结构，晶体结构的不同 也会导致聚合硫酸铁在水溶液的溶解状态不同。
根据GB14591-2006《水处理剂：聚合硫酸铁》中规定的聚合硫酸铁测试 方法，对本发明实施例1制得的聚合硫酸铁固体进行性能测试，结果如表1所 示。
表5-实施例1制得的聚合硫酸铁的主要性能指标


由表5可知，本发明实施例1制得的聚合硫酸铁的液体和固体均符合一等 品的指标，这说明依照本发明所述的聚合硫酸铁的制备方法得到的聚合硫酸 铁的质量符合GB14591-2006《水处理剂：聚合硫酸铁》中规定的一等品指标。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷 举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围 之中。