张中哲，刘有智，罗 莹，祁极冰 ，谷德银

（1.中北大学 山西省超重力化工工程技术研究中心，山西 太原 030051；2.超重力化工过程山西省重点实验室，山西 太原 030051）

络合铁脱硫技术[1-3]是一种以铁为催化剂的湿式氧化还原脱硫技术，因其脱硫效率可高达98%、工艺经济合理、绿色环保的优点[4]而被广泛应用于石油炼制、天然气加工等生产过程[5]。络合铁法脱硫机理[6-7]分为吸收和再生两部分，具体如下所示。

(a)H2S的吸收氧化：Fe3+L将液相中的H2S氧化生成硫磺，并还原为Fe2+L。

(b)Fe2+的氧化再生：液相中溶氧将Fe2+L氧化成Fe3+L。

整个脱硫过程通过络合铁的再生形成了“Fe3+LFe2+L-Fe3+L”的循环体系，实现了络合铁脱硫液的循环使用。上式中n表示有机配体L的电荷，L表示络合剂[8]。

传统再生过程主要是在再生塔或者再生槽中直接通入空气进行[9]，液膜流动缓慢，使其传质系数减小，且氧气在络合铁脱硫液中的溶解度很小，其溶解度系数H通常为10-5kmol/(m3·kPa)[10]，由气相向液相的传质过程属于液膜控制过程[11]，因此在整个脱硫工艺中络合铁脱硫液的再生非常关键，其宏观反应速率由氧气气相主体进入液相的扩散速率决定[12]。同时塔式或槽式再生的气液接触时间长，导致脱硫液中络合剂受到氧化剂的攻击时间变长，从而使得络合剂降解严重[13]。故传统再生装置存在传质效率低、再生耗时长、设备体积大和络合剂降解严重等缺点。

逆流旋转填料床通过高速旋转模拟超重力场，产生的巨大剪切力将液体撕裂成细小的液丝和液膜，极大地提高了气液接触面积，降低了液膜阻力，从而强化气液两相的传质过程，使相间传质速率比传统塔设备提高1～2个数量级[14-15]。……