В инсталациите за възстановяване на сяра за рафиниране на нефт, пречистване на природен газ и въглищни химикали, конвенционалните дву-етапни и три-етапни процеси на Клаус са ограничени от термодинамичното равновесие, с максимална обща степен на възстановяване на сярата от само 95%~97%. Остатъчният газ съдържа остатъчен SO₂, COS, CS₂ и газообразна елементарна сяра, които не отговарят на настоящите национални стандарти за емисии на замърсители на въздуха в нефтохимическата промишленост. SCOT (Shell Claus Off{6}}gas Treating), процесът на Shell Claus Off-за обработка на газ, е най-широко използваната технология за дълбоко третиране на остатъчен газ, базирана на хидрогениране в рафиниращата и химическата промишленост. Той работи в тандем с основното звено на Клаус, за да реализира дълбоко отстраняване и възстановяване на ресурси от сулфиди.
1. Разработка на процес и фон на приложението
Разработен от Shell Холандия, SCOT процесът е индустриализиран през 1973 г. и е проектиран като процес на последваща-третиране, съчетан с възстановяване на сяра по Клаус. След въвеждането на стандарти за ултра-ниски емисии в нефтохимическия сектор на Китай, директното изпускане на остатъчен газ от конвенционалните агрегати на Claus води до сериозно превишаване на емисиите. В резултат на това SCOT се превърна в стандартно съоръжение за обработка на остатъчни газове за рафинерии, LNG терминали и проекти за въглища-към-газ. Той повишава общата степен на възстановяване на сярата на комбинирания блок до над 99,9%, като отговаря на националните изисквания за контрол на емисиите с ултра-SO₂.
2. Механизъм на реакцията на процеса
Целият процес се състои от три основни секции: редукция на хидрогениране, абсорбция на разтворител и регенериране на разтворител.
Остатъчният газ се влива в реактора за хидрогениране, където протичат реакции на редукция и хидролиза върху устойчиви на Co-Mo сяра-катализатори за хидрогениране при 270~310 градуса при леко положително налягане. SO₂ и S₈ се хидрогенират до H₂S, докато органичните серни видове COS и CS₂ се хидролизират до H2S.
Охладен хидрогениран остатъчен газ навлиза в абсорбера, където MDEA (метилдиетаноламин) селективен разтворител абсорбира H2S. Пречистеният димен газ се изгаря преди достигане на стандартите за емисии. Богатият разтворител на амини се изпраща към регенератора за дестилация, като се получава високо-концентриран H₂S, който се рециклира обратно в пещта на Клаус за производство на сяра.
3. Технически предимства
В сравнение с процесите на селективно окисление и течно{0}}фазово окисление на остатъчен газ, SCOT може да се похвали с изключителна работна стабилност:
①Висока степен на преобразуване на органична сяра, подходяща за работни условия с променливо високо и ниско съдържание на сяра;
②Висока селективност на аминния разтворител, ниска ко-загуба на абсорбция на CO₂ и контролируема единица консумация на енергия;
③Катализаторите за хидрогениране се отличават със силна устойчивост на отравяне с тежки метали и сулфиди, с експлоатационен живот от 5 до 8 години;
④Затворен-процес без вторични опасни отпадъци и -сярата в страничния продукт достига първокласно промишлено ниво.
4. Стойност на индустриалното приложение
Модифицираните SCOT процеси са универсално оборудвани за единици за възстановяване на сяра в големи местни интегрирани рафиниращи и химически комплекси, като балансират екологичното съответствие и възстановяването на ресурсите на сяра. Тази технология прекъсва термодинамичното тясно място на традиционните процеси на Claus, намалява трудността при експлоатацията и поддръжката на единиците за обработка на остатъчни газове и се привежда в съответствие с целите за ниски-въглеродни емисии и чисто производство на нефтохимическата промишленост. Той служи като стандартизирана и основна технология за последваща-третиране в промишлената верига за пълно възстановяване на сярата.