In Schwefelrückgewinnungsanlagen für die Erdölraffinierung, Erdgasreinigung und Kohlechemieanlagen sind herkömmliche zwei{0}}- und drei{1}stufige Claus-Prozesse durch das thermodynamische Gleichgewicht begrenzt, wobei die maximale Gesamtschwefelrückgewinnungsrate nur 95 % bis 97 % beträgt. Das Endgas enthält restliches SO₂, COS, CS₂ und gasförmigen elementaren Schwefel, die die aktuellen nationalen Emissionsnormen für Luftschadstoffe in der petrochemischen Industrie nicht erfüllen. SCOT (Shell Claus Off-gas Treating), das Shell Claus Off-Gasaufbereitungsverfahren, ist die am weitesten verbreitete, auf Hydrierung-basierte Deep-Tail-Gasbehandlungstechnologie in der Raffinerie- und Chemieindustrie. Es arbeitet mit der Claus-Haupteinheit zusammen, um eine Tiefenentfernung und Ressourcenrückgewinnung von Sulfiden zu ermöglichen.
1. Prozessentwicklung und Anwendungshintergrund
Das von Shell Niederlande entwickelte SCOT-Verfahren wurde 1973 industrialisiert und als Nachbehandlungsverfahren in Kombination mit der Claus-Schwefelrückgewinnung konzipiert. Nach der Einführung extrem niedriger Emissionsstandards im petrochemischen Sektor Chinas führt die direkte Einleitung von Abgasen aus konventionellen Claus-Anlagen zu erheblichen Emissionsüberschreitungen. Dadurch ist SCOT zu einer Standardanlage zur Abgasaufbereitung für Raffinerien, LNG-Terminals und Kohle-zu--Gasprojekte geworden. Es erhöht die gesamte Schwefelrückgewinnungsrate der kombinierten Einheit auf über 99,9 % und erfüllt damit die nationalen Anforderungen zur Kontrolle extrem niedriger SO₂-Emissionen.
2. Prozessreaktionsmechanismus
Der gesamte Prozess besteht aus drei Kernabschnitten: Hydrierungsreduktion, Lösungsmittelabsorption und Lösungsmittelregeneration.
Das Restgas strömt in den Hydrierungsreaktor, wo Reduktions- und Hydrolysereaktionen über Co-Mo-Schwefel-beständigen Hydrierungskatalysatoren bei 270–310 Grad unter leichtem Überdruck stattfinden. SO₂ und S₈ werden zu H₂S hydriert, während organische Schwefelspezies COS und CS₂ zu H₂S hydrolysiert werden.
Abgekühltes hydriertes Abgas gelangt in den Absorber, wo das selektive Lösungsmittel MDEA (Methyldiethanolamin) H₂S absorbiert. Gereinigtes Rauchgas wird verbrannt, bevor die Emissionsnormen erreicht werden. Reichhaltiges Aminlösungsmittel wird zum Strippen zum Regenerator geschickt, wodurch hochkonzentriertes H₂S entsteht, das zur Schwefelproduktion in den Claus-Ofen zurückgeführt wird.
3. Technische Vorteile
Im Vergleich zu Prozessen der selektiven Oxidation und der Flüssigphasenoxidation von Restgasen zeichnet sich SCOT durch eine hervorragende Betriebsstabilität aus:
①Hohe Umwandlungsrate von organischem Schwefel, geeignet für Arbeitsbedingungen mit schwankenden hohen und niedrigen Schwefelbelastungen;
②Hohe Selektivität des Aminlösungsmittels, geringer CO₂-Absorptionsverlust und kontrollierbarer Energieverbrauch der Einheit;
③Hydrierungskatalysatoren zeichnen sich durch eine hohe Beständigkeit gegen Schwermetall- und Sulfidvergiftungen aus und haben eine Lebensdauer von 5 bis 8 Jahren.
④Geschlossener-Kreislauf ohne sekundären gefährlichen Abfall und Schwefel als Nebenprodukt erreicht erstklassige Industriequalität.
4. Industrieller Anwendungswert
Modifizierte SCOT-Prozesse sind universell für Schwefelrückgewinnungsanlagen in großen inländischen integrierten Raffinerie- und Chemiekomplexen geeignet und sorgen für ein Gleichgewicht zwischen Umweltkonformität und Schwefelressourcenrückgewinnung. Diese Technologie überwindet den thermodynamischen Engpass herkömmlicher Claus-Prozesse, reduziert die Betriebs- und Wartungsschwierigkeiten von Abgasbehandlungsanlagen und steht im Einklang mit den CO2-armen und sauberen Produktionszielen der petrochemischen Industrie. Es dient als standardisierte und gängige Nachbehandlungstechnologie in der gesamten Industriekette zur Schwefelrückgewinnung.