En las unidades de recuperación de azufre para refinación de petróleo, purificación de gas natural y plantas químicas de carbón, los procesos Claus convencionales de dos-y tres-etapas están limitados por el equilibrio termodinámico, con una tasa máxima de recuperación total de azufre de solo 95%~97%. El gas de cola contiene SO₂, COS, CS₂ residuales y azufre elemental gaseoso, que no cumplen con los estándares nacionales actuales de emisión de contaminantes atmosféricos en la industria petroquímica. SCOT (Shell Claus Off-gas Treating), el proceso de tratamiento de Shell Claus off-gas, es la tecnología de tratamiento profundo de gases de cola basada en hidrogenación-más utilizada en la industria química y de refinación. Opera en conjunto con la unidad principal Claus para realizar la remoción profunda y la recuperación de recursos de sulfuros.
1. Desarrollo de procesos y antecedentes de la aplicación
Desarrollado por Shell Países Bajos, el proceso SCOT se industrializó en 1973 y se diseñó como un proceso de post-tratamiento combinado con la recuperación de azufre Claus. Tras la implementación de estándares de emisiones ultra-bajas en el sector petroquímico de China, la descarga directa de gas de cola de las unidades Claus convencionales genera un grave exceso de emisiones. Como resultado, SCOT se ha convertido en una instalación de tratamiento de gas de cola estándar para refinerías, terminales de GNL y proyectos de carbón-a-gas. Aumenta la tasa total de recuperación de azufre de la unidad combinada a más del 99,9%, cumpliendo con los requisitos nacionales de control de emisiones de SO₂ ultra-bajos.
2. Mecanismo de reacción del proceso
Todo el proceso consta de tres secciones principales: reducción por hidrogenación, absorción de disolvente y regeneración de disolvente.
El gas de cola fluye hacia el reactor de hidrogenación, donde tienen lugar reacciones de reducción e hidrólisis sobre catalizadores de hidrogenación resistentes al azufre Co-Mo- a 270 ~ 310 grados bajo una ligera presión positiva. SO₂ y S₈ se hidrogenan formando H₂S, mientras que las especies orgánicas de azufre COS y CS₂ se hidrolizan formando H₂S.
El gas de cola hidrogenado enfriado ingresa al absorbente, donde el solvente selectivo MDEA (metildietanolamina) absorbe H₂S. Los gases de combustión purificados se incineran antes de alcanzar los estándares de emisión. El disolvente rico en amina se envía al regenerador para su extracción, lo que produce una alta-concentración de H₂S que se recicla de nuevo al horno Claus para la producción de azufre.
3. Ventajas técnicas
En comparación con los procesos de oxidación selectiva y de oxidación-de gas de cola en fase líquida, SCOT cuenta con una excelente estabilidad operativa:
①Alta tasa de conversión de azufre orgánico, adecuada para condiciones de trabajo con cargas fluctuantes de azufre altas y bajas;
②Alta selectividad del disolvente de amina, baja pérdida de co-absorción de CO₂ y consumo de energía unitario controlable;
③Los catalizadores de hidrogenación presentan una fuerte resistencia al envenenamiento por metales pesados y sulfuros, con una vida útil de 5 a 8 años;
④Proceso de circuito cerrado-sin residuos peligrosos secundarios, y el subproducto-el azufre alcanza un grado industrial superior.
4. Valor de aplicación industrial
Los procesos SCOT modificados están equipados universalmente para unidades de recuperación de azufre en grandes complejos químicos y de refinación integrados nacionales, equilibrando el cumplimiento ambiental y la recuperación de recursos de azufre. Esta tecnología rompe el cuello de botella termodinámico de los procesos Claus tradicionales, reduce la dificultad de operación y mantenimiento de las unidades de tratamiento de gases de cola y se alinea con los objetivos de producción limpia y baja-de carbono de la industria petroquímica. Sirve como tecnología de postratamiento estandarizada y convencional en toda la cadena industrial de recuperación de azufre.