シェルクラウスオフガス処理（SCOT）ユニットのCFDモデリング

硫黄分の多い原油を処理する製油所では、酸性ガスとも呼ばれる硫化水素（H2S）が大量に副生します。このガスは多くの場合、クラウス硫黄回収装置（SRU）で処理されます。

クラウスプロセスは、酸素欠乏燃焼プロセスで酸性ガス（H2S）を元素状硫黄に変換し、コンデンサーからの液体硫黄はシールレグを通ってカバーピットに流れ、そこからトラックや鉄道車両にポンプ輸送されて最終消費者に出荷されます。回収される硫黄の割合は約65〜70％です。SCOTプロセス（Shell Claus Off-gas Treating Process）は、シェル社が開発し、クラウス硫黄回収装置の効率を高める魅力的なプロセスとして70年代初頭に導入されました。このプロセスは4つの燃焼プロセスから構成されている（ここでは触れない触媒反応器もある）。
1.反応炉
2.インライン再加熱器
3.還元ガス発生装置
4.テールガス焼却炉

この記事で取り上げる CFD 解析では、2 番目のプロセスであるインラ イン再加熱器のみを考慮します。インライン再加熱器は、高温の還元性燃焼生成物と混合することによって酸性ガスを加熱します。設計上の重要な考慮点は、混合される燃焼生成物が還元性であることです。O2スリップ（未燃焼O2）が酸性ガスと混合できる場合、H2Sは耐火物を攻撃し環境を破壊する望ましくない化合物（例えば、SO3、SO4、H2SO4）に酸化される可能性があります。

結論

本論文では、SCOTシステムのインライン再熱器セクションのCFD解析について報告する。本解析により、バーナー近傍の混合が非常に良好であり、O2キャリーオーバーの発生が予測されないことが示された。熱力学平衡コードCET89を用いた反応器内の化学組成の解析により、反応器内の各位置における平衡アセチレンモル分率を容易に予測することができました。これらのモル分率は、燃焼領域およびSRUテールガス混合領域での煤の発生がないことを示しています。

産業用燃焼システムの設計段階でCFD解析を利用することで、起動時や運転時の問題の可能性を大幅に低減することができます。この場合，連続運転が可能な装置で あるため，長い炎や炉内の煤の発生といった問題を解決するためには，非常に高価な修理費が必要となります．システムの動作は、後続のパフォーマンスケースを通じてテストされました。これらのケースで得られたデータは、実験的な測定値（リアクターの様々な部分における圧力損失の測定値と煤の形成の目視観察の両方）と比較されました。これらの比較に基づき、原子炉は建設・設置され、期待通りに順調に稼動しています。