硫回収および排ガス処理装置の典型的な工程フロー

硫黄回収および排ガス処理装置の典型的な工程は以下の通りです。第一段階：各脱硫装置からアミン液処理および酸水蒸気抽出によって排出された硫化水素を多く含む酸性ガスを、空気と所定の比率で混合し、熱反応炉内で酸化反応を行わせて硫黄ガスを生成します。 第二段階：熱反応炉から出てきたプロセスガス（硫黄ガス、未酸化の硫化水素、二酸化硫黄、窒素などを含む）は、廃熱ボイラーで温度が約315度まで下げられ、この廃熱ボイラーでの熱交換によって中圧蒸気が生成される。 第三段階：廃熱ボイラーで冷却されたガスは一次凝縮器に入り、さらに160度程度まで冷却される。この過程でガス中の硫黄ガスはすべて凝縮して分離され、サルファープッシュによって硫黄タンクに送られる。 第4ステップ：一次凝縮器の後のプロセスガスは260度～290度まで再加熱され、一次触媒反応器に入り、さらに反応して硫黄ガスが生成される。プロセスガスは熱交換後、二次凝縮器に入り約160度まで冷却される。プロセスガス中の硫黄ガスはすべて凝縮して分離され、サルファープッシュによって硫黄タンクに送られる。 第五歩：二次凝縮器の後のプロセスガスは、一次触媒反応器の出口から出てくるプロセスガスと熱交換を行い、二次触媒反応器の入口温度である220～250度に達する。二次触媒反応器内では、プロセスガスはさらに硫黄ガスに変換される。プロセスガスは熱交換後、三段凝縮器に入り約160度まで冷却される。プロセスガス中の硫黄ガスはすべて凝縮して分離され、サルファープッシュによって硫黄タンクに送られる。二次変換を経ると、硫黄の回収率は約95％に達する。 第六ステップ：硫黄の転換率をさらに向上させ、環境規制を強化するために、クラウス式硫黄回収ユニットから出る排ガスに水素還元処理を施す必要があり、つまり排ガス処理ユニットに送られるのである。硫黄回収ユニットの排ガスは加熱される（加熱方法には3種類あり、第1の方法：焼却炉の排ガスの余熱を利用する；第二の方法：オンライン式加熱炉を設置して高温の煙ガスを生成し、それを直接混合させて加熱する。第三の方法：水素化反応器の出口から出るガスと熱交換を行い、さらに電気加熱を併用した後、水素と混合して水素化反応器に送り込む。そこで触媒の作用により、硫黄単体や二酸化硫黄が硫化水素に還元され、また硫黄酸化炭素や二硫化炭素も硫化水素に加水分解される。 第七步：水素化反応器から出てきたプロセスガスは熱交換によって冷却され、その後水で急冷される。そして吸収塔に送られ、極めて希薄なアミン溶液を用いて中の硫化水素が吸収され、スチームストリッピングによって再生成された後、酸性ガス配管網に戻される。 第八ステップ：吸収塔の頂部から出てくる清浄なガスには微量の硫化水素が含まれている（通常は200ppmv未満）。この硫化水素は熱燃焼炉で高温処理されて二酸化硫黄に変換された後、大気中に排出される。

質問ですが、気体同士の熱交換では熱伝達係数が比較的小さいため、クラウス装置で多く用いられる気体同士の熱交換を行うと、必要な熱交換面積が非常に大きくなり、それに伴って熱交換装置も大型になってしまうのでしょうか？