(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化水素の部分酸化により硫黄の蒸気を発生させる方法において、バーナがその内部にて又はその内部に発火する火炎を形成し得るようにバーナを作動させることと、バーナ口の第一の領域からの火炎に対して硫化水素を含む第一の可燃性気体の少なくとも１つの流れを供給し、第一の酸化性気体の少なくとも１つの流れがバーナ口から流れ出て且つ火炎中にて第一の可燃性気体と混合するようにすることと、前記第一の領域を取り囲み且つ該第一の領域から隔てられたバーナ口の第二の領域からの火炎に対して、硫化水素を含む第二の可燃性気体の少なくとも１つの第三の流れを供給することと、第二の酸化性気体の少なくとも１つの第四の流れが前記第二の領域により取り囲まれたバーナ口の１つ又は複数の領域から流れ出て且つ火炎中にて第二の可燃性気体と混合するようにすることと、第三の酸化性気体の少なくとも１つの第五の流れである最外側の流れが火炎中にて第二の可燃性気体と混合するようにすることと、硫黄の蒸気、水蒸気、二酸化硫黄、水素及び残留硫化水素を含む形成される気体混合体を加熱炉から吸引することとを備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、バーナに対する第一の可燃性気体の体積流量及び第二の可燃性気体の体積流量が互いに独立的に制御される、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、第一の可燃性気体は、アンモニアを含むが、第二の可燃性気体はアンモニアを全く含まない、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の方法において、第一の酸化性気体及び第二の酸化性気体の双方が酸素又は酸素濃度の濃い空気である、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の方法において、第一の酸化性気体の体積流量及び第二の酸化性気体の体積流量が互いに独立的に制御される、方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の方法において、第一の酸化性気体の少なくとも一部を第一の可燃性気体が沿って流れる１つ又は複数の経路に合流する１つ又は複数の経路に沿って向けることにより、第一の可燃性気体と第一の酸化性気体との混合が促進される、方法。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに記載の方法において、第一の可燃性気体が第二の線形速度にて流れる一つ又は複数の経路に対して隣接し且つ略平行に伸長する１つ又は複数の経路に沿って第一の酸化性気体の少なくとも一部を第一の線形速度にて向けることにより、第一の可燃性気体と第一の酸化性気体との混合が促進され、第一及び第二の線形速度の一方がその他方の速度よりも２５乃至１５０％速い、方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の方法において、第三の酸化性気体が外気である、方法。
【請求項９】
硫化水素の部分酸化により硫黄の蒸気を発生させる装置であって、加熱炉と、該加熱炉のポートと、該ポート内に配置され且つ加熱炉内にて火炎を発生させる作動可能な口を有するバーナと、硫黄の蒸気、水蒸気、二酸化硫黄及び残留する硫化水素を含む形成される気体混合体に対する加熱炉からの出口とを備える装置において、バーナ口が、硫化水素を含む第一の可燃性気体の少なくとも１つの第一の流れを火炎に対し供給すべく第一の出口又は出口群と、第一の酸化性気体の少なくとも１つの第二の流れがバーナから出て且つ火炎内にて第一の酸化性気体と混合するようにする第二の出口又は出口群と、硫化水素を含む第二の可燃性気体の少なくとも１つの第三の流れを火炎に対し供給すべく第一の出口又は出口群を取り巻き且つ第一の出口又は出口群から隔てられた、第三の出口又は出口群と、第二の酸化性気体の少なくとも１つの第四の流れがバーナから出て且つ火炎内にて第二の可燃性気体と混合するようにすべく前記第三の出口又は出口群により取り囲まれた第四の出口又は出口群とを備え、１つ又は複数の通路がバーナとポートとの間に画成され又はバーナ口を貫通して伸長し若しくは該口にて終わり、第三の酸化性気体の最外側の流れが火炎内にて第二の可燃性気体と混合するようにすることのできる、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、バーナ中にて第一の可燃性気体を供給する第一の制御弁及び第一の配管と、バーナに対して第二の可燃性気体を供給すべく第二の配管内に設けられた第二の流量制御弁とを更に備え、該第一及び第二の流量制御弁が互いに独立的に作動可能である、装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の装置において、第一の酸化性気体をバーナに供給すべく第三の配管内に設けられた第三の制御弁と、第二の酸化性気体をバーナに供給すべく第四の配管内に設けられた第四の流量制御弁とを更に備え、該第三及び第四の流量制御弁が互いに独立的に作動可能である、装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れかに記載の装置において、バーナが、第一の可燃性気体用の第一の通路を画成する第一の管であって、第一の出口にて終わる第一の管と、第一の酸化性気体用の第二の通路を画成する複数の第二の管であって、各々がそれぞれの第二の出口にて終わる、第一の管内を伸長する複数の第二の管と、第一の管を取り囲み且つ該第一の管と略同軸状の第三の管であって、第二の可燃性気体用の環状の第三の通路を画成し且つ第三の出口にて終わる第三の管と、第二の酸化性気体用の複数の第四の管であって、各々が第三の通路内を伸長し且つ各々がそれぞれの第四の出口にて終わる第四の通路を画成する複数の第四の管と、を備える、装置。
【請求項１３】
請求項９乃至１１の何れかに記載の装置において、バーナが、第一の可燃性気体の第一の通路を画成する第一の管であって、第一の出口にて終わる第一の管と、第一の酸化性気体用の第二の通路を画成する複数の第二の管であって、各々がそれぞれの第二の出口にて終わる、第一の管内を伸長する複数の第二の管と、第一の管と同心状で且つ該第一の管を取り囲み、その間に、第二の酸化性気体の流れ用の環状の第三の通路を画成する第三の管であって、第三の通路が第四の出口が形成されたノズルにて終わる、第三の管と、前記第三の通路にて終わる、第二の可燃性気体用の環状の第四の通路を画成し得るように第三の管と同心状で且つ第三の管を取り囲む第四の管と、を備える、装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１１の何れかに記載の装置において、バーナが、中央の管状通路と、最内側の通路と、中間通路と、最外側の環状通路とを画成する、半径方向に隔てられた４本の同心状管を備え、該中央の管状通路が第一の出口にて終わり、最外側の環状通路が第四の出口にて終わり、最内側の環状通路及び中間の環状通路の双方が、第二及び第三の出口群を画成するそれぞれのノズルにて終わる、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硫化水素の部分酸化(部分燃焼)、特に、硫化水素の部分酸化によって硫黄の蒸気を発生させる方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硫化水素を含む気体流(「酸性気体流」と称されることがある)は、典型的に、精油所及び天然ガスの処理施設にて形成される。硫化水素は有毒であるため、かかる気体流を、直接、大気中に排出することはできない。硫化水素を含む気体流(所望であるならば、予め濃縮化する)を処理する従来の方法は、クラウス（Ｃｌａｕｓｅ）法によるものである。この方法において、気体流中の硫化水素成分の一部分は、ニ酸化硫黄を形成し得るように加熱炉中にて燃焼させる。次に、ニ酸化硫黄が、加熱炉内にて残留する流化水素と反応して、硫黄の蒸気を発生させる。このように、硫化水素は、有効的に部分酸化される。硫化水素と二酸化硫黄との反応は、燃焼には至らない。加熱炉からの余剰な気体流は、冷却され且つ硫黄は、典型的に、凝縮により、冷却した余剰な気体流から除去される。未だ、残留する硫化水素及び二酸化硫黄を含む形成された気体流は、残留する硫化水素と二酸化硫黄との間の触媒反応が生ずる一連の段を通って進む。形成される硫黄の蒸気は、各段の下流から除去される。硫黄の除去部分の最下流からの余剰な気体は、加熱するか、又は、例えば、エスコット(ＳＣＯＴ)又はビーヴォン(Ｂｅａｖｏｎ)法のような更なる処理を施して、大気中に安全に排出することのできる気体流を形成する。
【０００３】
殆どのクラウスの装置には、長さ対内径の比が２：１乃至４：１の範囲にある正円筒状の加熱炉が設けられている。この加熱炉にて、一側部に取り付けた１つ又は２つ以上のバーナによって横断状に発火し、又は正接状に発火することができる。横断状に発火し又は正接状に発火するバーナは、反応する化学的成分を十分に混合させる。所望であるならば、加熱炉に対して反らせ板又は格子積み壁を設けることにより、混合を促進させることができる。
【０００４】
この工程の最初の部分にて硫化水素の燃焼を支えるため空気を使用することができる。生じるこの反応の化学量論は、比較的多量の窒素(これは、勿論、燃焼を支える空気中に存在する)が、この過程を通って流れ、このため、所定の寸法の加熱炉内にて硫化水素を含む気体流を処理することのできる量の上限値が決まるようなものになる。この上限値は、硫化水素の燃焼を支える、商業的に純粋な酸素又は酸素濃度の濃い空気を使用することにより、大きくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
酸素のモル分率が０．６５以上である、商業的に純粋な酸素又は酸素濃度の濃い空気を使用して硫化水素の燃焼を支えるならば、クラウスの供給気体の組成に対応して、火炎温度の上昇に伴なって加熱炉の耐火性ライニングが破損する危険性が高まる。この問題点を解決するため、当該技術分野にて多数の提案が為されている。幾つかの提案は、水のような火炎の抑制剤を加熱炉中に導入することを含み、その他のものは、加熱炉内の温度を穏当なものにするため装置の下流部分からの気体を加熱炉に再循環させることを含む。更に別のものは、個々の各加熱炉内にて行われる燃焼の量を制限し得るように、複数の加熱炉を採用し、これにより、外部の火炎抑制剤を使用したり、又は装置の下流部分から気体を再循環することを不要にする。しかしながら、これらの提案は、全て、装置の複雑さを増すことになる。
【０００６】
クラウス加熱炉における横断状又は正接状に発火するバーナに代えて、後壁に取り付けた軸方向又は長手方向に発火するバーナを使用することができる。かかる軸方向又は長手方向に発火するバーナは、特定の処理量のとき且つ好ましくは、より高い酸素濃度レベルにて、横断状又は正接状に発火するバーナのものと比較可能な平均残留時間を提供する設計とすることができる。
【０００７】
かかる軸方向に又は長手方向に発火するバーナを使用することは、欧州特許出願第О３１５２２５Ａ号に開示されている。この場合、酸素用の中央管と、該中央管を同軸状に取り囲む、硫化水素を保持する供給気体用の少なくとも１本の第二の管と、空気用の外側の同軸管とがある。硫化水素の供給気体が二酸化炭素又は炭化水素を重量比で少なくとも５％含むとき、バーナが使用される。バーナの出口における酸素の速度は、毎秒５０乃至２５０ｍの範囲(典型的に、毎秒１５０ｍ)にあり、それに対応する供給気体の速度は、毎秒、１０乃至３０ｍの範囲にある。バーナの火炎の中心部にて２０００乃至３０００℃の範囲の温度が発生され、１３５０乃至１６５０℃の範囲の温度の気体混合体が加熱炉から去る。この気体混合体は、体積比で少なくとも２％の一酸化炭素と、体積比で少なくとも８％の水素とを含んでいる。
【０００８】
例えば、精油所の通常の運転中、硫化水素を含む気体流がクラウス法による処理のために製造される速度は一定でなく、極めて大きく相違する可能性がある。このため、硫化水素を含む気体の著しく異なる流入量の範囲に亙って加熱炉は効果的に作動し得ることが望ましい。
【０００９】
また、国際特許第ＷＯ−Ａ−９６／２６１５７号にも、クラウス法にて軸方向に又は長手方向に発火するバーナを使用することが開示されている。硫化水素を含む第一の気体及び酸素濃度の濃い第二の気体の略平行な流れは、バーナのチップ(すなわち、口)に供給される。第一の気体の速度対第二の気体の速度の比は、０．８：１乃至１．２：１の範囲となるように選択される。
【００１０】
欧州特許第ＥＰ−Ａ−Ｏ３１５２２５号及び国際特許第ＷＯ−Ａ−９６／２６１５７号の何れにも硫化水素を含む気体の広範囲に亙る異なる流量をいかに取り扱うかの課題は開示されていない。実際上、その双方共に、硫化水素を含む供給気体の供給量が著しく異なるとき、効果的な運転を為し得る方法を開示していない。
【００１１】
本発明による方法及び装置は、この課題を解決し、欧州特許第ＥＰ−Ａ−Ｏ３１５２２５号又は国際特許第ＷＯ−Ａ−９６／２６１５７号の開示に従うときのあらゆる可能性に優る１つの解決策を提供することをその１つの目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、硫化水素の部分酸化により硫黄の蒸気を発生させる方法が提供される。該方法は、バーナがその内で又はその内部に発火する加熱炉内に少なくとも３つの段を有する火炎を発生させ得るようにバーナを作動させることと、硫化水素を含む第一の可燃性気体の少なくとも１つの流れをバーナ口の第一の領域から火炎に供給することと、第一の酸化性気体の少なくとも１つの第二の流れがバーナ口から出て且つ火炎中にて第一の可燃性気体と混合するようにすることと、上記第一の領域を取り囲み且つ該第一の領域から隔てられたバーナ口の第二の領域から火炎に対して、硫化水素を含む第二の可燃性気体の少なくとも１つの第三の流れを供給することと、第二の酸化性気体の少なくとも１つの第四の流れが上記第二の領域により取り囲まれたバーナ口の１つ又は２つ以上の領域から出て且つ火炎内にて第二の可燃性気体と混合するようにすることと、第三の酸化性気体の少なくとも１つの第五の流れである、最外側の流れが火炎内にて第二の可燃性気体と混合するようにすることと、硫黄の蒸気、水蒸気、ニ酸化硫黄、水素及び残留硫化水素を含む、形成される気体混合体を加熱炉から除去することとを備えている。
【００１３】
本発明は、硫化水素の部分酸化により硫黄の蒸気を発生させる装置をも提供する。該装置は、加熱炉と、加熱炉のポートと、ポート内に配置されたその口を有し且つ加熱炉内に少なくとも３つの段を有する火炎を発生させるように作動可能であるバーナと、硫黄の蒸気、水蒸気、二酸化硫黄及び残留する硫化水素を含む、形成される気体混合体に対する加熱炉からの出口とを備えている。バーナ口が、硫化水素を含む第一の可燃性気体の少なくとも１つの第一の流れを火炎に対して供給する第一の出口又は第一の出口群と、第一の酸化性気体の少なくとも１つの第二の流れがバーナから出て且つ火炎内にて第一の可燃性気体と混合するようにする第二の出口又は第二の出口群と、硫化水素を含む第二の可燃性気体の少なくとも１つの第三の流れを火炎に供給すべく、第一の出口又は第一の出口群を取り囲み且つ該出口又は出口群から隔てられた第三の出口又は第三の出口群と、第二の酸化性気体の少なくとも１つの第四の流れがバーナから出て且つ火炎内にて第二の可燃性気体と混合するようにすべく、上記第三の出口又は第三の出口群によって取り囲まれた第四の出口又は第四の出口群とを備え、１つ又は複数の通路がバーナとポートとの間に画成され又はバーナ口を貫通して伸長し又は該口内にて終わり、第三の酸化性気体の最外側の第五の流れが火炎内にて第二の可燃性気体と混合し得るようにしてある。
【００１４】
３つの段、すなわち、最内側段、最外側段及び中間段内にて硫化水素を燃焼させることは、かかる段が１つ又は２つ、採用される場合よりも硫化水素を含む気体の広範囲に亙る異なる流入量を効果的に取り扱うことを可能にする。かかる段階的に燃焼することからその他の利点も得られる。特に、最内側段にて２０００℃以上の温度が形成される場合でさえ、最外側段内にて比較的低温度を保つことができ、このため、加熱炉のあらゆる耐火性ライニングが損傷する虞れを許容可能なレベルに保つことができる。高温度、すなわち、２０００℃を十分に超える温度は、特に有利であり、その理由は、第一の燃焼段階にて全てのアンモニアを分解し、一部の硫化水素又は硫黄を二酸化硫黄に酸化させ、次に、このようにして形成された二酸化硫黄を残留する硫化水素と反応させるといった間接的な方法ではなくて、硫化水素を熱分解することにより直接的に形成される、硫黄の蒸気の比率を増大させる状態を形成し易くするからである。アンモニアの気体は、硫化水素及び二酸化硫黄が共に反応して更なる硫黄の蒸気を形成する触媒反応器内の加熱炉からの余剰物を下流にて処理することに悪影響を与え、アンモニアは、アンモニア塩を形成することによって触媒作用を阻害するから、アンモニアを分解させることは望ましい。更に、アンモニアは、互いに分離した燃焼領域及び反応領域を使用することなく、火炎中にて分解させることができ、アミンガスの一部は、反応領域に直接、バイパスされる。燃焼のために空気を使用するときでさえ、アミンガスを燃焼領域の周りでバイパスすることの必要性を回避することにより、バーナが供給気体の広範囲に亙る異なる流量を効果的に取り扱い得る能力は、その不作動範囲を有効に使用することのために増強される。更に、熱分解により硫黄の蒸気を発生させることは、加熱炉の気体が加熱炉の下流にて効果的に冷却されるならば、加熱炉からの硫黄の蒸気の所定の回収を実現するために酸素濃度の濃い空気をバーナに供給する必要性を少なくする。
【００１５】
火炎は、加熱炉内にて略長手方向に伸長することが好ましい。この加熱炉は、典型的に、その長手方向軸線を水平にして配置され、このため、バーナも典型的に、その長手方向軸線を水平にして配置される。かかる配置は、加熱炉内にて採用される、あらゆる耐火性ライニングが損傷する虞れを少なく保つのに役立つ。
【００１６】
第一及び第二の酸化性気体は、少なくとも０．２２のモル分率を有し、また、酸素濃度の濃い空気又は純粋な酸素とすることができる。第三の酸化性気体は、酸素濃度が濃くもなく、又は酸素不足でもない大気であることが好ましいが、供給物の組成に対応して、酸素の体積比にて２５％以上の高濃度とすることは一般に許容し得る。
【００１７】
バーナへの第一の可燃性気体の体積流量及び第二の可燃性気体の体積流量は、互いに独立的に制御されることが好ましい。かかる配置は、バーナに供給されることが望ましい可燃性気体の総量の変化を取り扱うバーナの作動を促進する。このため、本発明による装置は、第一の可燃性気体をバーナに供給する第一の配管内に設けられた第一の流量制御弁と、第二の可燃性気体をバーナに供給する第二の配管内に設けられた第二の流量制御弁とを更に備え、これら第一及び第二の制御弁が互いに独立的に作動可能であることが好ましい。
【００１８】
典型的な精油所において、硫化水素を含む可燃性気体の供給源は１つ以上ある。この供給源は、典型的に、異なる組成を有している。第一の可燃性気体は、第二の可燃性気体と組成が異なることが好ましい。この手段により、可燃性気体の燃焼を最適なものにすることが可能となる。典型的に、第一及び第二の可燃性気体流の双方は、可燃性気体を体積比で少なくとも４０％、及び硫化水素を体積比で少なくとも２０％含んでいる。
【００１９】
一方がアンモニアを含み、他方がアンモニアを含まない、硫化水素を含む可燃性気体の２つの別個の供給源がある場合、第一の可燃性気体を発生させるときにアンモニアを含む全ての気体が採用されることが好ましい。その結果、全てのアンモニアを火炎の比較的内方領域に向け、この領域にて、全てのアンモニアを分解するため比較的高い火炎温度を保つことが可能となる。例えば、硫化水素を含む気体の１つの供給源が、典型的に、体積比で約２０乃至３５％の硫化水素を含み、体積比で３０乃至４５％のアンモニアを含む、いわゆる「硫黄化合物を含む水ストリッパ気体（ｓｏｕｒ  ｗａｔｅｒ  ｓｔｒｉｐｐｅｒ  ｇａｓ）」であり、硫化水素を含む気体のもう一方の供給源が、典型的に、体積比で８０％以上の硫化水素を含むいわゆる「アミンガス」である場合、第一の可燃性気体は、アミンガスの幾つかの混合体を含むが、硫黄化合物を含む水ストリッパ気体の全ては含まないようにし、第二の可燃性気体が残りのアミンガスを含むようにすることができる。混合体の組成は、火炎に対する硫化水素を含む可燃性気体の総流量と共に変化させ、上記総流量が選択した値以下に低下したならば、第一の可燃性気体中のアミンガスの比率が増すようにすることが好ましい。
【００２０】
バーナに対する第一の酸化性気体の体積流量及び第二の酸化性気体の体積流量は、互いに独立的に制御されることが好ましい。かかる配置は、バーナがバーナに対して供給されることが望ましい可燃性気体の総流量の変化を取り扱い、また、第一及び第二の可燃性気体流の個々の体積比流量の変化に対応し得るように作動することを促進する。本発明による装置は、バーナに対し第一の酸化性気体を供給する第三の配管内に設けられた第三の流量制御弁と、バーナに対し第二の酸化性気体を供給する第四の配管内に設けられた第四の流量制御弁とを更に備えることが好ましい。これら第三及び第四の制御弁は、互いに独立的に作動可能である。
【００２１】
第一及び第二の酸化性気体は、同一又は異なる酸化性気体の供給源から得ることができる。異なる供給源が採用されるならば、第一の酸化性気体は、第二の酸化性気体と異なる組成とすることができる。異なる組成の第一及び第二の酸化性気体を採用することは、本発明による方法及び装置が可燃性気体の可変の供給量を効果的に取り扱うときの自由度を増すことにつながる。
【００２２】
第一及び第二の酸化性気体の双方における酸素のモル分率は、典型的に、第一及び第二の可燃性気体中の可燃性成分の比率に対応して、０．３乃至１．０の範囲内にある。加熱炉のライニングに採用される全ての耐火物内の任意の位置にて過剰な温度となるのを回避するための注意が必要である。現代の市販の耐火物は、１６５０℃の温度まで典型的に耐えることができる。第一及び第二の酸化性気体の一方又は双方を形成する酸素濃度の濃い空気又は純粋酸素は、空気分離装置から直接、得ることができる。空気分離装置の酸素生成物の純度に対応して、第一及び第二の酸化性気体の一方又は双方が０．９９以上の酸素のモル分率を有することができる。しかしながら、一般に、特に、硫黄を含む水ストリッパ気体又はアミンガス若しくはその２つの混合体を取り扱うとき、空気分離装置の酸素生成物を大気と、すなわち、酸素濃度が濃くなく、また酸素不足でもない空気と混合させることにより、第一の酸化性気体及び第二の酸化性気体の一方又はその双方を発生させることが好ましい。このようにして第一及び第二の酸化性気体の一方又は双方を発生させることは、本発明による方法及び装置の作動中、酸素のモル分率を変化させることを可能にする。この場合にも、酸素のモル分率を変化させるこの機能は、可燃性気体の変化する供給量を効果的に取り扱うときの本発明による方法及び装置の自由度を高めることにつながる。
【００２３】
第一の可燃性気体と第一の酸化性気体との混合は、第一の可燃性気体が流れる１つ又は複数の経路に合流する１つ又は複数の経路に沿って第一の酸化性気体の少なくとも一部を向けることにより促進されることが好ましい。従って、第二の出口又は第二の出口群の少なくとも幾つかは、各々、第一の出口の軸線又は第二の出口群の少なくとも幾つかの軸線に対して角度を成して伸長する軸線を有している。この角度は、１０乃至３０°の範囲にあることが好ましい。第一の可燃性気体の流れは軸方向であり、第一の酸化性気体の流れはバーナの軸線に対して角度を成すことが好ましい。
【００２４】
これと代替的に、第一の可燃性気体が第二の線形速度にて流れる１つ又は複数の経路に略隣接し且つ略平行に伸長する１つ又は複数の経路に沿って第一の酸化性気体の少なくとも一部分を第一の線形速度にて向けることにより、第一の可燃性気体と第一の酸化性気体との混合は促進してもよく、第一及び第二の線形速度の一方はその他方よりも２５乃至１５０％(好ましくは２５乃至１００％)速いようにする。第一の酸化性気体と第一の可燃性気体との速度差により、その両者の間にせん断力が発生される結果、混合は促進される。第一の線形速度は、上記２つの線形速度の内、速い方として選択されることが好ましい。この配置は、全てのアンモニアがその内部で分解されることを確実にするように加熱炉を設計することを容易にする。
【００２５】
第一の可燃性気体と第一の酸化性気体との混合を促進させるための更に代替的な方法は、第一の酸化性気体及び第一の可燃性気体の一方又は双方に旋回動作を付与することである。気体に対し旋回動作を付与することのできる装置は周知である。
【００２６】
火炎の自然の曲率は、第二の酸化性気体流の上記第四の流れが第二の可燃性気体の上記第三の流れと混合するのを促進する。しかしながら、上記第三及び第四の流れの供給源は、混合を促進し得るように配置することが好ましい。例えば、第二の酸化性気体の少なくとも一部分が第二の可燃性気体に対して角度を成して流れ、流路が合流し又はその２つの気体を少なくとも共に接近させることができる。第二の可燃性気体がバーナ口から実質的に軸方向に流れ、第二の酸化性気体の少なくとも一部がバーナ口から軸線に対してある角度にて流れるようにすることが好ましい。この角度は、典型的に、バーナの軸線に対して１０乃至３０°の範囲内にある。別の配置において、第三及び第四の流れが互いに横に並んで且つ異なる速度にてバーナから流れて、その両者の間のせん断力が混合を増進するようにする。可燃性気体の総流量がバーナの最大設計流量以下となるならば、第一及び第二の酸化性気体の流量を減少させることができ、その双方の酸化性気体中の酸素のモル分率を小さくすることができる。更に、バーナが作動を停止したとき、フレーム中心にて高温度を保つため、第二の可燃性気体がバーナに供給される流量が比例的に減少する程度を、第一の可燃性気体の流量が減少する程度よりも大きくすることができる。更に、第一の可燃性気体が硫黄を含む水ストリッパ気体とアミンガスとの混合体であるならば、混合体中のアミンガスの比率を変更することができる。この目的のため、第一の配管は硫黄を含む水ストリッパ気体の供給源と連通し、第二の配管は、アミンガスの供給源と連通するようにし、第二の配管を第一の配管と連通させる導管が設けられ、また、第一の配管中へのアミンガスの流量を制御すべく更なる導管中に更なる流量制御弁が設けられる。
【００２７】
本発明による１つの好適なバーナにおいて、第一の可燃性気体に対する第一の通路を画成する第一の管があり、該第一の管は第一の出口にて終わっている。該第一の管内にて、第一の酸化性気体に対する第二の通路を画成する複数の第二の管が伸長している。該複数の第二の管はそれぞれの第二の出口にて終わっている。また、第一の管を取り囲み且つ該第一の管と実質的に同軸状の第三の管がある。該第三の管は、第二の可燃性気体に対する環状の第三の通路を画成し、また、該第三の管は第三の出口にて終わっている。更に、第二の酸化性気体に対する複数の第四の管があり、該第四の管の各々は第三の通路内を伸長し、各々がそれぞれの第四の出口にて終わる第四の通路を画成する。かかる配置は、第二の酸化性気体の流量に関係なく、第一の酸化性気体の流量を調節することを可能にし、またその逆に、第一の酸化性気体の流量に関係なく、第二の酸化性気体の流量を調節することを可能にし、また、第二の可燃性気体の流量に関係なく、第一の可燃性気体の流量を調節することを可能にし、またその逆に、第一の可燃性気体の流量に関係なく、第二の可燃性気体の流量を調節することをも可能にする。
【００２８】
代替的な好適な配置が可能である。かかる配置の１つにおいて、第一及び第二の管が設けられ且つ上述したように配置される。更に、第一の管と同心状で且つ該第一の管を取り囲む第三の管があり、該第一の管と共に、第二の酸化性気体の流れに対する環状の第三の通路を画成する。該第三の通路は、第四の出口が形成されたノズルにて終わっている。更に、第三の管と同心状で且つ該第三の管を取り囲む第四の管があり、該第三の管と共に、上記第三の出口にて終わる、第二の可燃性気体に対する環状の第四の通路を画成する。かかる配置は、また、第二の酸化性気体の流量に関係なく第一の酸化性気体の流量を調節し、またその逆に、第一の酸化性気体の流量に関係なく、第二の酸化性気体の流量を調節することを可能にし、また、第二の可燃性気体の流量に関係なく、第一の可燃性気体の流量を調節し、またその逆に、第一の可燃性気体の流量に関係なく、第二の可燃性気体の流量を調節することを可能にする。
【００２９】
更に別の好適な配置において、中央の管状通路と、最内側通路と、中間通路と、最外側の環状通路とを画成する、同心状に半径方向に隔てられた４本の管がある。該中央の管状通路は、第一の出口にて終わり、最外側の環状通路は第四の出口にて終わっている。その他の２つの通路の双方は、それぞれのノズルにて終わっている。該ノズルは、第二及び第三の出口群を画成する。この配置は、第二の酸化性気体と関係なく、第一の酸化性気体の流量を調節し、またその逆に、第一の酸化性気体と関係なく、第二の酸化性気体の流量を調節することを可能にし、また、第二の可燃性気体と関係なく、第一の可燃性気体の流量を調節し、またその逆に、第一の可燃性気体と関係なく、第二の可燃性気体の流量を調節することをも可能にする。
【００３０】
次善の好適なバーナにおいて、中央の管状通路と、内側通路と、外側通路とを画成する３本の同心状管を設けることができる。該中央の管状通路は、第一の出口にて終わり、外側の環状の通路は第三の出口にて終わっている。内側の環状通路は第二及び第四の群の出口が画成されたノズルにて終わっている。かかる配置は、第一の酸化性気体の流量及び組成を第二の酸化性気体の流量及び組成と独立的に調節することを許容しない。
【００３１】
得られた気体混合体は、廃熱ボイラー内にて冷却し、冷却された余剰な気体流は、硫黄の蒸気が凝縮される凝縮器に通すことが好ましい。得られた気体流は、硫黄凝縮器の下流にて、硫化水素と二酸化硫黄との間の触媒反応の少なくとも１つの段に露呈させて更なる硫黄が抽出されるようにすることが好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しつつ、本発明の方法及び装置について単に一例として説明する。
【００３３】
図面は正確な縮尺通りではない。
図１及び図２を参照すると、バーナ２は、全体として円筒状の形状であり、基端４と、末端（すなわち、口６）とを有している。バーナ２は、硫化水素を含む第一の可燃性気体流が流れる最内側管１０により画成された中央通路８を有している。バーナ２の長手方向軸線は、管１０の長手方向軸線と一致している。中央通路８は、その末端に第一の出口１２を有している。第二の管１４は、第一の管１０と同軸状である。管１４の内面は、管１０の外面と摩擦係合する（これと代替的に、管１０、１４は、内側フランジ又は溶接接続部により互いに接続してもよい）。第三の管１６は、管１４から隔てられ且つ該管１４と同軸状である。管１４、１６は、第二の可燃性気体の混合体に対する出口２０（上記に「第三の出口」として説明）内にてその末端が終わる、硫化水素を含む可燃性気体の混合体の第二の流れに対する第二の環状通路１８を画成する。管１４、１６は、管１０と同一面にて終わっている。
【００３４】
一列の管２２が、管１０の基端を越えて伸長し、第一の酸化性気体の混合体の流れに対する通路２４を画成する。通路２４の各々は、出口２６（これら出口は、上記に「第二の出口群」として説明）を有している。管２２は、管１０と同一面にて終わっている。出口２６は、バーナ２の長手方向軸線と同軸状のリング内に典型的に配置されている。
【００３５】
第二の列の管２８が、管１４、１６により画成された通路１８内に配置されている。管２８の各々は、それぞれの出口３２にて終わる、酸化性気体の第二の流れに対する通路３０を画成する。管２８の各々は、管１０と同一面にて終わっている。管２８の出口３０は、バーナ２の長手方向軸線と同軸状のリング内に配置されている。その長手方向軸線が図１に図示するように水平となる状態でバーナが配置されたとき、これら管を支持し易くするべく、それぞれの管２２、２８の各々に、スパイダ３４を設けることができる。管２２、２８の実際の数を選択するときの顕著な自由度が得られる。
【００３６】
可燃性気体及び酸化性気体の混合体のそれぞれの流れが供給されることを可能にするバーナ２の構造は比較的簡単である。外側管１６には、硫化水素を含む第二の可燃性気体の混合体が流れる第一のポート３６が設けられている。外側管１６の基端には、該基端と一体とされ又は該基端に溶接されたフランジ３８が形成されている。フランジ３８は、管１４と一体とされ又は該管１４に溶接された同様のフランジ４０にボルト止めされ又はその他の方法で固着されている。所望であるならば、その間に流体密のシールを確保し得るように、フランジ４０、３８の間にてガスケット又はその他の密封部材（図示せず）を係合させることができる。フランジ４０は、第二の酸化性気体を受け取るチャンバ４２の末端を形成し、チャンバは、該チャンバを第二の酸化性気体の供給源と連通するように配置することを可能にするポート４４を有している。管２８の基端は、全てフランジ４０に形成された相補的な開孔内に流体密に受け入れられている。このように、管２６は、チャンバ４２と連通している。チャンバ４２は、外壁４６を有しており、該外壁には、ポート４４が形成されている。また、該外壁には、その末端に、フランジ４０に流体密に締結されるフランジ４８が設けられ、その基端にフランジ５０が設けられている。フランジ５０は、管１０の基端と一体とされ又は該基端に溶接された相補的なフランジ５２にボルト止め又はその他の方法で流体密に固着されている。フランジ５２は、チャンバ４２の基端壁を形成する。また、該フランジは、ポート５８が形成された側壁５６を有する更なるチャンバ５４の末端壁を形成し、該ポートは、チャンバ５４を第一の可燃性気体の供給源と連通させることを可能にする。チャンバ５４の壁５６は、その末端に第一のフランジ６０を有しており、該フランジは、フランジ５２にボルト止め又はその他の方法で流体密に固着されており、また、その基端に第二のフランジ６２を備えている。該第二のフランジ６２は、端板６４にボルト止め又はその他の方法にて流体密に固着されており、該端板は、チャンバ５４と第一の酸化性気体混合体用の更なるチャンバ６６との間に仕切り壁を形成し、貫通するように形成された開孔にて、管２２の基端を流体密に受け入れ、これら管が第一の酸化性気体の混合体の流れを受け入れることを可能にする。チャンバ６６には、バーナ２の長手方向軸線と同軸状のポート６８が設けられており、第一の酸化性気体の混合体の供給源と連通するように配置することができる。
【００３７】
図１に図示するように、バーナ２の末端６は、加熱炉７２のポート又はクオール７０内に伸長し、硫化水素を部分燃焼させる。バーナ２の末端とポート７０との間には環状通路が画成されている。空気は、第三の酸化性気体としてこの通路７４に供給される。
【００３８】
所望であるならば、外側管１６の末端は耐火性金属で形成することができる。バーナ２の他の部分はステンレス鋼にて形成することができる。
作動時、出口１２を通ってバーナ２を出る第一の可燃性気体は、出口２６から出る第一の酸化性気体と緊密に混合されて、第一の火炎段を形成する。同様に、出口２０を通ってバーナ２を出る第二の可燃性気体の混合体の流れは、出口３２を通ってバーナ２から出る第二の酸化性気体の流れと緊密に混合し、これにより、第二の火炎段を形成する。通路７４を通る空気と出口２０を通ってバーナ２から出る第二の可燃性気体混合体とを緊密に混合させることにより、第三の火炎段が形成される。
【００３９】
バーナ２に対して異なるガス流を供給する配置が、図７に示してある。図７を参照すると、硫黄を含む水ストリッパ気体（硫化水素及びアンモニアの双方を含む）用の第一の配管８０は、バーナ２のポート５８にて終わっている。第一の流量制御弁８２が配管８０内に配置されている。アミンガス（専ら、硫化水素を含む）用の第二の配管８４は、バーナ２のポート３６にて終わっており、その内部に配置された第二の流量制御弁８６を有している。空気又は酸素濃度の濃い空気から成る第一の酸化性気体の供給源（図示せず）と連通する第三の配管８８は、バーナ２のポート６８にて終わっている。第三の流量制御弁９０が第三の配管８８内に配置されている。空気又は酸素濃度の濃い空気から成る第二の酸化性気体の供給源（図示せず）と連通する第四の配管９２は、バーナ２のポート４４にて終わっている。第四の流量制御弁９４が第四の配管９２内に配置されている。ブロア（図示せず）又はその他の圧縮空気源（酸素濃度が濃くもなく又酸素不足でもない）と連通する第五の配管９６は、ポート７０とバーナ２との間に画成された環状の通路７４と連通する、ノズル１０６への入口１０４にて終わっている。配管９６は、その内部に配置された第五の流量制御弁９８を有している。更に、配管１００は、第二の流量制御弁８６の上流にある第二の配管８４の領域を貫通して伸長し、第一の流量制御弁８２の下流にある第一の配管８０の領域に達している。第六の流量制御弁１０２が配管１００内に配置されている。
【００４０】
作動時、上述した流量制御弁は、バーナ２の火炎に供給される可燃性気体対酸素の全体的なモル比を決定し、火炎の異なる領域内にて反応する成分の異なる局部的な比が形成され、高温の最内側領域が火炎内にて１４００℃以上の温度に保たれることを可能にし、また、火炎の外周にて遥かに低温度が保たれ、火炎の局部的な領域内にて、硫化水素の熱分解にとって有利な状態を形成し、また、全てのアンモニアが確実に分解されるようにすることができる。典型的に、硫化水素と二酸化硫黄及び加熱炉から出る気体混合体とのモル比が約２：１となるように、反応剤の供給量が制御される。しかしながら、火炎のそれぞれの領域内にて、硫化水素対二酸化硫黄のモル比は、著しく相違する可能性がある。
【００４１】
バーナの作動時に形成される火炎の型式は、図７に参照番号１１０を使用して概略図で示されている。該火炎は、３つの段１１２、１１４、１１６を有している。最内側段１１２は、第一の酸化性気体及び第一の可燃性気体が流れ込む高熱領域である。第一の可燃性気体が硫黄を含む水ストリッパ気体及びアミンガスの混合体から成る一例において、第一の酸化性気体は、第一の可燃性気体中のアミン及び全ての炭化水素が完全に分解すること、及び硫化水素の１／３以上が酸化することとを確実にするのに十分な量にて供給される。このようにして、最内側段１１２内にて高温度が確保される。この温度は、制御弁８２、９０、１０２により制御することができる。
【００４２】
火炎１１０の第二の段である、中間段１１４は、第二の酸化性気体、及び第二の可燃性気体の一部分を受け取る。この段１１４は、典型的に、酸素不足状態にて作動される、すなわち、この段に対する硫化水素及び酸素分子の相対的な供給量の比が、二酸化硫黄に酸化されるのはこの硫化水素の１／３以下であるようにに作動される。この領域内にて酸素が不足することは、内側段１０６から放射された熱と共に、硫化水素の熱分解により、硫黄の蒸気の発生させることにとって有利なことである。硫化水素の熱分解は発熱作用を伴って進むから、この熱分解は、火炎温度を穏当なものにするメカニズムを提供し、また、最外側段１１６内にて過剰な温度となるのを防止するのに役立つ。更に、この作用は、火炎温度を穏当なものにする窒素分子の必要量を少なくし、これにより、第一及び第二の酸化性気体がさもなければ可能である場合よりも大きい酸素のモル分率を有することを確実にする。この温度は、第一の可燃性気体の流量、及び酸素のモル分率によって段１０８内にて制御することができる。火炎の第三の段である、最外側段１１６は、配管９６に対し第三の酸化性気体として供給される第二の可燃性気体及び空気の残りの分を受け取る。空気の供給量は、段１１６にて過剰な火炎温度が形成されないことを確実にし得るように制御される。廃熱リボイラーの後方にて、Ｈ2Ｓ対ＳＯ2の所望の比が保たれるように、酸化剤の総供給量が制御される。
【００４３】
第一及び第二の可燃性気体の合計供給量が特定の最大値に達したとき、典型的に、酸化性気体の供給量は、各々、最大値となる。可燃性気体の総供給量が減少すると、火炎内にて適当な燃焼状態を保つため、色々な制御方法が利用可能である。最も簡単なものは、酸化性気体の流量を相補的に減少させ得るように制御弁９４、９８を再設定することである。更に、第一及び第二の酸化性気体中の酸素のモル分率を少なくする手段（図示せず）を図１１に示した装置内に設けることができる。例えば、商業的に純粋な酸素を第三の配管８８、及び第四の配管９２内にそれぞれ導入する追加的な流量制御弁（図示せず）を配管（図示せず）内に設けることができる。このように、第一及び第二の酸化性気体中の酸素のモル分率を制御することができる。
【００４４】
所定の最大値以下の可燃性気体の供給量にてバーナを作動させるとき、余剰な気体が加熱炉７２から去る前に、全てのアンモニアが分解されることを確実にし得るように注意する必要がある。可燃性気体の供給量が比較的少ないときに使用可能である別の制御方法は、第六の配管１００を通じて供給されるアミンガスの比率を高めることである。これに対応してこの第六の制御弁１０２を設定することができる。第一の可燃性気体に対するアミンガスの供給比率を大きくすれば、第一の可燃性気体の速度を保ち、特に、第一の酸化性気体が空気であるとき、アンモニア及び炭化水素の分解量を多く保つことが容易となる。その結果、可燃性気体の最大の所定の処理能力にて作動するときと比べて、第二の可燃性気体及び第二の酸化性気体がバーナに供給される量が非比例的に減少する。
【００４５】
空気でなくて、アミンガスを通路７４に供給することにより、図１及び図２に図示したバーナが可燃性気体を取り扱い得る量を増すことが可能となる。火炎に入る硫化水素と酸素分子との所望の比率を保つため、第一及び第二の酸化性気体中の酸素のモル分率をこれに対応して増大させる。アミンガスを取り扱うため通路７４を採用する前に、この通路は、この通路から酸素分子を排除するため、窒素又はその他の不燃性気体にて洗浄することができる。
【００４６】
再度、図１及び図２を参照すると、全ての気体流は、バーナ２から実質的に軸方向に出ることが理解されよう。これにより、それぞれの気体流間のせん断作用のため、出口２６を通ってバーナ２から出る第一の酸化性気体と出口１２を通って出る第一の可燃性気体とが混合する。このせん断作用の程度は、第一の可燃性気体と第一の酸化性気体との間に速度差をつけることにより、増大させることができる。一例において、バーナ２から出る第一の酸化性気体の速度は、６０ｍ／Ｓであり、第一の可燃性気体の速度は、４０ｍ／Ｓである。
【００４７】
次に、図３及び図４を参照すると、バーナ３０２は、全体として円筒状の形状をしており、また、基端３０４と、末端３０６とを有している。該バーナは、バーナ３０２の長手方向軸線と同軸状の半径方向に隔てられた同心状の４本の管３０８、３１０、３１２、３１４を一列に備えている。管３０８は、最内側にあり、管３１４は最外側にある。管３１２は管３１０を取り囲んでいる。管３０８、３１０は、その末端にて第一のノズル３１６に係合する。管３０８は、硫化水素を含む第一の可燃性気体用の第一の通路３１８を画成する。管３０８の末端は、管３１０の末端に対して引込んでおり、ノズル３１６には、第一の可燃性気体用のバーナ３０２の出口３２０を画成する内方の環状突起が設けられている。管３０８、３１０は、第一の酸化性気体用の環状通路３２２を画成する。通路３２２は、第一の酸化性気体用のバーナ３０２からの水平の出口３２４に対して１０乃至１５°の角度にて貫通するように形成されたノズル３１６にて終わっている。出口３２４は、バーナ３０２の末端３０６の下流の領域にて第一の酸化性気体を第一の可燃性気体中に向ける。管３１０、３１２は、その間に、第二の酸化性気体が流れる環状通路３２６を画成する。通路３２６は、第二の酸化性気体に対する出口３３０を画成するノズル３２８にて終わっている。これらの出口は、水平線に対して１０乃至１５°の角度にて傾斜しており、貫通する気体の流動方向に向けて半径方向外方に伸長している。
【００４８】
管３１２及び最外側管３１４は、その間に、硫化水素を含む、第二の可燃性気体に対する環状通路３２２を画成する。該通路３２２は、その末端に、第二の可燃性気体に対する出口３３４を有している。作動時、出口３３４の下流にて、第二の可燃性気体の流れは、出口３３４の方向に対する出口３３０の方向のため、第二の酸化性気体の流れと混合する。
【００４９】
最外側管３１４には、第二の可燃性気体の混合体の流れに対するポート３３６が設けられている。管３１４の基端には、該基端と一体とされ又は該基端に溶接されたフランジ３３８が形成されている。該フランジ３３８は、管３１２と一体とされ又は該管に溶接された同様のフランジ３４０にボルト止め又はその他の方法にて固着されている。所望であるならば、ガスケット又はその他の密封部材（図示せず）をフランジ３３８、３４０の間にて係合させ、その間に流体密のシールを確保することができる。フランジ３４０は、通路３２６に隣接するチャンバ３４２と一部分、境を形成する。該チャンバ３４２は、円筒壁３４４を有しており、該円筒壁３４４には、その末端に、フランジ３４６が設けられている。該フランジ３４６は、フランジ３４０にボルト止め又はその他の方法にて流体密に固着されている。壁３４４は、第二の酸化性気体がチャンバ３４２に供給され得るように形成されたポート３４８を有している。壁３４４の基端には、フランジ３５０が設けられている。該フランジ３５０は、相補的なフランジ３５２にボルト止め又はその他の方法で流体密に固着されている。該相補的なフランジ３５２は、管３１０の基端と一体とされ又は該基端に溶接されている。フランジ３５２は、第一の酸化性気体用のチャンバ３４２と更なるチャンバ３５４との間に共通の壁を形成する。チャンバ３５４は、通路３２２に隣接している。チャンバ３５４は、その末端にフランジ３５８を有する円筒壁３５６を備えている。該フランジ３５８は、フランジ３５２にボルト止め又はその他の方法にて流体密に固着されている。円筒壁３５６は、チャンバ３５４が第一の酸化性気体を受け取ることを許容し得るように形成されたポート３６０を有している。壁３５６の基端は、フランジ３６２を支持しており、該フランジ３６２は、フランジ３６４にボルト止め又はその他の方法で固着され、該フランジ３６４は、最内側管３０８の基端と一体に形成され又は該最内側管の基端に溶接されている。フランジ３６４は、チャンバ３５４と、通路３１８に隣接し且つ該通路に連通する更に別のチャンバ３６６との間に共通の壁を形成する。チャンバ３６６には、軸方向ポート３６８が設けられており、第一の可燃性気体をこのポートに供給することができる。ポート３６８は、バーナ３０２の長手方向軸線と同軸状である。図５に図示するように、バーナ３０２の末端３０６は、硫化水素を部分燃焼させ得るように加熱炉３７２のポート又はクオール３７０内に伸長している。ポート３７０とバーナ３０６との間に画成された環状空隙は、第三の酸化性気体、すなわち空気が流れる通路３７４を提供する。作動時、空気は、出口３３４を通ってバーナ３０２から出る第二の可燃性気体と混合する。図３及び図４に図示したバーナの作動は、図１及び図２に図示したバーナの場合と同様である。
【００５０】
次に、図５及び図６を参照すると、バーナ４０２は、基端４０４と、末端４０６とを有している。該バーナは、半径方向に隔てられた同軸状の３本の管４０８、４１０、４１２から成る組立体を備えている。管４０８は、硫化水素を含む第一の可燃性気体の出口４１６をその末端に有する通路４１４を画成する。管４０８、４１０は、その間に、例えば、酸素濃度の濃い空気のような酸化性気体が流れる環状通路４１８を画成する。該通路４１８は、その末端にて環状ノズル４２０にて終わっており、該環状ノズルは、第一の出口４２２の群を有し、各々が、バーナの長手方向軸線に対して１０乃至１５°の範囲の等しい角度で傾斜されており、また、気体が貫通して流れる方向にこの軸線に向けて傾斜させてある。出口４２２は、バーナ４０２の末端４０６の下流にて第一の可燃性気体と混合する第一の酸化性気体流を提供する。
【００５１】
また、ノズル４２０には、第二の出口群４２４も形成されている。該出口４２４の各々は、バーナ４０２の長手方向軸線に対して１０乃至１５°の範囲の等しい角度で傾斜させてあり、気体は、軸線からその流動方向に向けて拡がる。このため、出口４２４の群は、第二の酸化性気体がバーナ４０２の末端４０６から出ることを可能にする。環状通路４２６が管４１０、４１２の間に画成されている。該通路４２６は、その末端が出口４２８にて終わっている。作動時、第二の可燃性気体はバーナ４０２の末端４０６から出口４２８を通って流れ出し、出口４２４を通ってバーナ４０２から出る第二の酸化性気体と混合する。第一の酸化性気体対第二の酸化性気体との流量の比は、出口４２２、４２４の相対的な断面積によって決定される。
【００５２】
管４１２は、通路４２６が硫化水素を含む第二の可燃性気体の供給源と連通状態にされることを可能にし得るように形成されたポート４３０を有している。管４１２の基端は、該基端と一体とされ又は該基端に溶接されたフランジ４３２を有している。フランジ４３２は、管４１０に溶接され又は管４１０と一体に形成された相補的なフランジに対しボルト止め又はその他の方法で流体密に固着されている。該フランジ４３４は、また、酸化性気体に対する入口ポート４４０が設けられた端部片４３８から伸長する相補的なフランジ４３６にボルト止め又はその他の方法で流体密に固着されている。管４０８は、その基端にて端部片４３８内に伸長し、フランジ４４２を支持し、端部片４３８の基端が該フランジ４２２に溶接又はその他の方法で流体密に固着されている。バーナ４０２が作動するとき、酸化性気体は、ポート４４０内に流れ、また、端部片４３８を貫通して、管４０８、４１０の間に画成された通路４１８に入る。管４０８は、その基端にて開放しており、硫化水素を含む第一の可燃性気体の供給源と連通状態にすることができる。
【００５３】
バーナ４０２の末端４０６は、硫化水素の部分燃焼のため加熱炉４３４のポート４３２内に伸長している。バーナとポート４３２との間に環状通路４３８が画成されており、バーナ４０２が作動したとき、典型的に空気である第三の酸化性気体をこの環状通路を通じてバーナの火炎に供給することができる。
【００５４】
バーナ４０２の作動は、図１及び図２、図３及び図４に図示したバーナの任意のものと同様であるが、但し、第二の酸化性気体の組成及び流量と関係なく、第一の酸化性気体の組成及び流量を変化させる手段は全く存在しない点は相違する。かかる手段が存在しない理由は、第一及び第二の酸化性気体の双方が、バーナ４０２のポート４４０に供給される共通の供給源から得られるからである。
【００５５】
図１、図２、図３、図４、図５、図６に示したバーナの全てを図１１に図示したバーナ６００として採用することができる。図１１を参照すると、典型的に、体積比で４０％以上の硫化水素を含む可燃性気体の混合体がバーナ６００内へ流動する。硫化水素の部分燃焼は、酸素濃度の濃い空気及び外気をバーナ６００に供給することにより支えられる。バーナ６００は、加熱炉６０２内に発火する。硫化水素、二酸化硫黄、硫黄蒸の気、水蒸気、窒素、二酸化炭素、及び水素を含む気体の混合体は、典型的に、１１００℃乃至１６００℃の範囲の温度にて加熱炉６０２から出る。余剰気体の混合体は、硫黄の蒸気が凝縮する温度よりも僅かに高い温度まで温度が低下した廃熱ボイラー６０４を通って流れる。廃熱ボイラー６０４内にて水素及び硫黄の一部分を再度、組み合わせた後、余剰気体中の硫化水素と二酸化硫黄とのモル比は、約２対１である。廃熱ボイラー６０４の下流にて、余剰気体は、硫黄の蒸気がその内部にて凝縮される凝縮器６０６を通って流れる。形成される凝縮液は、貯蔵に向けられる。形成される気体混合体は、凝縮器６０６から連続的な触媒クラウス段６０８、６１０、６１２を通って流れる。当該技術分野の一般的な方法に従って、段６０８、６１０、６１２の各々は、気体混合体の温度を硫化水素と二酸化硫黄との間の触媒作用反応に適した温度まで上昇させる、再加熱器（図示せず）と、硫化水素が二酸化硫黄と反応して、硫黄の蒸気及び水蒸気を発生させる触媒作用反応器（図示せず）と、硫黄凝縮器（図示せず）とを連続的に配置して成る装置の列を備えている。所望であるならば、環境の基準に対応して、図１２に図示した装置における１つ以上の触媒段６０８、６１０、６１２を省略することができる。
【００５６】
下流の触媒段６１２から出る気体混合体に対して、クラウス法の余剰物を大気中に排出するのにより適したものにする既知の多数の処理の任意の１つを行うことができる。例えば、この気体は、反応器６１４に流動させ、この反応器内にて加水分解及び水素発生が行われる。残留する全ての酸硫化炭素及び二硫化炭素は、水蒸気によって触媒にて加水分解されて硫化水素を発生させる。この触媒は、例えば、コバルト及びモリブデンが含浸されたアルミナとすることができる。かかる触媒は、当該技術分野にて周知である。これと同時に、残留する元素の硫黄及び二酸化硫黄は、水素を発生させて、硫化水素を発生する。加水分解及び水素の発生は、典型的に３００乃至３５０℃の温度にて含浸したアルミナ触媒にて行われる。基本的に、硫化水素、窒素、二酸化炭素、水蒸気及び水素から成る、形成される気体混合体は、反応器６１４から出て、最初に水の凝縮装置（図示せず）内に流れ、次に、別個の装置（図示せず）内に流れ、この装置内にて、硫化水素は、例えば、化学的吸着／脱着により分離させる。適当な化学的吸着剤は、メチル・ジエチルアミンである。所望であるならば、このようにして回収された硫化水素は、バーナ６００に再循環させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法及び装置にて使用される第一のバーナの概略図的な断面側面図である。
【図２】図１に図示したバーナ口の概略図的な端面図である。
【図３】本発明による方法及び装置にて使用される第二のバーナの概略図的な断面側面図である。
【図４】図３に図示したバーナの概略図的な端面図である。
【図５】本発明による方法及び装置にて使用される第三のバーナの概略図的な断面側面図である。
【図６】図５に図示したバーナ口の概略図的な端面図である。
【図７】図１及び図２におけるバーナに対して可燃性気体及び酸化性気体を供給する装置を示す概略図的なフロー線図である。
【図８】図１、図２、図３、図４、図５、図６に図示したバーナの任意のものを使用することのできる、硫化水素を含む酸性気体を処理するクラウス装置の概略図的なフロー線図である。
【符号の説明】
２  バーナ                      ４  基端
６  バーナ口／バーナの末端          ８  中央通路
１０  最内側管／第一の管        １２  出口／第一の出口
１４  第二の管                  １６  第三の管
１８  第二の環状通路            ２０  出口／第三の出口
２２  管                        ２４  通路
２６  出口／第二の出口群        ２８  第二の列の管
３０  通路／出口                ３２  出口
３４  スパイダ                  ３６  第一のポート
３８、４０、４８、５０、５２  フランジ
４２、５４、６６  チャンバ      ４４  入口ポート
４６  外壁                      ５６  チャンバ５４の壁
５８  ポート                    ６０  第一のフランジ
６２  第二のフランジ            ６４  端板
６８、７０  ポート              ７２  加熱炉
７４  環状通路
【図１】
0004323620.tif 000002
【図２】
0004323620.tif 000003
【図３】
0004323620.tif 000004
【図４】
0004323620.tif 000005
【図５】
0004323620.tif 000006
【図６】
0004323620.tif 000007
【図７】
0004323620.tif 000008
【図８】
0004323620.tif 000009