硫化氢的部分燃烧 本发明涉及硫化氢的部分氧化(部分燃烧)，尤其是经硫化氢部分氧化形成硫蒸气的方法和设备。
含硫化氢的气流(有时称为酸性气流)通常是在炼油厂和天然气加工装置中产生的。因硫化氢有毒，所以这样的气流不能被直接排入大气中。普通处理含硫化氢的气流(如需要可预浓缩)的方法是用克劳斯法(Claus)。在该方法中气流中的含硫化氢部分在燃烧室中经过燃烧形成二氧化硫。二氧化硫在燃烧室中与残留的硫化氢反应生成硫蒸气。至此硫化氢被有效地部分氧化。硫化氢与二氧化硫之间的反应不完全。冷却从燃烧室出来的废气流，通常，通过冷凝从冷却废气流提取硫。所得到的仍含有残留硫化氢和二氧化硫的气流经过一系列步骤，在上述步骤中残留硫化氢和二氧化硫之间进行一系列催化反应，在每个步骤的下游提取生成的硫蒸汽。焚烧或通过斯科特(SCOT)或毕文(Beavon)法进一步处理来自提取硫下游的大部分废气，以生成可安全排放到大气中的气流。
许多克劳斯设备装有长度与内径比为2∶1至4∶1的直筒式燃烧室。燃烧室通过装在侧壁上地一个或多个喷枪形成横向交叉燃烧或切向燃烧。横向或切向喷枪使反应的化学物质获得很好的混合。如果希望，可通过在燃烧室设隔板或格式工作壁使混合进一步增强。
过程开始时可用空气帮助硫化氢燃烧。发生反应的化学计算应是这样的，有较多体积的氮气(当然有助燃空气存在)流经反应过程，并且取可在一定规格的燃烧室中处理的含硫化氢气流流量的上限，这种上限可通过使用商购的可帮助硫化氢燃烧的纯氧或富氧空气而提高。
如果用于支持硫化氢燃烧的商购的纯氧或富氧空气的氧摩尔份数高于0.65，由于取决于克劳斯法原料气组成火焰温度的升高从而使燃烧室耐火材料衬里破损危险性增加了。在现有技术中有许多解决此问题的建议。一些建议涉及将火焰阻滞挤如水送入燃烧室中；另一些涉及循环来自装置下游部分的燃烧气以降低燃烧室的温度；还有一些，使用许多燃烧室以限定每一个燃烧室内的燃烧量，以此避免使用外焰阻滞剂或循环来自装置下游部分的气体。但是，所有这些建议都增加了设备的复杂性。
在克劳斯燃烧室中用装在后壁的轴向或纵向燃烧喷枪代替横向交叉或切向燃烧喷枪。与这样的具有一定输出量的横向或切向火力喷枪比较，这种轴向或纵向火力喷枪的设计可提供平均的滞留时间并且优选在较高的富氧水平下。
欧洲专利申请0315225A公开了使用这样的轴向或纵向火力喷枪，其中有一中心氧气管，至少一个用于含硫化氢原料气流的第二管，其围绕着中心管并与其同轴，一用于空气的外部同轴管。当硫化氢原料气含有至少5％体积的二氧化碳或碳氢化合物时，使用喷枪。喷枪出口处氧气速度在50-250米/秒(一般，150米/秒)，相应地原料气的速度在10-30米/秒。喷枪火焰核心产生的温度在2000-3000℃，混合气体以1350-1650℃的温度范围离开燃烧室。混合气体含有至少2％体积的一氧化碳和至少8％体积的氢气。
例如，在通常生产期间，炼油厂生产的用克劳斯法处理的含硫化氢气流的流量是不稳定的，变化范围很宽。因此需要燃烧室能在一很宽范围的含硫化氢气流的不同流量下有效的操作。
WO-A-96/26157也公开了使用克劳斯法的轴向或纵向火力喷枪。一般将第一种硫化氢气和第二种富氧气的平行气流送入喷枪顶端(即嘴)。第一种气体速度与第二种气体速度的比选择在0.8∶1至1.2∶1的范围内。
EP-A-0315225和WO-A-96/26157都没有讨论怎样处理宽范围的含硫化氢气流的不同流量的问题。事实上也没有公开一种方法，当供给的含硫化氢原料气的流量变化很大时可有效的操作。
本发明的方法和设备针对此问题提供了一种优于EP-A-0315225和WO-A-96/26157所公开的解决方法。
根据本发明，提供了一种通过硫化氢的部分氧化形成硫蒸气的方法，包括操作一喷枪以在燃烧室内喷枪点火产生至少三层火焰，从喷枪嘴第一区域供给火焰的至少一种含有硫化氢的第一可燃气流，使从喷枪嘴流出的第一氧化气产生的至少一个第二气流与第一可燃气在火焰处混合，从围绕第一区域并与之间隔的喷枪嘴的第二区域供给火焰的至少一个含硫化氢的第二可燃气的第三气流，使从被第二区域围绕的喷枪嘴的一个或多个区域流出的第二氧化气产生的至少一个第四气流与第二可燃气在火焰处混合，使第三氧化气所产生的至少一个第五也即最外气流与第二可燃气在火焰处混合，从燃烧室排出的合成混合气包括硫蒸气，水蒸气，二氧化硫，氢气和残留硫化氢。
本发明还提供了通过硫化氢的部分氧化形成硫蒸气的设备，其包括燃烧室，燃烧室入口，可在燃烧室内操作产生至少三层火焰的其嘴位于入口的喷枪，和含有硫蒸气，水蒸气，二氧化硫，和剩余硫化氢的合成混合气的燃烧室出口；其特征在于喷嘴有用含硫化氢的第一可燃气的至少一个第一气流供给火焰的一个第一出口或一组出口，一个第二出口或一组出口用来产生至少一种从喷枪嘴流出的第一氧化气的第二气流并与第一可燃气在火焰处混合，一个围绕第一出口或一组出口并与之间隔的第三出口或一组出口，用来供给火焰含硫化氢的第二可燃气的至少一种第三气流，被该第三出口或一组出口所围绕的第四出口或一组出口，用于使第二氧化气产生的至少一个第四气流从喷枪流出并与第二可燃气在火焰处混合；其中，喷枪与入口之间限定了一个或多个通道，或者贯穿或终止于喷嘴，能使第三氧化气产生一最外层第五气流与第二可燃气在火焰处混合。
在三层内燃烧硫化氢，即最内层，最外层，和中间层，使其比使用一或两层更能有效处理宽范围的含硫化氢气流的不同流量。这样的燃烧层也能产生另外的一些好处。尤其是，即使最内层产生超过2000℃的温度，而最外层也能维持较低的温度，因此任何燃烧室耐火材料衬里的破损危险性保持在可接受的水平。超过2000℃的高温有特别的好处，因为可很容易使第一可燃气内的氨破裂。并且为提高生成硫蒸气的比率创造了条件，上述硫蒸气是直接通过硫化氢的热解形成的，而不是通过间接方法包括一些硫化氢或硫的氧化形成二氧化硫，然后这样形成的二氧化硫与残留硫化氢反应。希望氨破裂是因为这种气体在催化反应器中对从燃烧室排出的废气的下游处理的硫化氢与二氧化硫反应进一步生成硫蒸汽有害，氨的作用是通过形成氨盐使催化剂结块。此外氨也能不借助彼此分离的燃烧地带和反应地带，而是用直接旁路反应地带的胺气使氨在火焰中被破坏。因为避免了围绕燃烧地带旁路胺气的需要，甚至于当使用空气助燃时，由于喷枪调节范围的有效使用，喷枪有效处理原料气的较宽的不同进气流量的能力被提高了。此外，通过热解形成硫蒸气降低了需供给喷枪富氧空气的流量，以获得来自燃烧室的硫蒸气的一定回缩，并使燃烧室下游有效地冷却燃烧室气体。
火焰在燃烧室内最好整体沿纵向延伸。一般，燃烧室沿纵轴向水平设置，因而喷枪也沿纵轴向水平设置。这样的布置能帮助降低燃烧室内耐火材料衬里破损的危险性。
第一和第二氧化气最好有一至少0.22的摩尔份数，且可以是富氧空气或纯氧。第三氧化气最好是大气空气即不富含也不缺乏氧气，即使氧气体积高于25％，或较原料气组分更高，也普遍能接受。
最好供给喷枪的第一可燃气的质量流速与第二可燃气的质量流速彼此独立控制。这样的布置便于喷枪操作处理流向喷枪的原料可燃气总流量的变化。根据本发明的设备，因而在第一管路上附加供给喷枪的第一可燃气体的第一气流控制阀和在第二管路上附加供给喷枪的第二可燃气体的第二气流控制阀，第一和第二控制阀彼此可独立操作。
一般，在炼油厂不止有一个含硫化氢的可燃气源。气源有不同的成分。第一可燃气最好与第二可燃气成分不同。通过这种方法有可能达到可燃气的最佳燃烧。第一和第二可燃气流都包括至少40％的可燃物和至少20％的硫化氢。
如果有两个独立的含硫化氢的可燃气源，一个含氨，另一个不含氨，那么优选采用全部含氨气体形成第一可燃气。结果是，可将全部氨送入火焰的较内部区域，该处保持较高的火焰温度以破坏所有的氨。例如，如果其中的一个含硫化氢的气源是所谓的“酸性水汽提气”，其通常包含大约20-35％体积的硫化氢和30-45％体积的氨，另一含硫化氢的气源是所谓的“胺气”，其通常包含超过80％体积的硫化氢，除全部的酸性水汽提气之外，第一可燃气可包括一些胺气的混合气，第二可燃气包括剩余的胺气。如果所说总的气体流量被降低到低于所选择的值，则混合气的成分最好随供给火焰的含硫化氢的可燃气的总的气流量和第一可燃气中的胺气的比率的升高而变化。
流入喷枪的第一可燃气的质量流速和第二可燃气的质量流速最好彼此独立控制。这样的布置便于操作喷枪控制送至喷枪的可燃原料气的整体流量的变化并适合第一和第二可燃气流每一个质量流速的改变。根据本发明的设备，最好在第三管路上附加含供给喷枪的第三氧化气流的第三气流控制阀，和在第四管路上附加供给喷枪的第二氧化气流的第四气流控制阀。第三和第四控制阀彼此独立操作。
第一和第二氧化气可取自相同或不同的氧化气源。如使用不同的气源，第一氧化气与第二氧化气成分不同。使用不同成分的第一和第二氧化气增加了根据本发明的方法和设备在有效处理供给可燃气流量变化方面的灵活性。
一般，根据第一和第二可燃气中的可燃烧比率，第一和第二氧化气中的氧摩尔份数范围在0.3-1.0内。应当注意避免在燃烧室耐火材料衬里的任何地方产生过高温度。现在市场上买得到的耐火材料能忍受至1650℃的温度。富氧空气或纯氧所构成的第一或第二氧化气中的一种或两种可直接取自空气分离设备。依靠空气分离设备生产的氧气的纯度，第一或第二氧化气中的一种或两种可以具有一高于0.99的氧摩尔份数。但是一般处理酸性水汽提气，或胺气，或此两种的混合气时，最好用气体分离设备生产的氧气与大气空气混合形成第一氧化气和第二氧化气或此二种的混合气，大气空气就是即不富含也不缺乏氧气的气体。用这种方法形成的第一和第二氧化气或此二种的混合气，使在操作中，根据本发明的方法和设备可改变氧的摩尔份数。此外，改变氧摩尔份数的能力增加了根据本发明的方法和设备在有效处理可燃气供给流量变化方面的灵活性。
通过沿一个通路或多个通路引导第一氧化气的至少一部分，所述通路与第一可燃气紧随的一个通路或多个通路相遇，使混合第一可燃气和第一氧化气更方便。相应地第二出口或至少第二组出口一些中的每一个有一个与第一出口轴线或第二组出口中至少一部分的轴线呈一定角度延伸的轴线。该角度最好在10-30°的范围。第一可燃气的气流最好是轴向的，第一氧化气的气流与喷枪轴向有一角度。
作为替代通过沿一个通路或多个相邻接延伸的通路引导第一线性速度的第一氧化气其中所述通路通常平行于第一可燃气以第二线性速度经过的一个或多个通路，使第一可燃气与第二氧化气的混合更方便，第一和第二线性速度中的一个比另一个高25-150％(最好是25-100％)。由于第一氧化气与第一可燃气之间速度不同使其间产生剪应力从而使混合很方便。最好第一线性速度是指两个所述线性速度中较大的一个。这种布置便于燃烧室的设计，能保证其内所有的氨被破坏。
便于第一可燃气与第一氧化气的混合的另一种替代是把旋流运动施加给第一氧化气和第一可燃气或其中之一。能够使气体产生旋流的装置是已知的。
火焰的自然屈曲有助于第二氧化气产生的所述第四气流与第二可燃气产生的所述第三气流的混合。尽管如此，为了便于混合，最好还是布置第三和第四气流的供给。例如，第二氧化气的至少一部分与第二可燃气成一角度以致流动路线相交，或至少使两种气体彼此靠近。最好第二可燃气主要沿轴向离开喷嘴，第二氧化气至少有一些与轴向成一角度离开喷嘴。该角度与喷嘴轴线之间在10-30°的范围。另一种布置第三和第四气流彼此并排离开喷枪，在不同速度下靠剪应力帮助混合。
如果可燃气的整体流量低于喷枪设计的最大值，那么第一和第二氧化气的气流和所有氧化气的摩尔份数都将减少。此外，当喷枪被调低时为了维持火焰中心的高温，在供给喷枪的第二可燃气的流量中比率的降低比在第一可燃气的气流量中更高。另外，如果第一可燃气是酸性水汽提气与胺气的混合物，混合气中胺气的比率可以变化。为此，第一管道可与酸性水汽提气的气源相通，第二管道与胺气气源相通，第二管道与第一管道之间设置一相互连接的导管，在该导管上的气流控制阀控制胺气流入第一管道。
根据本发明的一个优选的喷枪，其有一限定用于第一可燃气流的第一通路的第一管，该管终止于第一出口内，在喷枪中，伸出许多限定用于第一氧化气流的第二通路的第二管，该管终止于相应的第二出口，围绕第一管并与其同轴的第三管，其一起限定第二可燃气流的环状第三通路，该第三通路终止于第三出口，第二氧化气流的许多第四管，其每一个在第三通路内延伸并限定了第四通路，每一个第四通路终止于相应地第四出口。这样的布置允许第一氧化气气流独立于第二氧化气气流进行调整，反过来也一样，第一可燃气气流独立于第二可燃气气流也能进行调整，反过来也一样。
其它较好的布置也可以。一种布置是第一和第二管如上所述地设置，此外，有一与第一管同轴并围绕它的第三管同时限定了第二氧化气流的环状第三通路，第三通路终止于喷嘴其内形成的第四出口，与第三管同轴并围绕它的第四管同时限定第二可燃气流的环状第四通路并终止于所述第三出口。这样的布置也允许第一氧化气气流独立于第二氧化气气流进行调整，反过来也一样，第一可燃气气流独立于第二可燃气气流也能进行调整，反过来也一样。
另一优选的布置，有四个呈同心径向间隔设置的管限定一中心管状通路，以及最里面、中间和最外面的环状通路。中心管状通路终止于第一出口，最外环状通路终止于第四出口。另外两个通路都端接于相应的喷嘴，该喷嘴限定第二和第三组出口。这样的布置允许第一氧化气气流独立于第二氧化气气流进行调整，反过来也一样，第一可燃气气流独立于第二可燃气气流也能进行调整，反过来也一样。
非最佳选择的喷枪可以有三个同心管限定一中心管状通路和最内和最外的通路。中心管状通路端接于第一出口，最外环状通路端接于第三出口。最内环状通路终止于喷嘴内，也即限定了第二和第四组出口。这样的布置不允许第一氧化气的气流量和成分独立于第二氧化气的成分和气流量进行调整。
合成混合气在废热锅炉内被冷却，冷却废气经过冷凝器，在其中，硫蒸气被冷却下来。最好使合成气流在硫冷凝器的下游进行硫化氢和二氧化硫的至少一个步骤的催化反应，以进一步提取硫。
通过实施例并参照附图描叙本发明的方法和设备。
图1是据本发明的方法和设备中使用的第一喷枪的示意局部侧视图。
图2是图1所示喷枪嘴的示意端视图。
图3是据本发明的方法和设备中使用的第二喷枪的示意局部侧视图。
图4是图3所示喷枪的示意端视图。
图5是据本发明的方法和设备中使用的第三喷枪的示意局部侧视图。
图6是图5所示喷枪嘴的示意端视图。
图7是描叙图1和2中供可燃气和氧化气给喷枪的设备的示意流量图。
图8是使用图1，2，3，4，5和6中所示任一种喷枪的克劳斯设备处理含硫化氢的酸性气的示意流量图。
附图不是按比例制图
参看附图1和2，喷枪2是整体筒形的有一近端4和一远端(或嘴6)。喷枪2有一中心通路8，其由含硫化氢的第一可燃气流流经的最内管10所限定。喷枪2的纵轴线与管10的纵轴线同轴。中心通路8在其远端有一第一出口12。第二管14与第一管10同轴。管14的内表面与管10的外表面摩擦啮合(管10和管14彼此也可通过成一整体的凸缘或焊接连接)。第三管16与管14同轴并间隔设置。管14和16限定了使含硫化氢的第二可燃混合气流经的第二环状通路18，其终止于第二可燃混合气的出口20(上文所指第三出口)的远端。管14与16和管10在同样的平面内终止。
管22的排列设置成从管10近端延伸出并限定第一氧化混合气流经的通路24。每一通路24有一出口26(该出口指上文所述第二组出口)。管22终止于与管10同一平面内。出口26通常被设置在与喷枪2纵向轴同轴的箍内。
管28的第二种布置是设置在被管14和16所限定的通路18内。每一管28限定了第二氧化气流经的通路30，其终止于相应地出口32内。每一管28都终止于与管10同一平面内。管28的出口30被设置在与喷枪2纵向轴同轴的箍内。管22和28都装有一多脚撑34以便于在喷枪如图1所示纵向轴线水平设置时帮助支撑。在选择管22和28的实际数目上有一定的灵活性。
为了能使可燃气与氧化气分别供入喷枪2，喷枪的结构相对简单。外管16装有使含硫化氢的第二可燃混合气流经的第一入口36。外管16的近端用与其成一整体或焊在上面的凸缘38。凸缘38用螺栓连接或用其它方法固定到与管14成一整体或相焊接的相似的凸缘40上。假如需要，可在40和38之间接合一垫圈或其密封元件(未示出)以保证其间的液密封。凸缘40形成接收第二氧化气的腔室42的远端，该腔室上有一与氧化气源相通的入口44。在通过凸缘40的辅助孔内液密性地安有管28的近端。这样管26与腔室42相通。腔室42有一外壁46，其上形成入口44，腔室远端有一凸缘48被液密固定到凸缘40上，腔室近端有一凸缘50。凸缘50用螺栓连接或以其它方式液密固定到与管10近端成一整体或焊接到其上的辅助凸缘52上。凸缘52形成腔室42的近端壁。它也形成另一腔室54的远端，腔室54有一侧壁56其上有入口58，该入口使腔室54与第一可燃气气源相通。腔室54的壁56远端有一用螺栓连接或以其它方式液密固定到凸缘52上的第一凸缘60和在其近端的用螺栓或其他方式液密固定到端板64上的一第二凸缘62，端板64在腔室54与第一氧化混合气流经的另一腔室66之间形成一分隔壁，该端板64在其形成的孔内液密性装配管22的近端，使这些管接受第一氧化混合气流。腔室66装有一与喷枪2纵向轴同轴的入口68，它与第一氧化混合气相通。
如图1所示，喷枪2的远端6伸入供硫化氢部分燃烧的燃烧室72的入口或镟口(quarl)70内。喷枪2的远端和入口70之间限定一环状通路。作为第三氧化气的空气被供给通路74。
假如需要，外管16的远端由高熔点金属形成，喷枪2的其它部分由不锈钢形成。
在操作中，来自出口12从喷枪2喷出的第一可燃气直接与从出口26离开的第一氧化气混合形成火焰的第一层。同时，经出口20离开喷枪2的第二可燃混合气直接与经出口32离开喷枪2的第二氧化气混合形成火焰的第二层。火焰的第三层由流经通路74的混合空气与经出口20离开喷枪2的第二可燃气直接混合形成。
图7显示了将不同气体供给喷枪2的布置。参看附图7，酸性水汽提气(含硫化氢和氨)流经的第一管道80终止于喷枪2的入口58。第一气流控制阀82设置在管道80上。胺气(主要含有硫化氢)流经的第二管道84终止于喷枪2的入口36处，管道84上设置有一第二气流控制阀86。与空气或富氧空气组成的第一氧化气气源(未示出)相通的第三管道88终止于喷枪2的入口68处。第三气流控制阀90位于第三管道88上。与空气或富氧空气组成的第二氧化气气源(未示出)相通的第四管道92终止于喷枪2的入口44处。第四气流控制阀94位于第四管道92上。与压缩机(未示出)或其它压缩空气气源(即不富含也不缺乏氧气)相通的第五管道96终止于相对于喷嘴106的入口104处，喷嘴106与入口70和喷枪2之间限定的环状通路74相连通。第五气流控制阀98设置于管道96内。此外管道100从第二管道84上的第二气流控制阀86上游区域伸向第一管道80上第一气流控制阀82下游区域。第六气流控制阀102设置在管道100上。
在操作中，上文所述的气流控制阀可调节决定供给喷枪2火焰的可燃物与氧的整体摩尔比，使得在火焰的不同区域形成不同局部比例，以致使火焰的最热内区域维持超过1400℃的高温，火焰的周边区域维持低得多的温度，火焰局部区域产生的这些情况有助于硫化氢的热解，并能保证所有的氨都被破坏。通常控制反应物供给量以形成二氧化硫与离开燃烧室的硫化氢和混合气的摩尔比约为2∶1。但是在火焰的相应区域，硫化氢与二氧化硫的摩尔比能有较大的变化。
图7示意显示了在喷枪的操作中形成的火焰，并用标记110指出。火焰有三层112，114，116。最内层112是第一氧化气与第一可燃气流入的高强度区。例如该区域中第一可燃气由酸性水汽提气和胺气组成，第一氧化气的供给量，以能有效保证第一可燃气中的氨和碳氢化合物完全被破坏且超过三分之一的硫化氢被氧化。确保最内层112的高温。该温度能被控制阀82，90和102控制。
火焰110的第二中间层114接受第二氧化气和第二可燃气的部分。中间层114操作通常是贫氧的，也即供给该层的硫化氢和氧分子的相对流量使得硫化氢不到三分之一被氧化成二氧化硫。该区域氧的缺乏连同从内层106散发的热量有助于通过硫化氢的热解形成硫蒸气。因为硫化氢的热解是吸热过程，它提供了一种降低火焰温度帮助防止最外层116温度过高的方法。此外，它能减少对氮分子的需求以降低火焰温度，从而可使第一和第二氧化气有一比其它方法更高的氧的摩尔份数。108层的温度能通过第一可燃气的气流量和氧的摩尔份数来控制。火焰最外层(第三层)116接受剩余的第二可燃气和作为第三氧化气供给管道96的空气。控制空气的供给量以保证火焰116不产生过高的火焰温度。控制总供给氧化剂量以使在废热锅炉后H2S与SO2的比被维持在希望的比例。
当第一和第二可燃气的混合供给流量最大时，通常每一氧化气的供给量也在最大值。如果可燃气的总供给量降低了，可获得不同的控制对策以维持火焰中合适的燃烧条件。最简单地，可重新调节控制阀94和98以使氧化气流量补偿降低。此外如图11所示可在设备上装一能调整第一和第二氧化气中氧的摩尔份数的装置(未示出)。例如，附加的气流控制阀(未示出)可被分别装在将商业纯氧引入第三和第四管道88和92的管道(未示出)上。这样可以控制第一和第二氧化气中的氧摩尔份数。
需要注意当在操作时，用低于规定最大值的可燃气供给喷枪要保证废气在离开燃烧室72前所有的氨都被破坏。当可燃气的供给量相对低时，可使用的另一控制对策是提高经第六管道100被转向的胺气的比率。相应调节第六气控阀102。当第一氧化气是空气时，供给高比率的胺气给第一可燃气，可维持第一可燃气的速率，并有助于氨和碳氢化合物的高破坏率的维持。其结果，与可燃气反应中最大规定流量比较，供给喷枪的第二可燃气与第二氧化气有一不成比例的减少。
增加图1和2所示的喷枪能处理可燃气的流量可通过给通道74供给胺气而不是空气来实现。为了维持所希望的进入火焰的硫化氢与氧分子比，第一和第二氧化气中氧的摩尔份数相应增加。在使用通道74处理胺气前，通道可通入氮或其它的不燃气体清洗以便从中冲洗氧分子。
再参看图1和图2，所有气流大体上是沿轴线离开喷枪2的。经出口26离开喷枪枪2的第一氧化气与经出口12离开的第一可燃气之间借助各自气流间的剪应力发生混合。剪应力的程度随第一可燃气与第一氧化气之间的不同速度而增强。在一实施例中离开喷枪2的第一氧化气的速度为60m/s，第一可燃气的速度为40m/s。
参看附图3和4，喷枪302是基本筒形，有一近端304和一远端306。喷枪包括四个径向彼此间隔排列的与喷枪302的纵轴向同轴的中心管308，310，312和314。管308在最内部，管314在最外部。管312围绕管310。管308与310在其远端连接为第一喷嘴316。管308限定含硫化氢的第一可燃气流经的第一通路318。管308的远端相对于管310的远端向后延伸，喷嘴316装有一向内环状凸块其限定了喷枪302的供第一可燃气流经的出口320。管308和310限定第一氧化气流经的环状通路322。通路322终止于喷嘴316，通过喷嘴形成的用于第一氧化气的喷枪302的出口324与水平方向呈10-15°角。出口324使第一氧化气在喷枪302的远端306的下游区域流入第一可燃气。管310和312之间限定了第二氧化气流经的环状通路326。通路326终止于喷嘴328，其限定了第二氧化气流经的出口330。出口沿水平方向倾斜10-15°，沿气流方向向外径向伸出。
管312和最外管14之间限定含硫化氢的第二可燃气流经的环状通路332。通路332在其远端有一供第二可燃气流经的出口334。在操作中，出口334的下游的第二可燃气，与借助于出口330相对于出口334的定位的第二氧化气流混合。
最外管314有第二可燃混合气流经的入口336。管314的近端与凸缘338整体成形或焊接成形。凸缘338用螺栓连接或以其它方式固定到一相似的整体形成或焊接到管312的凸缘340上。如果需要，在凸缘338和340之间为保证其间的液密封可使用垫圈或其它密封元件(未示出)。凸缘340部分连在与通路326邻接的腔室342内。腔室342有一筒壁344其远端有一凸缘346用螺栓或其它方式液密封紧固到凸缘340上。壁344有一入口348将第二氧化气送入腔室342。壁344的近端有一凸缘350用螺栓或其它方式液密封紧固到互补凸缘352上，凸缘352焊接到管310近端上或与其成一整体。凸缘352在腔室342和腔室354之间形成一用于第一氧化气的公共壁。腔室354与通路322相邻接。腔室354有一筒形壁356其远端有一凸缘358用螺栓或其它方式液密封紧固到凸缘352上。筒形壁356中有一入口360使腔室354能接受第一氧化气。壁356的近端有一凸缘362用螺栓或其它方式液密封紧固到凸缘364上，凸缘364焊接到最内管308的近端或与其成一整体。凸缘364在腔室354和与通路318邻近且相通的另一腔室366之间形成一公共壁。腔室366有一供给第一可燃气的轴向入口368。入口368与喷枪302的纵轴向同轴。如图5所示，喷枪302的远端306伸入供硫化氢部分燃烧的室372的入口或镟口370内。被喷枪306和入口370所限定的环状空间有一供第三氧化气也即空气流经的通路374。在操作中，空气与经出口334离开喷枪302的第二可燃气相混合。图3，4所示的喷枪的操作与图1，2所示的类似。
现参看附图5和6，喷枪402有一近端404和一远端06。喷枪包括三个同轴径向间隔设置的售408，410，412组件。管408限定一通路414，其远端有一供含硫化氢的第一可燃气流经的出口416。管408和410之间限定一供氧化气如富氧空气流经的环状通路418。通路418远端终止于一环状喷嘴420内，通过喷嘴420形成一组出口422，且每一个出口相对于喷枪的纵轴倾斜10-15°内的同一角度，气流流过该出口的方向向该轴倾斜。出口422提供了与经喷枪402的远端406下游的第一可燃气相混合的第一氧化气流。
通过喷嘴422形成第二组出口424。每一出口424相对于喷枪402纵轴线以10-15°范围内的同一角度倾斜，气体沿气流的轴线方向偏离。由此该组出口424使第二氧化气从喷枪402的远端406喷出。管410和412之间限定一环状通路。通路426远端终止于出口428内。操作中，第二可燃气从喷枪402远端406经出口428喷出，与经出口424离开喷枪402的第二氧化气混合。第一氧化气与第二氧化气的流量比由出口422和424的相对横截面决定。
管412有一在其上形成的入口430使通路426与含硫化氢的第二可燃气源相连通。管412的邻近端有一凸缘432其与管整体成形或相焊接。凸缘432用螺栓连接或以其它方式液密封紧固到辅助凸缘上，辅助凸缘与管410相焊接或与管410成一整体。凸缘434也用螺栓连接或以其它方式液密紧固到一辅助凸缘436上，其从安有供氧化气流经的入口440的端部接头438上伸出。管408从近端伸入端部接头438内并装有一凸缘442，其与端部接头438的近端焊接或以其它方式液密紧固。在操作喷枪402时，氧化气流进入入口440经端部接头438进入由管408和410限定的通路418内。管408近端开口，可与含硫化氢的第一可燃气气源相连通。
喷枪402的远端406伸入供硫化氢部分燃烧的燃烧室434的入口432内。在喷枪和入口432之间限定一环状通路438，通过入口432的第三氧化气一般是空气，在喷枪402的操作中，将其供入喷枪火焰中。
喷枪402的操作与附图1，2，3和4中所示的任一喷枪都类似。除了不便于独立于第二氧化气的组分与流量改变第一氧化气的组分与气流量，因为它们都是取自供给喷枪402的入口440的同一气源。
图11所示喷枪600可以使用图1，2，3，4，5和6中所示的任一种喷枪。由图11可知，含有体积超过40％的硫化氢的可燃混合气流入喷枪600。供给喷枪600的富氧空气和大气空气支持硫化氢的部分燃烧。喷枪600伸入燃烧室602燃烧。含有硫化氢，二氧化硫，硫蒸气，水蒸气，氮气，二氧化碳和氢气的混合气通常在1100°-1600°的范围内离开燃烧室602。混合废气流过一废热锅炉604，在其内温度被降低至稍高于硫蒸气的冷凝点。氢气与硫在废热锅炉604内重新结合后混合废气硫化氢与二氧化硫的分子浓度比接近2∶1。流出废热锅炉604后废气又流入冷凝器606，硫蒸气在其内被冷凝。储存所得到的冷凝物。从冷凝器606流出的合成混合气流经连续的催化克劳斯步骤608，610和612。608，610，612步骤中的任一个与现有技术相符，包括一系列设备，该设备顺次含有再加热器(未示出)用以将混合气的温度提高到利于硫化氢和二氧化硫发生催化反应的温度，硫化氢与二氧化硫发生反应生成硫蒸气和水蒸气的催化反应器(未示出)，和硫冷凝器(未示出)。如需要，根据图12所示的设备的环境标准，催化步骤608，610，612中的一个或多个能被省略。
离开催化步骤612下游的混合气须经克劳斯法进行许多已知处理的任一种处理才能适合释放到大气中。如气体可经过一反应器614并在其内经水解和氢化。通过水蒸气催化水解任何残留的氧硫化碳和二硫化碳生成硫化氢。例如，该催化剂可以是用钴和钼浸渍的铝土。现有技术中有这样的催化剂。同时残留的硫元素和二氧化硫被氢化形成硫化氢。一般在300°-350°的温度范围浸渍铝催化剂进行水解和氢化。主要含有硫化氢，氮气，二氧化碳，水蒸气和氢气的合成混合气离开反应器614，首先流入一水冷凝设备(未示出)，然后进入一分离设备(未示出)，硫化氢在其内例如通过化学吸收或解吸作用被分离。合适的吸收剂是甲基二乙基胺。如果需要，可回收硫化氢将其循环到喷枪600。