DE2917245C2 - Verfahren und Reaktor zum Herstellen von Schwefel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Reaktor zum Durchführen des Verfahrens.

Bei einem solchen Verfahren wird von zwei sauren Gasen ausgegangen, die beide Schwefelwasserstoff enthalten und von denen eines zu­ sätzlich Ammoniak enthält. Die Herstellung von Schwefel ausgehend von einem sogenannten sauren Gas, das Schwefelwasserstoff enthält, nach dem CLAUS-Verfahren ist bekannt. Bei diesem Verfahren wird Schwefelwasserstoff durch Sauerstoff oder Luft oxidiert, wobei die Oxidation im Kontakt mit einem Katalysator fortgesetzt wird. Das saure, Schwefelwasserstoff enthaltende Gas wird in eine thermische Reaktionsstufe eingeleitet, in der ein Drittel des Schwefelwasser­ stoffes in Schwefeldioxid in Gegenwart von Sauerstoff oder Luft umgesetzt wird. Dabei wird eine bestimmte Menge Schwefel gebildet. Die gasförmige Reaktionsmischung, die aus dieser thermischen Reaktionsstufe kommt, wird sodann einer indirekten Kühlung unter­ zogen, durch die die in dem Gas enthaltene Wärme unter Erzeugung von Dampf wiedergewonnen werden kann. Die gekühlte Mischung wird in eine Kondensationsstufe eingeleitet, in der der in der Gas­ mischung enthaltene Schwefel durch Kondensation ausgeschieden wird. Um die Schwefelerzeugung weiter voranzutreiben, die in diesem Stadium noch sehr unvollständig ist, wird die aus der Kondensa­ tionsstufe kommende Gasmischung wieder erwärmt und in eine kata­ lytische Reaktionsstufe eingeleitet, die einen geeigneten Kataly­ sator enthält. Im Kontakt mit diesem Katalysator reagiert das Schwefeldioxid mit dem Schwefelwasserstoff zur weiteren Bildung von Schwefel. Die katalytische Umsetzung erfordert im allgemeinen zwei oder drei katalytische Zonen, wobei jeder Zone eine Vorhei­ zung für die zu behandelnde Gasmischung vorgeschaltet ist. Hinter jeder katalytischen Zone befindet sich ein Kondensator, in dem der gebildete Schwefel ausgeschieden wird. Die aus der letzten katalytischen Zone kommenden Restgase, die noch geringe Mengen Schwefelkomponenten, wie etwa Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Schwefeldampf, Schwefelblasen, Schwefelkohlenstoff oder COS ent­ halten, gelangen evtl. in eine Reinigungsstufe, in der ein Groß­ teil der schwefelhaltigen Komponenten zurückgehalten werden, bevor sie in eine Verbrennungsstufe eingeleitet und danach an die Atmosphäre abgegeben werden.

Wenn saure, schwefelwasserstoffhaltige Gase zur Verfügung stehen, die einen Ammoniakgehalt unterhalb von 2 Vol.-% aufweisen, können diese Gase in einem CLAUS-Verfahren wie beschrieben behandelt werden, ohne besondere Maßnahmen im Hinblick auf die Anwesenheit von Ammoniak zu ergreifen.

In Raffinerien stehen gewöhnlich zwei Sorten saurer, schwefelwasser­ stoffhaltiger Gase zur Verfügung, von denen das eine einen größeren Anteil Schwefelwasserstoff und einige Prozent Kohlen­ stoffe enthält, jedoch frei von Ammoniak ist, während das andere frei von Kohlenwasserstoffen ist und zusätzlich zu dem Schwefel­ wasserstoff eine Menge Ammoniak oberhalb 2 Vol.-% enthält. Bei­ spielsweise besteht das saure, ammoniakfreie Gas aus 93 Vol.-% Schwefelwasserstoff, 2% Kohlenwasserstoff und 5% Wasser, während das saure, ammoniakhaltige Gas aus 30% Schwefelwasser­ stoff, 30% Ammoniak und 40% Wasser besteht.

In diesen Fällen kann zwar das saure, ammoniakfreie Gas durch ein CLAUS-Verfahren verarbeitet werden, jedoch nicht das saure, ammoniakhaltige Gas. Ein derartiges saures, ammoniakhaltiges Gas, das sich durch einen nicht vernachlässigbaren Ammoniakgehalt aus­ zeichnet, kann in einem herkömmlichen CLAUS-Verfahren ohne Sonder­ vorkehrungen nicht verarbeitet werden. Die in einem solchen Ver­ fahren bestehende Notwendigkeit, ein Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ etwa von 2 : 1 bei den Austrittsprodukten der thermischen Reaktionsstufe zu haben, führt zu Verbrennungsbedingungen, unter denen die er­ reichten Temperaturbereiche nicht für eine korrekte Spaltung des Ammoniaks ausreichen. Die Anwesenheit von geringen Mengen unver­ brannten Ammoniaks in den Austrittsprodukten der thermischen Reaktionsstufe führt unvermeidbar zu Ammoniumsalzablagerungen in verschiedenen Teilen der Einrichtung zur Durchführung des CLAUS-Verfahrens, die der thermischen Reaktionsstufe nachge­ schaltet sind. Insbesondere treten Ablagerungen in den Kondensa­ toren und den Schwefelausscheidungstöpfen auf, was zu Verstopfun­ gen und zur Notwendigkeit führt, die Anlage abzustellen.

Um die Schwefelerzeugung mit Hilfe von sauren, schwefelwasser­ stoffhaltigen Gasen, die eine nicht vernachlässigbare Menge Ammoniak enthalten, zu ermöglichen, ist es bekannt, das saure, ammoniakhaltige Gas einer Behandlung zur Entfernung des Ammoniaks zu unterziehen, bevor das Gas in den CLAUS-Ofen eingeleitet wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß die Verfahrensstufen bei der Umwandlung des Gases in Schwefel vermehrt werden.

Es ist auch bereits bekannt, Schwefel aus sauren, schwefelwasser­ stoffhaltigen Gasen mit einem nicht vernachlässigbaren Anteil von Ammoniak dadurch zu erzeugen, daß spezielle CLAUS-Verfahren mit einer kombinierten Behandlung des ammoniakhaltigen Gases und eines schwefelwasserstoffhaltigen, ammoniakfreien Gases, eingesetzt werden.

Gemäß der FR-PS 2 247 421 wird zunächst eine Mischung des sauren, ammoniakhaltigen Gases mit dem sauren, ammoniakfreien Gas ausrei­ chend vorerhitzt, so daß die Mischung der beiden Gase eine Tempe­ ratur von mindestens 70°, vorzugsweise von 80°, erreicht, um das Auftreten von Festablagerungen von Ammoniumsalzen zu vermeiden. Die Mischung wird bei dieser Temperatur in einen Brenner einge­ führt, der am Eingang der thermischen Reaktionsstufe des CLAUS- Ofens sitzt, wobei der Brenner diejenige Luftmenge erhält, die zur vollständigen Oxidation des Ammoniaks zu Stickstoff und zur Durchführung einer Oxidation des Schwefelwasserstoffs zu Schwefel­ dioxid erforderlich ist, so daß ein molares Verhältnis H₂S : SO₂ von etwa 2 : 1 in den Austrittsprodukten der thermischen Reaktionsstufe erhalten wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine Mischung des sauren, ammoniakhaltigen Gases und des sauren, ammoniakhaltigen Gases vor der thermischen Reaktionsstufe vorgenom­ men werden muß. Darüber hinaus sind die in einem solchen Verfahren herrschenden Verbrennungsbedingungen im Hinblick auf die Notwendigkeit, ein molares Verhältnis H₂S : SO₂ von etwa 2 : 1 in den Verbrennungsaustrittsprodukten zu erhalten, derart, daß die er­ reichte Temperatur nicht ausreicht, um den Ammoniak in zufrieden­ stellender Weise zu entfernen. Es ist daher notwendig, darauf zu achten, daß die Temperatur der verschiedenen Wandelemente der Einrichtung, die in Kontakt mit dem gasförmigen Verbrennungspro­ dukt stehen, oberhalb von 150°C gehalten werden, um den Nieder­ schlag von Ammoniumsalzen infolge der Anwesenheit von unverbrann­ tem Ammoniak in den Verbrennungsgasen zu vermeiden.

Bei anderen Verfahren, wie sie beispielsweise in der DE-PS 21 22 000 und in den US-Patentschriften 3 970 743, 4 035 158 und 4 038 036 beschrieben werden, ist die thermische Reaktionsstufe des CLAUS-Verfahrens in zwei in Serie geschaltete Reaktionszonen unterteilt. Das saure, ammoniakhaltige Gas, das unter Umständen mit einem Teil des sauren, ammoniakfreien Gases gemischt wird, wird über einen Brenner am Eingang der ersten Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeführt. Der Brenner erhält zusätzlich die ge­ samte Luftmenge, die für die vollständige Verbrennung von Ammoniak zu Stickstoff und zur Oxidation von Schwefelwasserstoff zu Schwe­ feldioxid erforderlich ist, wobei ein Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ im wesentlichen von 2 : 1 unter den Austrittsprodukten der thermischen Reaktionsstufe erhalten wird, während das saure, ammoniakhaltige Gas oder die davon verbleibende Fraktion in die zweite Zone der ther­ mischen Reaktionsstufe, die der ersten Zone nachgeschaltet ist, eingeführt wird. Unter diesen Bedingungen stellt sich infolge der Oxidation eines beachtlichen Teils des Schwefelwasserstoffs zu Schwefeldioxid in der ersten Zone der thermischen Reaktionsstufe eine erhöhte Temperatur ein, die die Zersetzung des Ammoniaks be­ günstigt. Das Hinzufügen des sauren, ammoniakfreien Gases, das in die zweite Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeführt wird, ermöglicht folglich eine Korrektur des Wertes des molaren Verhält­ nisses H₂S : SO₂, so daß dieses in die Nähe von 2 : 1 in den Aus­ trittsprodukten der thermischen Reaktionsstufe kommt.

Diese Verfahrensweise weist dennoch einen großen Nachteil infolge der quasi permanenten Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen in dem sauren, ammoniakfreien Gas auf. Die in dem sauren, in die zweite Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeleiteten Gas enthalten­ den Kohlenwasserstoffe treffen keinen Sauerstoff mehr an, der für ihre Verbrennung notwendig ist. Infolgedessen werden sie nicht entfernt, was insbesondere zu einer Verkokung der Katalysatoren der katalytischen Reaktionsstufe mit einer Aktivitätsverminderung der Katalysatoren und gleichermaßen zu einer Verfärbung des Pro­ duktschwefels führt.

Bei einem anderen Verfahren, das beispielsweise in den US-Patent­ schriften 3 877 879 und 3 957 960 beschrieben wird, wird eine thermische Reaktionsstufe mit zwei thermischen Reaktionszonen von unterschiedlichem Durchmesser verwendet, die parallel arbeiten und wobei die Austrittsgase dieser Zone vermischt werden. Das saure, ammoniakhaltige Gas wird in die thermische Reaktionszone mit geringem Durchmesser zusammen mit einer Luftmenge eingeführt, die ausreicht, um in den aus dieser Zone austretenden Verbrennungs­ gasen ein Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ von einem Wert nahe 0,086 zu errei­ chen. Auf diese Weise wird ein Temperaturbereich erreicht, der günstig für die Zerstörung des Ammoniaks ohne Bildung von Schwe­ feltrioxid ist, und des weiteren die Bindung von NO vermieden wird. Dies ist von Bedeutung, da NO die Oxidation von SO₂ zu SO₃ katalysieren könnte, sobald die Temperatur unter 1100°C abfällt. In der thermischen Reaktionszone mit großem Durchmesser wird das saure, ammoniakfreie Gas mit einer Luftmenge verbrannt, die so gewählt ist, daß in den vereinigten Austrittsprodukten beider Reaktionszonen das Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ nahe bei 2 : 1 liegt.

Im Laufe von experimentellen Arbeiten hat die Anmelderin nachge­ wiesen, daß die Anwesenheit verschiedener nachzuweisender Elemen­ te bei der Durchführung eines solchen Verfahrens zu nicht zufrie­ denstellenden Ergebnissen führt. Dies kann insbesondere ausgehend von Untersuchungen gezeigt werden, die die Variation der experi­ mentellen Werte der Gehalte an unverbranntem Ammoniak und an NO der Produktströme zum Gegenstand haben, das durch die Verbrennung eines sauren, ammoniakhaltigen Gases mit 42 Vol.-% Ammoniak, 38 Vol.-% Schwefelwasserstoff und 20 Vol.-% Wasser mit einer Gasverweildauer in der Verbrennungskammer von 1,2 sek. entsteht. Bei den Versuchen wird das Verhältnis ρ der für die Ver­ brennung verwendeten Luftmenge zur theoretischen, für die voll­ ständige Oxidation des Ammoniaks und des Schwefelwasserstoffes des sauren, ammoniakhaltigen Gases zu Stickstoff und SO₂ erfor­ derlichen Luftmenge variiert. Die Änderungen sind in den Kurven A (Ammoniakgehalt in Abhängigkeit von ρ) und B (Gehalt an NO in Abhängigkeit von ρ) anhand der Fig. 3 dargestellt.

Bei Untersuchung der Kurven stellt man fest, daß bei einer Luft­ menge, die wesentlich unterhalb der theoretischen Menge liegt (ρ < 0,8), ein beachtlicher Gehalt, im Beispiel ein Gehalt von mehr als 400 ppm an unverbranntem Ammoniak, in den Verbrennungsproduk­ ten verbleibt. Sobald dagegen unter Bedingungen gearbeitet wird, bei denen der Ammoniak entfernt wird (ρ < 0,8), treten beachtliche Mengen an NO (im untersuchten Fall bis zu 100 ppm) auf. Wenn am Ausgang der Verbrennungskammer für das saure, ammoniakhaltige Gas ein Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ von etwa 0,086 angestrebt wird, muß unter solchen Bedingungen gearbeitet werden, daß ρ zwischen 0,9 und 1 liegt. Dabei ist es unerläßlich, daß die beträcht­ lichen unter diesen Bedingungen gebildeten Mengen von NO zerstört werden. Die Parallelanordnung der beiden thermischen Reaktions­ zonen in dem vorerwähnten Verfahren verhindert eine innige Ver­ mischung der aus diesen thermischen Reaktionszonen austretenden Produkte. Ebenso können die Reaktionsprodukte nicht über eine für eine effektive Reduktion des gebildeten NO ausreichende Zeit auf erhöhter Temperatur gehalten werden.

Ein weiterer Nachteil eines solchen Verfahrens mit parallel ge­ schalteten thermischen Reaktionszonen besteht darin, daß dieses Verfahren nicht zufriedenstellend ist, wenn nur geringe Mengen an saurem, ammoniakhaltigem Gas im Vergleich zur Menge des sauren, ammoniakfreien Gases zur Verfügung stehen. Nur unter diesen Be­ dingungen kann in der thermischen Reaktionszone eine stabile Flamme, die durch saures, ammoniakfreies Gas gespeist wird, auf­ recht erhalten werden, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß das Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ in den vereinigten Austrittsprodukten der beiden thermischen Reaktionszonen etwa den Wert von 2 : 1 an­ nimmt. Wenn die zur Verfügung stehende Menge an saurem, ammoniakhaltigem Gas relativ zur Menge des ammoniakfreien Gases feststeht, kann die Verbrennung des ammoniakhaltigen Gases nicht mehr so eingestellt werden, daß ein sehr geringer (insbesondere nahe bei 0,086 liegender) Wert für das molare Verhältnis H₂S : SO₂ in den Verbrennungsprodukten, der einem Wert von ρ zwischen 0,8 und 1 entspricht, erhalten wird, da es nicht möglich ist, ohne Verwendung einer dritten Quelle sauren Gases das Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ in den vereinigten Austritts­ produkten, die in eine katalytische Reaktionsstufe geleitet werden, einen Wert von etwa 2 : 1 einzustellen.

Auch ist aus der DE-OS-26 20 700 und der US-A-4 038 036 ein Verfahren bekannt, bei dem von einem sauren ammoniakhaltigem und einem sauren ammoniakfreiem Gas ausgegangen wird. In der ersten Stufe wird das saure ammoniakhaltige Gas bei 1350°C bis 1550°C substöchiometrisch verbrannt, so daß der Schwefelwasser­ stoff und das Ammoniak zu SO₂ und Stickstoff umgesetzt werden. Der Produktionsstrom der ersten Stufe wird dann in einer zweiten Reaktionszone mit saurem ammoniakfreiem Gas umgesetzt. Es folgen eine Stufe mit indirekter Kühlung des Gases und Dampf­ erzeugung und schließlich die katalytische Reaktionsstufe. Die US-A-4 035 158 beschreibt einen hierzu passenden Reaktor und Brenner.

Weiter ist aus der US-A-3,957,960 ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel bekannt, wobei in zwei thermischen Zonen zum einen das ammoniakhaltige und zum anderen das ammoniakfreie Gas mit Luft umgesetzt wird. Die Zonen sind aber nicht hintereinander geschaltet. Nachteilig ist zudem, daß bei der Verbrennung von saurem ammoniakhaltigem Gas erhebliche Mengen NO gebildet werden. Zuletzt ist das genannte Verfahren nicht bei kleinen Verhältnissen von saurem ammoniakhaltigem zu saurem ammoniak­ freiem Gas einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Schwierigkeiten ein Verfahren zur Erzeugung von Schwefel nach einem besonderen CLAUS-Verfahren bereitzustellen, d. h. durch Verarbeitung eines sauren ammoniakhaltigen und eines sauren ammoniakfreien Gases, wobei in den Gasen in Ammoniak umwandelbare Komponenten wie HCN sowie Kohlenwasserstoffe zugegen sind. Hierbei stellt sich insbesondere die Aufgabe, eine Prozeßführung zu finden, die daraus resultierende Verkokungen in der zweiten katalytischen Reaktionsstufe verhindert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Schwefel, wobei von einem sauren ammoniakhaltigen und einem sauren ammoniakfreien Gas ausgegangen wird,
das eine thermische Reaktionsstufe umfaßt, in der das saure ammoniakhaltige Gas in einer ersten Reaktionszone bei Temperaturen zwischen 1350°C und 1550°C mit einer Luftmenge ρ kleiner 1 verbrannt wird, wobei ρ das Verhältnis von zugeführter zu theoretisch erforderlicher Luftmenge, um allen im sauren ammoniakhaltigen Gas vorhandenen Schwefelwasserstoff und Ammoniak zu SO₂ und Stickstoff zu verbrennen, beschreibt, und die Produkte der ersten Reaktionszone in einer zweiten Reaktionszone, wo saures ammoniakfreies Gas zugeführt wird, bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1500°C umgesetzt werden,
worauf dann eine Stufe mit einer indirekten Kühlung des Gases unter Dampferzeugung und eine katalytische Reaktionsstufe folgen,
und das sich vom Stand der Technik dadurch abhebt, daß in die erste thermische Reaktionszone ausschließlich saures ammoniakhaltiges Gas eingeleitet und umgesetzt wird, das dann der zweiten thermischen Reaktionszone zugeführt wird, wo ferner saures ammoniakhaltiges Gas, das in einer Menge von 0,4 bis 15 Vol.-% Kohlenwasserstoffe enthält, eingeleitet wird und dort mit einer in die zweite Reaktionszone eingeleiteten Luftmeng so verbrannt wird, daß das molare Verhältnis von H₂S zu SO₂ nach der Kühlstufe am Eingang der katalytischen Reaktionsstufe etwa 2 zu 1 beträgt.

Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor­ gesehene Reaktor zeichnet sich dadurch aus, daß er eine dritte, im wesentlichen zylindrische Kammer aus feuerfestem Material aufweist, die zu den ersten beiden Kammern koaxial und der zweiten Kammer nachgeschaltet ist und an ihrem der zweiten Kammer nahegelegenen offenen Ende mit dem Ausgang der zweiten Kammer über eine mit Kanälen durchgezogene, feuerfeste zweite Trennwand verbunden ist und daß am anderen Ende der dritten Kammer eine Ausgangsöffnung vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß wird eine thermische Reaktionsstufe mit zwei in Reihe geschalteten thermischen Reaktionszonen eingesetzt, wodurch die Unzulänglichkeiten der vorstehend erwähnten Verfahren vermieden werden. Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich insbesondere durch eine zufriedenstellende Entfernung des Ammoniaks in der thermischen Reaktionsstufe aus, wobei die Bildung von NO und SO₃ so klein wie möglich gehalten wird. Mit dem Verfahren nach der Erfindung können saure ammoniakhaltige Gase mit beliebigen Gehalten an Ammoniak und unabhängig vom Verhältnis der Durchsatzmenge des sauren ammoniakhaltigen zum sauren ammoniakfreien Gas verarbeitet werden. Schließlich werden die Probleme, die auf die Gegenwart von Kohlenwasserstoffen in dem sauren ammoniakfreien Gas zurückzuführen sind, vermieden.

In den Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung ist unter "saurem, ammoniakhaltigem Gas" ein Gas zu verstehen, das Schwefelwasserstoff sowie Ammoniak oder ein Komponente, wie beispielsweise HCN, enthält, die leicht Ammoniak abgibt. Unter "saurem, ammoniakfreiem Gas" ist ein Gas zu verstehen, das Schwefel­ wasserstoff, jedoch kein Ammoniak oder Komponenten, die Ammoniak leicht abgeben, enthält.

Das Verfahren nach der Erfindung zur Erzeugung von Schwefel aus­ gehend von zwei sauren Gasen, von denen das eine ein saures, ammoniakhaltiges und das andere ein saures, ammoniakfreies Gas ist, ist ein CLAUS-Verfahren mit einer thermischen Reaktionsstufe, der eine Stufe zur indirekten Kühlung des Gases unter Erzeugung von Dampf folgt. Danach folgt eine katalytische Reaktionsstufe. In dem Verfahren wird das saure, ammoniakhaltige Gas mit Luft in einer ersten Zone der thermischen Reaktionsstufe verbrannt und das saure, ammoniakfreie Gas wird in eine zweite Zone der thermi­ schen Reaktionsstufe eingeführt, die darüber hinaus noch die Austrittsprodukte aus der ersten Zone aufnimmt. Das Verfahren ist dadurch charakterisiert, daß in die erste Zone der thermischen Reaktionsstufe eine solche Luftmenge eingeführt wird, daß das Ver­ hältnis der eingeführten Luftmenge zur theoretisch für die voll­ ständige Verbrennung des Schwefelwasserstoffs und des Ammoniaks des sauren Gases zu SO₂ und Stickstoff einen Wert 1 annimmt, wo­ bei in der Zone eine Temperatur zwischen 1350 und 1550°C aufrecht erhalten wird und das saure, ammoniakfreie Gas in der zweiten Zone der thermischen Reaktionsstufe mit einer solchen Luftmenge verbrannt wird, daß das molare Verhältnis H₂S : SO₂ am Eingang der katalytischen Reaktionsstufe einen Wert von etwa 2 : 1 annimmt. Diese zweite Zone der thermischen Reaktionsstufe wird auf einer Tem­ peratur zwischen 1000 und 1500°C gehalten.

Wenn die molare Schwefelwasserstoffdurchsatzmenge des ammoniak­ freien Gasstromes, der in die zweite Zone der thermischen Reak­ tionsstufe eingeführt wird, mindestens gleich dem Doppelten der molaren Schwefelwasserstoffdurchsatzmenge des sauren, ammoniak­ haltigen Gasstromes ist, der in die erste Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeführt wird, wird die Temperatur in dieser ersten Zone der thermischen Reaktionsstufe durch Verbrennung des sauren, ammoniakhaltigen Gases mit einer Lufmenge aufrecht erhal­ ten, die einen Wert von ρ zwischen 0,4 und 0,7 entspricht, nachdem das saure, ammoniakhaltige Gas und die Luft auf 150 bis 250°C er­ hitzt worden sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die aus der zweiten Zone der thermischen Reak­ tionsstufe kommenden Gase durch eine Gasverweilzone geleitet, die auf einer Temperatur zwischen 1000 und 1500°C gehalten wird, bevor sie einer Kühlstufe und danach der katalytischen Reaktionsstufe zugeführt werden.

Die Verweilzeit der Gase in jeder Zone der thermischen Reaktions­ stufe und in der Verweilzone mit erhöhter Temperatur kann sich in weiten Grenzen ändern und in den verschiedenen Zonen unter­ schiedlich oder gleich sein. Zufriedenstellende Werte für die ver­ schiedenen Verweilzeiten liegen insbesondere zwischen 0,2 und 1,2 sek.

Das saure, ammoniakfreie Gas, das in die zweite Zone der thermi­ schen Reaktionsstufe eingeleitet wird, kann Kohlenwasserstoffe in einer Gesamtkonzentration zwischen 0,4 und 15 Vol.-% und insbe­ sondere zwischen 1 und 5 Vol.-% enthalten.

Bei der Durchführung des Verfahrens, bei dem eine Vorheizung des sauren, ammoniakhaltigen Gases und der entsprechenden Verbrennungs­ luft vorgesehen ist, wird die Vorheizung vorzugsweise durch indi­ rekten Wärmetausch mit den in der Kühlstufe für die Austrittspro­ dukte der thermischen Reaktionsstufe entstehenden Prozeßdämpfen durchgeführt.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist u. a. ein thermischer Reaktor erforderlich, der die thermische Reaktions­ stufe einer CLAUS-Einheit darstellt und der ein Verbrennungspro­ dukt erzeugt, das H₂S und SO₂ sowie Schwefel enthält. Der Reaktor wird mit zwei sauren, schwefelwasserstoffhaltigen Gasen und ins­ besondere mit zwei sauren Gasen beaufschlagt, von denen das eine ammoniakhaltig und das andere ammoniakfrei ist.

Ein Reaktor gemäß der Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsfor­ men sind in den Patentansprüchen 8 bis 10 beschrieben.

Die Kammern des thermischen Reaktors können verschiedene Abmes­ sungen aufweisen. Vorzugsweise werden die Abmessungen jedoch so gewählt, daß die Aufenthaltszeiten der Gase in den verschiedenen Kammern untereinander etwa gleich sind.

Der Ausgang der zweiten Kammer eines Zwei-Kammer-Reaktors oder der Ausgang der dritten Kammer eines Drei-Kammer-Reaktors stellt den Ausgang der thermischen Reaktionsstufe dar. Bei einer solchen CLAUS-Einrichtung ist dieser Ausgang im allgemeinen in Verbin­ dung mit dem Eingang eines Wärmetauschers zur Wiedergewinnung der Prozeßwärme, in dem durch indirekten Wärmetausch mit den aus dem thermischen Reaktor kommenden heißen Verbrennungsgasen Dampf er­ zeugt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des mit Hilfe der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen thermischen Reaktor, der für die Durchführung der thermischen Reaktion bei einem Verfahren nach der Erfindung geeignet ist; der Reaktor ist in einem Vertikal­ schnitt dargestellt, wobei die Schnittebene durch die Achse des Reaktors verläuft und

Fig. 3 Schaubilder zur Darstellung des Gehaltes an verbranntem NH₃ (Kurve A) und gebildetem NO (Kurve B) in den Verbrennungsaustrittsprodukten eines sauren, ammoniakhaltigen Gases, das 42 Vol.-% Ammoniak, 38 Vol.-% Schwefelwasser­ stoff und 20 Vol.-% Wasser enthält (Verweil­ dauer des Gases in der Verbrennungszone: 1,2 sek.) in Abhängigkeit vom Verhältnis ρ · ρ beschreibt das Verhältnis zwischen der für die Verbrennung verwendeten Luftmenge zur Luft­ menge, die theoretisch erforderlich ist, um den gesamten Ammoniak und den Schwefelwasser­ stoff des sauren, ammoniakhaltigen Gases zu Stickstoff bzw. SO₂ zu oxidieren.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung enthält einen thermischen Reaktor 1 mit einer ersten thermischen Reaktionskammer 2, einer zweiten Reaktionskammer 3 und einer Verweilkammer 4, die auf er­ höhter Temperatur gehalten wird. Die Kammern, die aus feuerfestem Material bestehen, sind in der genannten Reihenfolge in Reihe angeordnet und stehen gegenseitig über mit Kanälen durchzogene Trennwände 5 und 6, die ebenfalls aus feuerfestem Material sind, in Verbindung. Die erste thermische Reaktionskammer ist mit einem axial gerichteten Brenner 7 ausgerüstet, der mit einer Zuleitung 8 für das erste saure Gas, hier das ammoniakhaltige Gas, und mit einer Luftzuleitung 9 verbunden ist. Die zweite thermische Reaktionskammer ist mit einem radial gerichteten Brenner 10 aus­ gerüstet, der in der Nähe der mit Kanälen durchzogenen Trennwand 5 in die zweite Kammer mündet. Der Brenner ist mit einer Zulei­ tung 11 für das zweite saure Gas, hier das ammoniakfreie Gas, und einer Luftzuleitung 12 verbunden. Der Ausgang des thermischen Reaktors, d. h. der Ausgang der letzten Reaktionskammer des Reak­ tors, ist mit einer Leitung 13 an einen Wärmetauscher 14 ange­ schlossen, in dem durch indirekten Wärmetausch Dampf erzeugt wird. Das hierzu erforderliche Wasser wird über eine Zuleitung 15 in den Wärmetauscher eingeleitet und verläßt diesen über eine Leitung 16. Am Ausgang des Wärmetauschers 14 befindet sich ein Kondensator 17 zur Abscheidung des Schwefels. Der Kondensator weist eine Leitung 18 zum Ableiten des flüssigen Schwefels auf. Der Ausgang des Kondensators ist mit dem Eingang einer katalyti­ schen Reaktionsstufe 19 verbunden. Diese enthält üblicherweise zwei oder drei in Reihe geschaltete Katalysatorkammern, wobei jeder Kammer eine Vorheizung für die zu behandelnde Gasmischung vor­ geschaltet und ein Kondensator zur Abscheidung des Schwefels nach­ geschaltet ist. Bei 20 ist der der letzten Katalysatorkammer nach­ geschaltete Kondensator dargestellt. Dieser Kondensator besitzt eine Leitung 21 für die Ausscheidung des flüssigen Schwefels. Diesem Kondensator folgt ein Verbrennungsofen 22, der an einen Kamin 23 angeschlossen ist. Steuer- und Regeleinrichtungen bekann­ ter Art (nicht dargestellt) sorgen einerseits dafür, daß die Tem­ peratur in der ersten thermischen Reaktionskammer auf dem gewünsch­ ten Wert gehalten wird, wozu das Verhältnis der Durchsatzmengen des sauren ammoniakhaltigen Gases zu der in die erste thermische Reaktionskammer über den Brenner 7 eingeführten Luft eingestellt wird. Andererseits wird durch die Steuerungs- und Regeleinrich­ tungen ein molares Verhältnis H₂S : SO₂ am Eingang der katalyti­ schen Reaktionsstufe von 2 : 1 aufrechterhalten, wozu die Durch­ satzmengen des sauren, ammoniakfreien Gases und der in die zweite thermische Reaktionskammer über den Brenner 10 eingeführten Luft aufeinander abgestimmt werden.

Der thermische Reaktor ist in Fig. 2 zu erkennen. Er besteht aus einem metallischen Mantel oder Behälter 24, der im wesentlichen zylinderförmig ist. Er ist an einem Ende 25 geschlossen und am anderen Ende 26 offen. In der Nähe des geschlossenen Endes 25 ist eine metallische transversale Querwand 27 angeordnet, die eine zentrale Öffnung 28 aufweist. Zwischen der metallischen Trennwand 27 und dem offenen Ende 26 des Reaktors ist die Metallhülle 24 innen durch eine erste feuerfeste Schicht 29 ausgekleidet. Durch die feuerfeste Auskleidung ist gleichermaßen die metallische quer verlaufende Trennwand bedeckt. Zwei Trennwände 5 und 6 aus feuer­ festem Material, die durch Kanäle durchzogen und senkrechte zur Längsachse des Behälters angeordnet sind, sowie eine zweite feuer­ feste Auskleidung 30, die innenseitig über der ersten feuerfesten Schicht liegt, bilden im Innern des Mantels drei Zonen, nämlich eine erste thermische Reaktionszone 2, eine zweite thermische Reaktionszone 3 und eine Verweilzone 4, in der das Gas unter er­ höhter Temperatur verweilt. Jede dieser Zonen steht mit der be­ nachbarten über die jeweilige mit Kanälen durchzogene Trennwand in Verbindung. An demjenigen Ende der thermischen Reaktionskammer 2, das von der Reaktionskammer 3 abgelegen ist, ist ein axial gerichteter Brenner 7 angeordnet, der einen Brennerkopf 31 auf­ weist. Dieser ist über eine Zuleitung 8 für das ammoniakhaltige Gas verbunden. Der Brenner erstreckt sich durch die Trennwand 27 und einen in den feuerfesten Schichten 29 und 30 vorgesehenen Kanal in die Kammer 2 der thermischen Reaktionszone. Ein rohrför­ miges Gehäuse 23 umgibt den Brenner 7 und begrenzt mit dem ge­ schlossenen Ende 25 des Mantels 24 und mit der Trennwand 27 einen Raum 34, in den eine Luftzufuhrleitung 9 mündet. Dieser Raum 34 steht mit dem Kanal 32 über Öffnungen 35 in der Wandung des rohrförmigen Gehäuses in Verbindung. Auf dem Mantel 24 ist ein radial gerich­ teter Brenner 10 befestigt, dessen Brennerkopf 36 an eine Zulei­ tung 11 für ein saures, ammoniakfreies Gas angeschlossen ist. Der Brennerkopf und seine Zuleitung erstrecken sich durch einen Kanal 37, der in der Wandung des äußeren Mantels und in den feuerfesten Auskleidungsschichten 29 und 30 vorgesehen ist. Der Brenner ist in die thermische Reaktionskammer 3 radial gerichtet. Er sitzt in der Nähe der mit Kanälen 5 durchzogenen Trennwand. Der Brenner 10 ist von einem rohrförmigen Gehäuse 38 umgeben, in das tangential eine Luftzuleitung 12 mündet. Das offene Ende des thermischen Reaktors, das gleichermaßen die Austrittsöffnung der Verweilkammer 4 darstellt, ist durch ein nicht dargestelltes Verbindungsstück mit dem Wärmetauscher zur Rückgewinnung der Wärme der CLAUS- Anlage verbunden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:
Das saure, ammoniakhaltige Gas wird dem Brenner 7 über die Leitung 8 zugeführt, während die zugehörige Luftmenge durch die Leitung 9, den Raum 34 und die Öffnungen 35 in den Ringraum 32 geführt wird. Die auf diese Weise erzeugte brennbare Mischung wird ver­ brannt und das aus dem Verbrennungsprozeß des sauren, ammoniakhal­ tigen Gases hervorgehende Gas hält sich 0,2 bis 1,2 sek. in der ersten thermischen Reaktionskammer 3 auf, bevor es in die zweite thermische Reaktionskammer 3 durch die Kanäle der Trennwand 5 strömt. Die Temperatur in der thermischen Reaktionskammer 2 wird zwischen 1350 und 1550°C gehalten. Dies wird durch Beeinflussung des Verhältnisses der Durchsatzmengen an saurem, ammoniakhaltigem Gas und der Luftdurchsatzmengen erreicht. Das saure, ammoniakhal­ tige Gas und die zu seiner Verbrennung bestimmte Luft können in die thermische Reaktionskammer 2 entweder ohne Vorheizung oder mit einer Vorheizung auf eine Temperatur zwischen 150 und 250°C einge­ leitet werden. Das saure, ammoniakfreie Gas wird dem Brenner 10 durch die Leitung 11 zugeführt, während die erforderliche Luft­ menge, d. h. diejenige Luftmenge, mit der ein molares Verhältnis H₂S : SO₂ von etwa 2 : 1 in den Verbrennungsgasen am Eingang der kata­ lytischen Reaktionsstufe erhalten wird, über die Leitung 12 in den Ringraum 37 eingeführt wird. Die auf diese Weise erzeugte brenn­ bare Mischung verbrennt und die Verbrennungsgase des ammoniak­ freien Gases mischen sich in der zweiten thermischen Reaktions­ kammer 3 mit den Austrittsgasen der Kammer 2, wobei die Verweil­ zeiten der Mischkammer 3 für die Verbrennungsgase zwischen 0,2 und 1,2 sek. liegt. Diese Mischung durchströmt die Kanäle der Trennwand 6, wodurch die Vermischung verbessert wird, und hält sich danach während 0,2 bis 1,2 sek. in der Verweilkammer 4 bei erhöhter Temperatur, nämlich bei einer Temperatur oberhalb von 1000°C auf. Die aus dem thermischen Reaktor kommende Reaktions­ mischung wird einer Kühlung in einem Wärmetauscher 14 unterzogen und wird danach stärker in einem Kondensator 17 gekühlt, wo sich ein Teil des in der Reaktionsmischung enthaltenen Schwefels kon­ densiert und über die Leitung 18 abgezogen werden kann. Die den Kondensator 17 verlassende Reaktionsmischung strömt nach einer Vorheizung in die katalytische Konversionsstufe, in der die in ihr noch enthaltenen Mengen an Schwefelwasserstoff und SO₂ in Schwefel umgesetzt werden. Am Ausgang der katalytischen Konver­ sionsstufe strömt die Gasmischung in den Kondensator 20, um den Schwefel abzutrennen. Von dort aus strömt sie in einen Verbren­ nungsofen 22, in dem die letzten Spuren der schwefelhaltigen Kom­ ponenten in SO₂ umgesetzt werden, bevor das Gas an die Atmosphäre über den Kamin 23 abgegeben wird. Das Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ am Eingang der katalytischen Konversionsstufe wird auf einem Wert von etwa 2 : 1 gehalten, indem die Durchsatzmengen des sauren, ammoniakfreien Gases und der in die thermische Reaktionskammer 3 eingeführten Luft entsprechend eingestellt werden.

In der ersten thermischen Reaktionskammer 2 erfolgt die Verbren­ nung des sauren, ammoniakhaltigen Gases unter reduzierten Be­ dingungen (derart, daß das Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ der diese Kam­ ner verlassenden Produkte kleiner oder gleich 2 ist). Dadurch wird die Bildung von NO so gering wie möglich gehalten oder gar vermieden. Die in dieser Kammer aufrecht erhaltene Arbeitstempe­ ratur (zwischen 1350 und 1550°C) führt zu einer erhöhten Zerset­ zungsgeschwindigkeit des Ammoniaks. Der in die zweite thermische Reaktionskammer 3 radial oder tangential gerichtete Brenner wird mit saurem, ammoniakfreiem Gas beaufschlagt. Es handelt sich dabei um ein saures Gas mit großem Schwefelwasserstoffgehalt. Die Luftmenge wird so gewählt, daß das Mol-Verhältnis H₂ S : SO₂ in den Verbrennungsproduktgasen, die am Eingang der katalytischen Reak­ tionsstufe ankommen, einen Wert von etwa 2 : 1 aufweist. Die in dem sauren, ammoniakfreien Gas enthaltenen Kohlenwasserstoffe werden in der thermischen Reaktionskammer 3 verbrannt, da in dieser Kam­ mer Sauerstoff zur Verfügung steht und eine hohe Temperatur herrscht. Die Spuren unverbrannten Ammoniaks, die in den Austritts­ produkten der ersten thermischen Reaktionskammer verbleiben, ge­ langen für eine gewisse Zeit (Verweilzeit zwischen 0,2 und 1,2 sek.) in die thermische Reaktionskammer 3, in der eine ihre Zer­ setzung begünstigende Temperatur herrscht. Die Beseitigung dieser Kohlenwasserstoffe wird dadurch vervollständigt. Darüber hinaus werden die Spuren von NO, die u. U. in der thermischen Reaktions­ kammer 2 gebildet werden, in den stark reduzierenden, in der ther­ mischen Reaktionskammer herrschenden Bedingungen und bei erhöhter Temperatur beseitigt. Dadurch, daß die Verbrennungsprodukte des sauren, ammoniakhaltigen und des sauren, ammoniakfreien Gases durch die Verweilkammer 4 bei erhöhter Temperatur strömen, bevor sie in dem Wärmetauscher abgekühlt werden, wird die Vermischung dieser Verbrennungsprodukte verbessert und es werden die letzten Reste Ammoniak und NO, die noch vorhanden sein könnten, beseitigt. Am Ausgang der thermischen Reaktionsstufe enthalten die Verbrennungs­ produkte keine störenden Mengen an Ammoniak, NO oder SO₃.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter er­ läutert.

Beispiel 1

Es wurden Versuche zur Schwefelerzeugung durchgeführt, bei denen zwei saure Gase als Ausgangsmaterialien eingesetzt wurden. Eines der Gase war ammoniakhaltig und bestand aus 30 Vol.-% Ammoniak, 30 Vol.-% Schwefelwasserstoff und 40 Vol.-% Wasser. Das andere war ammoniakfrei und enthielt 92 Vol.-% Schwefelwasserstoff, 2,5 Vol.-% Kohlenwasserstoffe und 5,5 Vol.-% Wasser.

Es wurde in einer Pilotanlage gearbeitet, die der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen entsprach, d. h. es wurde ein ther­ mischer Reaktor mit zwei thermischen Reaktionskammern und einer Hochtemperaturverweilkammer für das Gas verwendet. Das ammoniak­ haltige Gas und die dazu gehörige Verbrennungsluft wurden dem Brenner der ersten thermischen Reaktionskammer (Kammer Nr. 1) ohne Vorheizung zugeführt. Die molaren Durchsatzmengen betrugen 20 mol/h bzw. 51,4 mol/h. Die eingesetzte Luftmenge entsprach dabei einem Wert ρ von 0,8. Die Temperatur in der ersten Reaktionskammer stellte sich auf etwa 1450°C ein.

Das saure, ammoniakfreie Gas und die zugehörige Verbrennungsluft wurden dem Brenner der zweiten thermischen Reaktionskammer (Kammer Nr. 2) mit Durchsatzmengen von 33 mol/h und 57,3 mol/h zugeführt, was zu einem Wert von etwa 2 : 1 für das molare Verhältnis H₂S : SO₂ am Eingang der katalytischen Reaktionszone führte. Die Temperatur in der zweiten Kammer der thermischen Reaktionsstufe war etwa 1230°C.

Die Verbrennungsprodukte des sauren, ammoniakfreien Gases strömten gemischt mit den Verbrennungsprodukten des sauren, ammoniakhalti­ gen Gases in die Verweilkammer (Kammer Nr. 3) bei einer Tempera­ tur von ungefähr 1230°C, bevor sie in den Wärmetauscher zur Wie­ dergewinnung der in ihnen enthaltenen Wärme geleitet wurden.

Die Verweildauer der Verbrennungsgase in jeder thermischen Reak­ tionskammer und in der Verweilkammer war etwa 0,5 sek.

Die Gehalte an NH₃, NO und an Kohlenwasserstoffen, ausgedrückt in Volumteile pro Million (abgekürzt v.p.m.) in den gasförmigen Austrittsprodukten jeder thermischen Reaktionskammer (Kammer Nr. 1 und 2) und in den Austrittsprodukten der Verweilkammer (Kammer Nr. 3) werden in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben:

Bei den Austrittsprodukten der Kammer Nr. 1 (erste thermische Reaktionskammer) stellt man die Anwesenheit von unverbranntem Ammoniak sowie geringe Mengen von NO fest, die sich trotz der unterstöchiometrischen Bedingungen der Verbrennung in dieser Kammer gebildet haben.

Bei den Austrittsprodukten der Kammer Nr. 2 (zweite thermische Reaktionskammer) finden sich nur noch geringe Mengen (etwa 68 v.p.m.) unverbrannten Ammoniaks und Spuren (etwa 12 v.p.m.) NO. Die Untersuchung der gasförmigen Austrittsprodukte der Kammer Nr. 3 (Verweilkammer) zeigt, daß sich die Reduktion von NO in dieser letzten Kammer weiter vervollständigt hat (etwa 6 v.p.m. NO im Austrittsprodukt). Nach 700 Betriebsstunden konnte kein Nieder­ schlag an den Wänden der mit dem Gas in Berührung stehenden Anla­ genteile, die dem thermischen Reaktor nachgeschaltet sind, fest­ gestellt werden.

Beispiel 2

Beim Betrieb einer Anlage gemäß Beispiel 1 wurden Versuche zur Erzeugung von Schwefel aus zwei sauren Gasen durchgeführt, von denen eines ammoniakhaltig war und 30 Vol.-% Ammoniak, 30 Vol.-% Schwefelwasserstoff und 40% Wasser enthielt, während das andere ammoniakfrei war und aus 92 Vol.-% Schwefelwasserstoff, 2,5 Vol.-% Kohlenwasserstoffen und 5,5 Vol.-% Wasser bestand.

Das ammoniakhaltige Gas und die dazu gehörige Verbrennungsluft wurden auf eine Temperatur von 210°C vorgeheizt und dem Brenner der ersten thermischen Reaktionskammer zugeführt, wobei die molaren Durchsatzmengen 29 mol/h bzw. 46,7 mol/h betrugen. Die ein­ gesetzte Luftmenge entsprach einem Wert ρ von 0,5. Die Temperatur in der ersten thermischen Reaktionskammer stellte sich auf etwa 1360°C ein.

Das saure, ammoniakfreie Gas und die dazu gehörige Verbrennungs­ luft wurden dem Brenner der zweiten thermischen Reaktionskammer mit molarer Duchsatzmengen von 16,5 mol/h bzw. 49,5 mol/h zuge­ führt, was zu einem Wert von 2 : 1 für das Mol-Verhältnis H₂S : SO₂ des Gases am Eingang der katalytischen Reaktionszone führte. Die Temperatur in der zweiten thermischen Reaktionskammer betrug etwa 1400°C.

Die Produktgase der Verbrennung des sauren, ammoniakfreien Gases strömten vereinigt mit den Produktgasen der Verbrennung des sauren, ammoniakhaltigen Gases in die Hochtemperaturverweilkammer bei 1400°C, bevor sie in den Wärmetauscher zur Wiedergewinnung ihrer Wärme eingeleitet wurden.

Die Aufenthaltsdauer der Gase in jeder thermischen Reaktionskammer und in der Verweilkammer betrug ungefähr 0,5 sek.

Die Analyse der Austrittsprodukte der Verweilkammer zeigte keiner­ lei nachteiligen Gehalt an Ammoniak, NO oder SO₃. Darüber hinaus konnte kein schwarzer Kohlenstoffniederschlag auf den Katalysatoren der katalytischen Reaktionszone festgestellt werden. Der erhaltene Schwefel war nicht verfärbt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Schwefel, wobei von einem sauren ammoniakhaltigen und einem sauren ammoniakfreien Gas ausgegangen wird,
das eine thermische Reaktionsstufe umfaßt, in der das saure ammoniakhaltige Gas in einer ersten Reaktionszone bei Temperaturen zwischen 1350°C und 1550°C mit einer Luftmenge ρ kleiner 1 verbrannt wird, wobei ρ das Verhältnis von zugeführter zu theoretisch erforderlicher Luftmenge, um allen im sauren ammoniakhaltigen Gas vorhandenen Schwefelwasserstoff und Ammoniak zu SO₂ und Stickstoff zu verbrennen, beschreibt, und die Produkte der ersten Reaktionszone in einer zweiten Reaktionszone, wo saures ammoniakfreies Gas zugeführt wird, bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1500°C, umgesetzt werden,
worauf dann eine Stufe mit einer indirekten Kühlung des Gases unter Dampferzeugung und eine katalytische Reaktionsstufe folgen,
dadurch gekennzeichnet, daß in die erste thermische Reaktionszone aus­ schließlich saures ammoniakhaltiges Gas eingeleitet und umgesetzt wird, das dann der zweiten thermischen Reaktionszone zugeführt wird, wo ferner saures ammoniak­ freies Gas, das in einer Menge von 0,4 bis 15 Vol.-% Kohlenwasserstoffe enthält, eingeleitet wird und dort mit einer in die zweite Reaktionszone eingeleiteten Luftmenge so verbrannt wird, daß das molare Verhältnis von H₂S zu SO₂ nach der Kühlstufe am Eingang der katalytischen Reaktionsstufe etwa 2 zu 1 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die molare Schwefelwasserstoff-Durchsatzmenge des sauren ammoniakfreien, in die zweite Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeleiteten Gasstromes mindestens doppelt so groß wie die molare Schwefelwasserstoff-Durchsatzmenge des sauren ammoniakhaltigen, in die erste Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeleiteten Gasstromes ist und daß die Temperatur in der ersten Zone der thermischen Reaktionsstufe durch Verbrennung des sauren ammoniak­ haltigen Gases mit einer Luftmenge aufrecht erhalten wird, die einem Wert von ρ zwischen 0,7 und 1 entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die molare Schwefelwasserstoff-Durchsatzmenge des sauren ammoniakfreien, in die zweite Zone des thermischen Reaktionsstufe eingeleiteten Gasstromes kleiner als das Doppelte der Schwefelwasserstoff-Durchsatzmenge des sauren ammoniakhaltigen, in die erste Zone der thermischen Reaktionsstufe eingeleiteten Gasstromes ist und daß die Temperatur in der ersten Zone der thermischen Reaktions­ stufe durch Verbrennen des sauren ammoniakhaltigen Gases mit einer Luftmenge aufrecht erhalten wird, die einem Wert von ρ zwischen 0,4 und 0,7 entspricht, nachdem das saure ammoniakhaltige Gas und die Luft auf einer Temperatur von 150°C bis 250°C vorgeheizt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aus der zweiten Zone der thermischen Reaktionsstufe kommenden Produkte eine Gasverweilzone durchströmen, die auf einer Temperatur zwischen 1000°C und 1500°C gehalten wird, bevor sie der der katalytischen Reaktorstufe vorgeschalteten Kühlstufe zugeleitet werden.

5. Thermischer Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus:
einer ersten im wesentlichen zylindrischen Kammer aus feuerfestem Material, die an einem Ende einen Brenner (axial, radial oder tangential), der Zuleitungen für ammoniakhaltiges Gas und Luft besitzt, aufweist und am anderen Ende - am Ausgang - offen ist,
einer zweiten im wesentlichen zylindrischen Kammer, die mit der ersten Kammer an deren offenem Ende koaxial durchlässig verbunden ist - Eingang der zweiten Kammer - und am anderen Ende - Ausgang - offen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung zwischen dem Ausgang der ersten Kammer (2) und dem Eingang der zweiten Kammer (3) eine von Kanälen durchzogene Trennwand (5) aus feuerfestem Material ist,
daß die zweite Kammer (3) mit einem radialen oder tangentialen Brenner (10) ausgerüstet ist, der eine Zuleitung (11) für saures ammoniakfreies Gas und eine Zuleitung (12) für Luft aufweist.

6. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine dritte, im wesentlichen zylindrische Kammer (4) aus feuerfestem Material aufweist, die zu den ersten beiden Kammern (2, 3) koaxial und der zweiten Kammer nachgeschaltet ist und an ihrem der zweiten Kammer nahegelegenen offenen Ende mit dem Ausgang der zweiten Kammer (3) über eine mit Kanälen durchgezogene, feuerfeste zweite Trennwand (6) verbunden ist und daß am anderen Ende der dritten Kammer (4) eine Ausgangsöffnung vorgesehen ist.