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摘要：介绍硫铁矿制酸和硫磺制酸的工艺流程，比较硫铁矿制酸与硫磺制酸在原料、装置、工艺及成本方面的不同，说明硫铁矿制酸与硫磺制酸在未来硫酸工业中的发展趋势，论述选择硫铁矿还是硫磺做原料的经济性。
关键词：硫酸;硫铁矿;硫磺;比较
1绪论
1.1现代硫酸生产技术的特点
①强化生产，降低投资。
②降低系统阻力，节约动力消耗。
③提高余热利用效率。
④采用耐腐蚀材料，保证设备可靠运转。
⑤消除污染。
⑥生产设备的大型化和集中化。
1.2 硫酸的工业制法
当今工业硫酸的生产方法主要为接触法。反应原理：
硫铁矿或硫磺燃烧制取二氧化硫，二氧化硫氧化成三氧化硫，三氧化硫跟水化合生成硫酸。以硫铁矿为原料时步骤如下
4FeS2+11O2=====2Fe2O3+8SO2
3FeS2+8O2=====Fe3O4+6SO2
2SO2+O2=====2SO3
SO3+H2O=====H2SO4
1.3生产原料
硫酸的生产原料通常是指能够制得SO2的含硫原料。工业上所用的含硫原料主要有硫磺、硫铁矿、有色金属冶炼副产的含SO2的烟气、石膏和含H2S的气体等。
2硫铁矿制酸的工艺
2.1硫铁矿制酸的工艺过程
硫铁矿经破碎、筛分处理后被投进沸腾炉中焙烧，产生900℃左右SO2气体，经过废热锅炉后降为450℃左右并除去较大的粉尘颗粒，经旋风除尘器进一步除去一些粉尘颗粒，而后进入电除尘器进一步除去较小粉尘颗粒，之后依次经过洗涤塔、间冷器等更进一步洗去粉尘并降低气体温度，再经两级电除雾器除去气体中的酸雾，之后气体进入干燥塔干燥。干燥之后的SO2气体进入转化器在催化剂的作用下与空气中的氧反应使SO2转化为SO3气体，转化过程中释放出部分余热经换热器使SO3气体温度降低，之后进入第一吸收塔，第一吸收塔吸收后的尾气中仍然含有一定量的SO2和SO3气体，再一次进入转化器转化，进入第二吸收塔吸收，离开第二吸收塔的尾气中含只有极少量得SO2和SO3气体，再经处理达标后排放。
3 硫磺制酸的工艺
3.1 硫磺制酸的工艺过程
固体硫磺在熔硫池中经熔融、过滤后进入精硫槽，经精硫泵加压后由硫磺喷枪喷入焚硫炉中与干燥后的空气发生剧烈反应燃烧产生950℃左右的SO2气体，SO2气体进入余热锅炉温度降为420℃左右，之后SO2气体直接进入转化器在催化剂的催化作用下与O2反应2 转化为SO3，同时释放出大量余热，释放出来的热量通过气- 气换热器使温度降低进入第一吸收塔，第一吸收塔吸收后的尾气中仍然含有一定量的SO2和SO3气体，再一次进入转化器转化，进入第二吸收塔吸收，离开第二吸收塔的尾气中含只有极少量得SO2和SO3气体，经处理达标后排放。
4 硫铁矿制酸与硫磺制酸的比较
4.1 原料比较
4.1.1 原料经济性
过去的分析倾向于使用市售硫磺作为硫酸生产原料，因为其投资要低很多，而且工艺过程更加简单可靠。
4.1.2 原料品质
硫铁矿中硫的含量为20%～50%，矿中的砷、铅、氟、粉尘杂质会影响制酸装置的操作，必须从烟气中除去。硫磺通常杂质较低，并且几乎不存在金属杂质。
4.2 装置比较
4.2.1 焙烧工序
硫铁矿制酸焙烧采用沸腾炉，需要配套炉底风机和灰渣冷却输送、增湿设施。硫磺焚烧采用焚硫炉。
4.2.2 净化工序
硫铁矿制酸装置余热锅炉后设旋风除尘器、冷却塔、洗涤塔、间冷器（或板换）、电除雾器。硫磺制酸装置余热锅炉出口SO2气体直接进转化器。
4.2.3 转化、干吸工序
硫铁矿制酸装置因氧硫比较低，一般采用“3+2”五段转化，硫磺制酸氧硫比较高，一般采用“3+1”四段转化。由于硫铁矿制酸装置天生存在“冷热病”（转化之前先降温，再升温），转化工序需设五台换热器，维持热量平衡。硫磺制酸转化工序只需设两台换热器，并在一段出口设高过，四段出口设低过和省煤器。
4.3 工艺比较
硫铁矿制酸装置包括焙烧、净化、转化和干燥吸收四部分。
硫磺制酸装置的转化系统比较简单。投资较硫铁矿要低：
①可免去气体净化操作;
②不產生矿渣和酸性污水;
③气体SO2浓度较高;
④制酸工艺更简单;
⑤气体流程简单，焚烧和冷却后气体可直接进入转化器。
4.4 成本比较
2kt/d硫铁矿和硫磺制酸装置的生产成本的比较如表4-1所示。
从表4-1可以看出，生产成本的最大差别在于公用工程、人工和维修成本。直接生产成本也可由现场发电收入而抵消（见表4-1中的负数）。
表4-1数据显示这两类装置的总直接生产成本之间有很大的差距。在所示原料价格下，不论从投资还是操作成本来看，硫磺制酸均为首选方案。但是在有些情况下，此处成本分析中未考虑的额外收入可以抵消这些成本，例如通过磁性焙烧提高矿渣销售收入。
5结论
通过比较无论是从原料、生产、工艺、装置、成本等都倾向于使用硫磺作为硫酸的生产原料，因为其投资要低很多，而且工艺过程更加简单可靠，但我国拥有大量的硫铁矿资源，且硫铁矿制酸可以通过提高入炉矿品位，采用弱氧焙烧工艺，提高矿渣铁含量用于钢厂炼铁，增加额外收入来降低成本。特别是近几年来硫磺价格一路飙升，这都足以使经济性向有利于硫铁矿制酸的方向发生逆转。在作出一项新的决策时权衡经济性与工艺差别，究竟是选择硫铁矿还是硫磺作为原料，答案只有九个字：因地制宜和因时制宜。
参考文献：
[1] 黄新.促进我国硫铁矿制酸的发展[J].硫酸工业，2003，（5）：15～19.
[2] 郭景芝. 国外硫酸工艺技术进展 [J]. 化工生产与技术，2003，（10）：25～28.
[3] 魏而宏.我国硫铁矿制酸现状、存在问题及建议[J].硫酸工业，2002，（6）：1～4.
[4] 张正东，张一麟.我国硫磺和硫铁矿制酸大型装置综述[J].硫磷设计与粉体工程，2005，（3）：5.9.
[5] Kazuhiko T.Combined desulfurization，denitrification and reduction ofair toxics using activated coke1.Activity of Activated Coke[J].Fuel.1997，76（6）：549.
关键词：硫酸;硫铁矿;硫磺;比较
1绪论
1.1现代硫酸生产技术的特点
①强化生产，降低投资。
②降低系统阻力，节约动力消耗。
③提高余热利用效率。
④采用耐腐蚀材料，保证设备可靠运转。
⑤消除污染。
⑥生产设备的大型化和集中化。
1.2 硫酸的工业制法
当今工业硫酸的生产方法主要为接触法。反应原理：
硫铁矿或硫磺燃烧制取二氧化硫，二氧化硫氧化成三氧化硫，三氧化硫跟水化合生成硫酸。以硫铁矿为原料时步骤如下
- 二氧化硫的制取和净化：硫铁矿燃烧：
4FeS2+11O2=====2Fe2O3+8SO2
3FeS2+8O2=====Fe3O4+6SO2
- 二氧化硫氧化成三氧化硫
2SO2+O2=====2SO3
- 三氧化硫的吸收和硫酸的生成
SO3+H2O=====H2SO4
1.3生产原料
硫酸的生产原料通常是指能够制得SO2的含硫原料。工业上所用的含硫原料主要有硫磺、硫铁矿、有色金属冶炼副产的含SO2的烟气、石膏和含H2S的气体等。
2硫铁矿制酸的工艺
2.1硫铁矿制酸的工艺过程
硫铁矿经破碎、筛分处理后被投进沸腾炉中焙烧，产生900℃左右SO2气体，经过废热锅炉后降为450℃左右并除去较大的粉尘颗粒，经旋风除尘器进一步除去一些粉尘颗粒，而后进入电除尘器进一步除去较小粉尘颗粒，之后依次经过洗涤塔、间冷器等更进一步洗去粉尘并降低气体温度，再经两级电除雾器除去气体中的酸雾，之后气体进入干燥塔干燥。干燥之后的SO2气体进入转化器在催化剂的作用下与空气中的氧反应使SO2转化为SO3气体，转化过程中释放出部分余热经换热器使SO3气体温度降低，之后进入第一吸收塔，第一吸收塔吸收后的尾气中仍然含有一定量的SO2和SO3气体，再一次进入转化器转化，进入第二吸收塔吸收，离开第二吸收塔的尾气中含只有极少量得SO2和SO3气体，再经处理达标后排放。
3 硫磺制酸的工艺
3.1 硫磺制酸的工艺过程
固体硫磺在熔硫池中经熔融、过滤后进入精硫槽，经精硫泵加压后由硫磺喷枪喷入焚硫炉中与干燥后的空气发生剧烈反应燃烧产生950℃左右的SO2气体，SO2气体进入余热锅炉温度降为420℃左右，之后SO2气体直接进入转化器在催化剂的催化作用下与O2反应2 转化为SO3，同时释放出大量余热，释放出来的热量通过气- 气换热器使温度降低进入第一吸收塔，第一吸收塔吸收后的尾气中仍然含有一定量的SO2和SO3气体，再一次进入转化器转化，进入第二吸收塔吸收，离开第二吸收塔的尾气中含只有极少量得SO2和SO3气体，经处理达标后排放。
4 硫铁矿制酸与硫磺制酸的比较
4.1 原料比较
4.1.1 原料经济性
过去的分析倾向于使用市售硫磺作为硫酸生产原料，因为其投资要低很多，而且工艺过程更加简单可靠。
4.1.2 原料品质
硫铁矿中硫的含量为20%～50%，矿中的砷、铅、氟、粉尘杂质会影响制酸装置的操作，必须从烟气中除去。硫磺通常杂质较低，并且几乎不存在金属杂质。
4.2 装置比较
4.2.1 焙烧工序
硫铁矿制酸焙烧采用沸腾炉，需要配套炉底风机和灰渣冷却输送、增湿设施。硫磺焚烧采用焚硫炉。
4.2.2 净化工序
硫铁矿制酸装置余热锅炉后设旋风除尘器、冷却塔、洗涤塔、间冷器（或板换）、电除雾器。硫磺制酸装置余热锅炉出口SO2气体直接进转化器。
4.2.3 转化、干吸工序
硫铁矿制酸装置因氧硫比较低，一般采用“3+2”五段转化，硫磺制酸氧硫比较高，一般采用“3+1”四段转化。由于硫铁矿制酸装置天生存在“冷热病”（转化之前先降温，再升温），转化工序需设五台换热器，维持热量平衡。硫磺制酸转化工序只需设两台换热器，并在一段出口设高过，四段出口设低过和省煤器。
4.3 工艺比较
硫铁矿制酸装置包括焙烧、净化、转化和干燥吸收四部分。
硫磺制酸装置的转化系统比较简单。投资较硫铁矿要低：
①可免去气体净化操作;
②不產生矿渣和酸性污水;
③气体SO2浓度较高;
④制酸工艺更简单;
⑤气体流程简单，焚烧和冷却后气体可直接进入转化器。
4.4 成本比较
2kt/d硫铁矿和硫磺制酸装置的生产成本的比较如表4-1所示。
从表4-1可以看出，生产成本的最大差别在于公用工程、人工和维修成本。直接生产成本也可由现场发电收入而抵消（见表4-1中的负数）。
表4-1数据显示这两类装置的总直接生产成本之间有很大的差距。在所示原料价格下，不论从投资还是操作成本来看，硫磺制酸均为首选方案。但是在有些情况下，此处成本分析中未考虑的额外收入可以抵消这些成本，例如通过磁性焙烧提高矿渣销售收入。
5结论
通过比较无论是从原料、生产、工艺、装置、成本等都倾向于使用硫磺作为硫酸的生产原料，因为其投资要低很多，而且工艺过程更加简单可靠，但我国拥有大量的硫铁矿资源，且硫铁矿制酸可以通过提高入炉矿品位，采用弱氧焙烧工艺，提高矿渣铁含量用于钢厂炼铁，增加额外收入来降低成本。特别是近几年来硫磺价格一路飙升，这都足以使经济性向有利于硫铁矿制酸的方向发生逆转。在作出一项新的决策时权衡经济性与工艺差别，究竟是选择硫铁矿还是硫磺作为原料，答案只有九个字：因地制宜和因时制宜。
参考文献：
[1] 黄新.促进我国硫铁矿制酸的发展[J].硫酸工业，2003，（5）：15～19.
[2] 郭景芝. 国外硫酸工艺技术进展 [J]. 化工生产与技术，2003，（10）：25～28.
[3] 魏而宏.我国硫铁矿制酸现状、存在问题及建议[J].硫酸工业，2002，（6）：1～4.
[4] 张正东，张一麟.我国硫磺和硫铁矿制酸大型装置综述[J].硫磷设计与粉体工程，2005，（3）：5.9.
[5] Kazuhiko T.Combined desulfurization，denitrification and reduction ofair toxics using activated coke1.Activity of Activated Coke[J].Fuel.1997，76（6）：549.