浅析石油化工装置检修过程中硫化亚铁自燃事故及对策.docxVIP

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浅析石油化工装置检修过程中硫化亚铁自燃事故及对策

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1前言

石油化工企业是易燃易爆的生产企业，由物质自燃引发的火灾和爆炸事故时有发生。而物质自燃过程一般处于隐蔽状态，往往不易为人们所觉察，自燃事故有时是很难预料的。绝大多数自燃事故发生在生产装置停工检修过程中：

案例1：2004年4月25日某催化装置因供电系统故障导致全面停工，停车过程按紧急停工步骤进行。由于鼓风机停转，酸性水汽提系统焚烧炉出现熄火现象，操作人员及时将瓦斯切断，汽提塔剩余气体经焚烧炉烟囱排放，大约距停工4-5小时后，发现焚烧尾气烟囱有浓烟冒出，监控仪表显示烟道温度急骤上升，车间操作人员及时切断酸性气炉口阀，接临时蒸汽通入炉内进行吹扫；由于发现及时处理得当避免事故进一步发展，事后检查发现碳钢材质烟囱距地面10米处出现严重变形。

案例2：2001年5月2日，某石化厂催化车间进行检修期间，分馏系统吹扫完毕，设备打开放空。第二天下午2时，发现分馏塔顶油气分离器人孔冒出浓烟，紧接着发生闪爆事故，并伴有刺激性气味放出，判断是二氧化硫气体，车间人员立即向此罐内打水冷却，制止了事态的发展，未引起大的损失。

表1国内外原油含硫量表

原油名称

含硫量%

时间

大庆原油

0.097

1996.8

胜利原油

0.77

1996.11

惠州原油

0.03

1991.2

辽河原油

0.1736

1984.5

陆丰原油

0.1127

1998.7

阿曼原油

1.0896

1997.10

伊朗轻原油

1.63

1998.4

伊拉克巴士拉原油

2.11

1997.12

沙特轻质原油

2.03

1998.3

沙特中质原油

2.56

1994.5

沙特重质原油

3.09

1994.8

迪拜原油

1.66

1994.2

据有关资料统计，目前我国石油消费量的年增长率为4%，而国内原油量的年产量增长率低于1%，不足的部分要靠进口原油来补充。从表1中可以看出外国进口原油含硫量较高，特别是中东原油,均大于1%,最高可达3.09%。加工高硫原油不但给产品质量控制和环境保护带来新的问题，而且由于加重了设备腐蚀，为日常生产和检修过程带来安全隐患，特别是装置检修过程中的硫化亚铁自燃事故，令人防不胜防，发生率较高，如何避免和正确处理硫化亚铁自燃，对安全生产是十分重要的。

2硫化亚铁的产生原因及自燃机理

2.1硫化亚铁的产生原因

（1）电化学腐蚀反应生成硫化亚铁

原油中80%以上的硫集中在常压渣油中，这些硫化物的结构比较复杂，在高温条件特别是在催化剂的作用下，极易分解生成硫化氢和较小分子硫醇。当有水存在时，这些硫化氢和硫醇对铁质设备具有明显的腐蚀作用，反应过程为：

H2S=H++HS-

HS-=H++S2-

这是一种电化学腐蚀过程：

阳极反应：Fe→Fe2++2e

阴极反应：2H++2e→H2(渗透钢中)

Fe2+与S2-及HS-反应：Fe2+＋S2-＝FeS↓

Fe2++HS-=FeS↓+H+

另外，硫与铁可直接作用生成硫化亚铁：Fe＋S＝FeS↓

生成的硫化亚铁结构比较疏松，均匀地附着在设备及管道内壁。

（2）大气腐蚀反应生成硫化亚铁

装置由于长期停工，设备内构件长时间暴露在空气中，会造成大气腐蚀，而生成铁锈。铁锈由于不易彻底清除，在生产过程中就会与硫化氢作用生成硫化亚铁。

反应式如下：Fe+O2+H2O→Fe2O3?H2O

Fe2O3?H2O+H2S→FeS↓+H2O

此反应较易进行，由于长期停工，防腐不善的装置更具有生产硫化亚铁的趋势。

2.2硫化亚铁自燃的机理及现象

（1）硫化亚铁自燃的机理

硫化亚铁及铁的其它硫化物在空气中受热或光照时，会发生如下反应：FeS+3/2O2=FeO+SO2+49KJ

2FeO+1/2O2=Fe2O3+271KJ

FeS2+O2=FeS+SO2+222KJ

Fe2S3+3/2O2=Fe2O3+3S+586KJ

（2）硫化亚铁自燃的现象

硫化亚铁自燃的过程中如没有一定的可燃物支持，将产生白色的SO2气体，常被误认为水蒸汽，伴有刺激性气味；同时放出大量的热。当周围有其它可燃物（如油品）存在时，会冒出浓烟，并引发火灾和爆炸。

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3影响硫化亚铁生成速度因素

从硫化亚铁的生成机理可知，在日常生产中，硫化亚铁的生成过程就是铁在活性硫化物作用下而进行的化学腐蚀反应过程。因此，控制化学腐蚀反应是限制硫化亚铁生成的关键手段。只要我们找出生产装置易发生硫腐蚀的部位，根据各部位特点采取有效措施，就可减小硫化亚铁生成量，进而从根本上避免硫化亚铁自燃事