浅析石油化工装置检修过程中硫化亚铁自燃事故及对策Word下载.docx
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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-=FeSJ
Fe2++HS-=FeS>
H+
另外,硫与铁可直接作用生成硫化亚铁:
Fe+S=FeSJ
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。
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故的发生。
油品的含硫量、温度、水及Cl-的存在等因素是影响此电化学腐蚀反应进行速度的重要因素。
3.1原油加工过程中的硫分布规律只要有硫存在的情况下,才会发生硫化学腐蚀;
油品含硫量高的部位是最易发生腐蚀的地点。
因此,分析原油在加工过程的硫分布对于控制硫化亚铁的生成具有指导意义。
表2常压蒸馏后馏分的硫分布
序号
原油类型
原油硫含量,%
馏分范围
馏分硫含量,%
占原油硫分布,%
中间基
1.16
HK〜200C
0.3
200〜300C
0.108
1.4
300〜350C
0.48
8.7
>
350C
中原原油
石蜡基
0.65
0.04
0.9
0.13
3.6
0.29
6.3
89.1
3
塔里木原油
0.71
1.3
0.15
4.7
0.47
1.4785.3
4
0.84
0.02
0.1
0.08
1.2
1.08
95.2
5
长庆原油
0.14
HK~200C
3.0
200~300C
4.2
300~350C
5.0
0.24
87.8
6
塔河原油
1.43
0.01
1.0
0.66
4.9
2.07
94.0
4案例分析
案例1事故分析:
0由于长时间停电使风机停转,造成其焚烧炉熄火,
而H2S浓度较高的酸性气通过烟囱排放;
由于炉膛温
度(900C左右)仍然较高,酸性气中硫化氢预热升温后与碳钢作用生成硫化亚铁。
02由于当时风较大,加速了空气进入炉膛及烟囱的速度,随着酸性气体的减少,氧含量的提高,硫化亚铁与氧气发生自燃反应,放出大量热,最后将铁制烟囱烘得严重变形。
03检修中发现烟囱变形部位周围较大面积变薄,已严重腐蚀,经分析可能是在开停工及平时操作波动过程中,焚烧烟气中含有未转化成SO2的硫化氢气体,促使硫化亚铁不断生成。
另外,变形部位未进行保温,可能发生露点腐蚀,使管道变薄。
C4吸取了本次事故的教训后,车间将烟囱由碳钢改为耐腐蚀性好的钢材,并加强了烟囱的保温状况。
另外,在风机出口管线上加设蒸汽线,当焚烧炉熄灭时,可用来吹扫未反应的气体,减少硫化亚铁的生成几率。
案例2事故分析:
C1进入罐内检查发现,罐底沉积较厚一层类似铁锈的物质,经化验发现硫化亚铁含量很高。
2由于停工时间较长,设备内部构件长期暴露在空气中,会造成大气腐蚀,生成铁锈;
开工前的清理不易将其除去,在生产过程中铁锈和硫化氢作用生成硫化亚铁,下次停工吹扫时由于吹扫使硫化亚铁层脱落,随气流进入油水分离罐,沉积下来。
3由于天气炎热,气温达30C,随着热量的积累,使“铁锈”表面油膜及水分蒸发掉,与空气直接接触,最后引起干燥的硫化亚铁发生自燃,并引燃油气发生闪爆。
5硫化亚铁自燃事故的防治对策
5.1从根源上控制硫化亚铁生成硫化亚铁的产生过程是设备的腐蚀过程,有必要从多个方面采取措施,减少对设备的硫腐蚀。
(1)从工艺方面入手,减少设备硫腐蚀,控制硫化
亚铁的产生。
O加强常压装置“一脱四注”抑制腐蚀。
根据原油的实际状况,选择效果好的破乳剂,优化电脱盐工艺,加大无机盐(例如MgCl2、CaCl2)脱除率,从而减小塔顶CI—含量。
使用适合于高硫原料的缓蚀剂,降低腐蚀速度。
适当加大注氨量,减轻硫腐蚀。
C2采用渣油加氢转化工艺降低常压渣油的硫含量。
催化裂化装置对常渣的硫含量要求较高,在加工高含硫原油的情况下,可采用渣油加氢转化技术,降低渣油中的硫、胶质、氮等物质的含量,可以减轻催化设备腐蚀,同时生产出高品质的产品。
C3在分馏塔顶试添加缓蚀剂,使钢材表面形成保护膜,起阻蚀作用。
(2)从设备方面采取措施,阻止硫化亚铁产生。
C1易被硫腐蚀的部位,更换成耐腐蚀的钢材。
兼顾成本,选择性价比较高的耐腐蚀钢材,例如选择价格合理而防腐性能与昂贵的316L钢相当的渗铝钢。
C2采用喷镀隔离技术在易腐蚀设备内表面采用喷镀耐腐蚀金属或涂镀耐腐蚀材料等技术实现隔离防腐目的。
但生产过程中如果流经设备及管线的油品的流速较大或设备中的易磨损
部位不宜采用喷镀隔离技术。
C3加强停工期间的防腐保护。
对于长期停工的装置,应采用加盲板密闭,注入氮气置换空气等措施,防止大气腐蚀。
(3)加强日常操作管理加强有关岗位的操作管理,防止因操作不当造成硫化亚铁的不断生成。
5.2采用化学处理方法消除硫化亚铁。
对于像减压塔填料,酸性水汽提塔板极易产生硫化亚铁部位,可采用化学方法处理。
(1)酸洗:
可用稀盐酸清洗来消除硫化亚铁存在,但会释放出硫化氢气体,需加额外硫化氢抑制剂,以转化并消除硫化氢气体。
(2)螯合物处理:
特制的高酸性螯合物在溶解硫化物沉淀时非常有效,不会产生硫化氢气体,但实际价格较昂贵。
(3)氧化处理:
可用氧化剂高锰酸钾氧化硫化物,具有使用安全,容易实施的优点。
5.3停工检修过程中应注意的事项
(1)停工前做好预防硫化亚铁自燃事故预案。
停车前根据装置自身特点及以往的实践经验,做好硫化亚铁自燃预案,一量发生自燃事故,立即采取措施,防止事故范围扩大,减小经济损失。
(2)设备吹扫清洗时,对于弯头、拐角等死区要特别处理,并注意低点排凝,确保吹扫质量,防止残油及剩余油气的存在。
从而避免硫化亚铁自燃引发爆炸和火灾扩大。
(3)设备降至常温方可打开,进入前用清水冲洗,保证内部构件湿润,清除的硫化亚铁应装入袋中浇湿后运出设备外,并尽快采取深埋处理。
(4)加强巡检。
检修期间,特别是在气温较高的环境下,必须加强检查,及时发现,及时处理。
参考文献
1杨书显.原油加工过程中硫分布规律分析与控制.中国石油化工科技指南,2003上卷
2黄靖国等.常减压蒸馏装置的腐蚀及控制.石油化工,
2002.3(5)
3黄鹄催化装置冷换设备的腐蚀现状与防腐对策.石油安全,2002.3(6)
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- 浅析 石油化工 装置 检修 过程 硫化亚铁 自燃 事故 对策