原油處理裝置拆除過(guò)程中防止FeS自燃的施工措施

劉 軍 黃維安 張長(zhǎng)勝

江蘇石油勘探局油田建設(shè)處 江蘇江都 225261

原油處理裝置拆除過(guò)程中防止FeS自燃的施工措施

劉 軍 黃維安 張長(zhǎng)勝

江蘇石油勘探局油田建設(shè)處 江蘇江都 225261

本文探討了FeS生成及FeS與空氣中的氧氣結(jié)合而發(fā)生自燃、爆炸的機(jī)理。簡(jiǎn)述了原油穩(wěn)定塔拆除過(guò)程中，為防止FeS自燃現(xiàn)象的發(fā)生，保證拆除工作安全、順利的開(kāi)展，而制定的施工措施。

FeS 自燃 爆炸

江蘇油田富民聯(lián)合站初建于80年代，該站經(jīng)過(guò)多次改造擴(kuò)建，主要以原油穩(wěn)定、油氣水分離、注水及污水處理為主。目前根據(jù)富民油區(qū)產(chǎn)能需要進(jìn)行調(diào)整，將站內(nèi)停用多年的原油穩(wěn)定區(qū)設(shè)備、容器及管網(wǎng)進(jìn)行拆除。拆除工作量主要涉及原油穩(wěn)定塔、加熱爐、電脫水器、浮頭換熱器、混烴罐、輕油罐、三相分離器等容器共十臺(tái)，同時(shí)拆除設(shè)備容器間的管網(wǎng)。在這些設(shè)備容器中，仍然殘存有一定量原油和天然氣。

2008 年夏天，該站一臺(tái)三相分離器在開(kāi)罐作業(yè)時(shí)，意外發(fā)生爆炸，后經(jīng)專(zhuān)家鑒定是硫化亞鐵自燃引起。

江蘇油建安裝一公司承擔(dān)原油穩(wěn)定區(qū)設(shè)備和管網(wǎng)的拆除任務(wù)，面對(duì)拆裝過(guò)程中可能發(fā)生硫化亞鐵自燃甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過(guò)多次論證制定了周密的施工措施。

要防止硫化亞鐵自燃現(xiàn)象的發(fā)生，首先要了解硫化亞鐵的產(chǎn)生和發(fā)生自燃現(xiàn)象的機(jī)理。

1 硫化亞鐵的產(chǎn)生、自燃機(jī)理及分布規(guī)律

1.1 硫化亞鐵產(chǎn)生的機(jī)理

油品中的硫大致分成活性硫和非活性流兩大類(lèi)?；钚粤虬▎钨|(zhì)活性流（S）、硫化氫（H2S）、硫醇（RCH2CH2SH），其特點(diǎn)是在一定溫度下與鐵反應(yīng)生成硫化亞鐵。

1.2 硫化亞鐵自燃的機(jī)理

FeS是深棕色或黑色固體，難溶于水，密度4.74g/cm3，熔點(diǎn)1193℃。目前的原油處理都采用密閉的工藝流程，即使含有硫化亞鐵，也不可能發(fā)生自燃現(xiàn)象。硫化亞鐵在空氣中受熱或光照時(shí)，與氧發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

該反應(yīng)過(guò)程中，負(fù)二價(jià)硫氧化成四價(jià)硫，放出一定熱量。由于氧化亞鐵（FeO）在空氣中不穩(wěn)定，繼續(xù)發(fā)生下列反應(yīng)：

硫化亞鐵與氧氣發(fā)生反應(yīng)時(shí)，二價(jià)鐵離子被氧化成三價(jià)鐵離子放出更大量的熱量。由于局部溫度急劇升高，在比較密閉的容器中，當(dāng)其中存在可燃的油或氣時(shí)，會(huì)迅速燃燒，以致發(fā)生爆炸事故。

1.3 FeS在原油處理設(shè)備中的分布規(guī)律

FeS在原油處理設(shè)備中的分布一般遵循這一規(guī)律：原油中硫含量越高，產(chǎn)生FeS越多；微細(xì)的FeS產(chǎn)物會(huì)隨油品從上游不斷地往下游轉(zhuǎn)移；在油品流動(dòng)速度相對(duì)較低的區(qū)域，不斷地聚集沉積下來(lái)，因此在容器底部就會(huì)有更多的硫化亞鐵聚集沉積。

2 原油穩(wěn)定塔拆除過(guò)程中防止FeS自燃的施工措施

原油穩(wěn)定裝置拆除過(guò)程中，為預(yù)防FeS自燃現(xiàn)象發(fā)生，最重要一環(huán)就是不能隨意開(kāi)啟設(shè)備容器的人孔、手孔、清掃孔及閥門(mén)等，防止空氣進(jìn)入設(shè)備體內(nèi)，嚴(yán)格控制設(shè)備體內(nèi)的氧氣含量。

這十臺(tái)需拆除的設(shè)備中，原油穩(wěn)定塔的體積、重量及高度最大，其外形尺寸為Φ1m*21m，整體總重量約為18t。下面重點(diǎn)闡述原油穩(wěn)定塔的拆除方案：

（1）拆除接管，迅速封堵

拆卸與穩(wěn)定塔接管連接的第一法蘭螺栓，移開(kāi)閥門(mén)或法蘭接管，迅速采用盲法蘭將兩端封閉。

（2）塔底充水，排除殘氣

在穩(wěn)定塔下端出油口處安裝一閘閥，閥門(mén)外側(cè)安裝進(jìn)水口，緩慢上水；開(kāi)啟穩(wěn)定塔頂部排氣閥，向穩(wěn)定塔體內(nèi)充水，待穩(wěn)定塔頂部排氣閥溢水為止，確保塔體內(nèi)殘余氣體排盡。

（3）注入氮?dú)猓趴辗e水

從穩(wěn)定塔頂部排氣閥向塔體內(nèi)注入氮?dú)?，開(kāi)啟穩(wěn)定塔底部的進(jìn)水口閘閥，直至塔內(nèi)的水排盡，關(guān)閉塔頂?shù)呐艢忾y和穩(wěn)定塔下端的進(jìn)水閘閥。

（4）吊車(chē)預(yù)吊，割斷裙座

采用80t吊車(chē)將穩(wěn)定塔頂部吊起，并使鋼絲繩負(fù)載。采用火焰切割，切斷穩(wěn)定塔體底部裙座。

（5）起吊塔體，緩慢放倒

采用80t吊車(chē)吊起塔體頂部，同時(shí)55t吊車(chē)配合吊起塔底，將穩(wěn)定塔體緩慢平放。

（6）二次充水，排除氮?dú)?/p>

再次將穩(wěn)定塔體充水，置換塔體內(nèi)的氮?dú)夂竺芊狻?/p>

（7）帶水切割，縱向“剖腹”

在平放的穩(wěn)定塔上側(cè)，沿塔體全長(zhǎng)縱向切開(kāi)。

（8）環(huán)向肢解，移運(yùn)站外

對(duì)穩(wěn)定塔環(huán)向切割成三部分，迅速移運(yùn)站外。由于塔體內(nèi)部已完全暴露在空氣中，硫化亞鐵自燃產(chǎn)生的大量熱量散發(fā)到空氣中，也就不可能引發(fā)爆炸。

3 問(wèn)題討論

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目部周密的部署，嚴(yán)格遵守制定的施工措施，原油穩(wěn)定塔及9臺(tái)設(shè)備和管網(wǎng)按期、安全、順利的完成了拆除任務(wù)。

我們覺(jué)得為了防止硫化亞鐵自燃而引發(fā)爆炸，仍然有一些問(wèn)題值得探討：

在原油處理工藝系統(tǒng)內(nèi)，只要有硫存在，必然會(huì)產(chǎn)生硫化亞鐵?；钚粤蚋g產(chǎn)物—FeS是含硫原油處理及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備檢修、拆除的一大“隱形殺手”，目前國(guó)內(nèi)外主要采取隔離法、清洗法和鈍化法等方法防止硫化亞鐵自燃。

隔離法：即防止硫化亞鐵與空氣中的氧氣接觸，如采用惰性氣體保護(hù)或水封保護(hù)。本工程采用隔離法用于原油處理設(shè)備的拆除施工，成功避免了因硫化亞鐵自燃引發(fā)的爆炸事件。

清洗法：對(duì)容器設(shè)備采用蒸汽、酸性溶液或堿性溶液等化學(xué)清洗方法。清洗的廢液必須進(jìn)行一定的化學(xué)處理，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的傷害。

鈍化法：用鈍化劑對(duì)設(shè)備進(jìn)行處理，將易自燃的硫化亞鐵轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化合物，從而防止硫化亞鐵的自燃。這是防止硫化亞鐵自燃最為安全的方法，通過(guò)鈍化消除其活性，達(dá)到阻止其自燃的目的，而且對(duì)設(shè)備腐蝕性小，對(duì)環(huán)保無(wú)影響，但成本較高。

選用何種方法預(yù)防硫化亞鐵自燃，應(yīng)因時(shí)因地、因設(shè)備、因環(huán)境而確定。

1劉忠生,王有華,戴金鈴.酸性水罐氮?dú)獗Ｗo(hù)防止硫化亞鐵自燃事故的設(shè)計(jì)分析[J].當(dāng)代化工，2009,(02).

2萬(wàn)成略，汪 麗.可燃?xì)怏w含氧量安全限值的探索.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，1999.

3謝傳欣，王慧欣.硫化鐵自燃防范研究報(bào)告.中國(guó)石化青島安全工程研究院，2006.

TU7

B

1672-9323（2011）01-0067-02

2010-07-22)