采油井站施工現(xiàn)場(chǎng)硫化亞鐵自燃研究

林惠春

摘要：原油中普遍含有活性硫，在一定條件下，原油中的活性硫與鋼制管道、設(shè)備、容器等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫化亞鐵。在采油井站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)清罐、拆裝儀表、更換閥門(mén)時(shí)，硫化亞鐵在與空氣充分接觸及光照的條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放熱量并導(dǎo)致自燃，若處置不當(dāng)則有可能造成原油、天然氣火災(zāi)和爆炸事故。錦州采油廠通過(guò)對(duì)發(fā)生在稠油井站施工現(xiàn)場(chǎng)硫化亞鐵自燃現(xiàn)象的分析研究，制定了相應(yīng)的防范措施，有效減少了稠油井站施工現(xiàn)場(chǎng)硫化亞鐵自燃事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：采油 施工現(xiàn)場(chǎng) 硫化亞鐵自燃 預(yù)防

1 概述

近年來(lái)石油化工企業(yè)在現(xiàn)場(chǎng)工程建設(shè)施工中火災(zāi)和爆炸事故時(shí)有發(fā)生，究其原因，其中有違反操作規(guī)程或現(xiàn)場(chǎng)操作失誤等人為因素所至；也有對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備環(huán)境變化情況分析認(rèn)識(shí)不足，未能提前采取有效的防護(hù)措施所至，其中就包括由物質(zhì)自燃引發(fā)的火災(zāi)和爆炸事故。鑒于原油、天然氣的易燃易爆屬性，且稠油采油站現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)施工中，硫化亞鐵自燃現(xiàn)象已有發(fā)生，為避免由物質(zhì)自燃導(dǎo)致采油施工現(xiàn)場(chǎng)原油、天然氣火災(zāi)和爆炸事故。有必要對(duì)稠油區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)施工中硫化亞鐵自燃現(xiàn)象進(jìn)行剖析，找出切實(shí)可行的預(yù)防措施。

本文以遼河油田錦州采油廠發(fā)生的兩起硫化亞鐵自燃現(xiàn)象為案例的，對(duì)采油現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)施工中硫化亞鐵自燃現(xiàn)象的產(chǎn)生及預(yù)防措施進(jìn)行了探討。

2 硫化亞鐵自燃案例

案例1：采油58號(hào)站緩沖罐清砂自燃。2010年8月25日，遼河油田錦州采油廠采油作業(yè)四區(qū)58號(hào)站組織2號(hào)緩沖罐清砂工作。開(kāi)蓋前泵工將罐內(nèi)殘余原油打凈，9點(diǎn)10分上部人孔打開(kāi)，無(wú)異常現(xiàn)象。10點(diǎn)30側(cè)面封頭人孔打開(kāi)后，有疑似蒸汽氣體開(kāi)始從上人孔口冒出，中午12：00時(shí)，緩沖罐上部人孔口冒出白煙，而且越來(lái)越大，越來(lái)越濃，并伴有刺鼻氣味，罐體溫度上升?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員迅速組織對(duì)下人孔蓋進(jìn)行緊固封堵，將上人孔用濕毛氈進(jìn)行封堵，防止空氣再次進(jìn)入，避免了重大事故發(fā)生。

案例2：采油82號(hào)站外輸管線自燃。2010年8月27日下午，采油作業(yè)四區(qū)82號(hào)站更換外輸天然氣氣表。按照操作流程倒好閥門(mén)，拆下氣表后發(fā)現(xiàn)氣表兩端管線內(nèi)充滿(mǎn)了黑色粉末，并且伴有刺鼻氣味，從東側(cè)與氣表連接的法蘭接口處黑色粉末開(kāi)始冒白煙，散發(fā)的熱量使管壁發(fā)燙?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員立即佩戴好空氣呼吸器，以防硫化氫中毒。用硫化氫檢測(cè)儀檢測(cè)管內(nèi)剩余氣體的硫化氫含量為70mg/m3，西側(cè)與氣表連接的法蘭接口處的黑色粉末分散開(kāi)后也開(kāi)始冒白煙發(fā)生自燃。管內(nèi)黑色粉末自燃后生成一種紅色粉末，采油站分別進(jìn)行了取樣之后對(duì)流程內(nèi)的異物進(jìn)行了清理、掩埋，恢復(fù)生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)殘余黑色粉末化驗(yàn)分析，其成分主要是雜質(zhì)、油污以及硫化亞鐵。

3 硫化亞鐵自燃機(jī)理

硫化亞鐵及鐵的其它硫化物在空氣中受熱或光照時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：FeS+3/2O2=FeO+SO2+49KJ

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

FeS2+O2=FeS+SO2+222KJ

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

4 稠油區(qū)塊采油施工現(xiàn)場(chǎng)硫化亞鐵自燃分析

4.1 稠油蒸汽吞吐開(kāi)采方式，容易生成硫化亞鐵，原油和天然氣中普遍含有活性硫，包括單質(zhì)活性硫（S）、硫化氫（H2S）、硫醇（RSH），可以和金屬直接反應(yīng)成金屬硫化物。在200℃以上，干硫化氫可和鐵發(fā)生直接反應(yīng)生成FeS。在350～400℃下，單質(zhì)硫很容易與鐵直接化合生成FeS。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，管線、設(shè)備、容器內(nèi)附著或堆積的硫化亞鐵暴露在空氣中和光照下，在氣溫較高時(shí)，易發(fā)生自燃。其中采油58號(hào)站2號(hào)緩沖罐屬于備用罐，長(zhǎng)期使用過(guò)程中，罐內(nèi)壁形成了一定量的硫化亞鐵，在打開(kāi)上下人孔蓋后，空氣形成對(duì)流，硫化亞鐵與空氣充分接觸，至中午12時(shí)氣溫持續(xù)升高，光照持續(xù)加強(qiáng)，加快了硫化亞鐵的氧化速度，導(dǎo)致了自燃的發(fā)生。

通過(guò)以上兩個(gè)案例可以看出，在管道或容器中存在硫化亞鐵的情況下，造成其自燃的直接因素就是密閉管線或容器敞開(kāi)后硫化亞鐵與空氣接觸，并被光照。

4.3 有資料顯示，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，硫化亞鐵粒徑變細(xì)以后，其起始自熱溫度向低溫移動(dòng)呈降低趨勢(shì)；而少量水的引入會(huì)導(dǎo)致硫化亞鐵的起始自熱溫度降至常溫，從而促使硫化亞鐵在常溫下發(fā)生自熱和自燃。

5 施工過(guò)程中防護(hù)措施

5.1 加強(qiáng)清罐及“三合一”、分離器、儀表等的拆卸監(jiān)護(hù)工作，對(duì)于長(zhǎng)期停用設(shè)備，如聯(lián)合站、采油站的油罐、緩沖罐分離器、管線等，要先清洗后再打開(kāi)。

5.2 鑒于2次硫化亞鐵自燃案例皆發(fā)生在夏季最炎熱天氣，要盡量減少夏季清罐、“三合一”、分離器、儀表等的拆卸工作量。

5.3 天然氣管線、輸油管線（尤其是閑置管線）拆裝閥門(mén)或儀表時(shí)，要具備噴淋條件，保證在發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)，可以迅速散熱，避免由氧化反應(yīng)進(jìn)而引起自燃。

5.4 外委施工中涉及管線打開(kāi)、清罐和分離器拆裝前，要對(duì)承包商進(jìn)行危害告知，督促其注意檢查罐體的結(jié)合處、管線的連接處、彎頭處等易產(chǎn)生硫化亞鐵堆積和自燃的位置，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施預(yù)案。

6 實(shí)施效果

自2012年開(kāi)始，全面實(shí)施上述防范措施，截止目前為止，錦州采油廠稠油區(qū)塊井、站施工現(xiàn)場(chǎng)，未再發(fā)生硫化亞鐵自燃現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉英凡，廉美蓉.硫化亞鐵自燃的預(yù)防[J].清洗世界，2012（03）.

[2]宋繼勇，彭志林，曾蘭芳.硫化亞鐵自燃在檢修中的危害及預(yù)防[J].價(jià)值工程，2011（25）.

[3]路榮博.硫化亞鐵自燃防范措施淺析[J].廣東化工，2012（11）.endprint