原油处理装置拆除过程中防止FeS自燃的施工措施

刘 军 黄维安 张长胜

江苏石油勘探局油田建设处 江苏江都 225261

原油处理装置拆除过程中防止FeS自燃的施工措施

刘 军 黄维安 张长胜

江苏石油勘探局油田建设处 江苏江都 225261

本文探讨了FeS生成及FeS与空气中的氧气结合而发生自燃、爆炸的机理。简述了原油稳定塔拆除过程中，为防止FeS自燃现象的发生，保证拆除工作安全、顺利的开展，而制定的施工措施。

FeS 自燃 爆炸

江苏油田富民联合站初建于80年代，该站经过多次改造扩建，主要以原油稳定、油气水分离、注水及污水处理为主。目前根据富民油区产能需要进行调整，将站内停用多年的原油稳定区设备、容器及管网进行拆除。拆除工作量主要涉及原油稳定塔、加热炉、电脱水器、浮头换热器、混烃罐、轻油罐、三相分离器等容器共十台，同时拆除设备容器间的管网。在这些设备容器中，仍然残存有一定量原油和天然气。

2008 年夏天，该站一台三相分离器在开罐作业时，意外发生爆炸，后经专家鉴定是硫化亚铁自燃引起。

江苏油建安装一公司承担原油稳定区设备和管网的拆除任务，面对拆装过程中可能发生硫化亚铁自燃甚至爆炸的风险，经过多次论证制定了周密的施工措施。

要防止硫化亚铁自燃现象的发生，首先要了解硫化亚铁的产生和发生自燃现象的机理。

1 硫化亚铁的产生、自燃机理及分布规律

1.1 硫化亚铁产生的机理

油品中的硫大致分成活性硫和非活性流两大类。活性硫包括单质活性流（S）、硫化氢（H2S）、硫醇（RCH2CH2SH），其特点是在一定温度下与铁反应生成硫化亚铁。

1.2 硫化亚铁自燃的机理

FeS是深棕色或黑色固体，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃。目前的原油处理都采用密闭的工艺流程，即使含有硫化亚铁，也不可能发生自燃现象。硫化亚铁在空气中受热或光照时，与氧发生如下化学反应：

该反应过程中，负二价硫氧化成四价硫，放出一定热量。由于氧化亚铁（FeO）在空气中不稳定，继续发生下列反应：

硫化亚铁与氧气发生反应时，二价铁离子被氧化成三价铁离子放出更大量的热量。由于局部温度急剧升高，在比较密闭的容器中，当其中存在可燃的油或气时，会迅速燃烧，以致发生爆炸事故。

1.3 FeS在原油处理设备中的分布规律

FeS在原油处理设备中的分布一般遵循这一规律：原油中硫含量越高，产生FeS越多；微细的FeS产物会随油品从上游不断地往下游转移；在油品流动速度相对较低的区域，不断地聚集沉积下来，因此在容器底部就会有更多的硫化亚铁聚集沉积。

2 原油稳定塔拆除过程中防止FeS自燃的施工措施

原油稳定装置拆除过程中，为预防FeS自燃现象发生，最重要一环就是不能随意开启设备容器的人孔、手孔、清扫孔及阀门等，防止空气进入设备体内，严格控制设备体内的氧气含量。

这十台需拆除的设备中，原油稳定塔的体积、重量及高度最大，其外形尺寸为Φ1m*21m，整体总重量约为18t。下面重点阐述原油稳定塔的拆除方案：

（1）拆除接管，迅速封堵

拆卸与稳定塔接管连接的第一法兰螺栓，移开阀门或法兰接管，迅速采用盲法兰将两端封闭。

（2）塔底充水，排除残气

在稳定塔下端出油口处安装一闸阀，阀门外侧安装进水口，缓慢上水；开启稳定塔顶部排气阀，向稳定塔体内充水，待稳定塔顶部排气阀溢水为止，确保塔体内残余气体排尽。

（3）注入氮气，排空积水

从稳定塔顶部排气阀向塔体内注入氮气，开启稳定塔底部的进水口闸阀，直至塔内的水排尽，关闭塔顶的排气阀和稳定塔下端的进水闸阀。

（4）吊车预吊，割断裙座

采用80t吊车将稳定塔顶部吊起，并使钢丝绳负载。采用火焰切割，切断稳定塔体底部裙座。

（5）起吊塔体，缓慢放倒

采用80t吊车吊起塔体顶部，同时55t吊车配合吊起塔底，将稳定塔体缓慢平放。

（6）二次充水，排除氮气

再次将稳定塔体充水，置换塔体内的氮气后密封。

（7）带水切割，纵向“剖腹”

在平放的稳定塔上侧，沿塔体全长纵向切开。

（8）环向肢解，移运站外

对稳定塔环向切割成三部分，迅速移运站外。由于塔体内部已完全暴露在空气中，硫化亚铁自燃产生的大量热量散发到空气中，也就不可能引发爆炸。

3 问题讨论

经过项目部周密的部署，严格遵守制定的施工措施，原油稳定塔及9台设备和管网按期、安全、顺利的完成了拆除任务。

我们觉得为了防止硫化亚铁自燃而引发爆炸，仍然有一些问题值得探讨：

在原油处理工艺系统内，只要有硫存在，必然会产生硫化亚铁。活性硫腐蚀产物—FeS是含硫原油处理及储运设备检修、拆除的一大“隐形杀手”，目前国内外主要采取隔离法、清洗法和钝化法等方法防止硫化亚铁自燃。

隔离法：即防止硫化亚铁与空气中的氧气接触，如采用惰性气体保护或水封保护。本工程采用隔离法用于原油处理设备的拆除施工，成功避免了因硫化亚铁自燃引发的爆炸事件。

清洗法：对容器设备采用蒸汽、酸性溶液或碱性溶液等化学清洗方法。清洗的废液必须进行一定的化学处理，否则会对环境造成一定的伤害。

钝化法：用钝化剂对设备进行处理，将易自燃的硫化亚铁转化为稳定的化合物，从而防止硫化亚铁的自燃。这是防止硫化亚铁自燃最为安全的方法，通过钝化消除其活性，达到阻止其自燃的目的，而且对设备腐蚀性小，对环保无影响，但成本较高。

选用何种方法预防硫化亚铁自燃，应因时因地、因设备、因环境而确定。

1刘忠生,王有华,戴金铃.酸性水罐氮气保护防止硫化亚铁自燃事故的设计分析[J].当代化工，2009,(02).

2万成略，汪 丽.可燃气体含氧量安全限值的探索.中国安全科学学报，1999.

3谢传欣，王慧欣.硫化铁自燃防范研究报告.中国石化青岛安全工程研究院，2006.

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