原油處理裝置拆除過程中防止FeS自燃的施工措施

劉 軍 黃維安 張長勝

江蘇石油勘探局油田建設處 江蘇江都 225261

原油處理裝置拆除過程中防止FeS自燃的施工措施

劉 軍 黃維安 張長勝

江蘇石油勘探局油田建設處 江蘇江都 225261

本文探討了FeS生成及FeS與空氣中的氧氣結合而發生自燃、爆炸的機理。簡述了原油穩定塔拆除過程中，為防止FeS自燃現象的發生，保證拆除工作安全、順利的開展，而制定的施工措施。

FeS 自燃 爆炸

江蘇油田富民聯合站初建于80年代，該站經過多次改造擴建，主要以原油穩定、油氣水分離、注水及污水處理為主。目前根據富民油區產能需要進行調整，將站內停用多年的原油穩定區設備、容器及管網進行拆除。拆除工作量主要涉及原油穩定塔、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，同時拆除設備容器間的管網。在這些設備容器中，仍然殘存有一定量原油和天然氣。

2008 年夏天，該站一臺三相分離器在開罐作業時，意外發生爆炸，后經專家鑒定是硫化亞鐵自燃引起。

江蘇油建安裝一公司承擔原油穩定區設備和管網的拆除任務，面對拆裝過程中可能發生硫化亞鐵自燃甚至爆炸的風險，經過多次論證制定了周密的施工措施。

要防止硫化亞鐵自燃現象的發生，首先要了解硫化亞鐵的產生和發生自燃現象的機理。

1 硫化亞鐵的產生、自燃機理及分布規律

1.1 硫化亞鐵產生的機理

油品中的硫大致分成活性硫和非活性流兩大類。活性硫包括單質活性流（S）、硫化氫（H2S）、硫醇（RCH2CH2SH），其特點是在一定溫度下與鐵反應生成硫化亞鐵。

1.2 硫化亞鐵自燃的機理

FeS是深棕色或黑色固體，難溶于水，密度4.74g/cm3，熔點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，也不可能發生自燃現象。硫化亞鐵在空氣中受熱或光照時，與氧發生如下化學反應：

該反應過程中，負二價硫氧化成四價硫，放出一定熱量。由于氧化亞鐵（FeO）在空氣中不穩定，繼續發生下列反應：

硫化亞鐵與氧氣發生反應時，二價鐵離子被氧化成三價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，當其中存在可燃的油或氣時，會迅速燃燒，以致發生爆炸事故。

1.3 FeS在原油處理設備中的分布規律

FeS在原油處理設備中的分布一般遵循這一規律：原油中硫含量越高，產生FeS越多；微細的FeS產物會隨油品從上游不斷地往下游轉移；在油品流動速度相對較低的區域，不斷地聚集沉積下來，因此在容器底部就會有更多的硫化亞鐵聚集沉積。

2 原油穩定塔拆除過程中防止FeS自燃的施工措施

原油穩定裝置拆除過程中，為預防FeS自燃現象發生，最重要一環就是不能隨意開啟設備容器的人孔、手孔、清掃孔及閥門等，防止空氣進入設備體內，嚴格控制設備體內的氧氣含量。

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

（1）拆除接管，迅速封堵

拆卸與穩定塔接管連接的第一法蘭螺栓，移開閥門或法蘭接管，迅速采用盲法蘭將兩端封閉。

（2）塔底充水，排除殘氣

在穩定塔下端出油口處安裝一閘閥，閥門外側安裝進水口，緩慢上水；開啟穩定塔頂部排氣閥，向穩定塔體內充水，待穩定塔頂部排氣閥溢水為止，確保塔體內殘余氣體排盡。

（3）注入氮氣，排空積水

從穩定塔頂部排氣閥向塔體內注入氮氣，開啟穩定塔底部的進水口閘閥，直至塔內的水排盡，關閉塔頂的排氣閥和穩定塔下端的進水閘閥。

（4）吊車預吊，割斷裙座

采用80t吊車將穩定塔頂部吊起，并使鋼絲繩負載。采用火焰切割，切斷穩定塔體底部裙座。

（5）起吊塔體，緩慢放倒

采用80t吊車吊起塔體頂部，同時55t吊車配合吊起塔底，將穩定塔體緩慢平放。

（6）二次充水，排除氮氣

再次將穩定塔體充水，置換塔體內的氮氣后密封。

（7）帶水切割，縱向“剖腹”

在平放的穩定塔上側，沿塔體全長縱向切開。

（8）環向肢解，移運站外

對穩定塔環向切割成三部分，迅速移運站外。由于塔體內部已完全暴露在空氣中，硫化亞鐵自燃產生的大量熱量散發到空氣中，也就不可能引發爆炸。

3 問題討論

經過項目部周密的部署，嚴格遵守制定的施工措施，原油穩定塔及9臺設備和管網按期、安全、順利的完成了拆除任務。

我們覺得為了防止硫化亞鐵自燃而引發爆炸，仍然有一些問題值得探討：

在原油處理工藝系統內，只要有硫存在，必然會產生硫化亞鐵。活性硫腐蝕產物—FeS是含硫原油處理及儲運設備檢修、拆除的一大“隱形殺手”，目前國內外主要采取隔離法、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或水封保護。本工程采用隔離法用于原油處理設備的拆除施工，成功避免了因硫化亞鐵自燃引發的爆炸事件。

清洗法：對容器設備采用蒸汽、酸性溶液或堿性溶液等化學清洗方法。清洗的廢液必須進行一定的化學處理，否則會對環境造成一定的傷害。

鈍化法：用鈍化劑對設備進行處理，將易自燃的硫化亞鐵轉化為穩定的化合物，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，通過鈍化消除其活性，達到阻止其自燃的目的，而且對設備腐蝕性小，對環保無影響，但成本較高。

選用何種方法預防硫化亞鐵自燃，應因時因地、因設備、因環境而確定。

1劉忠生,王有華,戴金鈴.酸性水罐氮氣保護防止硫化亞鐵自燃事故的設計分析[J].當代化工，2009,(02).

2萬成略，汪 麗.可燃氣體含氧量安全限值的探索.中國安全科學學報，1999.

3謝傳欣，王慧欣.硫化鐵自燃防范研究報告.中國石化青島安全工程研究院，2006.

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1672-9323（2011）01-0067-02

2010-07-22)