应用钝化清洗消除硫化亚铁隐患
来源:用户上传
作者:
摘 要：笔者所在的公司二套催化装置年加工能力60万吨，现在采用减压渣油原料（常减压装置主要加工大庆原油掺炼少部分俄油）。在装置检修期间经常发生因硫化亚铁自燃造成设备冒烟现象，如果不及时发现和处理会造成火灾事故。车间以往做法是人工除锈、定点存放、按时浇水，塔器和设备通过公司的消防车定期浇水保持湿润和冷却，固废由公司集中处置。在应用钝化清洗后，能够及时有效地清除设备上的锈垢，消除硫化亚铁隐患。
关键词：硫化亚铁；钝化清洗；安全管控
在停工检修时，设备管线铁锈中硫化亚铁与空气接触会出现冒烟、产生自燃现象，危及装置的顺利停工、检修。通过装置停工检修时应用了硫化亚铁钝化清洗技术，有效地消除了硫化物，在塔器内部形成了一层钝化膜，消除了硫化亚铁自燃的隐患，消除了为处置硫化亚铁固废带来的麻烦。钝化清洗工作可以进一步发展成为工艺全流程的清洗，取代或部分取代炼油化工装置的检修工作，真正做到“气不上天、油不落地、声不扰民”。
1 硫化亚铁在设备中的形成机理
FeS的颜色多为黑或棕两种，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃。硫有两种主要形式存在于油品中：活性硫、非活性硫。活性硫在石油及其馏分中的有单质活性硫（S）和硫化氢（H2S）及硫醇（RSH）。其突出表现是在与金属相遇后产生金属硫化物。超过200℃，硫化氢遇上铁立即产生FeS。在360至390℃产生率尤为突出，到450℃上下变化逐渐缓慢且趋近于变化消失。到350至400℃左右，单质硫会轻松和铁化合产生硫化亚铁（FeS）。而此刻的温度，H2S出现分解：H2S→S+H2
产生活性硫与铁的效果最激烈。
超过200℃，硫醇也与铁产生变化：
RCH2CH2SH + Fe → RCHCH2 + FeS + H2
石油及其馏分中的非活性硫含量较低，包括多硫化物、环硫醚等。它们的特点为不可以和铁直接产生反应，却在受热之后产生分解为活性硫，产生的活性硫以前述规则与铁产生变化。硫化物不同在温度不同的情况下分解，硫腐蚀也会不同程度的发生[1]。
硫化物如果是复杂的，其处于120℃左右分化开始，H2S产生，在120至210℃之间较为激烈，处于350至400℃则最为激烈的情况发生，在480℃就可以分解完毕。
炼油及化工工艺领域，硫能存在的地方，硫化亚铁也一定产生，其存在的环境物质的硫的存在形式、硫含量、流速、温度都会影响到它的产生程度。持续产生的硫化亚铁受其组成和性质的影响较大。通常讲，其在三到六个月期间迅速产生，再之后为积累期间，如此看来开工经过了三个月之后，硫化亚铁即存在了。如果工作停止，会有冒烟、自燃产生。疏松结构的硫化亚铁假使产生，对钢铁无保护性，硫化亚铁即快速产生。
2 硫化亚铁在设备中的危害
分布于设备工艺的FeS通常规律遵循：产物腐蚀较多的硫化亚铁，其含量硫较高在其介质中，而即便硫含量在介质中只有百万分之几的工艺设备，打开通常也能发生硫化亚铁自燃的情况。究其因素非是其介质含硫量高，却因为微细量硫化亚铁腐蚀产物在部分区域会轻易产生沉积，即便很低的硫含量就能发生设备腐蚀。由于设备内的物料有滞留区，该区域流速低，设备表面腐蚀生成的硫化亚铁很难被物料带走。这样，在大负荷、长周期、多周期连续运行的设备，设备内将积聚一定量的硫化亚铁[2]。
由于塔设备内的硫化亚铁不是纯净物，与污泥、油垢等混在一起形成垢污，如果垢污中存在碳和重质油，其在硫化亚铁的作用下，会迅速燃烧，放出更多的热量，易造成火灾爆炸事故。此外，硫化亚铁的存在、与空氣中的氧接触、一定的温度，是硫化亚铁在设备检修中发生自燃的三要素。若避免自燃事故发生，至少要消除其中之一要素。使用钝化剂消除硫化亚铁活性是个合适的选择，通过钝化消除其活性，达到阻止其自燃的目的。
3 钝化清洗原理
清洗液略显碱性，pH值7-8，通过设置的清洗流程在管线和设备内部浸泡，与硫化亚铁进行反应，生成的液体颜色呈淡红色。反应产生的液体经过公司环保部门分析，符合公司排放标准，可以直接通过装置的污水系统排放至公司污水处理场。
4 钝化清洗流程
以分馏塔（T201）和轻柴油汽提塔（T202）为例：①助剂泵、清洗槽和耐油胶管为清洗辅助设备；②人工将清洗液和一定比率的水注入清洗槽内，通过助剂泵注入到分馏塔（T201）塔顶，利用装置原有的泵P205和P203打通清洗流程。其他系统及其管线方案清洗流程与分馏塔系统一致。
综上所述，得出结论：①通过钝化清洗，设备内锈蚀清理较干净，经检测达到排放标准；②设备内部的钝化膜在整个检修期内保持较好，没有硫化亚铁继续生成；③清洗液经过公司质检部采样监测，符合公司污水排放标准；④分馏塔（T201）顶部部分塔盘及稳定塔（T301）顶有部分铁锈，说明在设备的较高部位浸泡不够充分；⑤在与清洗公司共同制定清洗方案时不仅要考虑流程不留死角，还要考虑设备耐压水平，避免压力过高造成设备泄漏；⑥本次钝化清洗，达到预期目的，实现检修期间硫化亚铁的安全管控；⑦建议钝化清洗推广至炼化装置管线中，取代管线吹扫。
参考文献：
[1]彭力.石油化工企业安全管理[M].北京：石油工业出版社， 2004.
[2]董宇鹏.石油化工企业安全生产现状分析及IT技术应用[J].科技风，2018（05）：20-27.
作者简介：
付玉军（1973- ），男，大学本科学历，工程师，在炼化装置从事安全技术管理工作。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14851073.htm
