含硫油品储罐腐蚀产物自燃性的热重分析

含硫油品储罐低温湿H2S腐蚀产物FeS的氧化自燃是引起储罐火灾爆炸事故的主要原因.运用SDT-Q600型同步热分析仪对FeS从室温到1 000 ℃的氧化过程进行了实验研究,用不同的动力学模型对热重实验数据进行了相关性分析处理,计算了不同粒径FeS的活化能.结果表明,FeS的氧化自燃过程符合一级反应动力学机制,活化能可以作为衡量FeS氧化自燃性能的一个指标.FeS样品粒径大小对其氧化自燃性有明显影响,随着FeS粒径的减小,TG曲线上氧化起始温度和氧化终止温度降低,其活化能减小.     

油品储罐H_2S对铁锈腐蚀产物自燃性研究

为了分析有氧条件下H2S对铁锈腐蚀产物的自燃性,模拟含硫油品储罐中铁锈(Fe2O3:75%;Fe(OH)3:7%;Fe3O4:18%)在有氧条件下与H2S气体的反应试验。将铁锈与H2S气体、O2按不同比例混合形成的混合物进行反应,再进行所得产物的氧化反应。采用X射线衍射分析法鉴定混合气体与铁锈的反应产物,并研究不同初始O2体积分数下的混合气体与铁锈的反应及其产物的再氧化反应,通过温度变化评价铁锈与H2S气体反应产物的自燃性。结果表明,在有氧条件下,H2S对铁锈腐蚀产物主要是FeS;随着初始O2体积分数的增加,铁锈与H2S的反应伴随其产物的氧化反应,HS对铁锈腐蚀产物的量减小,这种产物再氧化自燃性降低。     

(FeS)m(m=1～6)团簇与O2相互作用的密度泛函理论研究

为探究石化行业中硫铁化合物自燃的微观机理，基于密度泛函理论建立了(FeS)_m(m=1～6)团簇模型，计算O₂在(FeS)_m(m=1～6)团簇上的吸附性质与反应过程。吸附性质计算表明，O₂倾向于吸附在Fe原子周围，随着FeS团簇尺寸增大，吸附能先增大后减小，当m=3时吸附能最大。O₂吸附前后，(FeS)_m(m=1～6)团簇的能隙均逐渐减小，其中(FeS)₃团簇在所有吸附结构中能隙最小，化学活性最好。反应路径计算表明，反应分不同阶段，反应初期有FeSO、SO等产物形成，随着反应进行会生成S₂和FeO,反应后期产物S₂会受热氧化生成SO₂。各阶段反应在动力学和热力学上均是可行的。分析认为FeS的氧化过程是一个自发的多阶段放热反应，FeS的氧化释放大量的热，引发S₂的氧化反应，两步反应形成协同效应，加剧体系的反应进程，使反应体系不断积聚热量直至发生自燃。     

含硫油品储罐危险性研究

考察不同铁氧化物经过不同时间硫化后生成的FeS的氧化性.氧化性越高,给储罐带来的危险性越大.实验结果表明,氧化倾向及危险性与硫化时间有关,并与FeS的生成方式有关.同一铁氧化物分别经0.5 h和6 h硫化后,后者硫化产物的氧化性要大.这是因为经长时间硫化,H2S气体不仅与表面颗粒分子发生完全反应,而且大量的H2S分子扩散到颗粒的内部,与铁氧化物内部分子充分接触发生反应,即硫化程度较完全,生成较多的FeS.同时说明,硫化时间越长,对储罐构成的威胁越大.经6 h硫化后产物的氧化倾向从高到低依次为Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)3生成的硫化产物.     

常温下铁的硫化产物自燃性

含硫油品储运过程中H2S腐蚀产物是常温下硫铁化合物的主要来源,以H2S与铁粉反应制备的硫铁化合物来模拟设备内H2S的腐蚀产物,利用自然氧化的方法测定了硫化反应产物的一次氧化升温和二次氧化升温,考察了铁粉含水量对硫化反应及硫化反应产物自燃性的影响,采用XRD和SEM手段对硫化反应产物进行了表征。结果表明:H2S与铁粉的硫化反应产物为FeS,呈微小颗粒状,覆盖在铁粉表面;硫化反应产物具有自燃性,一次氧化升温最高达到87℃;未被完全氧化的硫化反应产物密封放置一段时间后自燃性明显增加,其二次氧化升温速率最高超过39℃/min;铁粉中含有适量的水可以增加硫化反应速率,提高硫化反应产物的自燃性。     

氧浓度对自燃硫化亚铁钝化行为的影响

为揭示自燃活性硫化亚铁(FeS)气相钝化的机理,使用自主搭建的FeS气相钝化试验装置对实验室合成的自燃活性FeS进行了气相钝化试验.借助拉曼光谱仪对钝化前后的样品进行了分析测试.结果表明:钝化剂氧体积分数大于1.25％时,钝化过程中会放出大量热,具有较高的火灾爆炸风险;钝化剂氧体积分数小于1.25％时,钝化过程中放出热量较少,较为安全.研究表明:在低氧浓度氛围下,钝化后表面的FeS与钝化剂(低浓度氧气)反应产生了自燃活性较低的铁的氧化物,隔离了空气,从而阻止内部自燃活性强的FeS接触空气发生氧化放热甚至自燃,达到了钝化的目的;在较高氧浓度氛围下的FeS钝化是高自燃活性硫化亚铁与充足的氧气完全反应生成不燃的氧化铁.     

硫化亚铁氧化自燃倾向性的实验研究

含硫油品储罐腐蚀产物FeS的氧化自燃是引起储罐火灾爆炸事故的主要原因。用同步热分析仪(STA)在30～900℃范围内对FeS进行热重热流分析,从物理吸附和化学反应的角度分析了不同粒径和不同升温速率FeS的自然氧化倾向性,计算了不同升温速率FeS的活化能。结果表明,FeS样品粒径越小,越容易发生氧化自燃反应;升温速率越大,FeS越不容易氧化。同时,不同升温速率条件下的FeS反应机制各不相同。从实验得出的动力学参数看出,FeS的氧化反应较复杂,而非简单的放热反应。     

硫高温腐蚀及腐蚀产物氧化自燃性的研究

随着炼制原油硫含量的增加,炼油装置的硫腐蚀问题也日益严重.针对硫高温腐蚀状况,用差热-热重分析仪研究硫与Fe(OH)3、Fe2O3和Fe3O4发生硫化腐蚀反应的初始温度,并采用X射线衍射仪鉴定了360 ℃高温无氧条件下硫化腐蚀产物的组成.结果表明,硫与Fe(OH)3、Fe2O3和Fe3O4发生硫化反应的初始温度分别为287.67 ℃、233.34℃和308.47 ℃;高温硫化腐蚀产物主要是FeS2.对硫化产物FeS2进行氧化反应,氧化升温曲线和耗氧曲线表明,硫化腐蚀产物FeS2具有很高的氧化自燃性,在一定条件下能引发油品火灾和爆炸等事故.     

铁粉硫化产物二次氧化自燃性影响因素研究

为防止含硫原油储罐腐蚀产物发生二次氧化而引发火灾或爆炸事故,研究Fe粉硫化产物二次氧化的影响因素。试验以Fe粉为原料,与H2S反应制备Fe S;Fe S与空气接触一次氧化后密闭存放,设定不同的存放时间、温度以及控制不同的一次氧化程度,再分别进行二次氧化,考察这3个因素对二次氧化过程的影响。通过检测样品存放过程中单质S含量变化以及表征样品组成变化,来探究二次氧化过程的机理。结果表明:初次氧化反应生成的单质S能和剩余的Fe S反应生成自燃性更高的多硫化铁,存放时间、温度及一次氧化程度影响多硫化铁的生成量和活性;多硫化铁的含量和活性越高,二次氧化升温越剧烈,样品的自燃倾向性越强。     

含硫油品储罐中硫化铁自燃引发事故原因分析

通过分析含硫油品储罐中活性硫的主要组成及对油品储罐的腐蚀方式,总结了含硫油品储罐中硫化铁的生成方式、自燃性及其主要影响因素。分析认为,尽管活性硫对设备的腐蚀形式多样,但低温湿H2S腐蚀是活性硫对油品储罐的主要腐蚀方式,腐蚀产物极易自燃而引发油品储罐发生火灾和爆炸事故。建立了含硫油品储罐硫化铁自燃事故的故障树(FTA)图并对其最小割集的分析认为:储罐防腐涂层脱落、水的存在和原油含硫是引起顶事件发生的最重要基本事件。通过故障树分析,探讨了硫化铁自燃事故的主要原因并提出相应的预防措施。     

硫化亚铁氧化反应的研究

为了掌握自燃性低的FeS的氧化自燃过程,为预防FeS自燃事故的发生提供理论基础,对不同纯度化学试剂FeS,利用定温、程序升温试验方法,结合XRD、TG-DTA、TG-DSC及化学分析的结果,研究其氧化反应历程.结果表明,不同纯度FeS氧化时,试样都经历了先失重后增重再失重的变化过程.首先失重的是试样中易挥发的杂质,250～300℃时试样质量开始增加,意味着FeS氧化反应的开始.在325～400℃范围内FeS氧化反应复杂,涉及化学反应多,试样质量随试验时间延长而增加,直至恒重,增重的主要物质经XRD表征和化学分析为FeSO4.试验温度达到480℃时,试样质量先增加后减小,增重的主要物质为Fe2(SO4)3,该温度下Fe2(SO4)3分解速率慢.在550～650℃内,Fe2(SO4)3热分解或FeS的完全氧化反应引起试样质量迅速减小.试验温度高于660℃时FeS发生完全氧化反应,最终产物为Fe2O3.具有不同氧化反应活性的FeS,其氧化反应历程也不同.     

元素硫高温腐蚀产物氧化自燃性影响因素的研究

用差热-热重分析仪考察元素硫与Fe(OH)3发生硫化腐蚀反应的初始温度,分析硫化温度、硫化时间、氧化温度和水对高温硫腐蚀产物氧化自燃性的影响。结果表明:元素硫与Fe(OH)3发生硫化反应的初始温度为287.67℃;硫化温度越高,硫化时间越长,元素硫高温硫化腐蚀产物中FeS2的含量越高,氧化自燃性越大;氧化温度对高温硫腐蚀产物的氧化自燃性有很大影响,室温时几乎不发生氧化反应,氧化温度超过95℃后,腐蚀产物的氧化反应速率大幅度提高,对炼油装置安全构成极大威胁;水对高温硫腐蚀产物的氧化自燃性起着重要作用,无水时,高温硫化产物基本不发生氧化反应,少量水存在即可极大影响高温硫腐蚀产物的氧化速率。     

含硫油品储罐腐蚀产物自燃及其防治理论研究

含硫油品储罐内壁腐蚀产物(Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3)与H2S反应生成硫化铁,硫化铁的氧化放热是引起储罐火灾的主要原因.实验模拟了油品储罐中硫化铁的生成,研究了在无氧条件下H2S气体与油品储罐内壁腐蚀产物的反应以及生成的硫化铁在自然环境下的氧化自燃性.结果表明,Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3,以及它们的混合物经硫化后生成的硫化铁具有很高的自然氧化活性,在自然环境中,常温下能迅速和空气中的氧气反应并放出大量的热,热量积聚引起储罐火灾爆炸事故.在实验结论的基础上,提出了一些行之有效的安全防范措施.     

储罐硫腐蚀产物标志性气体的监测

含硫油品储罐内的腐蚀产物与油品中的活性硫反应生成硫化物,而此类硫腐蚀产物氧化自燃是导致储油罐发生火灾、爆炸事故的重要原因.通过试验考察了氧气体积比对硫腐蚀产物氧化自燃过程的影响,探索了铁锈模拟物在氧化过程中SO2气体的释放规律.结果表明:氧气浓度越高,硫腐蚀产物的自燃危险性越大;随着O2浓度增加,氧化反应中SO2的浓度越大,SO2气体析出速度越快,当氧化反应的温度为40℃时,SO2气体浓度达到最大.     

FeS引发储油罐着火温度动态变化曲线的研究

储油罐着火事故被推测是由硫腐蚀产生的FeS氧化引起的。笔者阐述了储罐中FeS形成的原因 ,并采用自然发火绝热测试系统对FeS自然氧化进行 1 9h的跟踪实验 ,观察FeS绝热氧化过程中温度动态变化特性。实验发现 ,FeS氧化由诱导氧化期、中速氧化期和加速氧化期 3个阶段组成。诱导氧化期是积蓄能量 ,激发FeS活性的过程 ,试样温度基本未发生变化 ;中速氧化期是FeS试样表面的分子活性被激发 ,与FeS试样表面吸附的氧气发生氧化反应的过程 ,温度增加较慢 ;加速氧化期是FeS分子内部的活性被激活并进行氧化反应的过程 ,温度迅速升高。结果证明 :随着反应的进行 ,温度随反应时间变化的幅度越来越大 ,氧化反应的反应热不能及时散开而急剧地积累 ,温度急剧地升高 ,将引起油品自燃。此外 ,通过X衍射图和氧化升温曲线证明 ,水是影响FeS氧化的重要因素。     

FeS引发油罐自燃的活化能指标研究

采用Q600型同步热分析仪对178μm的FeS样品在2、5、8、10和15℃/min 5种不同升温速率下进行了热分析实验。通过对热重数据的计算,分析了FeS在不同动力学机制模型函数中的相关系数。结果表明,FeS的自燃氧化过程符合边界控制反应的收缩圆柱体模型;确定了不同升温速率下FeS样品的活化能和指前因子。研究表明,升温速率对FeS活化能的影响比较明显,随着升温速率的提高,FeS的活化能减小,则含硫油品的自燃倾向性增大。     

炼油设备高温H_2S腐蚀产物自燃倾向及影响因素

利用自制的硫化氧化反应装置,研究了Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3高温H2S腐蚀产物的自热性质,并采用扫描电镜分析了腐蚀产物的表面成分与形态.以Fe2O3腐蚀产物为例,研究了空气流量、环境温度及含水量对硫铁化合物自热性质的影响.结果表明,在环境温度40 ℃、空气流量300 mL/min条件下,3种腐蚀产物的自热性由强至弱顺序为Fe(OH)3、Fe2O3、Fe3O4;空气流量、环境温度的提高均会增强硫铁化合物的自热性;含水量低于10%会促进硫铁化合物的氧化反应,水质量分数达到60%氧化反应基本被抑制.     

塔河油田站间伴生气管线腐蚀风险评价

塔河油田某站间伴生气管线输送气体H2S含量较高,若管线发生腐蚀,导致伴生气泄漏会污染环境,造成人员伤害,因此对该管线的腐蚀风险进行了评估。评估结果认为该管线在目前的运行工况和腐蚀环境下,使用GB 6479—2000的20#钢适用于SSC2酸性环境,不会发生硫化物应力腐蚀开裂;预测腐蚀速率为0.51 mm/a,以H2S为主的腐蚀可能产生严重的局部腐蚀或点蚀,需定期进行腐蚀监测。     

炼油装置元素S高温腐蚀产物FeS2的自然氧化性

使Fe2O3和Fe(OH)3分别与元素S在不同条件下进行硫化反应,并采用X射线衍射仪鉴定硫化产物组成,在95 ℃恒温水浴中对硫化产物进行氧化反应,考察了硫化温度和硫化时间对硫化产物自然氧化性的影响.结果表明,元素S高温硫化产物主要是FeS2.硫化产物FeS2具有较高的自然氧化性,随着硫化温度升高,硫化时间延长,硫化产物的自然氧化性增大,更容易发生氧化放热反应,造成油品火灾和爆炸事故.元素S与Fe2O3硫化温度在360 ℃以上,与Fe(OH)3硫化温度在300 ℃以上时,其硫化产物FeS2具有较高的自然氧化性.硫化时间在24 h以上时,Fe2O3、Fe(OH)3的硫化产物自然氧化性较大.     

煤低温氧化阶段指标气体产生规律

为得出阿戛煤矿煤炭低温自燃气体产生的规律,更好地为井下防灭火措施提供救灾决策依据,通过模拟实验系统进行了煤的程序升温实验,分析了煤自燃过程中各种气体的产生特征,确定了阿戛煤矿九煤层的煤自燃指标气体。研究结果表明,随煤温的升高,CO表现出较为明显的规律性,能够很好地表征煤的自燃氧化过程,温度达到160℃时,C2H4浓度会突然增大,随着温度升高其浓度增加的幅度逐渐增大,且不受环境的影响,可以将CO,C2H4作为煤炭自燃氧化的主要指标气体,同时,CH4、C2H6、C2H4/C2H6值、ΔCO/ΔO2值、O2可作为煤炭自燃辅助预警指标。