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炼油设备硫腐蚀产物的生成与自燃倾向

颜炳琳  
【摘要】: 进口原油中硫含量不断增加,炼油设备硫腐蚀问题日益严重,由硫腐蚀产物的氧化放热引发的火灾和爆炸事故时有发生。对不同方式生成的硫腐蚀产物的自燃倾向及其影响因素的研究,在实际生产中具有重要意义。 本文根据硫腐蚀的原理,实验模拟了低温电化学腐蚀、铁的氧化物低温湿H_2S腐蚀、铁的氧化物高温H_2S腐蚀、高温硫铁共熔四种方式硫铁化合物的生成。考察了炼油设备不同方式生成的硫铁化合物的自燃倾向。指出,在低温和高温腐蚀条件下,铁的氧化物硫化产物均为成分和分子结构复杂的硫铁化合物,自燃倾向较强;低温湿硫化氢腐蚀产物中,由于存有少量的水分和硫化过程中生成的单质硫,具有比铁的氧化物高温硫腐蚀产物更强的自热性质;通过SEM发现Fe_2O_3、Fe_3O_4、Fe(OH)_3硫腐蚀产物具有不同的表面形貌,是造成三者自热性质有所差异的主要原因。低温电化学腐蚀产物和高温硫铁共熔物均是成分单一、分子结构简单的FeS,自燃倾向较弱,但在空气中会被缓慢氧化成Fe_2O_3。 研究了硫铁化合物氧化反应时关键因素的影响机理。指出空气流量的增加,增加了氧气的浓度,提高了氧化反应速率;环境温度的提高,由于反应活化能较低,不会明显增强氧化反应速率,但FeS_2等更多的硫铁化合物分子会被激发而参与反应,增强了硫铁化合物的自燃倾向;含水量60%时硫铁化合物自燃倾向基本被抑制,但是含水量5%可以促进氧化反应,因为少量的水会参与氧化反应生成单质硫。 通过对低温与高温硫腐蚀产物自燃倾向的综合分析,指出硫铁化合物“自燃”的实质,是在铁的氧化物的催化作用下,原油中的硫被氧化生成二氧化硫的过程。


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