炼油设备硫腐蚀产物的生成与自燃倾向

【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。