含硫油品储罐热自燃事故的早期规律研究文献综述
2020-03-20 23:46:27
随着国民经济的发展,我国对原油的需求急剧增加。而全球范围内轻质油的时代已经过去,取而代之的则是高含硫的重质油,含硫油品在加工及储运过程中的硫腐蚀所引起的自燃问题日益凸现,由此造成的火灾和爆炸事故损失愈发巨大。例如,1992年2月10日,茂名炼油厂精制车间l4#和52#油品储罐发生火灾;1996年广州石化公司的石脑油储罐发生的油品自燃事故;1998年,金陵石化公司南京炼油厂成品车间619#粗汽油储罐因罐壁腐蚀产物产生焦硫化铁,在罐顶出现火苗造成火灾;2000年10月,天津石化公司某炼油厂石脑油储罐发生爆炸事故;2002年3月3日,锦西石化分公司储运厂调和车间大型化工轻油罐发生火灾事故。[5]这些事故给国家造成了巨大的经济损失和严重的社会影响,所以研究含硫油品储罐自燃的机理,从本质上认识事故发生的原因,采取适当的措施防止事故发生、制定合理的应急救援预案尽可能地减小事故损失,已成为工程界迫在眉睫的任务。
关于含硫油品储罐自燃事故影响因素的研究,国内外学者做了大量工作。Mellor研究表明FeS只在潮湿环境中才发生自然氧化。Baltrus等研究证明从煤中分离得到的FeS2的表面氧化受空气湿度的影响要比受O2压力的影响大。Borek研究认为湿度是影响FeS氧化的重要因素,指出空气的相对湿度是否小于50%,是FeS氧化反应是否可控的临界量。对于可控反应,其反应产物主要是Fe3O4,还含有少量的ɑ#8212;Fe2O3;对于失控反应,其反应产物主要是ɑ#8212;Fe2O3和ɑ#8212;FeO(OH)。Shuk1a等研究证实在26~27℃时FeS2氧化反应速率随粒径的增大而降低。Walker等对FeS的反应活性与粒子密度分布问的关系进行了研究,发现粒径小表面积大的FeS颗粒比粒径大表面积小的FeS颗粒氧化放出的热量多。他们还发现FeS的氧化随颗粒粒径的增大而发生不完全氧化。Dunn等研究认为O2在FeS的自燃中有重要的作用,提出含氧量小于10%是硫铁化合物氧化反应是否可控的临界量。[2]
此外,我国在此领域也做了很多工作。辽宁石油化工大学研究人员利用自然发火绝热测试系统,对硫化亚铁氧化进行绝热跟踪试验,考察了硫化亚铁绝热氧化过程中温度动态变化特性,分析了试验试样中水分、空气流量及硫化亚铁的粒度对氧化升温特性的影响。昆明理工大学研究了硫化亚铁在水蒸气下不同温度的失重曲线,并对燃烧产物进行了X衍射分析。郭先健对FeS与水蒸气的反应机理的研究结果表明,在不同温度下,硫具有不同的存在形态。大庆石油学院根据电化学原理,系统地分析研究了石油储罐硫化物的形成和硫自燃的化学机理,探讨了石油储罐硫自燃控制技术。南京工业大学对含硫油品储罐腐蚀自燃火灾进行了研究探索,已经取得阶段性研究成果,例如对含硫油品进行了腐蚀试验模拟研究,利用扫描电子显微镜对试样腐蚀表面进行了特征分析,并利用X衍射仪对腐蚀产物的组成和结构进行了分析,进一步对含硫油品储罐腐蚀自燃机理和事故原因进行了研究和分析。[3]此外,国内学者也对湿度、FeS颗粒度、单质S、硫化时间、是否有油存在、环境温度、空气流速、O2浓度等不同因素对FeS氧化自燃性的影响作了系统研究。
有研究表明,含硫油品储运过程中的自燃事故,主要是因为在低温、含水的环境中,含硫油品中的活性硫和有机硫使生产装置和罐壁发生电化学腐蚀和化学腐蚀而生成FeSx;在生产或储存操作过程中,腐蚀产生的FeSx遇空气氧化产生高温高热而导致自燃事故的发生。而储罐中容易被活性硫腐蚀产生FeSx的是一种由61.5%的Fe2O3、27.8%的Fe3O4和10.7%的Fe(OH)3组成的混合物。
参考文献:
[1] 王志荣,蒋军成,潘旭海.含硫油品储罐腐蚀自燃理论及实验研究[J].石油化工高等学校校报,2002,15(4): 65-69.
[2] 赵声萍,蒋军成,张树娟.基于模型化合物的含硫油品储罐自燃事故的多因素影响[J].南京工业大学学报,2012,34(1): 5-9.
[3] 赵雪娥,蒋军成,张明广等.自然环境硫化铁自燃的影响因素[J].石油化工高等学校学报,2006,19(3):68 -71.
[4] 蒋军成,王三明,王志荣等.含硫油品储罐自燃机理及事故原因分析[J].安全与环境学报,2001,1(2):7 -10.