洗苯塔自燃原因分析及预防对策

　　平煤天宏焦化公司捣固型焦炉年产30万t冶金焦，产生煤气1.9万m3/h，配有相应的化产回收系统。自2002年开工以来，内装波纹板（0.8mm钢板冲压而成）填料的塔洗苯塔运转一直正常，塔前煤气含苯18～24g/m3，塔后煤气含苯2～4g/m3，脱除率在90%以上，塔阻力在400～500Pa，各项指标均运行在规定范围内。后因塔阻高在检修过程中出现洗苯塔内的波纹板（0.8mm钢板）填料出现自燃着火，针对自燃现象进行了详细分析，从设备管理和工艺操作等查找发生自燃的原因，并阐述了在今后的操作和检修中应采取的预防对策。

　　1事故经过

　　2006年下半年洗苯塔出现洗苯效果差，脱苯后的煤气含苯6～8g/m3，同时塔阻力也较大，高达900Pa左右。最初考虑到可能是洗苯塔运行时间长，造成洗油渣堵塞波纹板填料和上部捕雾层。首先采用热贫油冲洗塔内填料（由于塔顶装有热贫油喷洒管道），冲洗后塔阻力相应有所好转，1d以后塔阻力又回到900Pa，反复用热贫油冲洗，效果均不明显。后来，讨论分析认为，洗苯塔捕雾层堵塞的可能性较大，决定打开洗苯塔人孔，检查捕雾层和捕雾层下部的波纹板填料是否存在洗油渣堵塞现象。

　　2006年10月16日下午安排停产检查。首先用蒸汽(气压4kg/cm3)通入洗苯塔底部吹扫12h，17日上午11:30打开塔体下部两个人孔和上部捕雾层处人孔，当时温度比较高，从捕雾层人孔处往外冒白色蒸汽，无法检查。下午5:00，当班职工发现靠近捕雾层处的人孔冒黑烟伴有火星喷出，塔体冒青烟（塔体外部油漆被烤燃）。判断塔内可能着火，当班职工迅速在塔底通入蒸汽灭火；同时报告分厂领导，经分厂领导和技术人员商议，决定从塔底通蒸汽灭火，再从塔顶加入低温水进行降温灭火处理。经过一夜的喷水降温，塔体温度基本接近自然温度。事后检查，洗苯塔捕雾层大部分烧坏，塔体内的波纹板填料几乎全部烧变形，在塔盘支撑填料架上存有一层稀薄的红黄色粉末并有硫磺味，对波纹板上的残渣化验分析，其含硫量达4.35%，这充分说明塔体内有大量硫化物存在。

　　2着火原因

　　焦炉煤气中含有的硫化氢气体（中平能化天宏焦化公司煤气净化工艺没有上脱硫工艺），在洗苯过程中，硫化氢气体在煤气冷凝水的作用下形成弱酸，与塔体和波纹板接触反应，生成硫化亚铁。在检修时，硫化亚铁与人孔口处进入的空气接触氧化。由于硫化亚铁和空气中的氧气在塔体内起氧化反应，反应过程中产生大量热量集聚在塔内，当温度达到硫化铁的着火温度时，很容易引发硫化铁自燃。

　　2.1硫化亚铁的生成

　　当有水存在时，这些硫化氢对铁质设备具有明显的腐蚀作用，反应过程：

　　H2S=H++HS-

　　HS-=H++S2-

　　这是一种电化学腐蚀过程。

　　阳极反应:

　　Fe→Fe2++2e

　　阴极反应:

　　2H++2e→H2(渗透钢中)

　　Fe2+与S2+及HS-反应:

　　Fe2++S2-=FeS↓

　　Fe2++H2S=FeS↓+2H+

　　另外，硫与铁还可直接作用生成硫化亚铁：

　　Fe+S＝FeS↓

　　生成的硫化亚铁结构比较疏松，均匀地附着在设备及波纹板壁上[1]。

　　2.2硫化亚铁的自燃

　　在检修洗苯塔时，首先用蒸汽对塔内的填料进行吹扫，硫化亚铁及铁的其他硫化物在塔体内受蒸汽的吹扫加热后与空气（或光照时）产生如下放热反应：

　　FeS+3/2O2=FeO+SO2+49kJ

　　Fe2S3+3/2O2=Fe2O3+3S+586kJ[2]

　　此反应为放热反应，反应后产生的大量热量聚集在塔体内形成自燃着火。

　　3控制硫化铁的生成

　　硫化亚铁的产生过程就是设备的腐蚀过程，有必要从多个方面采取措施，减少对设备的硫腐蚀。

　　3.1从工艺方面入手，减少设备硫腐蚀，控制硫化亚铁的产生。在生产中要严格控制入洗苯塔的煤气温度和贫油温度差（要求夏季贫油温度比煤气温度高出3～5℃，冬季高出5～10℃），防止煤气温度降低出现冷凝水，与硫化氢形成弱酸腐蚀塔体和波纹板填料。最好再上一套硫化氢回收工艺，不但消除了硫化氢对设备的腐蚀，而且也避免了硫化氢气体在煤气燃烧过程中的环境污染问题。

　　3.2在设备方面采取措施，阻止硫化亚铁产生。在易被硫腐蚀的部位，如洗苯塔填料和捕雾层可更换成耐腐蚀的钢材。在兼顾成本的同时，选择价格一般的耐腐蚀钢材，例如选择价格合理而防腐性能较好的316L不锈钢。在工艺许可的情况下，也可以选择陶瓷和塑料填料，消除硫化亚铁的生成。

　　3.3加强岗位操作管理，防止因操作不当，造成硫化亚铁的不断生成。在洗苯操作中，严格要求贫油的温度始终比煤气温度高，夏季贫油温度比煤气温度高出3～5℃，冬季高出5～10℃。为了保证适宜的洗苯温度，规定煤气进入洗苯塔前，应在终冷洗萘塔内冷却至18～28℃，贫油温度低于30℃，另外，在购进洗油时，严把洗油含酚关（洗油含酚＜0.5%），防止贫油水乳化，影响脱水效率和洗苯效果等。

　　4灭火及硫化铁的处置办法

　　在正常生产过程中，由于洗苯塔内的填料和空气是隔绝的，硫化亚铁不会产生自燃。但停工检修期间，煤气管线和塔体断开，为了避免在检修期间引起检修人员煤气和油气中毒。在检修之前，向塔体内吹入蒸汽置换煤气和油气。吹过蒸汽的洗苯塔温度比较高，此时填料的温度将要接近硫化氢的着火温度，此时再打开人孔，硫化亚铁与空气中的氧接触生成硫化铁并放出热量，放出的热量和原有蒸汽吹扫热量不能很好地散发出去，当聚集到一定程度很容易产生自燃着火现象。

　　发现着火时不要惊慌，安排人员封堵底部的人孔，阻止空气进入塔内并及时在塔底通入蒸汽灭火，同时从塔顶加水降温,一定要把自燃火势控制在初始状态,否则后果极其严重。对于其他有可能产生硫化亚铁的设备和煤气主管道的动火，一定要通入水蒸气保持一定的湿度，防止见明火燃烧。另外，从容器中清理出来的硫化亚铁,要求及时浇水装入袋子中,并保持湿润,外运填埋和空气隔离,防止自燃和环境污染[3]。

　　5结束语

　　检修前，根据设备自身特点及以往的实践经验，做好硫化亚铁自燃预案，一旦发生自燃事故，立即采取措施，防止事故范围扩大，减小经济损失。

　　设备用蒸汽吹扫清洗时，对于弯头、拐角等盲区要做特别处理，确保吹扫质量，防止残油及剩余油气的存在。对密闭容器一定要自然冷却，达到常温后再打开人孔，避免硫化亚铁高温自燃引发爆炸和火灾事故。

　　设备打开人孔后，首先要自然通风冷却，不能急于检查和处理问题，然后在进入之前必须用清水冲洗，保证内部构件湿润，对清除的硫化亚铁应及时装入袋中浇湿后运出，并尽快采取深埋处理。

　　检修期间，特别是在气温较高的环境下，注意降温通风处理，在检修过程中，必须有人进行现场监护和检查力度，一旦发现问题要及时处理，避免检修人员受到人身伤害。