硫化亚铁自燃在检修中的危害及预防

摘要： 普光气田为高含硫气田，自投产以来，检维修单位经常接触到各种涉硫作业，这给作业人员安全带来一定的影响，本文通过对硫化亚铁自燃产生的危害及采取预防措施进行了分析，最终成功保证了作业期间的安全。

Abstract: Puguang gas field has high sulfur. Since the production, the prosecution service units have access to the various operations involved in sulfur, which gives operators some impact on safety. The paper analyzed the hazards produced by spontaneous combustion of ferrous sulfide and the preventive measures and at last ensured the security during operation.

关键词： 硫化亚铁；硫化氢；自燃；预防措施

Key words: ferrous sulfide；hydrogen sulfide；spontaneous combustion；preventive measures

中图分类号：O6文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）25-0310-01

1 概述

普光气田位于四川省宣汉县境内，是目前国内探明最大的高含硫化氢（13％～18%）和二氧化碳气田。由于原料气中含有浓度较高的硫化氢从而带来一系列设备、管线的硫腐蚀问题。并在运营期间形成硫化亚铁，硫化亚铁自燃现象在检修过程中最为常见，给检修人员的人身安全和设备的安全带来很大的危害。

2 硫化亚铁（FeS）的化学特性

FeS是深棕色或黑色固体，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃。

2.1 硫化亚铁（FeS）生成机理

硫化氢（H2S）与铁反应生成硫化亚铁（FeS）。Fe+H2S=FeS+H2

硫与铁反应生成硫化亚铁（FeS）。Fe+S=FeS

2.2 硫化亚铁自燃机理及危害 设备在含硫环境中运行，经长时间积累，设备中硫化亚铁含量越来越多，一旦停产检修打开设备人孔时，空气中的氧气和硫化亚铁发生反应，产生大量的热量，导致局部温度过高，在高温环境下，硫化亚铁与氧气反应速度加快，形成连锁反应。这时周围一旦有可燃介质（如设备填料、可燃气体等），会迅速燃烧，发生火灾爆炸事故。

硫化亚铁在燃烧过程中，会产生大量的有害气体――硫化氢，硫化氢可以与人体内的某些酶发生作用，抑制细胞呼吸，造成人体组织缺氧，使人体器官因缺氧而中毒，甚至死亡。所以在检修过程中，防硫化氢中毒也是重中之重。

硫化亚铁及铁的其他硫化物在空气中发生反应如下：

FeS+2/3O2=FeO+SO2+49kj

2FeO+1/2O2=Fe2O3+271kj

FeS2+O2=FeS+SO2+222kj

Fe2S3+2/3O2=Fe2O3+3S+586kj

2.3 硫化亚铁自燃案例分析 2010年1月25日，某厂因配电室配电柜需要进行检修，造成硫磺成型机停机，再熔器需切换至伴热状态备用，温度控制在140℃左右。2010年1月26日值班人员发现：再熔器温度控制器高报，显示温度160℃。当班班长立即组织人员到装置现场进行检查，打开再熔器观察口发现再熔器容器内液硫着火。值班干部立即启动应急处置预案，利用现场配备的水管线实施紧急扑救，终于将再熔器内火势全部扑灭，再熔器温度降至130℃。

原因分析：①再熔器为常压容器，空气可通过烟筒及螺旋输送器进入再熔器；再熔器及其内部的蒸汽盘管均采用碳钢材质，材料中的铁与空气中的氧气反应生成Fe2O3，Fe2O3与再熔器内残留的微量硫化氢反应生成FeS，空气中的O2充分进入与FeS中发生化学反应生成Fe2O3和单质硫并释放大量的热，造成局部温度过高从而引发自燃着火事故（硫磺燃点：190℃-220℃）。②细粉硫与水的混合物通过螺旋输送器输送至再熔器，少量水（硫化亚铁中含水20%以下）的引入会导致硫化亚铁的起始自热温度降至常温，从而使硫化亚铁在常温下也能发生自热和自燃；少量的水进入再熔器会导致再熔器内伴热盘管及容器壁腐蚀速度加快，生成大量的FeS。

3 硫化亚铁自燃的预防措施

3.1 选择抗硫管材 降低钢材中的硫元素及磷元素含量，提高钢材的耐腐蚀能力，是现在含硫气田管道和设备在选材上采用比较多的一种方式。选取抗硫管材，减缓硫化亚铁生成速度，在检修中可以一定程度上预防硫化亚铁自燃。

3.2 设备管道内表面防腐 通过对设备内表面进行喷镀耐腐蚀金属或涂耐腐蚀材料等，减少硫化物与铁物质接触面积，降低硫化亚铁的产生，也可达到预防硫化亚铁自燃的目的，但在生产过程中如果设备或管道里的介质流速较大或设备中易磨损的部位不宜采用喷镀隔离技术。

3.3 使用钝化剂，消除硫化亚铁活性 在设备检修过程中，使用硫化亚铁钝化剂，消除硫化亚铁活性，是现在较为常见阻止硫化亚铁自燃所采用的一种方式。

3.4 检修中控制氧含量，防止硫化亚铁自燃 硫化亚铁氧化必须在有氧环境中才能发生放热反应，所以在检修之前，用氮气对设备内部的可燃气体进行置换，使硫化亚铁不能与空气中的氧接触发生氧化反应。进设备作业时，不能同时打开上下人孔，只打开需作业处人孔，否则空气会形成对流，使设备内氧含量大大提高。但需要特别注意的是为了防止人员进入设备内窒息，检修人员应佩戴长管空气呼吸器进入。

3.5 降低温度、保持湿润 高温环境能加速硫化亚铁氧化，所以在检修时，应安排专人时刻监测设备的温度变化，一旦发现设备温度升高，必须采取有效的降温措施，决不能让人员进入设备内作业，须在设备内温度冷却至室温以下，且采取防止硫化亚铁自燃的必要措施后才可进行施工。

3.6 其他预防措施 ①检修时应做好硫化亚铁自燃应急预案，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。②加强巡检。检修期间，特别是在气温较高的环境下，必须加强检查，及时发现，及时处理。③清除的硫化亚铁应装入袋中浇湿后运出设备外，并尽快采取深埋处理。④从人为因素上减少事故发生，如缩短设备运行周期，提高设备检修频次，检查防腐涂层的腐蚀情况，并及时恢复脱落的防腐涂层。

4 结论

通过以上分析，我们掌握了硫化亚铁产生的机理，硫化亚铁自燃的原理和危害，并阐述了防止硫化亚铁自燃的措施。在工程检修或施工中，我们按照设计要求和技术防范措施进行施工，保证了人身和设备的安全，未发生一起因硫化亚铁自燃引起的事故。

参考文献：

[1]张振华，李萍，赵杉林等.硫化亚铁引发储油罐火灾危险性的研究[J].中国安全科学学报.