液体硫磺储存安全技术探讨
张伟
【期刊名称】《《硫酸工业》》
【年(卷),期】2019(000)003
【总页数】4页(P23-25,27)
【作 者】张伟
【作者单位】中原油田普光分公司达州天然气净化有限公司 四川达州636156
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ125.1+1
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随着国内大型高含硫气田的开发，硫磺产量急剧增加，液硫储罐罐容加大是必然的趋势。液硫的最佳储存温度区间比较狭窄，对于储存设备要求较高。并且液硫储存过程中，伴随着硫化氢气体的存在逸散，由于储罐材质的限制，极易发生硫化亚铁自燃事故，给大型液硫储运工程带来较大的安全隐患。目前国内在用最大的液硫储罐位于普光气田天然气净化厂，单罐储存能力为5 000 m3，共建设有储罐10座，总体储存能力为50 000 m3。大型液硫储存项目的建立，对液硫储运安全技术提出了更高的要求。 1 硫磺的物理化学性质
液体硫磺属二级易燃品,相对密度1.96。液体硫磺能溶解硫化氢，其溶解度随温度的升高而增加，温度下降硫化氢即析出。硫化氢有剧毒，同时可能引发气体爆炸。硫磺的导电性和导热性都很差。硫磺易燃，燃烧时呈淡蓝火焰，放出有毒和刺激性气体，如二氧化硫。硫磺燃烧温度一般为248～261 ℃，粉状硫磺燃烧温度在190 ℃左右，正常情况下，硫磺在空气中的燃烧速度很慢。
人员如长时间、过多的暴露硫烟雾中时，会引起眼睛、肺和呼吸系统不适，如果暴露在烟雾中持续时间超过30 min，就需要佩戴防毒面具或者护目镜。硫磺烟雾接触皮肤后，会发
生接触性皮炎，使皮肤奇痒，甚至产生红疹病。长期吸入后，易疲劳、头痛、眩晕、多汗、失眠、心区疼痛和不适、消化不良。最高容许质量浓度为2 mg/m3。生产人员工作时，要穿工作服、戴防毒口罩、乳胶手套。失火时，可用雾状水、蒸汽和二氧化碳灭火器扑救。 2 储罐硫化亚铁自燃分析
2.1 储罐材料腐蚀性分析
通过对硫腐蚀及储罐材质、结构分析研究，储罐易发生如下3种因腐蚀引发自燃的情况。
1)长期处于气相空间的储罐内壁腐蚀特别严重，其防腐涂层被硫化成一层胶质膜，覆盖于罐壁腐蚀产物FeS之上，使FeS缓慢氧化时的热量不容易及时释放，促进了其自燃现象的发生。
2)在罐顶通风口附近，FeS与空气接触迅速氧化，热量不易积聚；但挥发出的硫蒸气在储罐顶部结晶成燃点较低的单晶硫颗粒，掺杂在块状、松散结构的焦硫化亚铁中，为焦硫化亚铁中FeS自燃提供了充分的燃烧条件。
3)当储罐进行液硫付料作业时，大量的空气倒吸入储罐的气相空间，且原先隐藏于液硫中的FeS渐被暴露出来，并在胶质膜薄弱部位首先发生氧化，迅速发热自燃，甚至导致火灾爆炸事故。
2.2 硫化亚铁自燃机理
硫化亚铁在空气中受热或光照时，发生如下反应并放出大量热能：
FeS+3/2O2FeO+SO2 +49 kJ
2FeO+1/2O2Fe2O3 +271 kJ半球型摄像机
FeS2+O2FeS+SO2 +222 kJ
Fe2S3+3/2O2Fe2O3+3S+586 kJ
硫化亚铁自燃过程中若没有可燃物支持，会产生白SO2气体，伴有刺激性气味，同时放出大量的热。当周围有可燃物(如硫磺)时，会冒出浓烟，并引发火灾。
2.3 硫化亚铁自燃特点
内孔撑圆涨紧夹具硫化亚铁自燃特点如下。
1)发生地点事先不确定。
2)燃烧时放热量大。
3)燃烧速度快，散热速度慢，易烧坏设备管线。
消音降噪4)燃烧的同时产生大量有毒气体。
5)宜使用水或水蒸气扑灭。防鼠器
这些特点使得硫化亚铁自燃更具隐蔽性，对其防治非常困难，事故时有发生。如：1996年，某公司发生一起由硫化亚铁而引起的石脑油罐自燃事故；1998年，某石化公司某油品分厂成品车间粗汽油储罐，因硫化亚铁的自燃而引起罐顶出现火苗，酿成火灾；2003年9月，某公司某烷基苯厂分馏塔因硫化亚铁自燃导致烧塔事故的发生；2005年7月，某公司焦化装置冷焦水罐由硫化亚铁氧化自燃发生闪爆事故；2006年3月，某公司1 600 kt/a焦化装置冷焦水罐由硫化亚铁引发闪爆。
硫化亚铁自燃的危害不单在于损坏设备，造成巨大的经济损失，而且硫化亚铁的自燃产生的二氧化硫等有毒气体，带来严重的环境污染问题并严重危害检修人员的身体健康。
3 大型液硫储罐温控技术
3.1 液硫储存温度研究
液硫的凝固点为112.8～119.3 ℃，液硫黏度随温度变化较为敏感，温度过高或过低液硫黏度迅速升高，影响液硫输送[1]。
建立液硫黏度试验测试模型，开展液硫黏度与储存温度关系测试，以确定最佳储存温度区间，测试数据见表1。液硫黏度-温度关系见图1。
表1 液硫黏度试验测试数据温度/℃液硫黏度/(Pa·s)温度/℃液硫黏度/(Pa·s)1170.0119278.211270.008 319763.221370.007 020746.531470.006 422732.781570.006 223719.1016741.242578.3217773.53070.1018792.21
图1 液硫黏度-温度关系
结合表1 和图1液硫黏度-温度关系，该天然气净化厂液硫储罐液硫储存温度控制在135～142 ℃。
水貂笼3.2 大型储罐温控技术应用
针对国内首次开发的特大型液硫储罐特点，为实现液硫均匀伴热，创新设计上、中、下3套伴热系统。每个液硫储罐罐底设计蛇形蒸汽加热管16组，总加热面积200 m2，加热管总长1 850 m，沿罐底呈床式分布；罐壁设计环形蒸汽加热管20组，加热面积170 m2，加热管总长1 600 m，依罐壁环形分布；罐顶设计外置螺旋形蒸汽加热盘管8组，加热面积60 m2，管总长640 m。液硫储罐加热蒸汽用0.4 MPa、180 ℃过热蒸汽，在蒸汽进入储罐之前通过减温减压器自动调节伴热蒸汽温度，以控制储罐内的液硫温度。每组均有独立阀门调节进入储罐的蒸汽流量，控制液硫温度。
整个储罐自上而下分布3组热电偶温度变送器，用于储罐底部、中部及顶部液硫温度监测，保持液硫处于135～142 ℃，温度数据远传至区域控制室操作台，操作人员可依据液硫温度及液位高低合理控制加热蒸汽，也可作为判断液硫是否着火的重要依据。
4 液硫储罐安全措施
4.1 储罐铝膜喷涂防护技术
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