平煤天宏焦化公司搗固型焦爐年產30萬t冶金焦,產生煤氣1.9萬m3/h,配有相應的化產回收系統。自2002年開工以來,內裝波紋板(0.8mm鋼板沖壓而成)填料的塔洗苯塔運轉一直正常,塔前煤氣含苯18~24g/m3,塔后煤氣含苯2~4g/m3,脫除率在90%以上,塔阻力在400~500Pa,各項指標均運行在規定范圍內。后因塔阻高在檢修過程中出現洗苯塔內的波紋板(0.8mm鋼板)填料出現自燃著火,針對自燃現象進行了詳細分析,從設備管理和工藝操作等查找發生自燃的原因,并闡述了在今后的操作和檢修中應采取的預防對策。
1事故經過
2006年下半年洗苯塔出現洗苯效果差,脫苯后的煤氣含苯6~8g/m3,同時塔阻力也較大,高達900Pa左右。最初考慮到可能是洗苯塔運行時間長,造成洗油渣堵塞波紋板填料和上部捕霧層。首先采用熱貧油沖洗塔內填料(由于塔頂裝有熱貧油噴灑管道),沖洗后塔阻力相應有所好轉,1d以后塔阻力又回到900Pa,反復用熱貧油沖洗,效果均不明顯。后來,討論分析認為,洗苯塔捕霧層堵塞的可能性較大,決定打開洗苯塔人孔,檢查捕霧層和捕霧層下部的波紋板填料是否存在洗油渣堵塞現象。
2006年10月16日下午安排停產檢查。首先用蒸汽(氣壓4kg/cm3)通入洗苯塔底部吹掃12h,17日上午11:30打開塔體下部兩個人孔和上部捕霧層處人孔,當時溫度比較高,從捕霧層人孔處往外冒白色蒸汽,無法檢查。下午5:00,當班職工發現靠近捕霧層處的人孔冒黑煙伴有火星噴出,塔體冒青煙(塔體外部油漆被烤燃)。判斷塔內可能著火,當班職工迅速在塔底通入蒸汽滅火;同時報告分廠領導,經分廠領導和技術人員商議,決定從塔底通蒸汽滅火,再從塔頂加入低溫水進行降溫滅火處理。經過一夜的噴水降溫,塔體溫度基本接近自然溫度。事后檢查,洗苯塔捕霧層大部分燒壞,塔體內的波紋板填料幾乎全部燒變形,在塔盤支撐填料架上存有一層稀薄的紅黃色粉末并有硫磺味,對波紋板上的殘渣化驗分析,其含硫量達4.35%,這充分說明塔體內有大量硫化物存在。
2著火原因
焦爐煤氣中含有的硫化氫氣體(中平能化天宏焦化公司煤氣凈化工藝沒有上脫硫工藝),在洗苯過程中,硫化氫氣體在煤氣冷凝水的作用下形成弱酸,與塔體和波紋板接觸反應,生成硫化亞鐵。在檢修時,硫化亞鐵與人孔口處進入的空氣接觸氧化。由于硫化亞鐵和空氣中的氧氣在塔體內起氧化反應,反應過程中產生大量熱量集聚在塔內,當溫度達到硫化鐵的著火溫度時,很容易引發硫化鐵自燃。
2.1硫化亞鐵的生成
當有水存在時,這些硫化氫對鐵質設備具有明顯的腐蝕作用,反應過程:
H2S=H++HS-
HS-=H++S2-
這是一種電化學腐蝕過程。
陽極反應:
Fe→Fe2++2e
陰極反應:
2H++2e→H2(滲透鋼中)
Fe2+與S2+及HS-反應:
Fe2++S2-=FeS↓
Fe2++H2S=FeS↓+2H+
另外,硫與鐵還可直接作用生成硫化亞鐵:
Fe+S=FeS↓
生成的硫化亞鐵結構比較疏松,均勻地附著在設備及波紋板壁上[1]。