硫铁化合物低温氧化过程研究

发布时间：2017-12-20 00:33

  本文关键词：硫铁化合物低温氧化过程研究　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：原油中的活性硫很容易腐蚀设备,腐蚀产物与空气接触发生氧化反应,进而引发火灾和爆炸事故,研究硫铁化合物低温氧化过程,具有重要意义。本文以铁锈模拟物为原材料研究硫铁化合物低温氧化过程,铁锈模拟物由Fe_2O_3、Fe_3O_4和Fe(OH)_3组成,质量分数分别为61.5%、27.8%和10.7%,硫化后生成不稳定的硫铁化合物,与空气接触后极易自燃。通过硫铁化合物样品的氧化升温曲线,研究不同干燥时间对氧化过程的影响,测定样品自燃点并研究含水率、粒度和通风条件对自燃点的影响;通过S单质和硫酸根(SO_4~(2-))离子的含量变化研究固态S元素迁移过程,通过SO_2气体浓度变化规律探究气态S元素迁移过程。主要研究内容如下:采用测温系统研究不同干燥时间对硫铁化合物样品氧化升温曲线的影响。结果表明:未干燥的样品1和干燥0.5 h的样品2温度明显升高,存在三个升温阶段,氧化速率较大,干燥1 h的样品3和干燥2 h的样品4没有明显升温趋势;样品1和样品2的最大升温速率分别为2.81℃/s和2.77℃/s,氧化倾向性分别为647.14℃2/s和870.36℃2/s,表明二者具有较高的氧化自热倾向性,样品3和样品4几乎没有氧化自热倾向性。干燥0.5 h的样品自燃点为77.2326℃,自燃点较低,表明样品自热倾向性较高;含水率为5%的样品自燃点最低,自燃危险性最大,含水率较高(10%)和较低(1%)的样品自燃点均较高,自燃危险性较小;样品粒度越小,自燃点越低,自燃危险性越大,反之,自燃危险性越小;打开通风橱后,空气流量增大,供氧条件得以改善,促进氧化反应进行,使硫铁化合物自燃点降低,样品自燃危险性更大。研究S单质在氧化过程中含量变化。结果表明:第一升温阶段样品温度低于自燃点,发生不完全氧化反应,S单质质量迅速增加;第二升温阶段S单质的氧化反应和样品自燃进程相互促进,S单质质量比第一升温阶段少,比未氧化时多;第三升温阶段S单质被氧化生成SO_2气体,质量迅速减少,甚至低于未氧化时的。研究硫酸根(SO_4~(2-))离子各阶段含量变化。结果表明:SO_4~(2-)离子含量随氧化反应进行整体呈上升趋势,SO_4~(2-)离子含量变化代表着样品中硫化铁被氧化的量,单位时间内硫酸根离子(SO_4~(2-))含量变化越大,样品氧化速率越大。运用ecom-D烟气分析仪研究SO_2气体浓度变化规律及空气流量对气体浓度的影响。结果表明:空气流量为100ml/min时,样品温度没有达到自燃点,释放出极少量的SO_2气体;空气流量为200ml/min时,样品温度超过自燃点,释放出大量的SO_2气体;在研究范围内,空气流量越大,开始释放出SO_2气体的时间越早,SO_2气体的最大浓度值越大,在最大浓度值附近持续时间也越长;结合升温状况,SO_2气体浓度变化可以表征硫铁化合物的氧化进程。结合实验结果,关于硫铁化合物自燃防治措施,可以采用控制温度、控制氧气浓度、控制水分、利用钝化法、添加缓蚀剂的预防措施;也可以采用设置SO_2气体自动控制连锁装置,及时发出警报的治理措施。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.21

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