天然气处理站废脱硫剂安全处置方法研究

天然气处理站废脱硫剂安全处置方法研究摘要：本文对天然气处理站生产工艺流程中硫化铁的产生机理进行分析，指出其自

燃的特性是导致安全事故的主要原因；针对硫化铁的理化性质及废脱硫剂的化学成

分提出几种有效处理废脱硫剂的方法，并结合天然气处理站检修时处理废脱硫剂的

实际改良目前传统的安全处理方式。

关键词：废脱硫剂，硫化铁，产生机理，自燃，安全处置方法

1废脱硫剂的化学成分分析

1.1FeS产生机理

目前，天然气处理站工艺流程中设有天然气酸性组分脱除单元，主要针对的是井口

伴生气中含有的少量H2S。该工艺中脱硫塔脱硫原理归于非再生性脱硫中较为典型的Slurrisweet法，主要以EF-2型特种氧化铁常温精脱硫剂为依托，其有效成分为

Fe2O3。由于Fe3+具有的强氧化性能与S2—发生氧化还原反应:

由此可见，FeS一部分是由于我站脱硫工艺单元中脱硫剂与天然气中含有的H2S组分反应过程中产生；另一部分是由于生产设备、储罐上铁分子与含硫物质(包括单质硫、硫化氢和有机硫化物等)长期发生腐蚀作用而生成的。其中，反应过程中产生的FeS

是其主要来源。

1.2废脱硫剂的主要化学成分

在实际生产中，EF-2型特种氧化铁常温精脱硫剂主要脱除的是天然气中的H2S，而这些气体中都含有一些其它杂质，如反应中生成的硫油垢、水等，这些杂质在气体穿过脱硫剂时停留在脱硫剂表面，包裹住了Fe2O3颗粒，使Fe2O3失去了吸附H2S能力，即丧失了脱硫能力。这些气体中存在着部分的SO2气体，SO2与Fe2O3在高温条件下生成不能再生的FeSO4和Fe2(SO4)3。由于实际生产当中，不能保证脱硫剂始终保持在碱性条件下进行，所以也有大量的FeS生成。

综合以上因素，最终废脱硫剂上包含有单质硫、无机硫(FeS，FeSO4，Fe2S3，

Fe2(SO4)3等)和有机硫等的混合物。

2废脱硫剂的危害性分析

2.1对安全生产的危害

2.1.1FeS的理化性质

外观与性状：暗灰色至灰黑色金属片状或粒状固体

相对分子量：879l

相对密度(水=1)：4.75～5.40

熔点(℃)：1179

溶解性：不溶于水

FeS属于极易自燃的硫化物燃点仅为40℃，处于溶液状态时自燃特性难以表现，一旦FeS表面溶液蒸发干将会具有上述特性会瞬间燃烧，发生如下反应：

硫化铁自燃不会发出火焰，只是达到炽热状态。

2.1.1FeS的危害性

硫化铁的危害性是由其极易自燃的特性决定的。

FeS本来很致密，当系统存在H2或反应生成H2(如H2S腐蚀金属将会H2生成)FeS便会变得疏松不再致密，结果将导致腐蚀向纵深方向发展进而形成层状的FeS层。同时，在脱硫塔内壁上生成的硫化铁，一般与腐蚀物质(如铁锈等)结合在一起形成含有硫化铁的腐蚀沉淀物，这种腐蚀沉淀物具有多孔结构，因此它的导热性较差，且有一定的吸附氧气的能力。这种

沉淀物如不及时清除，暴露于空气中，硫化铁便会发生如下反应：

由以上反应可看出，铁的硫化物氧化反应放出大量的热，热量积蓄在具有多孔结构

的硫化铁的沉淀物中。当积蓄的热量使温度升高至硫化铁的自燃点，便会发生自燃。若有少量水的存在，能使硫化铁涨碎，增加氧化表面积，加速自燃过程。因此在检

修期间打开脱硫塔顶部、下部人孔时混入大量空气将导致吸附于容器壁及废脱硫剂

表面的FeS自燃。我站也曾发生过更换压缩机低压气入口缓冲罐滤网时硫化铁与空

气接触自燃、冒烟的现象。

天然气处理站生产装置内存在大量易燃物质，容器中可燃气处于较小的空间，硫化

铁自燃势必引起可燃气体的燃烧。当可燃气体的浓度达到爆炸极限时，将会引起爆炸。

2.2对环境的危害

硫化铁属低毒物，具有刺激性，误服可引起胃瞒刺激症状，长期吸入该粉尘，可能

引起肺铁末沉着症；此外，硫化铁自燃的产物是硫化氢、氧化硫等物，对人体极其

有害；其化学性质较活泼，接触酸或酸性气能产生有毒气体.受高热分解放出有毒气体.对环境有害，对水体可造成污染。

由上述分析可知，废脱硫剂因表面附着大量的硫化物使其具有极大的危险性，若随

意丢弃在污染环境的同时会造成安全隐患，引发火灾、爆炸等事故。每年我站在检

修期间会产生60多方的废脱硫剂，需要进行妥善的安全处置。

3废脱硫剂的安全处置方法

3.1增湿法

此方法可看作是诸多安全处置方法的前序步骤，避免FeS遇空气后自燃。

每年检修期间更换脱硫剂前对脱硫塔进行蒸汽处理等操作步骤时，硫化铁容易堆积

于塔底部.在打开塔人孔时，此时，塔器温度较高，由于空气进入，硫化铁遇空气极易燃。因此在打开人孔之后，需要从顶部人孔处喷水增湿，对脱硫塔进行水洗处理，然后打开底部人孔及卸料口让硫化铁随水冲出。再用车连水带废脱硫剂转移至安全

地带。

同样的道理，可以修建水池对废脱硫剂进行水封处理，有效避免其自燃的特性。

3.2废弃处置

即在规定场所用焚烧法处置或者采取异地深埋法掩埋。由前部分的化学反应方程式

可知此两种方法使用过程中都会伴随S02气体产生，而S02消散于大气中会对环境造成二次污染；而且反应中放出大量的热存在一定的危险性，掩埋或焚烧处置场所的

选择显得尤为重要。异地深埋法，按照相关规范需要在地下修筑槽盖，距地面6m以上密闭的钢筋混凝土槽，处理费用较高。

3.3酸洗法

此方法是利用硫化铁能与酸液反应的化学特性，将之溶解于酸液中且释放出H2S或S02气体。

这种方法的潜在难点是如何处理H2S或S02气体。对于H2S气体而言最简单的一种处理方法就是排放至现有的火炬系统并燃烧它，这就要求装置很好地配置管线接到火炬塔上。值得注意的是仅仅是将H2S燃烧转化为了S02气体，仍然伴随有此种气体的生成及排放问题。

3.4化学抑制法

此种方法与酸洗法配合使用，核心技术是处理酸洗过程中产生的H2S气体。可选用的第一种化学试剂为氢氧化钠将H2S转化成硫化钠，尽管硫化钠的危险性比H2S小，但处理这种碱性废物也有难处；另一种方法是将一种还原剂直接加入酸液中，用于此目的的还原剂可以将H2S气体转化成另一种化合物，当和H2S发生反应时，这种化台物或残留于溶液中，或形成沉淀。

这种方法存在的问题是化学添加剂的清洗能力和H2S总量的抑制程度。因此，就可能需要一种辅助系统一或用火炬燃烧或用碱液清洗。

这两种方法的共同之处是都需要安全地处理清洗过程中产生的酸和其它化学品。