活性铁硫化合物自燃反应特性与表观动力学研究
铁硫化合物自燃是引起油气生产装置和储罐着火、爆炸类事故的重要原因之一。近年来，随着原油含硫量上升，相关燃烧爆炸事故及防范技术更加引起化工和安全人员的关注。为了开展石油石化工艺安全研究，本课题进行了以活性硫化亚铁为代表的铁硫化合物氧化自燃反应特性及表观动力学实验研究，主要实验内容和结果如下: 1、以硫酸亚铁铵和硫化钠为反应物，通过液相合成法制备样品;以铁氧化物和硫化氢气体为反应物，通过气固相反应合成样品。活性测试实验发现液相合成样品20℃（室温）自燃，气固相合成样品80℃左右自燃，购买样品400℃左右自燃，液相合成样品与储罐铁硫化合物的反应特性类似，具备开展本课题所需的条件。 2、通过XRD、电子探针技术、光学显微镜、SEM/EDX和TEM表征液相合成样品。SEM/EDX显示液相合成样品是以硫化亚铁为主的铁硫化合物，化学式为Fe1-xS，x接近0;电子探针测定铁、硫摩尔比为0.9998;样品X射线衍射峰不明显，属于非晶态物质;TEM结果显示样品微观状态下呈枝状延伸生长，最小结构约十几纳米。 3、通过程序升温测定硫化亚铁热重、放热曲线，研究样品在空气中自燃反应及升温速率、氧浓度、气流量对其影响，结果表明:空气下，样品先物理吸附，再生成单质S，最后生成SO2;参数设置范围，影响效应为升温速率＞氧浓度＞气流量。通过等温法分别测定空气与氧气下，样品自燃反应，结果表明:空气下，样品80℃开始发生生成S、质量增加的反应;氧气下，样品50℃开始发生生成SO2、质量降低、强烈放热的反应。 4、通过FWO法推算活性硫化亚铁常温时反应，氧气气氛中样品机理函数为G(α)=[-ln(1-α)]4;空气气氛中机理函数为G(α)=[-ln(1-α)]1.5。高温时，采用AKTS软件计算活化能，结果表明:微分和积分法对应活化能大部分在100-150kJ/mol;ASTME698法对应活化能约90-100kJ/mol;反应气含氧量越高，ASTME698法对应活化能越低。
铁硫化合物;自燃反应;表观动力学;温度控制
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
高建村
2017
中文
O622.7
91
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）