硫化氢HS危害及防护

1、硫化氢(H2S)危害及防护平安经验分享内容提要概 况硫化氢的特性硫化氢的来源和分布硫化氢的危害硫化氢的检测与防护在石油天然气中，硫主要以化合物形态存在，分有机硫和无机硫两类。硫化氢：化学分子式H2S我国现已开发的油气田不同程度地含有硫化氢气体，有的含量极高。 如四川油田，华北油田，塔里木油田塔中、轮古等地区。概 况概 况华北油田的赵48井，试油起电缆时，诱发井喷失控，纯硫化氢气体大量喷出，当场有6人死亡，数人中毒，造成20余万的逃亡。四川的垫25井井喷失控，外泄硫化氢气体迫使方圆数公里百姓弃家逃难。四川局威远23井，下入7N80的技术套管，对丝扣连接不放心，在连接处用电焊加固，而该井含硫化氢气

2、体且压力大，很快就将焊口蹩破，井口被抬掉，引起爆炸着火，火焰高达100m，3min后井架被烧塌，烯烧了44天，损失1亿元。1994年8月，克拉玛依油田某养鸡场在清理下水道过程中，因硫化氢中毒死亡2人。概 况1997年11月12日21：30，新疆局采油一厂稀油作业区3号站，在进行管线酸洗清水顶替过程中，由于管线破裂而泄漏，在露天的情况下，3名职工在距离破口15m处中毒死亡，其他人员乘车前去观察，5人相继中毒，到次日00：30有7人死亡，1人深度中毒。1998年3月24日，四川局温泉4井，在川东开江钻至1700m时发生溢流后关井，因表层套管下入较浅，井内硫化氢气体窜入煤矿，造成煤矿职工11人死亡，

3、34人受伤，25口煤井停产。1997年，中原油田采油厂在管道清洗中产生硫化氢气体，造成3人相继中毒死亡。概 况2003年12月23日，位于重庆市开县高桥镇的中石油川东钻探公司罗家16H井发生特大井喷事故，井内喷射出的大量含有剧毒硫化氢的天然气四处弥漫，造成243人中毒死亡，2142人入院治疗、万人被紧急疏散安置。此次事故造成的直接经济损失高达6400余万元。1 硫化氢的特性1.1 硫化氢的危险特性1.2 硫化氢的物理化学特性易燃硫化氢的燃点为260甲烷为595，燃烧时为兰色火焰，并生成危害人眼睛和肺部的二氧化硫SO2。1.1 硫化氢的危险特性爆炸极限当硫化氢浓度在4.3%46%时，与空气混合能

4、形成爆炸性混合物，遇明火高热能引起燃烧爆炸。甲烷爆炸浓度5%15%。与浓硝酸或其它强氧化剂剧烈反响，发生爆炸。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。1.1 硫化氢的危险特性毒性硫化氢是无色气体、剧毒、酸性气体，人的肉眼看不见。 硫化氢气体是仅次于氰化物的剧毒、易致人死亡的有毒气体。它的毒性为一氧化碳CO的56倍，是二氧化硫SO2的7倍。 它对人体的致命浓度为500ppm，在正常情况下，对人体的平安临界浓度是不能超过20ppm的。与人体组织中碱性物质结合形成硫化钠，从而造成组织损害。1.2 硫化氢的物理化学特性气味硫化氢在低浓度时可闻到臭鸡蛋味，当浓度高于时，人的嗅觉迅速

5、钝化而感觉不出来硫化氢的存在。相对密度空气1硫化氢气体相对密度1.176(相对空气)，比空气重，因此，在通风条件差的环境下，极容易聚集在低凹处。1.2 硫化氢的物理化学特性溶解度硫化氢能在液体中溶解。硫化氢易溶于水。在水溶液中主要离解成HS、H、S2离子，生成氢硫酸，具有局部刺激作用。亦溶于醇类、石油溶剂和原油。对金属都有强烈的腐蚀作用，如果溶液中同时含有CO2或O2，其腐蚀速度更快。溶解度与温度、气压有关，随温度升高溶解度下降。颜色：无色、剧毒、酸性气体。密度；(相对空气) 1.176 ，比空气重，因此，极容易聚集在低凹处。气味： H2S有一种令人讨厌的臭鸡蛋味。爆炸极限：当H2S浓度在4.

6、3%46%时，在空气中形成的混合气体遇火将产生强烈的爆炸。可燃性：燃烧时产生兰色火焰，并生成危害人眼睛和肺部的SO2 。可溶性：H2S易溶于水和油， H2S的溶解度随温度升高溶解度下降。沸点：液态H2S的沸点很低，因次我们通常看到的是气态的H2S。硫化氢气体的特性硫化氢的特性2 硫化氢的来源和分布2.1 硫化氢的来源2.2 硫化氢的分布2.3 硫化氢的浓度概念自然环境中的硫化氢气体是由含蛋白质的物质，特别是蔬菜或动物体，氨基酸等腐败变质产生的。在各式各样的有机质中也有硫化氢，包括一些人们意想不到的地方，例如:船舱、矿坑、制浆厂、沼泽地、下水道等地方。石油工业中有许多特殊场所有硫化氢气体，能产生

7、硫化氢气的地方主要有:钻井、修井、生产采油、炼厂、油罐车等。 火山活动产生硫化氢气体，对大气造成污染。2.1 硫化氢的来源2.1 硫化氢的来源油气井硫化氢来源：热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解，产生硫化氢。石油中烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温复原作用而产生硫化氢。通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的硫化氢上窜而来硫化氢气的地方石油工业能产生钻井修井生产采油炼厂2.1 硫化氢的来源2.1 硫化氢的来源钻井作业中硫化氢主要来源有：某些钻井液泥浆处理剂在高温热分解作用下产生硫化氢；某些钻井液泥浆中细菌的作用；钻入含硫化氢地层时侵入井内。2.1 硫化氢的来源采油作业中硫化氢主要来源有1

8、/2在采油作业中有9处极易与硫化氢气体接触的场所。与实际操作直接有关的6处：(1)水、油或乳化剂的储藏罐。(2)用来别离油和水、乳化剂和水的别离器。(3)空气枯燥器。(4)输送装置、集油罐及其管道系统。(5)用来燃烧酸性气体的放空池和放空管汇。(6)提高石油回收率也可能会产生硫化氢。2.1 硫化氢的来源采油作业中硫化氢主要来源有2/2在采油作业中有9处极易与硫化氢气体接触的场所。与设备所在地有关的3处：(1)装载场所。油罐车一连数小时的装油，装卸管线时管理不严，司机没有经过专门培训，而引起硫化氢气体泄漏。 (2)计量站调整或维修仪表。 (3)气体输入管线系统之前，用来提高空气压力的空气压缩机。

9、 2.1 硫化氢的来源修井作业中硫化氢主要来源有： 在修井时循环罐和油罐是硫化氢的主要来源。循环罐、油罐和储浆罐周围有硫化氢气体，这是由于修井时循环、自喷或抽吸井内的液体进入罐中造成的。硫化氢可以以气态的形式存在，也可存在于井内的钻井液中。注意:井内液体中的硫化氢可以由于液体的循环、自喷、抽吸或清洗油罐释放出来。翻开油罐的顶盖、计量孔盖和封闭油罐的通风管，都可能有硫化氢向外释放，在井口、压井液、放喷管、循环泵、管线中也可能有硫化氢气体。2.1 硫化氢的来源炼厂石油加工时释放硫化氢的途径归为七种:密封件；连接件；法兰；处理装置(包括冷凝装置)；排泄系统；取样凡尔；其他破裂部位。处理装置是一种相当

10、危险的地方。进入处理装置去清洗处理塔、去除污垢或进行其他维修作业，都可能有硫化氢中毒的危险。也许仍有硫化氢残留在处理装置中，或呈液态留在底板上，或在容器的外壳上，或在罐体内壁的锈皮中。对容器中液体的轻微振动或擦洗容器壁上的积垢都会使硫化氢扩散。2.1 硫化氢的来源其他来源：纸浆厂；工业实验室；爆炸现场； 下水道；沼气池；火山活动等。 硫化氢气田的区域分布多存在于碳酸盐岩蒸发岩地层中，尤其在与碳酸盐岩伴生的硫酸盐沉积环境中，更为普遍。一般来讲， 硫化氢含量随地层埋深增加而增大。2.2 硫化氢的分布序号类别硫化氢含量 1无硫气藏 0.0014% 2低含硫气藏 0.0014%0.3% 3含硫气藏 0

11、.3%1.0% 4中含硫气藏 1.0%5.0% 5高含硫气藏 5.0% 35% 2.2 硫化氢的分布根据天然气中硫化氢组分量，可将气藏划分为五类：描述硫化氢浓度有两种方式，即体积比浓度和重量比浓度。 体积比浓度： 指硫化氢在空气的体积比。常用的是ppm表示。ppm浓度指百分比浓度，即： 1ppm=1/1000000106重量比浓度： 硫化氢在一立方空气中的重量，单位为：mg/m3或g/m3。 二者之间的关系： 1ppm 32.3 硫化氢的浓度概念3.1 硫化氢对人体的危害3.2 硫化氢对环境的危害3.3 硫化氢对金属材料的腐蚀3.4 硫化氢能加速非金属材料的老化3.5 硫化氢对钻井液的污染3

12、硫化氢的危害硫化氢属剧毒物品，毒性比一氧化碳大56倍，几乎与氰化氢同样剧毒。为神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。3.1 硫化氢对人体的危害硫化氢毒作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可有心脏等脏器损伤。被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将灼伤；眼睛被刺痛，严重时将失明；刺激神经系统，导致头晕、丧失平衡，呼吸困难；心脏加速跳动，严重时心脏缺氧而死亡。硫化氢进入人体，将与血液中的溶解氧发生反响。当硫化氢浓度极低时，它被氧化，对人体威胁不大。而硫化氢浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。3.1 硫化氢对人体

13、的危害硫化氢对人身伤害的方式取决于下述因素：持续时间-接触人体的时间长度；频率-接触人体的频繁程度；强度-接触人体的气量(浓度)；人的敏感性-人体的生理状况。不同浓度的硫化氢对人体的危害见表1、2。不同浓度硫化氢对人体的危害ppmmg/m3人体中毒情况 11.5可闻到一种明显的臭鸡蛋味 1015可在露天安全工作8h2030露天工作的最高极限1001502min3min丧失闻觉，咽喉肿痛、头痛、恶心 200300很短时间内就抑制闻觉，能刺痛眼和喉道500750人发晕；几分钟内停止呼吸，须做人工呼吸 7001050很快就不省人事，若不立即抢救将会导致死亡10001500立即不省人事，几分钟内死亡

14、急性中毒病症 吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当硫化氢浓度大于700ppm时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心跳停止，如未及时抢救，会迅速死亡。而当硫化氢浓度大于2000ppm时，人只要吸一口，就很难抢救而立即死亡。短期内吸入高浓度硫化氢后出现流泪、眼痛、眼内异物感、畏光、视物模糊、流涕、咽喉部灼热感、咳嗽、胸闷、心痛、头晕、乏力、意识模糊等。局部患者可有心肌损害。重者可出现脑水肿、肺水肿。极高浓度(1000mg/m以上)时可在数秒钟内突然昏迷，呼吸和心跳骤停，发生闪电型死亡。高浓度接触眼结膜发生水肿和角膜溃疡。3.1 硫化氢对人体的危害3.1 硫化氢对人体的危

15、害慢性中毒病症人体暴露在低浓度硫化氢环境如50ppm100ppm下，将会慢性中毒，病症：头晕、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛到剧痛，连续咳嗽、胸闷或皮肤过敏等。长时间在低浓度硫化氢条件下工作，引起神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱，也可能造成人员窒息死亡。当人受到硫化氢伤害时，往往反映神智不清、肌肉痉挛、僵硬随之重重的摔倒、碰伤和摔死。环境危害：该物质对环境有危害，应注意对空气和水体的污染。3.2 硫化氢对环境的危害 硫化氢溶于水新成弱酸，对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两者为主，一般统称为氢脆破坏。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断落、地面管汇和仪表的爆破、井

16、口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着火事故。硫化氢对金属材料的腐蚀氢脆： 化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。硫化物应力腐蚀开裂 钢材在足够大的外拉力或剩余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂。硫化物应力腐蚀机理示意图氢原子在金属内造成内压的实验 在地面设备、井口装置、井下工具中，都有橡胶、浸油石墨、石棉绳等非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大，失去弹性；浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。非金属材料3.4 硫化氢能加速非金属材料的老化 硫化氢主要是对水基钻井液具有较

17、大的污染，它会使钻井液性能发生很大的变化，如密度下降，pH下降，粘度上升，以至形成不的动胶冻，颜色变为瓦灰色、墨色和墨绿色。3.5 硫化氢对钻井液的污染4.1 硫化氢的检测4.2 硫化氢的防护4.3 硫化氢事故的处理4 硫化氢的检测与防护硫化氢气体的职业性直接暴露的平安归定如下： (1)阈限值： 几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为15mg/m3(10ppm)；二氧化硫的阈限值为3(2ppm)。2平安临界浓度(TLV) ：工作人员在露天平安工作8h可接受的硫化氢最高浓度为30mg/m3 (20ppm)。3危险临界浓度：到达此浓度时，对生命

18、和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响，硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3 (100ppm) 。职业性平安暴露极限，毒气的强度等级4 硫化氢的检测与防护靠嗅觉器官判断硫化氢的存在与否十分不可靠。鼻子可以嗅到空气中1ppm的硫化氢气体存在，当硫化氢浓度达时，嗅觉钝化，如果硫化氢在空气中浓度到达100ppm以上，嗅觉会迅速钝化，而嗅不到硫化氢的气味。4.1 硫化氢的检测目前国际上对硫化氢气体的检测方法有两种：现场取样化验室测定法：这种方法对硫化氢浓度测定精度高，但这种方法程序繁琐，得到数据不及时。现场直接测定法：这种方法测定迅速，利于现场使用，但测定误差较大。4.1 硫化氢的检测用电子探测仪测定

19、硫化氢的含量价格昂贵，一般电子探测仪都有声光报警功能和硫化氢浓度显示功能。便携式硫化氢电子探测报警器便携式硫化氢电子探测报警器具有灵敏度高、感应快、体积小、重量轻、携带方便、数字显示、声光报警等的特点。SP-114外形示意图4.1 硫化氢的检测用电子探测仪测定硫化氢的含量固定式硫化氢探测设备现场需24小时连续监测硫化氢浓度体积分数时，采用固定式硫化氢探测仪主机一般装在控制室或中心场所。探头数可根据现场气样测定点的数量来确定。检测仪探头置于现场硫化氢易泄漏或聚集的区域。 一旦探头接触硫化氢，它将通过连接线，传到中心控制室，显示硫化氢浓度，并有声光报警。固定式硫化氢检测仪(SP-1002型)示意图

20、硫化氢硫化氢 的个体防护和工程控制呼吸系统防护：空气中浓度超标时，佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴氧气呼吸器或空气呼吸器。眼睛防护：戴化学平安防护眼镜。身体防护：穿防静电工作服。手 防 护：戴防化学品手套。其他防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。及时换洗工作服。作业人员应学会自救互救。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。工程控制：严加密闭，提供充分的局部排风和全面通风。提供平安淋浴和洗眼设备。4.2 硫化氢的防护防毒面具的类型过滤型防毒面具：由全面罩、导气管、接头、滤毒罐进气口等组成，防护时间因滤毒罐的型号不同而不等。自持型防毒面具

21、：带氧式防毒面罩：背负空气瓶供空气。非氧式防毒面罩：由软管或固定气罐供空气。化学反响式生氧式防毒面具：呼吸系统与外界隔绝，可防护任何毒气，也可以在缺氧环境下使用，防护时间一般为2h。4.2 硫化氢的防护空气呼吸器结构示意图1.一级减压阀 2.气瓶阀3.气瓶阀手轮 4.中压平安阀5.面罩 6.肩带7.压力表 8.气瓶9.腰带 10.胶管11.背架 12.报警器13.二级减压阀14二级减压阀拨叉空气呼吸器配戴示意图配戴面罩示意图防毒面具的使用在硫化氢浓度较高或浓度不清的环境中作业，应采用正压式空气呼吸器。多人长时间在含硫环境中工作时应建立正压供气系统。 在硫化氢浓度低于50mg/m时可使用负压式呼吸装置。4.2 硫化氢的防护4.3 硫化氢事故的处理硫化氢泄漏后的应急处理突发性的泄漏时，现场人员应迅速向有关部门报警。迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并根据事故情况建立警戒区。小泄漏时隔离150m，大泄漏时隔离300m，严格限制出入。进入限制性空间应先通风。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，将剩余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内