天然气安全教育之一

二○一四年二月新员工入职安全教育

天然气基础知识

第一部分天然气的基本特性一、天然气性质二、天然气易燃性三、天然气易爆性四、天然气扩散性五、天然气腐蚀、毒害和窒息性

第二部分天然气生产的安全要求一、天然气输送管线的特点二、天然气生产的安全要求三、输气管道运行及维修的安全措施四、工艺场区的安全注意事项

第一部分天然气的基本特性

一、天然气性质

天然气是古生物遗骸长期沉积于地下,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物,具可燃性,多在油田开采原油时伴随而出.天然气蕴藏在地下约3000-4000米之多孔隙岩层中,主要成分为甲烷,比重0.65,比空气轻,具有无色、无味、无毒的特性,以碳氢化合物为主的混合气。天然气中的碳氢化合物，主要是烷烃类，其中甲烷是最主要组分，呈气态，其次还有乙烷、丙烷、丁烷，在常温、常压下也为气态，少量的戊烷、己烷等常温常压下为液态物。混合气中非烃类气体有二氧化碳、硫化氢、氮、氢、水蒸气等。含H2S的天然气具有较大的毒性。当H2S浓度达到一定之后，将危及人的生命安全。

按照来源不同，天然气可分为纯气田天然气、凝析气田天然气和油田伴生天然气3类。目前天然气大部分是用作工业燃料和化工原料，而且又是以管道输送的商品，因此天然气分级的主要指标是热值、硫化氢含量和总硫含量、以及凝析液含量。天然气中的硫化氢对人体有毒害，而其中的硫含量在燃烧后会形成二氧化硫，对人体也有危害。甲烷的物理性质

分子式：CH4

物理状况：气体(或液化气体)

沸点：-161.5℃

相对密度(水=1)0.42/-164℃

相对密度(空气=1)0.55

闪点：-188°C

自燃点：5.38℃

临界温度：-82.6℃

爆炸极限：下限(V%):5上限(V%):15二、天然气易燃性1、燃烧的条件有可燃物质存在，如木材、酒精、天然气、煤、氢等；有助燃物质存在，常见者为空气、氧及强氧化剂等；有能导致燃烧的能源即点火源，如撞击、摩擦、明静、电火花、雷电等;可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的三要素，缺少其中任何一个燃烧就不能发生。

2、天然气的燃烧速度天然气的燃烧不需要像固体、液体那样经过熔化、蒸发过程，所以燃烧速度很快。气体的燃烧速度通常用火焰传播速度来衡量。火焰传播速度在不同直径的管道中测试时其值不同。一般讲火焰传播速度随着管道直径增加而增加，当达到某个直径时速度就不再增加。同样，随着管道直径的减小而减小，当直径小到一定程度时火焰就不再传播而熄灭，这是因为管子直径减小时热损失所致，这也是阻火器的原理。

3、天然气的燃烧温度燃烧温度实质上就是火焰温度。因为可燃物质燃烧所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的，因而火焰温度就是燃烧温度。天然气的燃烧时的温度可达2020度。

三、天然气易爆性1、爆炸极限天然气与空气以一定比例混合后，可能形成一种能燃烧或爆炸的混合气体，一遇火源就能发生燃烧，在有限空间内也能发生爆炸。这种遇火源能发生燃烧或爆炸的浓度范围称之为爆炸极限。能发生燃烧或爆炸的天然气最低浓度称之为爆炸下限，能发生燃烧或爆炸的天然气最高浓度称之为爆炸上限。一般以天然气在空气中的体积百分数来表示。天然气的爆炸极限在5%-15%之间。

2、天然气爆炸危险性天然气泄漏在空气中，其浓度达到爆炸极限范围时，遇火源即将发生燃烧或爆炸，当天然气浓度低于下限时，遇火源既不爆炸也不燃烧，当天然气浓度高于上限时，遇火源不爆炸但能燃烧。在容器或管道内，如果有天然气与空气形成的混合气体，其浓度在爆炸极限范围时，遇火源即发生燃烧或爆炸，这种爆炸危险性更大。

四、天然气扩散性由于气体分子间的空隙很大，分子又在不断地运动，可燃气体能以任何比例与空气混合，说明气体具有无限的掺混性。比空气轻的可燃气体逸散在空气中，容易与空气形成爆炸性混合物，顺风漂移，遇火源即爆炸蔓延，如天然气中的氢、甲烷等。比空气重的可燃气体若发生泄漏，就漂流在地面、沟渠、厂区死角处，长时间积聚不散，一旦遇火源即能燃烧和爆炸，如天然气中的丁烷、戊烷、硫化氢等。

五、天然气腐蚀、毒害和窒息性天然气中某些组分，如H2S、CO、CO2等不仅腐蚀设备，降低耐压强度，严重者可导致设备裂隙、漏气，遇火源引起燃烧爆炸事故，而且对人体极为有害。当大量天然气扩散到空气或房间中，达到一定浓度，使含氧量减少，严重时可使人窒息死亡。人的一天吸入空气量人休息时，每次呼吸量约500ml；休息时的呼吸速率约为12次/min；常温常压下，空气密度1.205g/cm3；每人每天呼吸空气量：氧浓度与相对生理反应安全界限，但应连续实施供气。呼吸及脉搏增加，头痛、恶心目眩恶心，肌力下降，无法支撑体重而坠落。颜面苍白，意识不清。失神昏倒，7～8分钟内死亡。瞬间昏倒，停止呼吸，痉挛，6分钟内死亡。硫化氢物理特性和毒理作用

H2S是可燃性无色气体，具有典型的臭鸡蛋味，相对分子质量34.08，对空气的相对密度1.19，熔点-82.9℃，沸点-60.3℃，易溶于水，20℃时2.9体积气体溶于1体积水中，亦溶于醇类、二硫化碳、石油溶剂和原油中。20℃时蒸气压为1874.5kPa，空气中爆炸极限为4.3％—45.5％（体积比），自燃温度260℃，它在空气中的最终氧化产物为硫酸和（或）硫酸根阴离子。H2S的毒性较一氧化碳的毒性大五至六倍，几乎与氰化物同样剧毒。为防止井场大气含H2S对人体毒害，国内目前规定安全临界浓度为20mg/m3。H2S溶于水形成弱酸，对金属的腐蚀有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。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、井口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着火事故。第二部分天然气生产的安全要求一、天然气输送管线的特点输气管道的特点是：管径大、管线长、工作压力高、连续运行、输气量大。目前，我国输气管道最大管径为1016mm,长达数千公里，国外大型输气管道管径达1420mm,工作压力10Mpa，年输气能力可达500亿立方米。

天然气是易燃易爆物质，若在空气中的浓度在爆炸极限范围内，遇火即爆炸，破坏性极大。当输气压力超过管道允许工作压力或因材质、焊接缺陷、腐蚀壁厚减薄等使其承压能力下降到输气压力以下，很容易产生爆管、泄漏，高压气流从管道破口中急剧冲出，撕裂管道，破坏设备，往往就会发生爆炸，造成人员伤亡和重大火灾。

当输气管道穿过人口较稠密地区或靠近一些有火源的重要设施时，若天然气泄漏，极易爆炸起火，损失重大。在荒野山区，管道一旦爆炸起火，往往因火势迅猛，同时受到消防力量不足等条件的限制，灭火非常困难。抢修机具也无法到达事故现场。输气管道的事故不但给输气系统造成破坏，危及工作人员和附近地区群众的生命财产安全，还会造成环境污染，还由于突然停止供气，使用气的工矿企业停工停产，造成很大的间接影响和损失。1、介质的特性：天然气具有易燃易爆、易蒸发和易于聚集静电等特点，当气体与空气混合到一定的比例范围之内时，即形成可爆性气体，若遇明火（包括电火花）立即爆炸，从而造成极大的破坏。天然气还有一定的毒性，如果大量泄漏或不合理排放，将会造成中毒事件。2、生产方式：输气生产具有自动化、密闭化和连续化的特点，对人与人及人与机之间的协调有很高的要求，这就需要通过严格的规章制度，严密的劳动组织和生产指挥系统，以及严细的技术要求等。3、生产工艺：长距离输气管线由于输送量大、连续性强、线长、站多，而且输送的又是易燃易爆的气体，其危险性是很大的。二、天然气生产的安全要求1、防火防火是天然气生产中的一项极为重要的安全措施。防火的基本原则是，设法防止燃烧必要条件的产生；而灭火措施则是设法消除已产生或形成的燃烧必要条件。根据上述原则，在天然气生产中要采取下述的防火措施：在危险场所应严格控制火源。在危险场所应设置防火安全装置、自动报警系统及通风设施。采用与生产性质相适应的耐火建筑等级。采用能够限制火焰发展规模的技术措施。严防生产设备的“跑、冒、滴、漏”。组织训练消防队伍，建立健全