天然气危险性分析

天然气危险性分析天然气危险性分析 天然气属于甲类易燃易爆气体 它在储存 输送过程中可 能发生泄漏 如不采取措施 会引起火灾甚至发生爆炸等次生 灾害 危险性极大 天然气成分见表 3 1 天然气理化性质见表 3 2 天然气主 要成分甲烷的物化性质及危险危害特性见表 3 3 表 3 1 天然气物质成分 组分 ch4 c2 4 co2 h2o n2 h2s 体积 97 037 0 713 1 277 0 004 0 969 20mg m3 表 3 2 天然气物理性质参数 参 数名称 数值 参 数名称 数值 低 热值 35 58 mj m3 燃 烧势 38 88mj m3 密 度 0 7499kg m3 气 体常数 487j kg k 运 动粘度 14 18 10 6m2 s 烃 露点 40 华 白指数 51 71mj m3 水 露点 10 表 3 3 甲烷的理化性质及危险危害特性 天然 气除了具 有易燃易 爆危险性 以外 还 具有毒性 危害 天 然气对人 体有毒性 危害 主要是因为其含有硫化氢 h2s 硫化氢的性质如下 一一 硫化氢毒性介绍硫化氢毒性介绍 硫化氢毒性作用的特点是浓度越低 对呼吸道及眼的刺激 作用越明显 浓度越高 全身作用越明显 表现为中枢神经系 统症状和窒息症状 熔点 182 6 沸点 161 5 临界温度 82 1 理 化性质 燃烧热 kj mol 889 5 最小点火能 mj 0 28 蒸气密度 空气 1 0 55 燃烧性 易 燃 闪点 188 自燃温度 537 爆 炸危险性 爆炸极限 v v 5 3 15 燃烧分解产 物 co co2 水蒸气 危险特性 遇热 源和明火有火灾和爆炸 危险 1 对人的毒性作用如下表 3 4 所示 表 3 4 h2s 对人的毒性作用表 浓度 影响 0 025ppm 嗅觉阈 0 3ppm 明显嗅出 20ppm 达到对人的损害浓度 虽无全身作用 但接触 6 小时则可引起 眼炎 70 150ppm 数小时后可引起轻度中毒症状 200ppm 造成粘膜灼热性疼痛 能忍受 30 分钟 400 700ppm 接触 30 分钟到一小时就有危险 可能急死或缓死 呼吸系统的 炎症特别明显 700 800ppm 接触 30 分钟即有生命危险 可因呼吸中枢麻痹等而立即死亡 1000 1500ppm 立即引起神志丧失 呼吸停止而死亡 另外 美国石油学会认为空气中硫化氢的危险浓度为 250ppm 致使浓度为 600ppm 若浓度达到 2000ppm 则只要 呼吸一次即可致死 必须指出的是 硫化氢的嗅阈远低于引起 危害的最低浓度 起初硫化氢臭味的增加与浓度的升高成正比 在 5 10ppm 时臭味很强 从而使人预感到危险 但其浓度为 150 200ppm 超过 200ppm 时 则因嗅觉麻痹反而嗅不出臭味 因此决不能凭借其臭味强烈与否来判断有无危险浓度的出现 2 吸收 分布与排出 硫化氢是刺激性气体 几乎全部经呼吸道吸收 接触的硫 化氢浓度超过 100ppm 时 在尚未引起局部症状的短时间内 就已从肺吸收入血 硫经氢在体内可被氧化成硫代硫酸盐和硫酸盐 并非以硫 化氢原形通过呼气排出 然而 当血中有游离的硫化氢时 可 经呼吸道排出 能根据呼气排出的臭蛋味而测定 一般来说硫 化氢在体内的氧化能力强 有人报告 用狗作实验 1 分钟从 静脉注入相当于 0 1 0 2 毫克 千克硫化氢的酸性硫化纳 nahs 时 硫化氢可立即从血液中消失 硫化氢的排泄 几 乎全部是氧化成无毒的硫代硫酸盐及硫楝盐而从尿中排出 因 此 目前尚未确立能够确实表示用来判定个体接触硫化氢量的 适当方法 3 中毒机理 硫化氢引起机体全身中毒反应 是它在机体内被氧化成为 硫代硫酸盐及硫配盐以前 也就是说 硫化氢只能以游离状态 与机体起反应 有人认为 在这种情况下硫化氢能与细胞色素 氧化酶及这一类酶中的二硫键 s 作用 以致影响细胞氧化 过程 造成组织缺氧 因为中枢神经系统对缺氧最为敏感 所 以最先受到影响 有人认为硫化氢的浓度大大超过 700ppm 时 可刺激颈动脉窦而产生反射性窒息 而且认为在浓度稍高时 由于过度刺激呼吸中枢反而抑制了呼吸 造成呼吸停止而窒息 还有的学者提出关于硫化氢与血红蛋白作用 产生硫化血红蛋 白的看法 此外 硫化氢能对皮肤 粘膜及眼结膜 角膜造成损害 主要是由于其接触湿润皮肤及粘膜时分解形成的硫化钠及它本 身的配性刺激引起 人体局部在纯硫化氢作用下 70 分钟则皮 肤颜色变暗 出现红疹 另外 在 50 300ppm 浓度下 除结膜 炎以外 对角膜也有损害 即 毒气眼病 gaseyes 或 纺丝眼 病 在人造丝 粘胶丝玻璃工厂等已发生过多起 这种情况下 多有二硫化碳共存 但极少数量的硫化氢就能侵害角膜 可能 是由于角膜没有血管的结果 这种损伤不向虹膜 结膜和其它 临近部位移行 糜烂不向深部扩展 是一种可以治愈而且不留 下痕迹的点状角膜炎 4 中毒症状 单纯硫化氢气体具有与氰化氢相似的毒性 由于刺激作用 对局部的损害 并且主要经呼吸道吸收而引起全身中毒 因此 也是一种化学性窒息性气体 可因接触浓度和时间的不同而发 生急性中毒及慢性影响 急性中毒后往往遗留严重的后遗症 1 急性中毒 轻度中毒 最先出现流泪 眼刺痛 异物感以及呛咳 流鼻涕 咽喉部烧灼感等上呼吸道粘膜刺激症状 而后感到头 昏 头胀 眩晕 窒息感 当场可跌倒 检查可见眼结膜充血 呼出气体有 臭蛋 味 轻度中毒脱离现场后 经过 1 2 天 可 逐渐恢复 一般无后遗症 中度中毒 浓度在 130 200ppm 以上 表现出一系列神 经系统症状 如头痛 头晕 无力 呕吐 呼吸失调 意识障 碍 同时引起上呼吸道炎症及消化道症状 眼刺痛明显 对光 反应敏感及眼睑痉挛 急性期过后 患者看到光源周围有色环 时 为角膜水肿的象征 检查时 可见瞳孔缩小 角膜上出现 小水泡或溃疡 肺部听诊可闻弥漫性干性罗音 重度中毒 浓度超过 450ppm 以上时 在局部刺激症状 产生之后 先出现全身中毒症状 通常首先出现头晕 心悸 呼吸困难 行动迟缓 继之出现谵妄 躁动不安 癫痫样抽搐 而进入昏迷状态 此时若不及时救治 就会因呼吸麻痹而死亡 也有的患者昏迷和抽搐持续数小时 或呈反复发作 间歇欺内 似有病情好转 但很快又出现昏迷 也可发生细支气管炎 肺 炎 肺水肿或呈中毒性脑病经过 吸入 650ppm 高浓度时 可 由于呼吸中枢麻痹而产生 电击型 死亡 2 慢性影响 长期接触较低浓度的硫化氢 可产生眼的损 害 即结膜炎及 毒气眼病 或 纺丝眼病 其症状可因接触的浓 度和时间不同而有轻重之分 表现为眼的搔痒感 眼痛 眼内 异物感 明显的炎症 肿胀 有云翳伴痂皮的角膜上皮细胞破 坏 因而导致视野模糊不清 亦有角膜糜烂及点状角膜炎等 此外 更常见者为各种神衰症状及植物神经功能紊乱 如腱反 射亢进 指端发凉 手和脚掌潮湿 皮肤划纹症阳性等 偶见 多发性神经炎 硫化氢的急性中毒的幸存者 有时可遗留严重的后遗症 中毒后长期遗留头痛 发热 畏寒 智力减退 痴呆等 脑炎后 遗症 的神经症状 此外 有人报告有角膜混浊 步行障碍 难 听及平衡失调等 二二 含硫天然气腐蚀危害分析含硫天然气腐蚀危害分析 1 含硫气对铁属器具的腐蚀 主要有电化学业失重腐蚀 及氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 电化学失重腐蚀是指金属和含硫天然气接触发生电化学反 应 腐蚀过程中 金属与介质之间有电子传输 在金属表面出 现阳极和阴极区 阴极反应 金属离子的水化过程 使金属 表面形成蚀坑 斑眯和大面积腐蚀等现象 造成设备减薄 穿 孔 甚至引起爆炸 如某输气管线使用 16m 630 8 螺纹管焊 接管 由于管内低凹处积水 形成电化学失重腐蚀 造成两次 爆破事故 其中一次通气仅 8 个月就使 8mm 厚的管壁成薄为 0 5mm 引起爆破 氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 氢脆就是金属在含硫天然气作用下 由电化学反应过程中 产生的氢 渗入金属内部 使材料变脆 但不一定引起破裂 如果脱离腐蚀介质氢就可从金属内部逸出 金属的韧性会逐渐 恢复 这是一个可逆的过程 硫化物应力腐蚀破裂是金属在含硫天然气和固定应力两者 同时作用下产生的破裂 是一个不可逆过程 固定应力可以来 自外加载荷和内应力 由于不正确的热处理 冷加工和焊接产 生的残余应力 但在实际例子中氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 很难明确区分 目前对氢脆和硫化物应力腐蚀破裂的机理存多 种不同说法 其中这一为氢脆的压力理论认为含硫天然气中的 硫化氢 硫化物 与金属产生电化学反应 形成氢离子渗入金 属内部的晶格和缺陷处 逐渐结合成氢分子 在金属内部产生 很高的内压力 使金属韧性下降而变脆 至于氢脆是否为引起 硫化物应力腐蚀破裂的一个必要过程 尚需进一步证明 破裂的特征 破裂的特征 1 电化学失重腐蚀造成材料的破坏一般来说时间要长一 些 腐蚀过程中使金属表面形成蚀坑 斑点及大面积腐蚀 导 致设备厚成薄 穿孔 甚至造成破裂 2 氢脆和硫化物应力腐蚀破裂的特征 氢脆和硫化物应力腐蚀破裂多发生在设备使用初期 氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 氢脆性破坏 在形式上 的特点是产生裂纹 裂纹的纵深比宽度大几个数量级 裂纹有 穿晶裂纹和晶间裂纹 破裂断口平整 无塑性变形 硫化物应力腐蚀破裂主要是在受拉应力时才产生 且 主裂纹的方向一般总是和拉应力的方向垂直 压应力不会产生 腐蚀破裂 硫化物应力体育馆破裂的爆破口多发生在导致应力集 中的部位 如构件表面的机械伤痕 蚀孔 焊件的焊缝和热影 响区及构件和冷水加工等处 硫化物应力腐蚀