危险化学品（石油开采过程中）的危险特性及事故类型

危险化学品 石油开采过程中 的危险化学品 石油开采过程中 的 危险特性及事故类型危险特性及事故类型 分析了原油 天然气 液化气 轻质油等危险化学品的危 险特性 提出了可能引发的井喷 火灾 爆炸 中毒 环境污 染等事故发生的机理 石油开采业为石油化工 石油炼制提供主要原料来源 是 国民经济的基础产业和能源产业 石油开采过程中生产的危险 化学品主要包括石油 天然气 甲烷 液化石油气 稳定轻 轻等 属于易燃液体 易燃气体和液化气体 由于所处理物料 的危险性及工艺过程的危险性 对作业人员的安全与健康 生 产设备的安全运行也构成了巨大的威胁 因此 掌握石油开采 过程中生产的危险化学品的危险特性及事故类型 对保证安全 生产具有十分重要的意义 1 石油开采过程中危险化学品的危险特性石油开采过程中危险化学品的危险特性 按照 gb13690 1992 常用危险化学品的分类及标志 类别 划分 危险化学品分为 8 类 其危险性包括燃烧性 爆炸性 腐蚀性 活性和毒性等 危险化学品事故往往具有发生突然 扩散迅速 损失巨大的特点 如 1948 年墨西哥城液化石油气爆 炸事故 650 人丧生 数千人受伤 1993 年 8 月 5 日深圳危险 化学品仓库爆炸火灾事故造成 15 人死亡 直接经济损失 2 亿元 2004 年 4 月 15 日重庆天原化工厂危险化学品泄漏爆炸事故造 成 9 人死亡 16 万人转移 这些涉及危险化学品的事故 尽管 起因和不尽相同 但都是失控的偶然事件 发生事故的根源是 设施或系统中储存或使用易燃 易爆或有毒物质 大量事实表 明 造成重大工业事故的可能性和严重程度既与危险化学品的 固有性质有关 又与设施中实际存在的危险品数量有关 1 1 石油 1 1 1 理化特性 深色粘稠液体 不溶于水 可溶于多种有机溶剂 并可与 水形成乳状液 相对密度 水 1 0 8 0 98 ph 值 7 沸点 常温 500 闪点 28 爆炸极限 1 0 10 0 1 1 2 危险性 危险性类别 第 3 2 类中闪点易燃液体 侵入途径 食入 经皮吸收 健康危害 我国原油多属石蜡基原油 以烷烃对人的影响 为主 长期接触烷烃 可表现为神经系统尤其是植物神经系统 功能紊乱 胃肠道疾病发生率增高和机体抵抗力下降等 皮肤 长期反复接触原油易出现油疹 主要为痤疮和毛囊炎型变化 环境危害 对环境有危害 对空气 水可造成污染 燃爆危险 受撞击 摩擦 遇明火或其它点火源有爆炸危 险 使用时其蒸气与空气混合 能形成爆炸性混合物 1 2 天然气 甲烷 1 2 1 理化特性 常温下为无色无臭气体 微溶于水 溶于醇 乙醚 相对 密度 水 1 0 42 164 空气 1 0 55 熔点 182 5 沸点 161 5 饱和蒸气压 kpa 53 32 168 8 燃烧热 kj mol 889 5 临界温度 82 6 临界压力 mpa 4 59 引燃温度 538 最小点 火能 mj 0 28 最大爆炸压力 mpa 0 717 闪点 188 爆炸极限 5 3 15 0 1 2 2 危险性 危险性类别 第 2 1 类易燃气体 侵入途径 吸入 健康危险 甲烷对人基本无毒 但空气中含量达 25 30 以上使氧含量明显降低而能引起一系列缺氧症状 如含硫化氢及一氧化碳 毒性增加 接触高浓度时常有头昏 头痛 恶心 呕吐 注意力不集中 呼吸和心率加速等症状 严重时可出缺氧窒息 昏迷 呼吸困难以至脑水肿 肺水肿等 严重并发症 长期接触一定尝试的天然气 有头晕 头痛 失 眠 记忆力减退 恶心 食欲不振 无力等症状 皮肤直接接 触液体可致冻伤 环境危害 对水生生物剧毒 对水生环境可能引起长期有 害作用 对水体 土壤和大气可造成污染 燃爆危险 易燃 与空气混合能形成爆炸性混合物 遇热 源和明火有燃烧爆炸的危险 与五氧化溴 氯气 次氯酸 三 氟化氮 液氧 二氟化氧及其它强氧化剂接触 发生剧烈反应 1 3 液化气 液化石油气 1 3 1 理化特性 常温 常压下为气态 常压冷却或常温加压下可变为液态 微溶于水 溶于乙醇 乙醚 相对密度 水 1 0 5 空气 1 1 2 2 0 引燃温度 426 537 闪点 74 爆炸极限 5 0 33 0 1 3 2 危险性 危险性类别 第 2 1 类易燃气体 侵入途径 吸入 健康危害 本品有麻醉作用 急性中毒 有头晕 头痛 兴奋或嗜睡 恶心 呕吐 脉缓等 重症者可突然倒下 尿失 禁 意识丧失 甚至呼吸停止 可致皮肤冻伤 慢性影响 长 期接触低浓度者 可出现头痛 头晕 睡眠不佳 易疲劳 情 绪不稳以及植物神经功能紊乱等 环境危害 对水体 土壤和大气造成污染 燃烧危险 极易燃 与空气混合能形成爆炸性混合物 遇 热源和明火有燃烧爆炸的危险 与氟 氯等接触会发生剧烈的 化学反应 其蒸气比空气重 能在较低处扩散到相当远的地方 遇火源会着火回燃 1 4 轻质油 1 4 1 理化特性 无色透明液体 不溶于水 溶于醇及有机溶剂 相对密度 水 1 0 78 熔点 182 5 沸点 20 闪点 2 爆炸极限 1 1 8 7 1 4 2 危险性 危险性类别 第 3 2 类中闪点易燃液体 侵入途径 食入 经皮肤吸收 健康危害 蒸气可引起眼及上呼吸道刺激症状 如浓度过 高 几分钟即可引起呼吸困难 环境危害 对环境有危害 对水体 土壤和大气可造成污 染 燃爆危险 易燃 使用时其蒸气与空气混合 能形成爆炸 性混合物 2 石油开采过程中危险化学品主要事故类型石油开采过程中危险化学品主要事故类型 由于石油 天然气 甲烷 液化石油气 稳定轻烃等危 险化学品具有燃烧性 爆炸性 腐蚀性和毒性等固有的危险特 性 在石油开采过程中易引发事故 其事故类型主要包括井喷 火灾 爆炸 中毒和环境污染等 2 1 井喷事故 油气井井喷是油田开发过程中的一种工程事故 由于地质 及工程技术人员对地层岩性 物性 压力等认识不清 设计及 施工安全措施不当 应急抢险不及时 往往会造成强烈井喷或 无控制井喷 发生井喷的原因是多方面的 往往是多种因素共同作用的 结果 多数油气井有高压层和漏失层 作业施工时井筒内压井 液受油气层高压流体的影响其密度逐步降低 以及漏失层的严 重漏失 造成井筒液柱压力小于地层压力 致使液柱与地层压 力失去平衡 若无及时的补救措施 易引发井喷 井口设备装 置 井身结构 油层套管 技术套管等内在的质量问题 完井 固井质量问题 以及受地面 地下流体的侵蚀和长期生产维护 不及时等诸多因素的影响 造成设备破坏 破裂渗漏 也能引 起井喷 井下工具 分隔器胶皮失灵 解封不开 起钻时抽吸 地层 同样会引起井喷 这是井喷发生的客观原因 由于地质 工程设计的失误 导致施工的盲目性 无预防 措施或措施不当 规章制度不健全或执行不严 误操作以及在 施工中使用的压井液质量不合格 不按设计施工 防喷设备 工具不配套 设备故障 未制定突发事故抢险应急预案或未演 练 应急能力差 采油过程中井口人为破坏等 是导致井喷事 故的人为责任原因 还有一些如地震自然灾害等不可预见的因 素 也能引起井喷 2 2 火灾事故 在油田开发过程中石油 天然气等泄漏后 一旦遇明火或 火花 达到其最小点火能量时即被点燃 扑救不及时就造成火 灾事故 火灾事故是油田开发过程中最常见的事故 不同燃烧形成的火灾危险性不同 可燃气体的燃烧包括混 合燃烧和扩散燃烧 可燃气体与空气混合后 发生的燃烧为混 合燃烧 混合燃烧反应迅速 温度高 火焰传播速度快 危险 性大 可燃性气体由管中喷出 与周围空气接触 可燃性气体 分子与氧分子相互扩散 一边混合一边燃烧 即扩散燃烧 在 扩散燃烧中 只是部分氧进入反应带参加反应 燃烧不完全 可燃液体的燃烧分为蒸发燃烧和分解燃烧 发燃烧是可燃 液体本身不燃烧 而只是由液体蒸发产生的蒸气进行燃烧 这 种形式的燃烧蒸气被点燃起火后 形成的火焰温度进一步加热 了可燃液体表面 从而加速可燃液体的蒸发 使燃烧继续蔓延 和扩大 可燃液体的分解燃烧是可燃液体受热分解而产生可燃 气体的燃烧 点火源是燃烧的基本要之一 明火 静电放电 电火花和 雷电火花 摩擦或使用非防爆工具 车辆产生的火花 都可能 成为易燃液体及易燃气体的点火源 都能引发火灾事故 石油 天然气易燃性与燃烧极限 最小点火能 闪点 自 燃点 燃烧速度 火焰蔓延速度以及燃烧温度等有关 也与沸 点 导电率 密度 粘度 与水混合性等有关 特别是石油的 沸溢 爆喷特性和静电聚集特性 决定了石油火灾的易发生 发展 很难控制与扑灭 2 3 爆炸事故 石油 天然气 液化石油气 轻质油的爆炸 以爆炸性混 合物爆炸为主要形式 其爆炸虽然发生于瞬间 但也存在一个 发展过程 一是爆炸性混合物的形成阶段 即可燃物质与助燃 物质扩散形成爆炸性混合物 遇明火或火花后开始燃爆 二是 连锁反应阶段 爆炸性混合物与点火源接触后便有自由原子基 生成而成为连锁反应的作用中心 热和连锁载体向外传播 促 使邻近一层爆炸混合物起化学反应 然后这一层又成为热和连 锁载体的源泉 从而引起另一层爆炸混合物的反应 火焰是以 一层层同心圆球面的形式向各方面蔓延 若在火焰的扩散线路 上有遮挡物 燃烧热的积聚导致气体温度上升 连锁反应急剧 加速引起压力的急剧增加 使爆炸威力升级 三是完成爆炸阶 段 爆炸力造成破坏 甚至造成灾难 影响石油爆炸危险性的主要因素有闪点 爆炸极根 电阻 率 粘度 受热膨胀系数等 闪点越低 爆炸极限越宽 电阻 率越大 粘度越低 受热膨胀系数越大 则爆炸危险性越大 影响天然气爆炸危险性的主要因素自燃点 爆炸极限 密度 扩散系数 爆炸威力指数等 自燃点越低 爆炸极限越宽 与 空气密度越相近 扩散系数越大 爆炸威力指数越高 爆炸危 险性越大 2 4 中毒事故 石油 天然气及其蒸气具有一定的毒性 石油蒸气石油气 经入的消化道和呼吸道进入人体 而产生急性及慢性中毒 当 空气中含量为 0 28 时 人在该环境下经过 12 14min 便会有 头晕感 当含量达到 1 13 2 22 时 人将难以支持 含量 更高时 人会立即晕倒 失去知觉 造成急性中毒 并可能导 致窒息死亡 若皮肤经常与油品接触 则会产生脱脂 干燥 裂口 皮炎或局部神经麻木等症状 油品进入口腔 眼睛时 会使粘膜枯萎 有时还会引起局部充血 当天然气中含有硫化氢时 其毒性即危险性更大 硫化氢 为无色具有臭鸡蛋味的气体 比空气重 在空气中易聚焦 不 易飘散 当空气中达到 0 035mg m3 时 人即可嗅到 当空气 中含量超过 10 00 mg m3 时 由于神经麻痹 味道反而不是嗅 到 人可在数秒钟内突然昏迷 呼吸和心跳骤停 往往出现闪 电型死亡 硫化氢是强烈的神经毒物 对粘膜有强烈刺激作用 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 头痛 头 晕 乏力 意识模糊等 部分人员可有心肌损害 重者可出现 脑水肿 肺水肿 长期低浓度接触 引起神经衰弱综合征和植 物神经功能紊乱 2 5 污染事故 油气田开发过程中 因管理不善 操作失误 人为破坏 或因油气工艺设施设备维护维修不及时 存在隐患带病运行等 原因 会发生油气泄漏污染事故 天然气等气体泄漏主要危害 是对大气环境造成污染 当含有硫化氢时 易发生人员中毒事 故 石油及其产品泄漏排放 会对生态环境造成危害