天然气危险性分析

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1、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：CH4C24CO2H2ON2H2S体积(%)：97.0370.7131.2770.0040.96920mg/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/kgK运动粘度14.1810-6m2/s烃露点-40华白指数51.

2、71MJ/m3水露点-10表3-3 甲烷的理化性质及危险危害特性理化性质熔点():-182.6沸点():-161.5临界温度():-82.1燃烧热(kJ/mol)；889.5最小点火能(mJ):0.28蒸气密度(空气1)：0.55爆炸危险性燃烧性：易燃闪点():-188自燃温度():537爆炸极限(%V/V):5.315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) 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

3、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。（1）对人的毒性作用如下表34所示：表34 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

4、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510ppm时臭味很强，从而使人预感到危险，但其浓度为150200ppm，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

5、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0.10.2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

6、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

7、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

8、出气体有“臭蛋”味。轻度中毒脱离现场后，经过12天，可逐渐恢复，一般无后遗症。中度中毒 浓度在130200ppm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

9、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

10、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) 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16M6308螺纹管焊接管，由于管内低凹处积水，形成电化学失重腐

11、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

12、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：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

13、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。 硫化物应力腐蚀破裂属于低应力下的破坏。有时使用应力只相当于屈服应力的百分之几就会突然脆断，而金属表面失重腐蚀非常轻微。（2）对金属制品的主要腐蚀危害。腐蚀集气、输气管道，导致集、输气管理破裂。（3）易扩散、易流动性由于含硫天然气的易流动性，扩散性，导致事故范围扩大，尤其是H2 S的空气重，往往易聚积在低洼处，导致人员中毒。（4）静电危害天然气在管道中输送，会产生大量静电，若不及时疏导，会导致静电聚积而放电，导致火灾爆炸危险。