石油工程三防技术.ppt

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1、第六章 石油工程三防技术防火、防爆、防中毒,一、燃烧知识二、爆炸知识三、防火防爆的基本技术措施四、消防灭火知识五、灭火器配置六、火灾防护与逃生知识,第一部分 防火防爆基础知识,一、燃烧,1.燃烧的本质 燃烧是一种放热发光的化学反应，也就是化学能转变成热能的过程在日常生活、生产中所见的燃烧现象，大都是可燃物质与空气(氧)或其它氧化剂进行剧烈化合而发生放热发光的现象。实际上燃烧不仅仅是化合反应，有的是分解反应。,2、燃烧条件,（1）同时具备燃烧的三个要素：可燃物、氧化剂（助燃物）、点火源1）.可燃物 凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物。如汽油、液化石油气、木材等。2）.助

2、燃物 凡是能帮助和支持燃烧的物质，均称为助燃物。如空气、氯、高锰酸钾等。常见的有空气和氧气。3）.着火源 凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源，均称作着火源（热、光、电、化学、机械能等）。如明火、摩擦、撞击、高温表面、自然发热、化学能、电气火花、雷击、静电、聚集的日光和射线等。(也是引起爆炸的能源)（2）燃烧三个要素都有足够的数量（3）燃烧三个要素彼此相互作用,高频感应引起爆炸案例,防火灭火的基本原理防火：防止形成燃烧的条件。灭火：消除已经形成的燃烧条件。（1）不同时具备燃烧三个要素；（2）三个要素不具备足够数量；（3）三个要素不相互作用。,热,热,物质燃烧过程示意图,3、燃烧过程及形式,(2)

3、燃烧形式,可燃性气体的燃烧混合燃烧（动力燃烧）扩散燃烧 可燃液体的燃烧蒸发燃烧分解燃烧 可燃固体燃烧分解燃烧 火焰型燃烧蒸发燃烧 表面燃烧,4、燃烧的类型与相应的火灾危险性指标,1)着火与着火点 可燃物质在空气充足的条件下，温度达到某一数值时，与火源接触即行燃烧，当火源移去后，仍能继续燃烧，这种持续燃烧的现象叫着火。可燃物质开始持续燃烧的最低温度称为该物质的着火点(燃点)。物质着火点的高低反映了该物质火灾危险性的大小着火点低，火灾危险性大，反之则小。,几种物质的燃点,2)闪燃与闪点,各种液体的表面都有一定量的蒸气，蒸气的浓度取决于该液体的温度：在一定温度下，可燃液体的蒸气与空气混合而成的气体混

4、合物，一遇火源即产生闪火的瞬间燃烧、这种燃烧现象称为闪火或闪燃。液体发生闪燃时的最低温度即为液体的闪点。通常用闪点来表示可燃物火灾危险性的大小。一般称闪点小于或等于45的液体为易燃液体，闪点大于45的液体为可燃液体、而闪点低于28的可燃物称为一级火灾危险品。,液体根据闪点分类分级,可燃液体火灾危险性另一种分类,甲类：一级易燃液体，闪点60,如 柴油、润滑油等,几种液体的闪点,3）、阴燃没有火焰的缓慢燃烧现象称为阴燃。4）、爆燃以亚音速传播的爆炸称为爆燃。,5)自燃与自燃点,可燃物质不需明火或火花等接近便能自行着火的现象称自燃，此时的最低温度称自燃点。自燃现象可分为受热自燃与本身自燃两种:,几种

5、常见物质的自燃,（1）植物的自燃：如稻草、麦草、麦芽、锯木屑、玉米蕊和棉籽等都可能发生自燃。自燃是由于生物、物理及化学作用引起的。在开始阶段，由于植物含有一定水份。其内部的微生物在一定温度下呼吸繁殖时会产生热量。如散热不好，温度逐渐上升，升温至70OC左右时微生物死亡，生物作用终止。这时植物中不稳定的化合物开始分解，生成黄色多孔炭，它能吸附蒸汽和气体，同时析出热量，使温度继续升高，新的化合物不断分解炭化。在温度升至150200OC时，植物中的纤维素开始分解，进入氧化过程，温度继续升高，反应速度加快。当聚热达到一定程度时，这种物质就会自行着火。,（2）油类物质的自燃,油类分为动物油、植物油和矿物

6、油三种。其中植物油是具有较大的自燃能力，动物油处于液态才有自燃能力，而纯矿物油是不会自燃的。在植物油中，桐油、亚麻仁油和葵花籽油等比较容易自燃。油脂浸渍于一些多孔物质中，蓄热条件好，氧化面积大，才能发生自燃。例如：油棉纱、油布及浸油的锯末和铁屑等都能发生自燃。,（3）煤的自燃,煤在低温时氧化速度不快，但由于它能吸附蒸气和气体，并能使其在煤的表面浓缩而变成液体，放出热量可以使温度逐渐升高到60OC，这时，氧化加速温度继续升高，直到发生自燃。为了防止煤堆自燃，可以将煤堆压实，以减少煤堆内部的孔隙和存有的空气，也可以采取通风的方法，将煤堆内部产生的热量散发出去。,（4）硫化亚铁自燃,天然气生产过程中

7、，检修期间从设备或管线清扫出的呈疏松状的硫化铁极易自燃，且其自燃属自热氧化自燃类型，导致自燃的主要原因是常温下的氧化反应：FeS2+O2 FeS+SO2+222.32kJFeS+1.5O2 FeO+SO2+48.99kJ2FeS+3.5O2 Fe2O3+2SO2+270.89kJ 这些氧化反应所产生的热量如果不能及时散发掉，则将积聚使堆积的FeS温度上升，达到其自燃点温度及以上，就会剧烈地燃烧，可引燃可燃气体甚至引发爆炸事故。,几种可燃物质的自燃点,(6)氧指数 是指在规定条件下，固体材料在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧含量。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般

8、认为氧指数22属于易燃材料，氧指数在22-27之间属可燃材料，氧指数27属难燃材料。,二、爆炸,物质自一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量的现象称为爆炸,爆炸一般分为物理性爆炸和化学性爆炸,1、爆炸类型（1）物理性爆炸,物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分并不改变例如蒸汽锅炉爆炸、压缩气瓶因外界条件变化而造成的爆炸都属于此类。,（2）化学性爆炸,物质在发生极迅速的化学反应过程中形成高温高压和新的反应产物而引起的爆炸，称为化学性爆炸。化学性爆炸前后物质的性质和成分均发生了根本的改变化学性爆炸按爆炸时所发生的化学变化又可分为三类：

9、,1）简单分解爆炸,引起简单分解的爆炸在爆炸时并不一定发生燃烧反应。爆炸时所需热量是由爆炸物本身分解时产生的，属于这一类的有乙炔银、碘化氮等。这类物质撞击感度较高，受震动即可引起爆炸，是比较危险的，某些气体由于分解产生很大的热量，在一定条件下可能产生分解爆炸，尤其在受压情况下更容易发生爆炸。例如乙炔在压力下的分解爆炸，即属此类情况。,2）复杂分解爆炸,这类爆炸物质的危险性较简单分解爆炸物稍低，这类物质爆炸时，伴有燃烧现象。燃烧所需的氧由本身分解产生。例如梯恩梯、硝铵炸药等。,3）爆炸性混合物的爆炸,所有可燃气体、蒸气、液体雾滴及粉尘同空气(氧)的混合后，成为具有一定浓度的爆炸性混合物，如遇火源

10、，发生爆炸。例如：氢、汽油蒸气、面粉粉尘等与空气的混合物发生的爆炸,粉尘爆炸,煤尘、铝粉、镁粉、塑料粉尘、纤维粉尘、硝铵粉尘等，悬浮于空气中，达到一定浓度遇高温、摩擦、火花等引爆能源会引起瀑炸，此种爆炸称为粉尘爆炸。,目前已发现的爆炸性粉尘有以下7类：,（1）金属类 如镁粉、铝粉、锰粉；（2）煤炭 如活性炭、煤等；（3）粮食 如淀粉、面粉等；（4）合成材料 如染料、塑料；（5）饲料 如鱼粉、血粉；（6）农副产品 如烟草、棉花；（7）林产品 如纸粉、木粉等。,2、爆炸极限,可燃气体、粉尘或可燃液体的蒸气与空气形成的混合物遇火源发生爆炸的极限浓度称作爆炸极限。分为爆炸上限和爆炸下限。在上限和下限之

11、间的浓度范围称爆炸范围。如果可燃气体在空气中的浓度低于下限，因含有过量空气，即使遇到着火源，也不会爆炸燃烧。同样，可燃气体在空气中的浓度高于上限，因空气不足，所以也不会爆炸，但重新接触空气，仍能燃烧爆炸，这是因为重新接触空气后，将可燃气体的浓度稀释，达到了燃烧爆炸范围。,几种可燃液体的蒸气爆炸浓度极限,影响爆炸极限的因素,1).原始温度 混合物的原始温度越高，爆炸范围越大，即下限降低，上限升高。2).原始压力 压力增加，爆炸范围扩大，压力降低，爆炸范围缩小。压力对爆炸上限的影响十分显著，而对下限的影响较小。,3)惰性介质的影响 若混合物中所含的惰性气体量增加，爆炸范围就会缩小，惰性气体的浓度提

12、高到某一数值，混合物就不会爆炸。4)容器的尺寸和材质 容器、管子的直径越小，则瀑炸范围缩小。当管径(或火焰通道)小到一定程度时，火焰就不能通过，这一间距叫临界直径。容器的材质对爆炸极限也有影响；一般钢制容器对爆炸极限无明显影响。,5).能源 燃烧和爆炸都需要一定的点火能源火源的能量、热表面的面积、火源与混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响。（如：甲烷与电压为100伏、电流强度为1安培无论什么浓度都不会爆炸；2安培爆炸极限5.9-13.6%,3安培时为5.85-14.8%。）6)其它因素 如光的影响：在黑暗中氢与氯的反应十分缓慢，但在强光照射下则能发生链锁反应，导致爆炸。表面活性物质对某些介质

13、的影响：如在530时，氢与氧完全无反应，但如果投入石英玻璃、钢或铁棒时，则发生爆炸。,三、防火防爆的基本技术措施,1、控制可燃物，消除燃烧爆炸的物质条件。采用危险性低的工艺和物料。控制用量。隔离储存。设备密闭，防止泄漏。厂房通风，防止形成爆炸性混合物。惰性保护，降低氧含量。控制工艺参数。监测报警。,2、消除着火源，防止引起燃烧的激发能源。（1）火灾危险场所禁止吸烟；设备要有可靠的安全措施，禁止运用明火和能散发火花的车辆进入。（2）在炎热季节对易燃液体储槽采取遮阳、淋水等安全措施，控制温度，防止高热。（3）搬运易燃、易爆物品要轻装轻卸，避免摩擦、撞击；经常润滑机器轴承，防止磨擦发热；铁质工具改为

14、铝铜合金，防止碰撞击火花。,（4）根据危险程度，采用不同类型的防爆电器设备或将非防爆电器设备安装在室外，隔窗照明，隔墙传动等。（5）对容易产生静电的生产和输送设备，采取可靠的接地装置，或控制液体流速，提高液体的导电率等。（6）安装避雷装置防止雷击，在雷雨天停止灌装易燃液体和排放可燃废气。,（1）建筑防火设计。生产及储存物品的火灾危险性分类厂址选择总平面布置和防火间距：如在建筑物间留有必要的防火间距或筑防火墙，油罐区周围建防护堤。建筑防火防爆结构、构造:如对能形成爆炸介质的建筑物，设泄压门窗轻质屋盖。,3、防止火势扩大蔓延，不使新的燃烧条件形成。,（2）安全装置阻火装置:在气体通风管道上装阻火器

15、，阻火闸门或安全水封。泄压装置:对有压力的容器设备，装泄压防爆膜（片），安全阀，压力表，轻质易燃液体贮罐装呼吸阀。（3）消防设施消防给水及报警设施灭火器其他消防设施,四、消防灭火知识,（一）火灾事故特点1、严重性 火灾事故所造成的后果，往往是比较严重的，它容易造成重大伤亡事故。2、复杂性 发生火灾和爆炸事故的原因往往比较复杂。3、突变性 虽然存在事故征兆，但一方面由于目前对火灾事故的监测、报警等手段的可靠性、实用性和广泛应用等尚不理想；另一方面，有相当多的人员对火灾事故的规律及其征兆了解和掌握得很不够。因此，火灾往往是在人们意想不到的时候突然发生。,（二）火灾事故的一般原因,1、人的因素 思想

16、麻痹、侥幸心里，不负责任，违章作业，漫不经心，惊慌失措。2、设备的原因 设计错误且不符合防火要求，选材不当或设备上缺乏必要的安全防护装置，密封不良，工艺缺陷等。3、物料的原因 可燃物质的自燃、各种危险品的相互作用，在运输装卸时受剧烈震动、撞击等。4、环境的原因 潮湿、高温、通风不良、雷击等。5、管理的原因 规章制度不健全，没有合理的安全操作规程，没有设备的计划检修制度，通风、采暖、照明设备失修，生产管理人员不重视安全，不重视宣传教育和安全培训等。,（三）火灾的种类,目前，我国将火灾种类根据物质及其燃烧特性划分为以下五类：1、A 类火灾：指含碳固体可燃物，如木材、棉、毛、麻、纸张等燃烧的火灾；2

17、、B 类火灾：指甲、乙、丙类液体，如汽油、煤油、甲醇、乙醚、丙酮等燃烧的火灾；3、C 类火灾：指可燃气体，如煤气、天然气、甲烷、乙炔、氢气等燃烧的火灾；4、D 类火灾：指可燃金属，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金等燃烧的火灾；5、E类火灾：指带电物体燃烧的火灾。6、F类火灾：指烹饪油脂火灾。,（四）常用灭火方法,冷却灭火法（如水、CO2）隔离灭火法窒息灭火法抑制灭火法（使灭火剂参与燃烧的连锁反应，使燃烧过程产生的游离基消失，形成稳定分子或低活性的游离基，从而使燃烧反应停止，如干粉、1211等）,（五）常用灭火剂简介,1.水的灭火作用：冷却作用对氧的稀释对水溶性可燃、易燃液体的稀释作用水力冲击

18、作用（冲散燃烧物，使燃烧强度降低）,2、泡沫灭火剂,凡能够与水混溶，并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂，称为泡沫灭火剂。泡沫灭火剂一般由发泡剂、泡沫稳定剂、降粘剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂及水组成。泡沫灭火剂主要用于扑救非水溶性可燃液体及一般固体火灾。特殊的泡沫灭火剂还可用于扑救水溶性可燃液体火灾。按照生成泡沫的机理，泡沫灭火剂可以分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂两大类。,2、泡沫灭火剂,灭火作用：1）泡沫在燃烧物表面形成的泡沫覆盖层，可使燃烧物表面与空气隔绝。2）泡沫层封闭了燃烧物表面，可以遮断火焰的热辐射，阻止燃烧物本身和附近可燃物质的蒸发。3）泡沫析出的液体对燃烧表面进行冷

19、却。4）泡沫受热蒸发产生的水蒸汽可以降低燃烧物附近氧的浓度。,3、干粉灭火剂,它又称粉末灭火剂，是一种干燥的、易于流动的微细固体粉末。一般借助于专用的灭火器或灭火设备中的气体压力，将干粉从容器中喷出，以粉雾的形式灭火。按其使用范围，主要分为普通和多用两大类。这类干粉灭火剂主要适用于扑救可燃液体、可燃气体及带电设备的火灾以及一般固体火灾（多用）。,多用途干粉（ABC干粉）磷酸铵盐干粉、硫酸铵盐干粉等适用于：固体物质火灾（A类火灾）甲乙丙类液体如烃类（汽、煤、柴油）、醇、酮、酯、苯类等有机溶剂（B类火灾）可燃气体火灾（C类火灾）,普通干粉（BC干粉）碳酸氢钾干粉、碳酸氢钠干粉等适用于：甲乙丙类液体

20、如烃类（汽、煤、柴油）、醇、酮、酯、苯类等有机溶剂（B类火灾）可燃气体火灾（C类火灾）,灭火原理,干粉灭火剂平时贮存于干扮灭火器或干粉灭火设备中。灭火时靠加压气体(二氧化碳或氮气)的压力将干粉从喷嘴射出，形成一股夹着加压气体的雾状粉流，射向燃挠物。当干粉与火焰接触时便发生一系列的物理化学作用，而把火焰扑灭。,(1)对燃烧的抑制作用,燃烧反应是一种连锁反应。燃料在火焰高温下吸收活化能而被活化，产生大量的活性基团，但在氧的作用下又被氧化成为不活性物(水及二氧化碳等)。借助粉粒的作用，可以消耗火焰中的活泼的H和OH。当大量的粉粒以雾状形式喷向火焰时，可以大量地吸收火焰中的活性基团，使其数量急剧减少，

21、并中断燃烧的连锁反应，从而使火焰熄灭。,灭火原理,(2)喷出的干粉形成雾状，将火焰包围，可以减少火焰的热辐射；干粉遇到高温会发生分解或放出结晶水，水能起到冷却作用，分解产生的气体，可使空气中的氧浓度降低，这些也都利于灭火。,(3)通用干粉除了具有上述作用外，还能在燃烧物的表面形成一层象玻璃一样的物体，它能起到象泡沫一样的作用，阻止空气和可燃物接触，达到窒息灭火的目的。,灭火原理,8Kg 4Kg 2Kg 1Kg 450g干粉式灭火器,推车式 干粉灭火器 1211,4、卤代烷灭火剂,通常用作灭火剂的多为甲烷或乙烷的卤代物，分子中的卤素原于为氟、氯、溴。目前最常用的卤代烷灭火剂有二氟一氯一溴甲烷、三

22、氟一溴甲烷、二氟二溴甲烷和四氟二溴乙烷。目前国际上以代号来表示。其命名原则是：用四个阿拉伯数字分别表示卤代烷中碳和卤族元素的原子数(氢原子数不计)，其排列顺序为碳、氟、氯、溴，如果末尾的数字是零则略去。在代号前面还要冠以HALON（海龙卤代院的简称），以区别于一些其他化合物。在国外，1211也简称为BCF，1301简称为BTM。目前国内生产和使用较多的为1211。,灭火原理,卤代烷灭火剂主要通过抑制燃烧的化学过程，使燃烧中断，达到灭火目的。其作用是通过夺去燃烧连锁反应中的活泼性物质来完成的，这一过程称为断链过程或抑制过程(与干粉灭火剂的作用相似)。由于完成这一化学过程所需时间往往比较短，所以灭

23、火也就比较迅速。而其他一些灭火剂却大都是通过冷却和稀释等物理过程进行灭火的。,灭火原理,应用范围,具有不导电、无腐蚀、灭火后不留痕迹。卤代烷适于扑救各种易燃液体火灾和电气设备火灾；特别适于扑灭精密仪器、档案资料、文物等；扑灭固体纤维物质火灾时要用较高的浓度。2005年全球禁止使用蒙特利尔国际公约,5.二氧化碳灭火剂,二氧化碳灭火剂是以液态的形式加压充装在灭火器中的。由于二氧化碳的平衡蒸气压很高，瓶阀一打开，液体立即通过虹吸管、导管和喷嘴并经过喷筒喷出，在喷筒中液态二氧化碳迅速气化，并从周围空气中吸收大量的热(每公斤液态二氧化碳气化时约需138千卡热量)。由于喷筒隔绝了对外界的热传导，因此二氧化

24、碳液体气化时只能吸收自身的热量，导致液体本身温度急剧下降。当其温度下降到-785时，就有细小的雪花状二氧化碳固体出现“干冰”。,灭火作用,1）灭火器喷射出来的是温度很低的气态和固态的二氧化碳。由“干冰”变成气体时要吸收大量的热，对燃烧物有一定冷却作用。2）它的灭火作用主要是增加空气中既不燃烧也不助燃的成份，相对的减少空气中的氧气含量（窒息作用）。实验表明，当燃烧区域空气中氧气的含量低于12%，或者二氧化碳的浓度达到30一35时，绝大多数的燃烧都会熄灭。,灭火原理,应用范围,由于二氧化碳是一种惰性气体，对绝大多数物质没有破坏作用，灭火后能很快散逸，不留痕迹，又没有毒害。最适合于扑救各种易燃液体和

25、那些受到水、泡沫、干粉等灭火剂的沾污容易损坏的固体物质的火灾。另外，二氧化碳是一种不导电的物质，可以用它扑救600伏以下的各种带电设备的火灾。,CO2灭火器,（六）灭火器的选用1、A类火灾选：水型、泡沫、ABC干粉。2、B类火灾选：干粉、二氧化碳、泡沫（油类可用，但水溶性可燃液体不能用）。3、C类火灾选：干粉、二氧化碳。4、带电火灾选：干粉、二氧化碳。5、D类火灾选：金属专用灭火剂 或干泥砂掩盖。6、F类火灾：隔离灭火,注：适用；一般不适用；不适用。,非水溶性,水溶性,带电设备火灾,金属火灾,灭火器分类及适用范围,（七）灭火器的使用方法,左手紧握鸭舌把，右手把保险销迅速抽出，随即右手拿起喷嘴做

26、好准备灭火的动作；左手将灭火器提起后用力向下压把手，右手拿起喷嘴直接对准火焰根部压下压把左右扫射即可。人站在火势之上风处灭火，从着火区域边缘开始渐进灭火。注意事项：压下压把后，中途不应松手；否则该瓶灭火器内未喷出的干粉因气压不足而失去灭火作用,消防栓的使用,1、适用扑灭多种类型的火灾，水是分布最广、使用最方便、补给最容易的灭火剂，但不能用于补救与水能发生化学反应的物质引起的火灾，以及高压电器设备和档案、资料等引起的火灾。2、使用方法：将存放消防栓的仓门打开，将水带取出，平放打开，将阀头接在水带上，对准火源，双手托起阀头，打开水阀，进行灭火。,五、灭火器配置,中华人民共和国国家标准建筑灭火器配置

27、设计GBJ14090,六、火灾逃生知识,火场逃生基本要素,1、逃生预演，临危不乱。事前演练，将会事半功倍。2、熟悉环境，暗记出口。安全时，要居安思危，给自己预留一条通路。3、通道出口，畅通无阻。自断后路，必死无疑。4、扑灭小火，惠及他人。争分夺秒，扑灭“初期火灾”。5、保持冷静，明辨方向，迅速撤离。人只有沉着镇静，才能想出好的办法。6、不入险地，不贪财产。留得青山在，不怕没柴烧。,7、简易防护，蒙鼻匍匐。多件防护工具在手，总比赤手空拳要好。8、善用通道，莫入电梯。逃生的时候，乘电梯极危险。9、缓降逃生，滑绳自救。胆大心细，救命绳子就在身边。10、避难场所，固守待救。坚盾何惧利矛,11、缓晃轻抛

28、，寻求援助。充分暴露自己才能争取有效拯救自己12、火已及身，切莫惊跑。就地打滚虽狼狈烈火焚身可免除13、跳楼有术，虽损求生。跳楼不等于自杀，关键是要有方法。请多掌握一些火场自救的要诀，困境中也许就能获得第二次生命。,注意事项:1.因静电吸烟引起火灾，迅速脱衣；不要穿衣跑动。如有水可迅速浇灭，但被火烧伤不能用水浇，防感染。2.用毛巾、手帕捂鼻护嘴：烟气温度高、毒性大、氧气少、一氧化碳多的特点；3.不要顺风疏散，应迅速逃到上风处躲避烟火的侵害。4.遮盖护身：浸湿棉大衣、棉被等逃生。5.寻找避难处所。6.多层楼着火逃生：阳台、雨水管、消防水带等。7.被迫跳楼逃生8.火场求救方法：引起救援人员的注意；

29、9.利用疏散通道逃生.,第二部分 防中毒基础知识,石油工业生产中主要毒物,气体1.硫化氢2.二氧化硫3.一氧化碳4.氨5.其他，如某些无机酸或碱形成的酸雾或碱雾金属及无机化合物1.氢氟酸2.氰化物3.汞4.铅及其化合物,石油类1.原油2.汽油3.沥青油田化学剂1.杀菌剂2.缓蚀剂3.高分子化合物苯、甲苯、二甲苯,硫化氢中毒问题,硫化氢，无色易燃气体，有臭鸡蛋味，它是许多工业生产过程中的副产物。目前，有70多种职业有机会接触硫化氢，如采矿、石油开采、提炼、皮革鞣制、橡胶合成、煤气制取、人造纤维、造纸、染料、制糖、食品加工以及清理垃圾、阴沟、粪池、菜窖、鱼舱等作业。硫化氢中毒，居我国中毒发病人数的

30、第4位（在CO、有机磷和Cl2之后），死亡人数居第2位（第一位是CO）。而在石油化工行业中，H2S中毒及死亡人数均为第1位。,硫化氢中毒事故,内容提要,一、硫化氢的来源二、硫化氢的性质三、硫化氢的危害四、硫化氢防护应急五、预防硫化氢中毒的措施六、硫化氢监测报警仪七、呼吸防护器具简介,在采矿和从矿石中提炼铜、镍、钴等,煤的低温焦化,橡胶、人造丝、鞣革、硫化染料、造纸、颜料、菜腌渍、甜菜制糖、动物胶等工业中都有硫化氢产生;开挖和整治沼泽地、沟渠、水井、下水道、潜涵、隧道和清除垃圾、污物、粪便等作业,以及分析化学实验室工作者都有接触硫化氢的机会;天然气、矿泉水、火山喷气和矿下积水,也常伴有硫化氢存在

31、。由于硫化氢可溶于水及油中,有时可随水或油流至远离发生源处,而引起意外中毒事故。,一、硫化氢的来源,1、含硫天然气,我国不少气田或油井伴生气中都含有酸性气体，主要是含有硫化氢，硫化氢含量通常在0.1%（体积百分比）以下，如陕甘宁气田硫化氢含量0.02 0.05%。但在川东地区硫化氢含量偏高，如川东卧东河气田三叠纪系气藏最高硫化氢含量达32%（493mg/m3）。,我国的标准中（SY/T5087-2005），天然气的总压等于或大于0.4MPa(60psia)，而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.0003MPa；或H2S含量大于75mgm3(50ppm）的天然气称为含硫天然气。,含酸性气体气藏的划

32、分(SY/T6168-1995),国外通常把含硫化氢的天然气可分为以下几类。1无硫油气藏：通常H2S含量小于0.0014。2低含硫化氢气藏：H2S含量为0.0014%0.3%。3中含硫化氢气藏：H2S含量为1%5%。4高含硫化氢气藏：H2S含量为5%20%。5特高含硫化氢气藏：H2S含量为20%以上者。6“纯”硫化氢气藏：H2S含量为80%90%以上者。,序号 类别 H2S含量（1）无硫气藏 小于0.0014%14ppm（2）低含硫气藏 0.0014-0.3%（3）含硫气藏 0.31.0%（4）中含硫气藏 1.05.0%（5）高含硫气藏 5.0%50000ppm,“三高油气井”,高压气井是指以

33、地质设计提供的地层压力为依据，当地层流体充满井筒时，预测井口关井压力可能达到或超过35MPa的井。高含硫气井是指地层天然气中硫化氢含量高于150mg/m3(100ppm)的井。高危地区油气井是指在井口周围500m范围内有村庄、学校、医院、工厂、集市等人员集聚场所，油库、炸药库等易燃易爆物品存放点，地面水资源及工业、农业、国防设施（包括开采地下资源的作业井坑道），或位于江河、湖泊、滩海和海上的含有硫化氢地层天然气中硫化氢含量高于15mg/m3(10ppm)、一氧化碳等有害气体的井。,2.硫化氢的来源,1）石油中的有机硫化物热作用分解产生H2S当地温超过200-250时，由于热化学作用将加剧而产生

34、大量H2S.,油气井中H2S的来源,（2）石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而生成H2S在非热采区，因底水运移，将含H2S地层水推入生产井而产生H2S。通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的H2S上窜到生产层而进入井筒动、植物尸体腐烂分解而成厌氧菌作用于有机硫或无机硫产生H2S,油气井中H2S的来源,（3）钻井泥浆高温分解某些深井泥浆处理剂高温热分解产生H2S 磺化酚醛树脂100分解成H2S 丹煤、褐煤、环氧树脂在150分解产生H2S 磺化褐煤130分解产生H2S 木质素硫酸铁铬盐180分解产生H2S 丝扣油高温与游离硫反应生产生H2S 一般含H2S井禁用红丹丝扣油,油气井

35、中H2S的来源,（4）酸化作用产生H2S（5）含硫的地层流体（油、气、水）流入井内（6）某些洗井液中的添加剂（如木质磺酸盐）在高温（170190度以上）时热分解产生H2S。（7）石膏泥浆。被无水石膏侵污了的泥浆中硫酸盐类的 生物分解产生H2S。（8）某些含硫原油或含硫水被用于泥浆系统。,油气井中H2S的来源,非油气井中H2S的来源,纸浆厂橡胶制造业食品加工厂化粪池下水道沼气池工业实验室等。,2.硫化氢的来源,H2S含量将随地层埋深增加而增加：在井深2600米，H2S含量在0.1-0.5%之间；超过2600米时含量超过2-23%；多存在于碳酸盐-蒸发岩地层中，尤其存在于与碳酸盐伴生的硫酸盐沉积环

36、境中；平面分布上同一气田H2S含量差别大。,H2S分布规律,2.硫化氢的来源,H2S在油气田勘探开发生产作业中的分布,钻井试油井下作业采油,分布区域,分布物料,二、H2S的性质,1硫化氢的特性硫化氢为无机硫化物，化学分子式为H2S，分子量34.08。通常物理状态为无色、剧毒的酸性气体，人的肉眼看不见。这就意味着人无法用眼睛判断是否存在硫化氢。气味：硫化氢有一种特殊的令人讨厌的臭鸡蛋味，在很低的浓度下可感觉到硫化氢的存在，但即使在较低的浓度下（当浓度高于4.6PPm时），也会损伤人的嗅觉系统，使其迅速麻痹而感觉不出硫化氢的存在，因而气味不能用作警示措施。密度：硫化氢是一种比空气略重的气体，15（

37、59oF）、0.10133MPa（1atm）下蒸气密度（相对密度）为1.189。因此，硫化氢极易在一些地势低洼的地方聚集，如地坑、地下室、大容器。在有可能存在硫化氢的环境，都应在上风向、地势较高的地方工作。,可燃性：硫化氢是易燃气体，自燃温度为260oC，燃烧时发出蓝色火焰，并生成危及人眼睛和肺部的二氧化硫；在空气中最终氧化产物为硫酸和硫酸根阴离子。爆炸极限：当硫化氢在空气中气体积分数达到4.346范围内，形成爆炸性混合物，遇着火源会发生爆炸。由于硫化氢的爆炸极限范围较宽（比天然气宽），从火灾爆炸危险性来说比天然气更大。沸点：硫化氢的沸点很低，为-60.2（-76.4oF），因此人们通常见到的

38、是气态的硫化氢。溶解性：硫化氢易溶于水、亦溶于醇类、石油溶剂和原油，在20时每单位体积的水中可溶解2.582单位体积的硫化氢气体。溶解度随溶液温度升高而降低。硫化氢及其水溶液对金属及非金属有强烈的腐蚀作用，如果溶液中同时含有CO2或O2，其腐蚀作用更快。,2硫化氢的浓度单位 体积比浓度：指H2S在空气中的体积比。常用的是PPm表示。重量比浓度：指H2S在一立方空气中的重量，单位为mg/m3、k g/m3。,1PPM=1.5179mg/m3,1 mg/m3=0.6588PPM,三、硫化氢的危害.对人体的危害,硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。硫化氢中毒主要从呼吸道吸入、皮肤接触。其毒

39、作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对毒作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。硫化氢在体内大部分经氧化代谢形成硫代硫酸盐和硫酸盐而解毒，在代谢过程中谷胱甘肽可能起激发作用；少部分可经甲基化代谢而形成毒性较低的甲硫醇和甲硫醚，但高浓度甲硫醇对中枢神经系统有麻醉作用。体内代谢产物可在24小时内随尿排出，部分随粪排出，少部分以原形经肺呼出。在体内无蓄积。,H2S对人体的危害,阈限值 threshold limit value（TLV）:,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 15mgm3(10ppm)，二氧化硫的阈限

40、值为 54mgm3（2ppm）。,安全临界浓度 Safety critical concentration,工作人员在露天安全工作8h可接受的硫化氢最高浓度参考海洋石油作业硫化氢防护安全要求（1989）13条中硫化氢的安全临界浓度为30mgm3(20ppm)。,危险临界浓度 dangerous threshold limit value,达到此浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响参考海洋石油作业硫化氢防护安全要求1989）中硫化氢的危险临界浓度为150mgm3(100ppm)。,作业中硫化氢环境中暴露限制（Occupational Exposure Limits),10PPM最长

41、接触时间为每天8小时，在8 小时内OEL不超过15和20PPM；15PPM允许接触不超过15分钟每天8小时内不能超过4次，每次接触硫化氢至少间隔60分钟（不接触任何浓度H2S）；20PPM为最高接触极限浓度任何情况下不允许作业人员接触超过20PPM H2S。（加拿大规范）,分级目的 1）通过危险区域分级，判断生产区域是否存在硫化氢以及该区域内空气中硫化氢的最大可能浓度；2）根据生产区域的危险级别对工作人员进行相应的培训，使之具备相应的能力；3）根据生产区域的危险级别确定工作程序和工作许可；4）根据生产区域的危险级别设置相应的警示标志；5）根据生产区域的危险级别配备呼吸器材和报警器材。,H2S危

42、险区域分级,H2S危险区域分级,危险区域,安全区,低危区,空气中H2S的可能最大浓度（mg/m3）,10,10300,300,高危区,分级结果,H2S危险区域分级,H2S危险区域分级,H2S危险区域分级,除应该具备2级能力 要求，还应掌握一些 跟职责有关的专业技能,执行特殊任务的人员，如应急救援人员、医 疗人员、现场监督员、司钻和安全人员等,3级,能力级别,人员,能力要求,警示挂牌,井处于受控状态，但存在对生命健康的潜在或可能危险硫化氢浓度小于15mg/m3(10ppm),应挂绿牌；对生命健康有影响硫化氢浓度大于15mg/m3(10ppm)30mg/m3(20ppm),应挂黄牌对生命健康有威胁

43、硫化氢浓度大于或可能大于30mg/m3(20ppm),应挂红牌。（SY/5087-2005）,.硫化氢的腐蚀性危害,硫化氢不仅造成对人的生命构成威胁，同时会对石油天然气生产设备、工具，包括对各类管材等金属及非金属材料造成腐蚀破坏。在硫化氢的作用下，对金属设备、材料造成电化学失重腐蚀、氢脆腐蚀和硫化物应力腐蚀，特别是氢脆腐蚀危害极大，在高浓度的硫化氢环境中，若金属材料不抗硫，会在较短时间表内因产生氢脆腐蚀造成管具断裂而引发重大事故。影响氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的主要因素有：金属材料的强度和硬度,H2S浓度、环境温度和溶液的PH值。因此，相关标准规定含硫油气田使用的钢材，其屈服极限不大于65.5M

44、Pa，硬度不大于HRC22。,.硫化氢腐蚀产物的危害硫化铁自燃,硫化氢以及有机硫化物与金属设备、管道容器壁上的铁和氧化铁长期腐蚀，会生成硫化铁（Fe2 S）。硫化铁是具有金属光泽的深棕色或黑色块状物，当其与空气中的氧接触后能自燃，对于粉未状的硫化铁来说，自燃点较低，大约为40，与空气接触后更易自燃，产生火灾和爆炸的危害。含硫天然气生产中，在设备检修期间，从设备或管线清扫出的呈疏松状的硫化铁极易自燃，且其自燃属自热氧化自燃类型，导致自燃的主要原因是常温下的氧化反应：Fe2S+O2 FeS+SO2+222.32kJFeS+1.5O2 FeO+SO2+48.99kJ2FeS+3.5O2 Fe2O3+

45、2SO2+270.89kJ 这些氧化反应所产生的热量如果不能及时散发掉，则将积聚使堆积的FeS温度上升，达到其自燃点温度及以上，就会剧烈地燃烧，可引燃可燃气体甚至引发爆炸事故。,.对工作液的破坏,井下作业的各种工作液，如钻井液、完井液、压裂液、射孔液以及封隔液等，与硫化氢接触会使其性能变化或破坏，导致井下施工作业失败或引起井下事故。,四、H2S防护应急,通过对作业现场进行环境调查、危害识别和风险评估，凡是有可能发生硫化氢外逸或泄漏的作业场所，都应有针对性的硫化氢防护的应急计划（预案），并按照要求进行硫化氢防护演习和训练，提高员工处置硫化氢事故的应急和自身的防护能力。,H2S防护应急基本要求,（

46、1）所有必要人员都要戴上防护器具，作业人员应按应急计划采取必要的措施。（2）所有明火都应熄灭。进行应急关断。（如抢险需要，开启鼓风机防爆型；禁止在硫化氢污染区使用手机、BP机、普通手电筒等）。（3）所有无关的人员，须戴上呼吸器离开现场。（4）封锁污染区，并派人巡逻。在入口插上红旗，警告附近有极度危险。（5）检查硫化氢逸出原因，并采取措施。保证至少两人在一起工作，防止任何人单独出入H2S污染区。,应急响应,1.当硫化氢浓度达到15mg/m3（10ppm）的限值时启动应急程序，现场应：a)立即安排专人观察风向、风速以确定受害的危险区；b)切断危险区的不防爆电器的电源；c)安排专人佩戴正式空气呼吸器

47、到危险区检查泄漏点；d)非作业人员撤入安全区。,一级报警,SY/T5087,应急响应,2.当硫化氢浓度达到30mg/m3（20ppm）的安全临界浓度时，按应急程序应：a)戴上正式空气呼吸器；b)向上级（第一责任人及授权人）报告；c)指派专人至少在主要下风口距井口100m、500m和1000m处进行硫化氢监视，需要时监视点可适当加密；d)实施井控程序，控制硫化氢泄漏源；e）撤离现场的非应急人员；f）清点现场人员；g）切断作业现场可能的着火源；h）通知救援机构。,二级报警,SY/T5807,应急响应,3.当井喷失控时，按下列应急程序立即执行：a）由现场总负责人或其指定人员向当地政府报告，协助当地政

48、府作好井口 500m范围内的居民的疏散工作，根据监测情况决定是否扩大撤离范围；b）关停生产设施；C）设立警戒区，任何人未经许可不得人内；d）请求援助。,三级报警,SY/T5807,应急响应,4.当井喷失控时，井场硫化氢浓度达到150mgm3（100ppm）的危险临界浓度时，现场作业人员应按预案立即撤离井场。现场总负责人应按应急预案的通信表通知（或安排通知）其他有关机构和相关人员（包括政府有关负责人）由施工单位和生产经营单位按相关规定分别向其上级主管部门报告。5.在采取控制和消除措施后，继续监测危险区大气中的硫化氢及二氧化硫浓度，以确定在什么时候方能重新安全进人。,三级报警,SY/T5807,应

49、急计划区域(EPZ)（Emergency Planning Zone）,EPZ应急计划区域（km）H2 SRR 累积H2S释放速率（m3/s）,The Equations Above Were Developed For Atmospheric Conditions Representative Of Those In Alberta.They May Not Apply As Well In Other Parts Of The World.,加拿大,硫化氢释放速率,H2 SRR=H2 SRR H2S释放速率(m3/s)H2S%天然气中含H2S浓度（体积分数）AOF绝对无阻流量（m3/d）,

50、以重庆开县境内川东北气矿“罗家”气井发生的井喷事故为例，井口喷出的气体富含硫化氢，含量为克立方米，浓度达到100000ppm(10.57%)以上，预计无阻流量为万万立方米天。,H2SRR=H2S%AOF0.01/8640=10.5740000000.01/8640=4.89(m3/s）,EPZ=2.3(H2SRR）0.68=2.34.890.89=6.76(km),局限：未考虑自然环境、气候等影响。,疏散,一旦听到H2S警器的声音，HSE监督将对情况作出评价，并决定将采取的行动。（1）一旦收到HSE监督的疏散通知，所有不必要的人员应迅速离开井场。（2）所有无关人员应转移到安全区或指定区域并集合