石油及天然氣的危險性

1、第一節(jié) 石油幾天然氣的危險性石油是多種碳氫化物混合物組成的可燃性液體?；瘜W組成一般碳占 83%87%，氫占 10%14%，其它硫、氧、氮三種元素約占 1%4%。從不同油田 生產(chǎn)的原油含輕質(zhì)成分和重質(zhì)成分的比例也不相同， 其性質(zhì)差別也很大。 一般情 況下，原油顏色多是黑色或深棕色，少數(shù)為暗綠、赤色或黃色，并有特殊氣味。 原油含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)越多，顏色越深， 氣味越濃； 含硫化物和氮化物多的則氣味 發(fā)臭。原油的相對密度和凝固點與原油的組分有關(guān)，重組分多的原油密度大， 輕 組分多的原油密度小，含蠟量越多，凝固點越高。天然氣分為氣田氣和油田伴生氣。一般氣田氣中甲烷含量越占天然氣總體積 的 90%以上，而

2、油田伴生氣中甲烷含量一般占天然氣總體積的 80%90%。經(jīng)過 油田處理的油井伴生氣和氣井氣， 甲烷含量在 90%以上。這種經(jīng)過脫油脫水后的 天然氣稱為干氣。 而已烷、 丙烷以上的烷烴和水分含量在 10%以上，沒有經(jīng)過脫 油脫水處理的天然氣稱為濕氣。石油與天然氣的性質(zhì)決定了它們易燃、 易爆的危險性。 盡管危險程度上有差 別，但是在集輸過程中，對這些危險性都必須認真加以考慮，以保證安全生產(chǎn)。一、石油、天然氣的易燃易爆性(一) 石油的易燃性 石油在一定的條件下會燃燒。在通常情況下，石油遇熱蒸發(fā)產(chǎn)生的油 蒸氣若與空氣混合，當這種混合氣達到一定濃度時，遇火便可燃燒。 衡量石油易燃性有以下三個條件：1閃電

3、在規(guī)定條件下，將油品加熱，輕組分開始蒸發(fā)并與周圍空氣形成油蒸氣 和空氣的混合物，當油蒸氣達到一定濃度時，以火種接近，油蒸氣開始 閃火，閃光后又立即熄滅。油品達到這種閃火的最低溫度，稱為該油品 的閃點。2 燃點 在規(guī)定的條件下，油品加熱到一定溫度，當火種接近時，即開始著火燃 燒，并且著火時間在5秒鐘以上。達到這種情況的最低溫度稱為該油品 的燃點或著火點。3 自燃點 在規(guī)定的條件下，當油品溫度升高到一定程度，在外界并無火源的情況 下，油品在空氣中自動燃燒的最低溫度稱為該油品的自燃點。石油的閃點、燃點、自燃點，對于石油集輸安全生產(chǎn)是十分重要的。根 據(jù)這些條件，可以準確地制定運行方案，做到安全輸油。在

4、石油集輸工作中，與安全運行密切相關(guān)的石油主要性質(zhì)有：密度、粘 度、凝固點、靜止蒸發(fā)和流動蒸發(fā)、燃燒速度和燃燒溫度、原油的沸溢(1) 密度 單位體積的質(zhì)量稱為密度。原油密度的大小反映了石油組 分上的差別：密度大的原油膠質(zhì)、瀝青含量多，凝固點高；密度小的原 油則與其相反。此外，若原油的密度較大，也預(yù)示該原油蒸氣壓較小， 粘度較高。對石油產(chǎn)品來講，密度越大，閃點越高，自燃點越低。(2) 粘度 粘度是表示流體流動性能的指標。原油粘度與膠質(zhì)、瀝青 質(zhì)和輕組分的含量有關(guān)。粘度的大小直接影響管道輸送所需動力。(3) 凝固點 凝固點也是表示流體流動性能的一個指標。原油完全喪 失流動性的溫度稱為原油的凝固點。凝

5、固點的大小與原油的含蠟量有 關(guān)，含蠟量多的原油凝固點一般就高。（4）靜止蒸發(fā) 是指平靜的液體在空氣不太流動情況下的蒸發(fā)。例如 石油儲存在油罐中時，因受大氣溫度影響，在它液面上發(fā)生的蒸發(fā)。這 種蒸發(fā)即人們通常說的油罐“小呼吸” 。（5）流動蒸發(fā) 是指石油輸至油罐時，所產(chǎn)生的蒸發(fā)，即“大呼吸” 蒸發(fā)。石油的蒸發(fā)過程與許多因素有關(guān)，如液體的溫度和空氣的溫度， 蒸發(fā)面上的壓力等等。（6）燃燒速度 液體的燃燒速度以每平方米面積上1小時燃燒掉的液 體重量或液體層的高度來表示。它取決于油品的蒸發(fā)，并和許多因素有 關(guān)。如原油罐火災(zāi)時的燃燒速度，便與罐內(nèi)原油初始溫度，儲罐直徑， 罐內(nèi)液體及含水量有關(guān)。初溫越高，

6、蒸發(fā)量越大，燃燒速度也越快。含 水量較高的原油燃燒速度較慢。（7）燃燒溫度 燃燒溫度實質(zhì)上是火焰溫度。熱值是決定燃燒溫度的 重要因素。熱值大的放出的熱量多，溫度便高。原油的燃燒溫度一般在 110 0C左右。（8）原油的沸溢性 原油及其它寬餾分油品燃燒時，液體表面的輕餾 分首先被燒掉，重餾分則逐步下沉，并把熱量帶到下層，從而使油品逐 層地往深部加熱，其溫度可達2 0 03 0 0C。這種現(xiàn)象稱為熱波。 當原油含水率較高和熱波到達油罐底水時，便可產(chǎn)生沸溢，給滅火帶來 困難。（二）天然氣的易燃性 天然氣一般比空氣輕，在大氣中很容易流動擴散。由于閃點低，一般在 -6 0C以下極易燃燒。即使在冬季氣溫很

7、低的環(huán)境中，一遇火種也會 立即燃燒。而且比任何輕質(zhì)油品都容易燃燒。天然氣無閃點數(shù)據(jù)， 但天然氣中氣態(tài)烴的自燃點則具有隨分子量增加而 降低的規(guī)律。例如甲烷的自燃點高于乙烷、丙烷的自燃點。天然氣的燃 燒速度很快，通常以火焰的傳播速度來衡量。試驗數(shù)據(jù)表明，甲烷在空 氣中的濃度為10時，在直徑為10 mm 的管道中，火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?110 cm/s。一般地說，管道尺寸越大，火焰?zhèn)鞑ニ俣扔?，但到某?管徑時，便不在增加；反之，當管子直徑小到一定值時，火焰即不能通 過而熄滅。石油罐上的阻火器即是依照這個原理制成。（三）石油、天然氣的易爆性石油、天然氣都屬易爆物質(zhì)。石油蒸氣或天然氣按一定比例與空氣（或 氧

8、氣）混合，達到爆炸濃度范圍時，遇火就會爆炸。石油、天然氣有關(guān) 組分與空氣混合時的爆炸極限見表111。 可燃氣體的爆炸是在瞬間（千分之一或萬分之一秒）產(chǎn)生高溫高壓的燃 燒過程。爆炸時溫度可達 20003000C，爆炸波速可達20003000m/s , 具有強大的破壞力。 破壞力的大小取決于氣體與空氣混合濃度和起始壓 力。如不同濃度的油蒸氣，在密閉容器中，當起始壓力為0Pa（表壓）時，爆炸產(chǎn)生的壓力為0.060.8Mpa;當起始壓力為0.8MPa （表壓）時, 爆炸產(chǎn)生的壓力可達0.56Mpa。天然氣在大口徑輸氣管線里與空氣混合 發(fā)生爆炸時，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒊^音速，達到10004000 m/s,這

9、時局部壓力可高達 8 Mpa 或更高一些，從而破壞力更大。石油、天然氣的爆炸極限，就是石油蒸氣和天然氣與空氣混合與火發(fā)生爆炸 的濃度范圍。這個濃度范圍，通常用氣體的體積百分數(shù)來表示。 與火發(fā)生爆炸的 最低濃度稱為爆炸上限，最高濃度稱為爆炸下限。上下限之間所有的濃度范圍就 形成了直接燃燒的條件,就不會發(fā)生爆炸?？梢娛蜌怏w爆炸極限對防爆安全有 著重要意義。原油及其它可燃液體除了爆炸濃度極限外，還有一個爆炸溫度極限。因為液 體的蒸氣濃度是在一定溫度下形成的，如果沒有這種溫度條件就不能形成與爆炸 極限相應(yīng)的蒸氣濃度?？扇細怏w由于蒸發(fā)而形成等于爆炸濃度極限的蒸氣濃度， 這時對應(yīng)的溫度就叫做爆炸溫度極限

10、。 爆炸溫度極限和爆炸濃度極限一樣也是有 上限和下限。汽油的爆炸溫度極限下限為 -39C,上限為-8C。原油含有大量的 汽油組分，即使在寒冷的冬季，揮發(fā)性也是很強的，很容易達到爆炸濃度極限。 在油氣集輸過程中，根據(jù)這些特性， 有效的采取安全措施，就可以預(yù)防爆炸事故 發(fā)生。表1.1.1 石油、天然氣有關(guān)組分與空氣混合時的爆炸極限名稱爆炸極限，% （體積）閃點自燃點上 限下 限甲烷5. 01518V 28645530510490510530乙烷2. 913丙烷2. 19. 5正丁烷1. 88. 4異丁烷1. 88. 4正戊烷1. 48. 3異戊烷1. 4(& 3)新戊烷1. 4(& 3)天然氣5.

11、 016氫4. 074. 2汽油1. 06乙炔2. 680二、石油、天然氣對人體的毒害作用石油與天然氣并非都具有同樣的毒性。 不同的氣田開采出的石油與天然氣毒 性差異很大。我國先開采的油氣田大部分屬低毒油氣。一般來講，含硫化物 的毒性就大；含不飽和碳氫化合物和芳香族的碳氫化合物較之一般飽和碳氫 化合物的毒性要大。在石油與天然氣集輸過程中掌握石油與天然氣的毒性， 對保證人身安全健康是非常重要的。（一）原油含有大量的輕烴成分。在集輸過程中，如果遇到泄漏，原油 中的輕烴就會迅速揮發(fā)擴散，這些輕組分屬于麻醉性毒物，現(xiàn)場 工作人員大量吸入石油氣體就會立即失去知覺。石油氣體的中毒 臨界值規(guī)定為350mg/

12、m3。從實際經(jīng)驗中知道，當空氣中的石油 氣體含量尚微時（0.1%）,人們即可感覺到油氣味。如果呼吸空 氣中含量達到0.7 %的石油氣體，從開始吸入的一剎那起，經(jīng)過 1214分鐘，便會引起頭暈；當石油氣體在空氣中濃度達1.0 % 時，吸入幾分鐘后，人就會頭暈得難以站住。如果濃度更高，石 油氣體含量達到2.0 %時，那就會使人迅速喪失知覺，甚至會立 即喪失生命。例如1983年某輸油首站半地下計量間一低壓閥門 被憋破泄壓跑油，在搶救處理中造成兩人中毒死亡，一人重度中 毒、四人輕度中毒的傷亡事故。原油和石油成品對人體皮膚也能起毒害作用。原油和汽油粘在皮 膚上，會使皮膚外皮脫脂。假如皮膚經(jīng)常受到這樣的毒

13、害，那就 可能發(fā)生皮膚病（如皮膚干燥、裂口或刺激疼痛等）。而最危險 的是原油和成品油落入人的口腔、眼睛的粘液膜上。因為這樣會 使粘液膜枯萎，易生刺激，有時還會造成出血癥。（二）天然氣的危害石油蒸氣和天然氣泄漏后，往往集聚在廠房內(nèi)，根據(jù)它們的密度 大小，分布于一定的高度。這種分布情況與廠房內(nèi)空氣溫度有關(guān)， 也與空氣層的變動有關(guān)。即便在一個很大的廠房內(nèi)也會集中在廠 房的下部，距地面1.52米的高度。特別應(yīng)注意的是含有硫化氫（H2S ）的天然氣，在接觸中要十分 小心。因為硫化氫的中毒臨界值為10mg/m3，超過此臨界值濃度 時，人體接觸會產(chǎn)生如表1.1.2所示的反應(yīng)。表1.1.2硫化氫對人體的毒害濃

14、度mg/m3接觸時間min人體反應(yīng)5010060眼睛和呼吸系統(tǒng)發(fā)炎20030060眼睛處有明顯印記，呼吸系統(tǒng)發(fā)炎5007001560頭暈?zāi)垦?，頭痛惡心，肺水腫等全 身癥狀，甚至昏迷死亡700900幾秒鐘或數(shù)秒鐘昏厥、死亡10002000頃刻即可倒下，停止呼吸（三）預(yù)防油氣中毒的措施原油或石油氣體能使人中毒，如果措施得當，在集輸過程中就可避免中 毒危險。防止中毒的措施有以下幾種：（1）在設(shè)計集輸油（氣）站時，應(yīng)充分考慮防毒問題。泵房、閥 室、工作間要保證通風良好，在易泄漏油（氣）的場所要安 裝可燃氣體報警裝置。（2）加強安全檢查，發(fā)現(xiàn)危及職工安全健康的隱患要及時整改， 保證油（氣）輸送管道設(shè)備嚴

15、密不漏。（3）加強職工安全教育。在工作人員進入油氣泄漏區(qū)域或存有油 氣的容器內(nèi)，要按要求戴好防毒面具和防護用品，工作時要 有人監(jiān)護，嚴格執(zhí)行安全措施。（4）在操作工藝設(shè)備時，要注意防毒工作；油氣放空時要點燃， 操作人員要站在上風處；對含硫化物的氣體場所要設(shè)專門儀 器監(jiān)測，不準超過臨界限的規(guī)定。（5）定期對有毒場所所有崗位職工進行體檢，加強職工的保健管 理，發(fā)現(xiàn)情況及時治療。三、油氣集輸中常遇到的特別危險物質(zhì)油氣集輸過程中通常遇到的特別危險物質(zhì)有硫化氫、二氧化硫、一氧化 碳等。下面將這些物質(zhì)作一簡述。（一）硫化氫（ H2S）硫化氫為無色、 具有臭蛋味的劇毒氣體。 在空氣中含量達到 0.035 m

16、g/m 3 時，人們即可臭到。濃度很低時，臭味與其濃度成正比。但當它在空氣中 的濃度超過 10 mg/m3 時，這種臭味反而減弱，甚至不能察覺。因此這種毒性氣體 危險性很大，往往使吸入這種氣體者出現(xiàn)“閃電式”死亡。硫化氫對人體的毒害 見表 1.1.2。硫化氫對空氣的相對密度為 1.19。因為它比空氣重， 所以常積聚在比較低的 地方（如坑洼、管溝、地下室之類的處所） 。我國開采的天然氣中許多都含有硫 化氫。含有硫化氫的天然氣稱為酸性氣。（二）二氧化硫（ SO2） 燃燒含硫量高的燃料油所產(chǎn)生的煙氣中，硫化物被氧化生成二氧化硫。 二氧化硫比空氣重，其相對密度為 2.3。這種酸性氣體對人體上呼吸道、

17、眼、鼻、喉等諸器官有刺激作用。甚至會使對此敏感的人呼吸困難。在達到中毒 臨界值15 mg/m3時，就可明顯嗅到它的氣味。濃度較高時，可對呼吸道產(chǎn)生刺激， 能引起支氣管炎及眼睛灼痛。慢性二氧化硫輕度中毒的癥狀是食欲減退、鼻炎、 咽炎及支氣管炎發(fā)作等；中度中毒除上述癥狀加劇外，會出現(xiàn)聲音嘶啞，胸痛、 發(fā)燒等；重度中毒除上述癥狀更為嚴重，出現(xiàn)呼吸困難，知覺障礙，肺水腫等癥 狀，嚴重者可造成窒息死亡。（三）一氧化碳（ CO）一氧化碳無味， 常存于燃燒條件不正常的煙道廢氣中， 有些通風不良的發(fā) 電機房、天然氣取暖的房間及工作室等都有可能存在。 一氧化碳是人們接觸最廣 泛的一種氣體。一氧化碳比空氣輕，相對密度為 0.968。由于一氧化碳是燃燒不完全生成 的產(chǎn)物，是易燃醫(yī)爆氣體，與空氣混合極易形成爆氣體，遇明火則發(fā)生爆炸、著 火。一氧化碳由于無色無味， 很容易使人不知不覺地中毒。 急性中毒可引起頭痛、 眩暈、惡心、嘔吐；