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硫化氢的危害与防治
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  • 硫化氢的危害与防治治理技术 油 气 田 环 境 保 护 第1 4 卷.第4 期 · 3 7
    硫化氢的危害与防治
    尹 忠 廖 刚 梁发书 陈 集
    ( 西南石油学院化工系)
    摘 要 对硫化氢在油气田中的存在状况和危害性的研究结果表明,其主要危害是引起人员中毒以及氢
    脆作用造成的油田设备腐蚀。详细介绍了防治硫化氢的方法和措施,包括沉淀法、物理吸收法、钾碱法和氨水
    法、氧化法、佥属氧化物吸收法、高压静电法等。对各种方法的防治机理及其应用状况进行了论述。
    关键词 油气田开发 硫化氢 危害性 防治方法
    O 引 言
    硫化氢 ( H 2 S )是一种无色气体,比重为 1 . 1 8 9 5
    ( 空气 比重为 1 0 0 0) ,熔点为 一8 5 . 5℃,沸点为

    6 0 . 7 ~ C,溶于水,乙醇,甘油,二硫化碳和石油等。
    其标准电极 电位 ( s / s ) 一0 . 4 8 V , ( S / H S ) = 0 . 1 4 V ,
    水溶液为氢硫酸。在空气中H S能被氧气所氧化。硫
    根离子能与多种金属离子作用,生成不溶于水或酸的
    硫化物沉淀。硫化氢分子是极性分子。
    1 H S的危害
    硫化氢是剧毒的危险性气体,当空气中浓度超过
    2 8 m g / m 。 时,人就无法正常工作;超过 1 0 0 0 m g / m 。 时,
    就可引起急性中毒,造成人员死亡。大多数油气田都
    存在着硫化氢的污染和危害。钻井过程中遇到酸性油
    层,或含有硫酸盐还原菌的各种流体,以及钻井液热
    分解时,都可能产生硫化氢气体,一旦释放,其含量
    就非常大 ( 1 0 0 0 m g / m 以上 ) ,将造成重大危害。一
    般来说, 石油地层伴生气中硫化氢的含量可达 1 0 0 0 ~
    2 0 0 0 m g / d m 或更高。主要是由含硫地层的高价硫 ( 如
    硫酸盐)溶于地下水,此地下水中已不含氧,且其中
    的还原性有机物 ( 腐植质、沥青、石油等)与高价硫
    化物相互作用还原成 H S ;同时地层中也存在硫酸盐
    的还原菌还可将高价硫酸盐还原成 H S ;此外,地层
    中存在的难溶硫化物在酸性条件下可产生 H S 。由实
    验可知硫化氢在油中的溶解度远大于在水中的溶解
    度。所以上述各种原因产生的硫化氢既溶于地下水,
    也溶于油层中,更混合于天然气或石油的伴生气中。
    由于硫化氢沸点很低,常以气体形式存在,在钻井过
    程中遇到酸性地层或酸性钻井液, 一有缝隙就流出地
    面。在钻井完成后产油时,石油一出井口,压力降低,
    溶在石油中的硫化氢流入空气中,造成极大危害 。
    例如在我国华北某油田曾发生硫化氢大量逸出, 造成
    严重的人身伤亡事件。在 6 0年代,四川塘河某井就
    因发生硫化氢应力破裂引起大火,造成财产巨大损
    失。 在新疆塔里木盆地的采油过程中硫化氢从设备缝
    隙处微量泄漏出来,沉积在地势低洼处,在工作人员
    进入这些地带时造成人员伤亡。
    硫化氢的另一个主要危害是造成油气田设备的
    腐蚀。 硫化氢对油气田设备的危害不在于增加对钢铁
    的腐蚀速度,而在于加剧钢的渗氢作用,从而导致氢
    脆,使设备产生硫化氢应力腐蚀破裂,特别是硫化氢
    存在时会加速 H 对钢铁设备的腐蚀,使氢脆现象更
    为严重。 硫化氢与钢铁的作用较符合实际的解释是阳
    极反应 :
    F e + H 2 S + H 2 0 =F e ( H S) 吸 +H 3 0
    F e ( H S 一 ) 吸 附 — ( F e H S ) +2 e
    ( F e H S ) +H 3 0 一F e +H 2 S +H 2 0
    由于 F e与 S原子的电负性相差较大,在金属表
    面形成化学吸附的催化剂 F e ( H S) 的作用下,F e与 s
    原子结合较牢固,使金属原子间的结合力减弱,从而
    使F e的电子容易失去而形成F e , 电离出的F e 与H S
    按反应 F e + H S- - - ~ F e S +H 进行。而阴极反应为:
    F e +H 2 S +H 2 0 =F e ( H S 一 ) 吸 +H 3 0
    F e ( S H 一 ) 吸 附 +H 3 0 =F e ( H — S — H ) 吸 +H 2 0
    F e ( H — S — H ) 吸 附 +e —F e ( H S) 吸 附 +H吸
    由此可见氢脆系由金属 F e在阴极区吸收阴极产
    尹忠,毕业于北京大学应用化学专业,现任西南石油学院化学教研室副教授,主要从事物理化学教学和油田化学剂研究,已发表论文 2 5篇。通讯地址 ...
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