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硫化氫的危害與防治

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硫化氫的危害與防治治理技術(shù) 油氣田環(huán) 境保護第1 4 卷．第4 期 · 3 7
硫化氫的危害與防治
尹忠廖剛梁發(fā)書陳集
( 西南石油學(xué)院化工系)
摘要對硫化氫在油氣田中的存在狀況和危害性的研究結(jié)果表明，其主要危害是引起人員中毒以及氫
脆作用造成的油田設(shè)備腐蝕。詳細介紹了防治硫化氫的方法和措施，包括沉淀法、物理吸收法、鉀堿法和氨水
法、氧化法、僉屬氧化物吸收法、高壓靜電法等。對各種方法的防治機理及其應(yīng)用狀況進行了論述。
關(guān)鍵詞油氣田開發(fā) 硫化氫危害性防治方法
O 引言
硫化氫 ( H 2 S )是一種無色氣體，比重為 1 ． 1 8 9 5
( 空氣比重為 1 0 0 0) ，熔點為一8 5 ． 5℃，沸點為
一
6 0 ． 7 ~ C，溶于水，乙醇，甘油，二硫化碳和石油等。
其標準電極電位 ( s ／ s ) 一0 ． 4 8 V ， ( S ／ H S ) = 0 ． 1 4 V ，
水溶液為氫硫酸。在空氣中H S能被氧氣所氧化。硫
根離子能與多種金屬離子作用，生成不溶于水或酸的
硫化物沉淀。硫化氫分子是極性分子。
1 H S的危害
硫化氫是劇毒的危險性氣體，當空氣中濃度超過
2 8 m g ／ m 。時，人就無法正常工作；超過 1 0 0 0 m g ／ m 。時，
就可引起急性中毒，造成人員死亡。大多數(shù)油氣田都
存在著硫化氫的污染和危害。鉆井過程中遇到酸性油
層，或含有硫酸鹽還原菌的各種流體，以及鉆井液熱
分解時，都可能產(chǎn)生硫化氫氣體，一旦釋放，其含量
就非常大 ( 1 0 0 0 m g ／ m 以上 ) ，將造成重大危害。一
般來說，石油地層伴生氣中硫化氫的含量可達 1 0 0 0 ~
2 0 0 0 m g ／ d m 或更高。主要是由含硫地層的高價硫 ( 如
硫酸鹽)溶于地下水，此地下水中已不含氧，且其中
的還原性有機物 ( 腐植質(zhì)、瀝青、石油等)與高價硫
化物相互作用還原成 H S ；同時地層中也存在硫酸鹽
的還原菌還可將高價硫酸鹽還原成 H S ；此外，地層
中存在的難溶硫化物在酸性條件下可產(chǎn)生 H S 。由實
驗可知硫化氫在油中的溶解度遠大于在水中的溶解
度。所以上述各種原因產(chǎn)生的硫化氫既溶于地下水，
也溶于油層中，更混合于天然氣或石油的伴生氣中。
由于硫化氫沸點很低，常以氣體形式存在，在鉆井過
程中遇到酸性地層或酸性鉆井液，一有縫隙就流出地
面。在鉆井完成后產(chǎn)油時，石油一出井口，壓力降低，
溶在石油中的硫化氫流入空氣中，造成極大危害。
例如在我國華北某油田曾發(fā)生硫化氫大量逸出，造成
嚴重的人身傷亡事件。在 6 0年代，四川塘河某井就
因發(fā)生硫化氫應(yīng)力破裂引起大火，造成財產(chǎn)巨大損
失。在新疆塔里木盆地的采油過程中硫化氫從設(shè)備縫
隙處微量泄漏出來，沉積在地勢低洼處，在工作人員
進入這些地帶時造成人員傷亡。
硫化氫的另一個主要危害是造成油氣田設(shè)備的
腐蝕。硫化氫對油氣田設(shè)備的危害不在于增加對鋼鐵
的腐蝕速度，而在于加劇鋼的滲氫作用，從而導(dǎo)致氫
脆，使設(shè)備產(chǎn)生硫化氫應(yīng)力腐蝕破裂，特別是硫化氫
存在時會加速 H 對鋼鐵設(shè)備的腐蝕，使氫脆現(xiàn)象更
為嚴重。硫化氫與鋼鐵的作用較符合實際的解釋是陽
極反應(yīng) ：
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與 S原子的電負性相差較大，在金屬表
面形成化學(xué)吸附的催化劑 F e ( H S) 的作用下，F(xiàn) e與 s
原子結(jié)合較牢固，使金屬原子間的結(jié)合力減弱，從而
使F e的電子容易失去而形成F e ，電離出的F e 與H S
按反應(yīng) F e + H S- - - ~ F e S +H 進行。而陰極反應(yīng)為：
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
由此可見氫脆系由金屬 F e在陰極區(qū)吸收陰極產(chǎn)
尹忠，畢業(yè)于北京大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)任西南石油學(xué)院化學(xué)教研室副教授，主要從事物理化學(xué)教學(xué)和油田化學(xué)劑研究，已發(fā)表論文 2 5篇。通訊地址 ...

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