天然氣脫硫脫碳通常為含硫天然氣處理過(guò)程的首要環(huán)節(jié),其任務(wù)是在高壓和某一溫度下,將天然氣中酸性組分(H2S、CO2等)脫除。含硫天然氣脫除酸性組分后即為濕凈化氣,脫除的酸陛組分為酸氣。
天然氣脫硫脫碳、硫磺回收及尾氣處理過(guò)程的主要職業(yè)危害是含硫天然氣中的H2S等有毒氣體的毒性引起作業(yè)人員中毒或窒息,所以含硫天然氣脫硫脫碳是火災(zāi)、爆炸和毒性等危險(xiǎn)危害性都可能發(fā)生的工藝過(guò)程,安全生產(chǎn)極其重要。因此,除了預(yù)防燃燒和爆炸事故發(fā)生外,防止含硫天然氣泄漏以及事故時(shí)的自然泄漏造成人體急性中毒等,同樣也是安全生產(chǎn)的重點(diǎn)。
含硫天然氣中除含H2S外,有時(shí)也含有機(jī)硫。有機(jī)硫也是毒性物質(zhì),人體吸入時(shí)會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成危害,導(dǎo)致煩躁、惡心、頭痛,出現(xiàn)醉酒癥狀,嚴(yán)重時(shí)會(huì)抽搐、昏迷。
在天然氣處理過(guò)程中不可避免地存在著天然氣和凝液泄漏現(xiàn)象,這些都會(huì)引起作業(yè)人員中毒或窒息,造成安全事故。
(一) 毒物進(jìn)入人體的途徑
毒物對(duì)接觸者健康產(chǎn)生的危害,主要取決于毒物的毒性大小、進(jìn)入人體的途徑和劑量多少。在天然氣處理過(guò)程中,毒物主要經(jīng)過(guò)呼吸道、皮膚進(jìn)入人體,而經(jīng)消化道吸收的較少。
天然氣處理過(guò)程中的天然氣、凝液蒸氣,以及其中所含的H2S、SO2等有毒物質(zhì)可經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體。這些毒物經(jīng)肺部吸收后,不經(jīng)肝臟轉(zhuǎn)化、解毒即直接進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)而分布全身??諝庵械亩疚餄舛仍礁?、顆粒越小,在液體中的溶解度越大,則經(jīng)人體呼吸道吸收的數(shù)量就越多。因此,呼吸道是毒物進(jìn)入人體最主要的途徑。
對(duì)于天然氣凝液、穩(wěn)定輕烴等液體,則是經(jīng)過(guò)皮膚的表皮、毛囊和汗腺進(jìn)入人體。其中,通過(guò)毛囊、汗腺的速度要比表皮畢得多。皮膚有破損或患有皮膚病時(shí),有利于毒物經(jīng)過(guò)皮膚進(jìn)全全體。高溫、潮濕的環(huán)境使皮膚血管擴(kuò)張,汗腺分泌旺盛,可促掌經(jīng)皮膚吸收的速度。毒物經(jīng)表皮吸收后,也不經(jīng)過(guò)肝臟解毒而直接進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)。
毒物經(jīng)過(guò)消化道進(jìn)入人體而導(dǎo)致職業(yè)中毒的事例甚少。經(jīng)消化道吸收的毒物,大部分先經(jīng)肝臟轉(zhuǎn)化后再進(jìn)入血液循環(huán)。
(二) 影響毒物毒害作用的主要因素
1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)
毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)不僅決定了其理化性質(zhì),而且也決定了其毒性大小和毒害作用的性質(zhì)?;瘜W(xué)結(jié)構(gòu)不同的毒物,其毒性、毒害作用性質(zhì)和原理也異。
2. 物理特性
毒物的溶解度、顆粒大小(或分散度)、揮發(fā)性等物理特性,也嚴(yán)重影響毒物對(duì)人體的毒害作用。
毒物的水溶性和脂溶性對(duì)其進(jìn)入人體的途徑、吸收速度、體內(nèi)分布等都有密切關(guān)系。例如SO2易溶于水,容易引起眼結(jié)膜和上呼吸道黏膜的損害。
毒物在在空氣中的濃度不同,其毒害作用也不同。在靜止空氣中,有毒氣體的相對(duì)密度與空氣差別較大時(shí),就可能發(fā)生分層。例如,相對(duì)密度較大的H2S等常在低洼處和通風(fēng)不良的室內(nèi)底部形成很高的濃度。
3. 毒物的劑量
毒物進(jìn)入人體要達(dá)到一定劑量才會(huì)引起中毒,而毒物進(jìn)入人體的劑量則與作業(yè)場(chǎng)所空氣中的毒物濃度和人體接觸時(shí)間密切有關(guān)。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中降低空氣中毒物濃度和減少接觸時(shí)間,即可控制毒物進(jìn)入人體的劑量。
濃度是劑量的一種粗糙表達(dá)形式。最常用的毒性參數(shù)有:①絕對(duì)致死濃度,即使全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡的最低濃度(劑量),用LC100(LD)來(lái)表示;②半數(shù)致死濃度,即使半數(shù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡的濃度(劑量),用LC50(LD50)來(lái)表示。通常根據(jù)LC50(LD50)來(lái)對(duì)毒物的急性毒性進(jìn)行分級(jí)。
由于目前在作業(yè)場(chǎng)所還不能采用劑量進(jìn)行接觸評(píng)價(jià),故只能按濃度來(lái)評(píng)價(jià)。當(dāng)毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)確定后,濃度和接觸時(shí)間就成為影響職業(yè)中毒的主要因素。濃度越高,毒害作用的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),發(fā)生職業(yè)中毒的可能性就越大。一般以毒物的最高容許濃度(MAC)作為評(píng)價(jià)依據(jù)。作業(yè)場(chǎng)所空氣中毒物濃度超過(guò)MAC時(shí),無(wú)疑會(huì)對(duì)人員造成危害,但低于MAC時(shí)并不意味絕對(duì)安全,MAC只是生產(chǎn)管理上的標(biāo)志。
4. 毒物的聯(lián)合作用
作業(yè)環(huán)境中經(jīng)常有數(shù)種毒物同時(shí)存在而作用于人體,它可表現(xiàn)為相對(duì)作用、增強(qiáng)作用或拮抗作用。毒物的聯(lián)合作用大大增加了對(duì)毒物毒害作用評(píng)價(jià)的復(fù)雜性和難度。
5. 作業(yè)環(huán)境與勞動(dòng)強(qiáng)度
物理因素與毒物的聯(lián)合作用日益受到重視。一般在高溫、潮濕環(huán)境下,毒物的毒害作用比常溫條件下大。紫外線、噪聲和振動(dòng)等也可增強(qiáng)某些毒物的毒害作用。體力勞動(dòng)強(qiáng)度大時(shí),毒物吸收得多,耗氧量大,使肌體對(duì)導(dǎo)致缺氧的毒物更敏感。
6. 個(gè)體感受性
人體的健康情況、年齡、性別、遺傳因素以及其他個(gè)體因素等,均對(duì)毒物的毒害作用有影響,從而使人體對(duì)毒物的反應(yīng)有很大差別。
(三) 刺激性氣體對(duì)人體的危害
刺激性氣體是指對(duì)人的眼睛、皮膚,特別是對(duì)呼吸道具有刺激性的氣體。在天然氣處理過(guò)程中主要有H2S、SO2、天然氣凝液和穩(wěn)定輕烴的蒸氣等。
刺激性氣體主要損傷人體肺部、皮膚、眼睛和上呼吸道黏膜,但以局部為主。刺激性氣體毒害作用的強(qiáng)弱和損害部位,除與濃度大小和接觸時(shí)間有關(guān)外,還在很大程度上取決于其在水中的溶解度。溶解度大的氣體(例如SO2)吸入人體后,遇到濕潤(rùn)的黏膜就會(huì)迅速溶解在水中產(chǎn)生刺激作用。
刺激性氣體的主要危害有皮膚化學(xué)燒傷、化學(xué)性眼損傷、刺激性上呼吸道炎、化學(xué)性支氣管炎和中毒性肺水腫等。
另外,汽油中常含有一定量的苯。苯是對(duì)人體有害的慢性毒物,它會(huì)破壞人的骨髓和造血機(jī)能。
(四) 窒息性氣體對(duì)人體的危害
窒息性氣體是指進(jìn)入人體后可使血液運(yùn)氧能力或組織利用氧的能力發(fā)生障礙,造成肌體缺氧的有害氣體。天然氣處理過(guò)程中常見的窒息性氣體有H2S、SO2等。
1. H2S的毒性
H2S是一種神經(jīng)毒氣,也是窒息性和刺激性氣體,其毒性作用的靶器是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),也可伴有心臟等多器官的損害。由于其刺激閾濃度為0.01~0.03mg/m3,高濃度的H2S使嗅覺(jué)神經(jīng)麻痹而嗅不出其存在,故不能單憑氣味強(qiáng)烈與否判斷H2S的危險(xiǎn)程度。
H2S經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體血液后對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用,其毒性為中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和窒息。
H2S的理化性質(zhì)及危險(xiǎn)危害性見表2-19。
表2-19 硫化氫的理化性質(zhì)及危險(xiǎn)危害特性
標(biāo)識(shí)
中文名:硫化氫
茸立名:Hydrogen sulfide
分子式:H2S
相對(duì)分子質(zhì)量:34.08
CAS號(hào)①:7783-06-4
危規(guī)號(hào):危規(guī):GB2.1類21006。原鐵規(guī):劇毒氣體,31009。UN No.1053。IMDG CODE 2078頁(yè),2.3類。副危險(xiǎn)3類及6.1類
理化性質(zhì)
性狀: 無(wú)色氣體,具有臭雞蛋味
溶解性:易溶于水,也溶于醇類、石油溶劑和原油中
熔點(diǎn)/氣:-82.9
沸點(diǎn)/℃:-61.8
相對(duì)密度(水=1):1.5392(0℃)
臨界溫度/℃:100.5
臨界壓力/MPa:0.9
蒸氣密度(空氣=1):1.1895
燃燒熱/(kJ/mol):
最小點(diǎn)火能/mJ:0.077
蒸氣壓/kPa:2.7
燃燒爆炸危險(xiǎn)性
燃燒性:易燃
燃燒分解產(chǎn)物:S02、水蒸氣:
閃占/℃:-188
聚合危害:不聚合
爆士乍極限/%(體積):4~44
穩(wěn)定性:穩(wěn)定
自燃溫度/℃:260
禁忌物:硝酸、強(qiáng)氧化劑、腐蝕性液體或氣體
危險(xiǎn)特性:易燃、與空氣混合形成爆炸性混合物。遇高熱和明火能引起爆炸。與濃硝酸、發(fā)煙硫酸或其他強(qiáng)氧化劑劇烈反應(yīng),發(fā)生爆炸。氣體比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇明火會(huì)引起回燃
消防措施:消防人員必須穿戴全身防護(hù)服。關(guān)閉容器或鋼瓶閥門,切斷氣源,消殺火勢(shì)。若不能立即切斷氣源,則不允許熄滅正在燃燒的氣體,用霧狀水保持火場(chǎng)中容器或鋼瓶冷卻,并用霧狀水保護(hù)去關(guān)閉閥門的人員
毒性
接觸限值:MAC:10mg/m3
毒理資料:大鼠吸入LC50:618mg/m3
對(duì)人體危害
硫化氫是一種神經(jīng)毒劑,亦為窒息性和刺激性氣體。其毒害作用的主要靶器是中樞稀經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),亦可伴有心臟等多器官損害,對(duì)毒害作用最敏感的組織是腦和黏膜接觸部位
人吸入70~150mg/m31~2h,出現(xiàn)呼吸道及眼刺激癥狀。吸入300mg/m36~8min出現(xiàn)眼急性刺激癥狀,稍長(zhǎng)時(shí)間接觸引起肺水腫。吸入760mg/m315~60min,發(fā)生肺水腫、支氣管炎及肺炎,頭痛、頭昏、步態(tài)不穩(wěn)、惡心、嘔吐。吸入1000mg/m3數(shù)秒鐘,很快出現(xiàn)急性中毒,呼吸加快后呼吸麻痹而死亡
急救
應(yīng)使吸入氣體的患者脫離事故現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處休息并保暖。嚴(yán)重者須就醫(yī)診治。如果呼吸停止,須立即進(jìn)行人工呼吸,眼請(qǐng)受刺激須用大量水沖洗并就醫(yī)診治
防護(hù)
工程防護(hù):嚴(yán)加密閉,提供充分的局部排風(fēng)和全面通風(fēng)。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備
個(gè)體防護(hù):①呼吸系統(tǒng)防護(hù):空氣中濃度超標(biāo)時(shí),必須佩戴防毒面具。緊急事態(tài)搶救或撤離時(shí),應(yīng)佩戴正壓自給式呼吸器;②眼睛防護(hù):戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡;穿相應(yīng)的工作服
其他:工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙、進(jìn)食或飲水。工作后淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。進(jìn)入罐區(qū)或其他高濃度區(qū)作業(yè),須有人監(jiān)護(hù)
泄漏處理
處理泄漏物必須穿戴包括氧氣防毒面具的全身防護(hù)服。對(duì)殘余廢氣或容器、鋼瓶泄漏出的氣體用排風(fēng)機(jī)送到水洗塔或與塔相連的通風(fēng)櫥內(nèi)
儲(chǔ)運(yùn)
包裝標(biāo)志:有毒氣體。副標(biāo)志:毒害品。包裝方法:鋼瓶
儲(chǔ)運(yùn)條件:防止容器碰撞。儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)良好的低溫庫(kù)房。遠(yuǎn)離熱源、火源。與硝酸、強(qiáng)氧化劑、腐蝕性液體或氣體高壓容器或鋼瓶隔離。嚴(yán)防產(chǎn)生靜電,避免日光直射和受熱
① CAS號(hào)指化學(xué)文摘索引登記號(hào)。
2. SO2的危害
S02是一種無(wú)色、有強(qiáng)烈辛辣昧的刺激性氣體,易溶于水。S02可從呼吸道進(jìn)入人體,對(duì)呼吸系統(tǒng)和造血系統(tǒng)產(chǎn)生病理影響。
有關(guān)SO2的理化性質(zhì)及危險(xiǎn)危害性見本書第四章的表4-23。
我國(guó)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》(GB 5044—85)依據(jù)急性毒性、急性中毒發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況、慢性中毒后果、致癌性和最高允許濃度六項(xiàng)指標(biāo)將職業(yè)性接觸毒物分為極度危害(Ⅰ級(jí))、高度危害(Ⅱ級(jí))、中度危害(Ⅲ級(jí))和輕度危害(Ⅳ級(jí))四種級(jí)別。據(jù)此,職業(yè)性接觸毒物H2S、SO2危害程度分別為Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)。
至于作業(yè)場(chǎng)所有毒作業(yè)危害程度分級(jí)則是根據(jù)有物質(zhì)危害程度級(jí)別系數(shù)(D)、有毒作業(yè)勞動(dòng)時(shí)間權(quán)系數(shù)(D)和有毒物質(zhì)濃度超標(biāo)倍數(shù)(剮求出有毒作業(yè)分級(jí)指數(shù)(C)來(lái)評(píng)定的。限于篇幅,此處不再多述,詳見《有毒作業(yè)分級(jí)》(GB 12331—90)。