Природные газы, содержащие сероводород

РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ

ОЧИСТКА ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА

Глава XIX

ПРИРОДНЫЕ ГАЗЫ, СОДЕРЖАЩИЕ СЕРОВОДОРОД

Наличие сероводорода в естественных газах связано, повидимому,, с генезисом нефти и газа и с теми процессами в месторождении и в подземных коллекторах, которые протекали и протекают в пластах различных пород, заполненных газом, нефтью и водой. Отмечается, что газы и нефти, приуроченные к песчаникам и пескам, содержат незначительные количества сероводорода или совершенно не содержат его (Баку, Грозный), в то время как нефти и газы, приуроченные к карбонатным породам (Ишимбай, Бугуруслан), имеют значительное содержание сернистых соединений и в том числе сероводорода.

Наибольшее количество сероводорода обнаружено в естественном газе одного из месторождений штата Тексас (США), а именно 23,5% по объёму. Обычно же содержание H₂S в естественном газе меньше этого процента. Так, максимальное количество сероводорода, найденное в ишимбайском и бугурусланском газах, составляет около 9—10%.

Среднее содержание сероводорода в газах отечественных газонефтяных месторождений колеблется в следующих пределах, в процентах по объёму:

1. Ишимбайские газы ................................4—-6

2.    Бугурусланские газы:

а) попутный газ................................2—4

б)    газ из газовых скважин...........0,8 —1,2

3.    Туймазинский газ .................1,0 —2,0

4.    Андижанский газ.................1,0 —3,0

5. Бакинские газы .................0,02—0,5

Сероводород при нормальных условиях — бесцветный газ с неприятным специфическим запахом. Молекулярный вес его 34,08; плотность по отношению к воздуху 1,1763; вес 1 m^z при 0° и 760 мм рт. столба 1,521 кг. При 18° С и 11 от давления сероводород может быть сжижен в бесцветную жидкость.

Упругость паров в зависимости от температуры составляет:

В воде сероводород растворим в следующих количествах на один объем воды:

при 0° С—4,670 объемов 20° С—2,582 40° С-1,660 60° С—1,190 100° С—0,8Ю

С воздухом H_aS образует взрывчатую смесь, причём нижний предел составляет 4,3%, а верхний 45,5%.

Сероводород сильно ядовитый газ, даже в небольших концентрациях он чувствителен по запаху и действует раздражающе на слизистую оболочку, в больших же концентрациях он ядовит вплоть до смертельного исхода.

Запах сероводорода улавливается обонянием человека при содержании его в атмосфере 0,001—0,002% по объёму, а при содержании

0,01% он вызывает определённые симптомы отравления. Ниже даётся таблица действия сероводорода на человека в зависимости от концентрации его в атмосфере и времени пребывания человека в такой атмосфере (табл. 65).

Действие H₂S на людей вызывает прежде всего резкую, жгучую боль слизистых оболочек глаз, носа и зёва, а затем с течением времени и в зависимости от концентрации сероводорода в атмосфере появляется тошнота, одышка, сердцебиение, головная боль, головокружение.

На некоторых животных и птиц раздражающее действие сероводород оказывает ещё в меньших концентрациях, чем на человека, а именно начиная с 0,005%.

При содержании 0,010—0,014% H₂S вызывает у крыс раздражение носа и глаз; пребывание в такой атмосфере 8—18 час, вызывает усиленное дыхание, а через 18—48 часов—смерть.

Голубь погибает в первые же минуты, попав в атмосферу с 0,07% сероводорода. Особой чувствительностью к H₂S обладают канарейки. В атмосфере с 0,0035—0,0065% сероводорода при длительном пребывании (8—18 час.) канарейка делается безразличной, тяжело дышит, слабеет и погибает. После 1—2-минутного пребывания в атмосфере с 0,019—0,021%H₂S канарейка ведёт себя нервозно, возбуждённо и после 30- или 60-минутного пребывания в такой атмосфере погибает. При содержании H₂S 0,073% канарейка погибает в течение 18—20 сек.

При такой чувствительности к PI₂S канарейки могли бы служить своебразным индикатором, сигнализирующим опасность отправления в бытовых и производственных помещениях.

Таблица 65

Примечание. Опыты со смертным исходом были проведены на собаках; действие сероводорода на собак и кошек аналогично действию на людей.

Химическим индикатором для обнаружения сероводорода служил индикаторная бумажка, смоченная в растворе уксуснокислого свинца.

При содержании H₂S в количествах:

3,5% —»бумажка окрашивается мгновенно; резкий запах сероводорода;

0,35% —- бумажка окрашивается быстро; сильный запах H₂S;

0,035% —¦ бумажка окрашивается через 2 секунды, отчетливый запах;

0*0035% — бумажка окрашивается через 30 сек., запах сероводорода чувствителен.

При снабжении газом городского населения требуется полная очистка газа от сероводорода во избежание несчастных случаев.

Отравляющие действия сероводорода более сильные, чем действия окиси углерода.

Кроме ядовитых свойств, сказывающихся на живых организмах» сероводород также очень вредно действует на металл, являясь одним из активнейших коррозийных агентов. Сам по себе сухой сероводород при низкой температуре и низком давлении слабо действует на металл, но в присутствии других коррозийных агентов его действия на металл становятся весьма интенсивными.

Главнейшие факторы, способствующие сероводородной коррозии> следующие:

1.    Содержание сероводорода в газе.

2.    Содержание кислорода в газе.

3.    Содержание углекислоты в газе.

4.    Влажность газа.

5.    Температура газа.

6.    Давление газа.

7.    Скорость движения газа.

8.    Состояние поверхности металла к началу воздействия на него коррозийной газовой смеси.

9.    Продолжительность воздействия на металл.

Отмечается коррозийное действие газа с содержанием 0,025% H₂S и выше; этот процент считается «порогом» коррозийной концентрации сероводорода, ниже которого присутствие H₂S считается «следами». Однако наличие других факторов (высокое давление, присутствие Н₂0, 0₂) могут повлечь серьезную коррозию и при меньшем содержании сероводорода.

Присутствие в газе кислорода значительно ускоряет процессы коррозии. Кислород может попасть в газ через газосборные вакуумные линии, или вакуумные газосборные аппараты, имеющие неплотности. Опытным путём было найдено, что наиболее коррозийным является такой газ, в котором отношение кислорода к сероводороду составляет 114:1. Это соотношение называется критическим. При других соотношениях коррозийный эффект меньше, чем при критическом.

Наличие одной влаги в газе влечёт коррозию металла, одновременное же присутствие H₂S, 0₂ и Н₂0 является наиболее неблагоприятным с точки зрения коррозии.

Коррозийные действия на металл указанных примесей резко возрастают при увеличении давления. Некоторые исследователи считают, что скорость коррозии газопроводов прямо пропорциональна

давлению газа, проходящего через этот газопровод. При этом отмечается, что при давлении до 20 am и влажном газе достаточно даже следов сероводорода—0,002—0,0002% по объёму, чтобы вызвать значительные коррозийные поражения металла труб, ограничивая срок службы газопровода 5—6годами.

Влияние других отмеченных выше факторов хотя и не так значительно, но всё же в каждом отдельном случае они могут быть существенными. Вследствие коррозийных действий сероводорода, присутствующего в газах, значительно сокращается срок службы оборудования и аппаратуры при добыче, транспорте, переработке и использовании газа, причём степень использования такого газа ограничивается вредностью примеси сероводорода. В промысловых условиях особенно большому коррозийному воздействию подвергаются трубы, задвижки, счётчики газа, компрессоры, холодильники. Чтобы представить, с каким количеством сероводорода случается иметь дело, приведём следующий пример. При содержании 1% H₂S (Бугуруслан) и перекачке 500 тыс. м³ газа в сутки через компрессорную станцию пройдёт в сутки 1,Ьт H₂S, а в месяц 225 т, при перекачке 1 млн. м*/сутки (что вполне реально) количество H₂S соответственно будет 15 т/сутки или 450 т/месяц. Значительная часть сероводорода прореагирует с металлом и может отложиться в виде продуктов коррозии на клапанах компрессоров, на внутренних стенках аппаратуры, коммуникации и магистрального газопровода. Анализ коррозийных отложений показывает на наличие в отложениях большого процента сернистого железа и элементарной серы, причём отложения отличаются пирофорностью и высокой химической активностью. В практике эксплоатации Ишимбайских промыслов отмечен целый ряд случаев самовозгорания коррозийных отложений, в результате чего имели место взрывы с человеческими жертвами.

Таким образом, очистка газа от сероводорода вызывается не только требованиями санитарно-гигиенического порядка, но и диктуется производственной необходимостью:

1)    предохранить трубы, аппаратуру и оборудование от разъедания при транспорте, переработке и использовании газа;

2)    получить путём переработки очищенных газов продукты надлежащей кондиции без примеси сернистых соединений. Отмечено, например, что присутствие сернистых соединений в бензинах ухудшает их антидетонационные свойства и приёмистость к тетраэтилсвинцу;

3)    иметь газ, пригодный для бытового, энергетического и промышленного ис п ользования;

4)    иметь выгоду в некоторых случаях от извлечения элементарной серы.

Способы очистки газа от сероводорода  »

Библиотека »