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 песка.м, 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 м^г 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: 

										Таблица 64
°с	—30	—20	— 10	0	10	20	30	40	50	70	100
Р, am .  .  .	3,74	5,39	7,58	10,2	13,6	17,7	22,6	28,3	35,1	52,1	88,9

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—0,810

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.

 

/о	От 0 до	От 2 ю	От 15 до	От   30  до	М т      1       П /"Л     А    ЛТ	От 4 до
	2 мин.	15   мин.	30 мин.	60 мин	U1    1   ДО   *t  Ч.	8 ч.
0,010-		Кашель,	Прерыви-	Раздраже-	Слезотече-	Повыше-
0,015		раздраже-	стое дыха-	ние  горла	ние и выде-	ние СИМП-
		ние глаз,	ние,  боль		ление слизи,	ТОМОВ
		потеря обо-	в глазах,		острая  боль	отравле-
		няния	сонливость		в глазах, ка-	ния
					шель
0,015-
0,020		Потеря	Раздрая е-	Раздраже-	Трудность	То же
		обоняния	ние глаз	ние глаз и	дыхания,	в более
				дыхатель-	представле-	резких
				ных путей	ние видений,	проявле-
					боязливость	ниях
0,025—
0,035		Раздраже-	Раздраже-	Боль в  гла-	Боязли- *	Головная
		ние   глаз,	ние глаз	зах,  уста-	вость, катар	боль   и
		потеря  обо-		лость	носа, боль	смерть
		няния			в глазах, го-
					ле вная боль
					трудность
					дыхания
Q,035-	—	Раздраже-
0,045		нно глаз,
		потеря   обо-	Раздраже-	Повышен-	Головокру-	Смерть
		няния	ние глаз, ка-	ное   раздра-	жение,   сла-
			шель, труд-	жение глаз	бость, уве-
			ность  дыха-	и дыхатель-	личенные
			ния	ных путей,	признаки
				головная	раздраже-
				боль, бояз-	ния    смерть
				ливость,
				усталость
0,050—	Кашель,	Ненормаль-	Сильное раз-	Сильная	—
0?060	изнемо-	ное дыхание	дражение	боль в гла-
	жение,	раздраже-	глаз, бояз-	зах  и голо-
	обморок	ние глаз,	ливость	вокружение,
		изнеможе-	сердцебие-	дрожание
		ние	ние,   смерть	конечно-
				стей, сла-
				бость,
				смерть
D,060-	Изнемо-	Изнеможе-		_	—	—.
0,150	жение,	ние, обмо-
	обморок	рок, смерть

Химическим индикатором для обнаружения сероводорода служит 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% —i 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 Н₂О, О₂) 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, O₂ и Н₂О 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—6 годами.

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 7,5 т H₂S, а в месяц 225 т, при перекачке 1 млн. м³/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 эксплуатации 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 над­ лежащей 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 использования;

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