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-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 -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 ) -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，-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。-
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， -有缝隙就流出地
面。在钻井完成后产油时，石油-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-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 - ) 吸 附 - ( F e H S ) 2 e
( F e H S ) H 3 0 -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 - ) 吸 H 3 0
F e ( S H - ) 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