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普光天然气净化厂硫化氢防护技术措施综述

文档作者：郑立军文档来源：中国石化工程建设公司		点击数：	更新时间： 2021年11月17日
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石油化工安全环保技术 8
201 1年第27卷第3期PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
普光天然气净化厂硫化氢防护技术措施综述
郑立军
(中国石化工程建设公司，北京100101)
摘要：通过对高含硫天然气净化厂硫化氢危险因素的分析， 以及对潜在硫化氢中毒危
险岗位的研究，总结了预防H s中毒的主要防护技术与措施，希望为今后同类天然气净化厂
的建设起到积极的示范作用。
关键词： 高硫天然气净化厂 硫化氢 防护技术措施
中国石化普光天然气净化厂是“川气东送”
工程的“咽喉” 工程。它处理的高含硫天然气来
自于川东北普光气田。此种天然气作为普光天然
气净化厂的进料，具有高压、高含硫、高含二氧
化碳的特点，其中，原料天然气进厂压力为8．3
～ 8．5 MPa，H，S含量高达14—18 vo1％ ，CO，含
量达到8～10 vo1％ ，羰基硫含量316．2 mg／Nm ，
硫醇含量24．4 mg／Nm 。经过工厂净化后的天然
气要满足国家标准二类气指标方可外输，其中
H，s含量≤6 rag／Nm 。净化厂共有12个系列的
天然气处理装置，每个系列天然气处理规模为
300×10 Nm ／d，总的设计处理规模高达120亿
m ／a；每个系列的硫磺回收单元的设计规模200
kt／a，全厂总的硫磺回收设计规模高达2 400 kt／
a。工厂具有大型化的特点， 目前天然气综合处理
能力堪称世界之最，可供借鉴的工艺技术及工程
经验极其有限。尤其是针对上述“三高一大” 的
特点，工厂在安全防护技术与措施各方面的应用
上更具独特之处，特别是防硫化氢中毒是工厂安
全防护的重中之重，以下仅对普光天然气净化厂
预防硫化氢中毒方面的安全防护技术与措施应用
进行总结、综述。
1 硫及硫化物安全危险性分析
1．1 火灾、爆炸危险
天然气净化厂处理的物料是高含硫天然气，
产品为净化天然气(主要成份是甲烷)和硫磺，主
要辅助原料为MDEA胺液。原料、辅助材料及产
品均为可燃性气体或液体。在意外事故、违章操
作、设备故障、雷电、静电等因素作用下，整个
过程均有发生火灾、爆炸的危险。
根据《石油天然气工程设计防火规范》
(GB50183．2004)和《爆炸和火灾危险环境电力装
置设计规范》(GB50058-92)，天然气处理装置区
的脱硫装置、脱水装置、硫磺回收装置、尾气处理
装置、酸性水汽提装置均属甲类火灾危险性装置。
装置区内大部分区域为爆炸危险2区。因此从物料
的输送、加工到产品的输出，火灾、爆炸危险是主
要的不安全因素。净化厂主要硫化物为硫化氢和二
氧化硫，从表1中可看出H S爆炸极限较低。
1．2 毒尘危害
天然气净化厂生产中的原料为高含硫天然气
(硫化氢含量为14．14％(v))，脱硫单元的脱硫溶
剂为MDEA(甲基二乙醇胺)，脱水单元使用的干
燥剂为TEG(三甘醇)，硫磺回收过程气含有二氧
化硫和二氧化碳。在硫磺包装、储运过程中会有
一定程度的粉尘污染。净化厂的主要毒物是硫化
氢，不仅含量高，而且分布广。根据《职业性接
触毒物危害程度分级》标准，硫化氢的职业危险
程度为Ⅱ级，并列入卫生部《高毒物品目录》物
料。天然气、MDEA、SO2、CO2为低毒物料。
收稿日期：2011—04—16。
作者简介：郑立军， 男，199o年毕业于天津大学化
学工程系有机化工专业，获工学学士学位，现主要从
事项目管理工作，高级工程师，高级项目经理。电
话：010—84876354
话 石油化工安全环保技术 虫 2011年第27卷第3期
表1 硫及硫化物的火灾危险类别
爆炸危险类别 爆炸极 闪点／ 自燃点／ 火灾危
物料名称 灭火方法
组别 级别 限，v％ ℃ ℃ 险类别
硫化氢 T3 IIB 4 抗 溶 性 泡 沫、 干 粉、
．3_45 气体 246 田 雾状水
液体硫磺 35～1400 g／m 188 255 乙 蒸汽、泡沫、二氧化碳
固体硫磺 35—1400G／M 188 255 乙 水、砂土
二氧化硫 不燃物
1．2．1 硫化氢
硫化氢是一种高毒无色、有强烈臭鸡蛋味的
气体，比空气重，容易在低洼窝风处积聚。硫化
氢是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈的刺激作
用。短期内吸人高浓度硫化氢后会出现流泪、眼
痛、眼内异物感、畏光、视物模糊、流涕、咽喉
部灼热感、咳嗽、胸闷、头痛、头晕、乏力、意
识模糊等。部分患者可有心肌损害，重者可出现
水肿、肺水肿。高浓度(1 000 mg／m 以上)时可
在数秒钟内突然昏迷，呼吸和心跳骤停，发生闪
电型死亡。高浓度接触眼结膜发生水肿和角膜溃
疡。长期低浓度接触，引起神经衰弱综合症和植
物神经功能紊乱。通常通过呼吸进入人体。
1．2．2 二氧化硫
二氧化硫是生产过程的中间产物，主要存在
于硫磺回收单元的过程气及烟气中，二氧化硫具
有刺激性气味，环境浓度低于54 mg／m 时，可
引起眼睛、喉、呼吸道炎症、胸痉挛和恶心。环
境浓度高于54 mg／m 时，可引起明显的咳嗽、
打喷嚏、眼部刺激和胸痉挛。环境浓度为135
mg／m 时，会刺激鼻和喉，流鼻涕、咳嗽和反射
性支气管缩小，使支气管黏液分泌增加，呼吸困
难。环境浓度为2 708 mg／m 时，如不救治，会
立即死亡。操作环境空气中8 h平均容许浓度5
mg／m 。通常通过呼吸吸收进人人体。
1．2．3 硫粉尘
净化厂中固体散装硫磺运输、硫磺包装及装
车处可能形成局部的硫粉尘环境。硫粉尘对人的
呼吸道、肺有刺激作用，可引起尘肺。主要侵入
途径为吸人。
L 4 有关物质职业危害程度分级及职业接触限值
从上述硫及硫化物的危险性分析数据可以得
出，硫化氢是最危险和毒性最大的硫化物。因此
对硫化氢的防护是净化厂安全防护工作的关键。
表2 硫及硫化物职业危害程度分级及职业接触限值
职业危害 工作场所空气中有毒物质接触限值MG／M
名称 程度分级
最高允许浓度 时间加权平均 短时间接触
硫化氢 Ⅱ 10
硫磺粉尘 8 10
二氧化硫 Ⅲ 5 10
2 潜在的硫化氢中毒危险岗位研究
天然气净化厂生产设施包括工艺装置、辅助
生产设施、公用工程和维修设施。工艺装置主要
包括脱硫装置、脱水装置、硫磺回收装置、尾气
处理装置、酸性水汽提装置，按流程组合为6套
完全相同的联合装置，其中每套联合装置包括两
套脱硫、两套硫磺回收、两套尾气处理、一套脱
水、一套酸性水汽提装置。辅助生产设施包括硫
磺成型储运、污水处理、火炬与放空系统、中心
化验室、中心控制室、热稳定盐脱除单元等。公
用工程包括新鲜水系统、消防水系统、蒸汽及凝
结水系统、锅炉房、循环冷却水系统、空分空压
站、燃料气系统、供电系统和通信系统。正常情
况下H：s已分布在很多密闭系统中，详见表3。
事故状态当有H S泄漏时，H S很可能随风向扩
散到工厂内外可能的区域。
3 预防H：S中毒的主要防护技术与措施
3．1 隔离防护设计
3．1．1 将含硫化氢介质设计在密闭系统内
净化厂预防H S中毒设计遵照“预防为主，
防治结合” 的方针，生产工艺选择成熟可靠的加
工技术，原料气净化装置是引进美国BV公司的
工艺包，在基础设计基本完成后，专门聘请国外
有经验的专家组织工艺、安全、仪表等专业设计
±笙 Z查笙 塑 郑卓军．普光天然气净化厂硫化氢防护技术措施综述 建
表3 净化厂正常情况下硫化氢分布点
装置名称 危险部位 危险物料 危险特征
塔区 天然气、MDEA、H2S 中毒、爆炸、火灾、坠落、腐蚀
换热区 天然气、MDEA、H2S 中毒、火灾、爆炸、高温
脱硫装置
空冷器 天然气、MDEA、H2S 中毒、爆炸、火灾、坠落
泵区 MDEA、H，S 中毒、火灾、爆炸、噪声、机械伤害
燃烧炉 H2S、SO2 火灾、爆炸、噪声、中毒、高温
转换器 H2S、SO2、液硫 中毒、火灾、高温、爆炸
硫磺回收 换热区 液硫、H2S 中毒、火灾、高温、爆炸
泵区 液硫、H S 中毒、火灾、噪声、机械伤害
液硫池 H2S、硫磺 中毒、火灾、高温、跌落、粉尘
燃烧炉 H2S、SO2 高温、噪声、火灾、中毒
加氢还原区 CO、H2S、SO2、H2 中毒、高温、火灾、爆炸
尾气处理 焚烧区 CO2、H2S、SO2、COS 中毒、高温、噪声、火灾、爆炸
塔区 MDEA、H2S 中毒、腐蚀、火灾、爆炸、坠落
泵区 MDEA、H2S 中毒、腐蚀、机械伤害、噪声、火灾、爆炸
塔区 H2S 中毒、坠落、火灾、爆炸
酸性水汽提 泵区 H2S 中毒、机械伤害、噪声、火灾、爆炸
换热器 H2S 中毒、高温、火灾、爆炸
硫磺成型 造粒机 液体和固体硫磺、H S 中毒、粉尘、机械伤害、噪声
分液罐 天然气、H2S、CO2、SO2 火灾、爆炸、中毒
火炬系统
火炬 天然气、H2S、CO2、SO2 火灾、爆炸、中毒、高温
硫磺仓库 硫磺、H2S 中毒、硫磺粉尘、火灾
人员，对整个工艺流程做安全分析(HAZOP)，在
安全分析中提出了多项安全建议。其中，最有效
的防毒措施是隔离操作设计，密封有毒介质，净
化厂生产全过程设计为密闭系统，根据本工程大
部分设备、管线运行的介质为高含硫气体、操作
条件为高压、高温的特点，设备的壳体、内构
件、附件选材及加工方式均要求满足相应标准规
范，所有的配管按照GB50316、GB50235、
SH3059、SH3501等标准和规范进行设计、制造、
焊接、热处理、检验和试验。对于高压及专利商
有特殊要求的配管按照ASME B31．3、B31．1等标
准和规范进行设计、制造、焊接、热处理、检验
和试验。设计时考虑防振、防腐、防热膨胀等问
题，重要管线做应力计算。对于设备、管线及各
种附件的加工制造严格把关，要求制造厂商取得
相应的资格证书。施工时确保施工质量，开工前
做压力实验，确保密封， 防止泄漏，保证长周期
运行的要求。
根据产品性质，合理选择储罐形式，减少对
空气的污染。液硫采用拱顶罐储存，MDEA、
TEG和酸水储罐选用加氮封的拱顶罐，酸水储罐
呼出含有硫化氢和氮气的混和气体密闭送至邻近
装置的焚烧炉焚烧处理。
装置开停工吹扫气体密闭送人放空管网；检
修时产生的污水通过密闭管线回收，集中处理；
放空管道内的凝结液密闭回收，不随地排放；所
有采样均选用密闭式采样器；装置区的污水井内
设置水封措施，消除火灾隐患。
装置的公用工程管线，包括氮气、水蒸气、
工业风管线与工艺管线连接时，安装三阀组、
止回阀或“8” 字盲板，防止互窜。可燃气体、
液体管线在装置边界处安装隔离阀和“8” 字
盲板。
阀组、采样口、过滤器、法兰、人孑L、泵等
容易泄漏的地方设置可燃气体监测仪、H：s气体
检测仪等。
3．1．2 厂区布置隔离设计
平面布置除严格遵循国家现行的有关标准规
女 石油化工安全环保技术嚏 2011年第27卷第3期
范，因地制宜进行布置外，重点考虑风向、自然
坡度，合理划分功能区，满足工艺流程、安全卫
生、环境保护、交通运输、消防等需要。特别是
考虑了H S、SO 扩散的隔离空间，减少对人员
和生产的影响。
全厂按自然标高规划了三个台地，一台地标
高364 m，二台地标高374／／／，三台地标高380
m。工厂12个系列共6个生产装置按两个生产装
置区布置，根据 S扩散特点分别布置在两个地
势较低不同标高的台地上。两个装置区之间布置
了变电站、循环水场等公用工程设施，两个装置
区的距离达到了200 m。这种布置除考虑生产因
素外，有意识地加宽了两个装置区之间的安全防
护距离，给事故情况下H，S扩散增加了隔离空
间，不同装置区的人员能从容撤离。
硫磺仓库、硫磺成型及包装厂房、液硫罐区
和固体硫磺铁路装车设施等布置在厂区西侧的第
三台地上，与装置区之间有围墙相隔，独立成
区，减少火车运输装卸作业对装置区、辅助设施
等的干扰。硫磺堆场布置在液硫罐区、硫磺成型
及包装厂房和装置区之间，不仅满足了特殊情况
下硫磺的堆放问题，保证净化厂的连续生产，而
且利用堆场加大了硫磺成型、仓库、铁路装卸线
与生产装置区的防护间距，增加了硫磺运输装车
区人员的安全。
3．2 硫化氢中毒防护设计及措施
原料气中硫化氢的含量为l3％ ～18％(v)，
通过脱硫、硫磺回收等装置把原料气中的硫化氢
转化为无毒固体硫磺，整个过程密闭操作，经过
净化后的天然气硫化氢含量≤6 mg／m。，从而达
到净化的目的。经净化厂脱硫处理后总硫回收率
为>99．8％ 。在整个天然气净化过程中的下述区
域，重点考虑了H：s防护技术。
3．2．1 生产装置区
采用专利技术将硫回收装置生产的液硫进行
脱气处理，使其含量<10 mg／L，以减少在运输
及装卸过程中硫化氢的挥发。
在平面布置中考虑当地风向，安全距离。按
照《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》和
《工作场所职业病危害警示标识》的规定，在含
硫化氢介质作业场所按规范设置警示线、警示标
识和中文警示说明。
在操作工人进入有可能泄漏硫化氢的区域
时，须携带便携式硫化氢检测仪，同时佩带自给
式空气呼吸器进入泄漏区域进行救护及紧急控制
操作。此外，在有可能泄漏高浓度硫化氢的装
置、阀组、采样口、过滤器、法兰、泵等容易泄
漏的地方设置固定式在线硫化氢气体检测报警仪
和可燃气体监测仪，报警信号通过光缆直接送到
相关区域控制室，并同时送至中心控制室。
3．2．2 中控室
在净化厂内有约为19 000 m 空间体积的中
控室，采用强制通风设施，在取风口设有在线硫
化氢检测联锁，当进气中硫化氢浓度超过15 mg／
m 。时，切进气。在中控室内为所有人员配有可使
用2 h的空气呼吸器，室内设有氧气检测报警，
当氧气低于人可承受的浓度时报警，操作人员
立即采用自给式空气呼吸器，安全停车后离开
现场。
3．2．3 中心化验室
在净化厂内的分析化验室内，为保证操作人
员的安全，所有与硫化氢有关的分析工作均在良
好的通风条件下进行，分析化验室设计采用机械
送风系统。并在有可能泄漏硫化氢的地方设有硫
化氢报警仪。在分析化验室内备有逃生用呼吸
器。事故情况下可安全撤离。
中心化验室内含硫化氢的废气体样品通过负
压通风柜排放，排放口设有吸附过滤措施，废液
体样品统一回收。
3．2．4 风向标、风向袋设置
在厂区内，执行有关风向标的规定，设置风
向袋。风向标置于人员在现场作业或进入现场时
容易看见的地方。一旦发生硫化氢泄漏报警后。
应急救援指挥中心立即启动应急方案，视情况人
工或自动执行相应级别的关断措施，进行保压停
运或放空，并通过广播通知在场人员，立即佩戴
逃生呼吸器，根据风向沿逃生路线从就近逃生门
撤离现场，直到指定的安全处。
3．2．5 操作人员配置个人防护用具
在净化厂厂区内必要的直接生产人员均配置
个人防护用具，主要是便携式硫化氢报警仪和正
压式呼吸器，其他人员正常工作地点设在生产管
理中心。该管理中心与应急救援中心均设置在距
2011年第27卷第3期 光天然气净化厂硫化氢防护技术措施综述
联合装置1．5 krn的厂区外安全位置。
3．2．6 应急广播设置
在距联合装置2 km以内不同间距的范围内设
有应急广播，在事故发生H，s泄漏时通知到户，
便于及时疏散可能被影响的人员。
3．2．7 调度室的应急指挥功能设置
设在中控室的调度室除具有生产调度的常规
功能外，同时担负紧急状态的应急指挥功能，调
度台前显示全厂平面图，明确标示逃生通道位
置，逃生通道门的状态，应急逃生路线等。在事
故状态时，图中以灯光形式明确显示火灾报警信
号和有毒气体泄漏报警信号的具体位置。室内设
有逃生通道门的远程控制按钮，疏散警报的启动
按钮。
3．2．8 安全可靠的四级关断联锁设计
净化厂设计了4级紧急关断联锁，避免在事
故状态下发生火灾爆炸或H S严重泄漏情况。
一级关断为净化厂最高级别，为区域级关
断；二级关断为净化厂第二级别，为联合装置级
关断；三级关断为净化厂第三级别，装置单元级
关断；四级关断为净化厂第四级别，为装置单元
内为保护设备而设置的关断。
3．2．9 安全辅助集成系统的开发应用
普光天然气净化厂厂区内设置有火灾报警系
统，电视监视系统，扩音对讲及应急广播系统，
周界报警系统，门禁及逃生门报警信息系统，有
毒有害气体检测报警系统，电话报警系统等，在
设计时先将各子系统设计成全厂性的系统平台，
使各系统相对统一，再将各个平台统一纳入到安
全辅助集成系统中，让各报警系统的输入信息按
要求进行分析后输出给受控系统，使各系统连接
成为一个有序的整体，将各系统的功能与应用得
到最大程度的发挥。天然气净化厂属于高危生产
企业，任何事故都有可能造成重大损失，造成极
坏的社会影响。安全辅助集成系统是将上述各种
信息组合在一起，做到信息共享互补的系统。当
报警信息产生后，系统根据报警点的位置、报警
系统的种类，判断出事故的危险程度和事故等
级，将报警位置及危险等级显示到全厂平面图
中，系统指控报警点周边的摄像机核实查看事故
现场情况，根据预案启动现场的应急广播并发出相
应警报，指挥人员参考系统提供的预案和气象信息
下达指令。当需要疏散时，系统会开启逃生门，并
由指挥人员根据系统提供的风向通过系统应急广播
发布疏散路线。同时对发生的报警信息、处置方
案、指挥命令进行全程存储以备分析。
3．2．10 有限空问作业规定
在停工检修时，需要进入容器内作业人员必
须办理进人有限空间作业票，进入容器前必须确
认与该容器连接的管线已完全隔离，并经过彻底
吹扫，在确认容器内空气合格和监护措施(防护
措施、应急报警、通讯、营救等设施)齐备后方
可进入，外面要有专门监护人员，每2 min与作
业人员进行一次联络，发现异常时立即停止作
业，采取救护措施。
4 结语
普光高硫天然气净化厂的安全防护设计体
现在工程设计的各个方面，上述主要防护技术
和措施，除对H s防护起作用外，还起到很多
预防和防治其它灾害事故的作用。本文仅针对
它们在H S防护方面的作用进行了总结综述，
从中已充分体现了“安全第一，预防为主，防
治结合” 的安全设计理念。普光天然气净化厂
建成投产运行以来，各项安全防护工程或设施
运转正常，达到了设计预期，安全防护整体设计
水平迈上了一个新台阶，达到了国内外领先水
平，希望为今后同类天然气净化厂建设起到积极
的示范作用。
弘扬安全文化，规范安全行为

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