石油及天然气的危险性

第一节 石油几天然气的危险性

石油是多种碳氢化物混合物组成的可燃性液体。化学组成一般碳占 83%~87%，

氢占 10%~14%，其它硫、氧、氮三种元素约占 1%~4%。从不同油田 生产的原油含轻质成分和重质成分的比例也不相同， 其性质差别也很大。 一般情 况下，原油颜色多是黑色或深棕色，少数为暗绿、赤色或黄色，并有特殊气味。 原油含胶质和沥青质越多，颜色越深， 气味越浓； 含硫化物和氮化物多的则气味 发臭。原油的相对密度和凝固点与原油的组分有关，重组分多的原油密度大， 轻 组分多的原油密度小，含蜡量越多，凝固点越高。

天然气分为气田气和油田伴生气。一般气田气中甲烷含量越占天然气总体积 的

90%以上，而油田伴生气中甲烷含量一般占天然气总体积的 80%~90%。经过 油田处理的油井伴生气和气井气， 甲烷含量在 90%以上。这种经过脱油脱水后的 天然气称为干气。 而已烷、 丙烷以上的烷烃和水分含量在 10%以上，没有经过脱 油脱水处理的天然气称为湿气。

石油与天然气的性质决定了它们易燃、 易爆的危险性。 尽管危险程度上有差

别，但是在集输过程中，对这些危险性都必须认真加以考虑，以保证安全生产。

一、石油、天然气的易燃易爆性

(一) 石油的易燃性 石油在一定的条件下会燃烧。在通常情况下，石油遇热

蒸发产生的油 蒸气若与空气混合，当这种混合气达到一定浓度时，遇火便可

燃烧。 衡量石油易燃性有以下三个条件：

1．闪电

在规定条件下，将油品加热，轻组分开始蒸发并与周围空气形成油蒸气 和

空气的混合物，当油蒸气达到一定浓度时，以火种接近，油蒸气开始 闪火，

闪光后又立即熄灭。油品达到这种闪火的最低温度，称为该油品 的闪点。

2 .燃点 在规定的条件下，油品加热到一定温度，当火种接近时，即开始着

火燃 烧，并且着火时间在5秒钟以上。达到这种情况的最低温度称为该油品

的燃点或着火点。

3 .自燃点 在规定的条件下，当油品温度升高到一定程度，在外界并无火源

的情况 下，油品在空气中自动燃烧的最低温度称为该油品的自燃点。

石油的闪点、燃点、自燃点，对于石油集输安全生产是十分重要的。根 据

这些条件，可以准确地制定运行方案，做到安全输油。

在石油集输工作中，与安全运行密切相关的石油主要性质有：密度、粘

度、凝固点、 性等。

(1) 密度 分上的差别：

油则与其相反。此外，若原油的密度较大，也预示该原油蒸气压较小， 粘度

较高。对石油产品来讲，密度越大，闪点越高，自燃点越低。

(2) 粘度 粘度是表示流体流动性能的指标。原油粘度与胶质、沥青 质和

轻组分的含量有关。粘度的大小直接影响管道输送所需动力。

(3) 凝固点 凝固点也是表示流体流动性能的一个指标。原油完全丧

失流动性的温度称为原油的凝固点。凝固点的大小与原油的含蜡量有 关，

含蜡量多的原油凝固点一般就高。

（4） 静止蒸发 是指平静的液体在空气不太流动情况下的蒸发。例如 石

油储存在油罐中时，因受大气温度影响，在它液面上发生的蒸发。这 种蒸发

静止蒸发和流动蒸发、燃烧速度和燃烧温度、原油的沸溢

单位体积的质量称为密度。原油密度的大小反映了石油组

密度大的原油胶质、沥青含量多，凝固点高；密度小的原

即人们通常说的油罐“小呼吸” 。

（5）流动蒸发是指石油输至油罐时，所产生的蒸发，即“大呼吸” 蒸发。石油的蒸发过程与许多因素有关，如液体的温度和空气的温度，蒸发面上的压力等等。

（6）燃烧速度液体的燃烧速度以每平方米面积上1小时燃烧掉的液体重量或液体层的高度来表示。它取决于油品的蒸发，并和许多因素有关。如原油罐火灾时的燃烧速度，便与罐内原油初始温度，储罐直径，罐内液体及含水量有关。初温越高，蒸发量越大，燃烧速度也越快。含水量较高的原油燃烧速度较慢。

（7）燃烧温度燃烧温度实质上是火焰温度。热值是决定燃烧温度的重要因素。热值大的放出的热量多，温度便高。原油的燃烧温度一般在110 0°C 左右。

（8）原油的沸溢性原油及其它宽馏分油品燃烧时，液体表面的轻馏分首先被烧掉，重馏分则逐步下沉，并把热量带到下层，从而使油品逐层地往深部加热，其温度可达2 0 0〜3 0 0 C。这种现象称为热波。当原油含水率较高和热波到达油罐底水时，便可产生沸溢，给灭火带来

困难。

（二）天然气的易燃性天然气一般比空气轻，在大气中很容易流动扩散。由于闪点低，一般在-6or以下极易燃烧。即使在冬季气温很低的环境中，一遇火种也会立即燃烧。而且比任何轻质油品都容易燃烧。

天然气无闪点数据，但天然气中气态烃的自燃点则具有随分子量增加而降低的规律。例如甲烷的自燃点高于乙烷、丙烷的自燃点。天然气的燃烧速度很快，通常以火焰的传播速度来衡量。试验数据表明，甲烷在空气中的浓度为10%时，在直径为10 mm的管道中，火焰传播速度为110 cm/s。一般地说，管道尺寸越大，火焰传播速度愈快，但到某一管径时，便不在增加；反之，当管子直径小到一定值时，火焰即不能通过而熄灭。石油罐上的阻火器即是依照这个原理制成。

（三）石油、天然气的易爆性石油、天然气都属易爆物质。石油蒸气或天然气按一定比例与空气（或氧气）混合，达到爆炸浓度范围时，遇火就会爆炸。石油、天然气有关组分与空气混合时的爆炸极限见表1．1．1。

可燃气体的爆炸是在瞬间（千分之一或万分之一秒）产生高温高压的燃烧过程。爆炸时温度可达2000~3000C，爆炸波速可达2000~3000m/s , 具有强大的破坏力。破坏力的大小取决于气体与空气混合浓度和起始压力。如不同浓度的油蒸气，在密闭容器中，当起始压力为0Pa （表压）时，爆炸产生的压力为0.06~0.8Mpa;当起始压力为0.8MPa （表压）时, 爆炸产生的压力可达0.5~6Mpa。天然气在大口径输气管线里与空气混合发生爆炸时，火焰传播速度将超过音速，达到1000~4000 m/s,这时局

部压力可高达8 Mpa 或更高一些，从而破坏力更大。