塔里木油田克拉處理站 李志剛｜文

隨著我國(guó)石油天然氣行業(yè)的迅猛發(fā)展，油氣田的開發(fā)力度逐漸加大，尤其在天然氣開發(fā)處理方面發(fā)展迅速，含汞原料氣的開采也逐漸增多。汞對(duì)金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕性并且具有劇毒性，含汞原料氣從地層開采出來到用戶使用經(jīng)過了多道凈化工序處理，在整個(gè)處理過程中汞都存在“暴露在空氣中并與人接觸”的風(fēng)險(xiǎn)，盡管國(guó)家制定了相應(yīng)的汞中毒診斷標(biāo)準(zhǔn)和汞職業(yè)接觸限值標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)含汞油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的汞防護(hù)起到一定的指導(dǎo)作用，但在實(shí)踐中，經(jīng)營(yíng)單位具體應(yīng)如何進(jìn)行防護(hù)，尚無確切標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國(guó)各大含汞油氣處理站的汞防護(hù)技術(shù)都還處在探索階段。

本文結(jié)合塔里木油田克拉處理站一站十多年來的汞防護(hù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從汞的性質(zhì)和危害、汞的工藝分布特點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的防汞降汞措施等方面，探討如何做好汞防護(hù)，以期對(duì)國(guó)內(nèi)含汞油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的前期建設(shè)以及生產(chǎn)運(yùn)行過程中的汞防護(hù)提供參考借鑒。

關(guān)于“汞”的簡(jiǎn)介

物理化學(xué)性質(zhì)

汞，俗稱水銀，化學(xué)符號(hào)Hg，密度為13.56 g/m3，是常溫常壓下唯一以液態(tài)存在并易流動(dòng)的金屬，是銀白色閃亮的重質(zhì)液體。汞粘度小而流動(dòng)性大，很易碎成小汞珠，留存于地面等處的縫隙中，既難清除，又易形成二次污染。汞能溶解許多金屬（鋅、錫、鎂、鋁等），形成合金，合金統(tǒng)稱汞齊。汞具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，常溫下即可蒸發(fā)，溫度越高，蒸發(fā)越快。汞蒸氣沉積在空氣下方，易被粗糙物體表面吸附，如地面、工作臺(tái)、工人衣著和皮膚等。

主要危害

汞可以通過呼吸和皮膚接觸進(jìn)入人體，單質(zhì)汞會(huì)迅速被氧化成汞離子，汞離子與體內(nèi)酶或蛋白質(zhì)中許多帶負(fù)電的基因結(jié)合反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)失活，抑制酶的形成，從而使細(xì)胞內(nèi)許多代謝途徑受到影響。

汞蒸氣有高度擴(kuò)散性，侵入呼吸道后可被肺泡吸收并經(jīng)血液循環(huán)至全身。血液中的汞，可通過血腦屏障進(jìn)入腦組織，然后在腦組織中被氧化成汞離子，損害腦組織。在其他組織中的金屬汞也可被氧化成離子狀態(tài)并轉(zhuǎn)移到腎中蓄積起來。金屬汞慢性中毒的臨床表現(xiàn)，主要是神經(jīng)性癥狀，如頭痛、肢體麻木等。根據(jù)GBZ 89—2007《職業(yè)性汞中毒診斷標(biāo)準(zhǔn)》，大量吸入濃度10 mg/m3的汞蒸氣可致死；短期內(nèi) 吸 入 濃 度1.2 ～8.5 mg/m3的汞蒸氣會(huì)出現(xiàn)急性中毒，其表現(xiàn)為急性支氣管炎、間質(zhì)性肺炎、明顯蛋白尿、急性腎功能衰竭和急性重度腦病等；長(zhǎng)期吸入濃度高于0.01 mg/m3的汞蒸氣會(huì)引起慢性中毒，其表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱、尿汞增高、性格情緒改變和慢性中毒性腦病等。

在石油天然氣生產(chǎn)行業(yè)中，作業(yè)人員在日常操作中或檢維修作業(yè)過程中，接觸含汞介質(zhì)時(shí)，在沒有針對(duì)汞做出特殊防護(hù)的情況下，極易吸入汞蒸氣進(jìn)而引起急性中毒或慢性中毒。

職業(yè)接觸限值

根據(jù)GB 2.1—2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值-化學(xué)有害因素》，金屬汞（蒸氣）的PCTWA（時(shí)間加權(quán)平均容許濃度）為0.02 mg/m3，PC-STEL（ 短 時(shí)間接觸容許濃度）為0.04 mg/m3，有機(jī)汞- 化合物（按Hg 計(jì)）的PC-TWA 為0.01 mg/m3，PCSTEL 為0.03 mg/m3。

其 中，PC-TWA 代 表 的 是，8 h 工作日（一個(gè)工作日工作時(shí)間不足8 h，仍以8 h 計(jì)）的時(shí)間加權(quán)平均容許濃度，是評(píng)價(jià)工作場(chǎng)所環(huán)境衛(wèi)生狀況和勞動(dòng)者接觸水平的主要指標(biāo)；PC-STEL 代表的是與 PC-TWA 相配套的短時(shí)間接觸限值，按一個(gè)工作日內(nèi)任何接觸不超過15 min 加權(quán)平均值計(jì)算。

圖1 塔里木油田克拉處理站一站流程簡(jiǎn)圖

圖2 干氣外輸加裝脫汞吸附塔

汞在油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的分布情況

以塔里木油田克拉2 氣田克拉處理站一站為例，其原始工藝流程如圖1 所示。

在裝置長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行中，大量單質(zhì)汞會(huì)吸附在容器、管道內(nèi)壁，根據(jù)單質(zhì)汞密度大的特點(diǎn)，主要是在氣液分離器、液液分離器、低溫分離器以及三相分離器（使油、氣、水三相分離）中逐漸沉降積累，同時(shí)根據(jù)汞的溫度越低蒸發(fā)越低的特點(diǎn)，由氣液分離器分離出的約40 ℃的高溫氣相經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流降溫至約-15 ℃后，氣相中的汞蒸氣會(huì)冷凝成液態(tài)汞，在低溫分離器底部以及下游三相分離器中形成聚集。所以，就液相而言，大量單質(zhì)汞首先主要聚結(jié)在低溫分離器以及下游的三相分離器，其次是氣液分離器和液液分離器，最后是低溫分離器、三相分離器以及液液分離器下游流程中的裝置容器。

對(duì)于裝置中的氣相而言，汞主要是以汞蒸氣形式存在，經(jīng)汞檢測(cè)儀連續(xù)取樣檢測(cè)，集氣匯管氣相中汞含量平均值約為0.198 mg/m3，氣液分離器閃蒸氣中汞含量平均值 約 為0.152 mg/m3， 液 液 分離器閃蒸氣中汞含量平均值約為0.085 mg/m3，三相分離器閃蒸氣中汞含量平均值約為0.065 mg/m3，中壓燃料氣罐出口燃料氣汞含量平均值約為0.004 mg/m3，低壓燃料氣罐出口燃料氣汞含量平均值約為0.007 mg/m3（根據(jù)運(yùn)行情況，低壓燃料氣基本由2%的液液分離器閃蒸氣，10%的三相分離器閃蒸氣以及88%的中壓燃料氣組成，雖然低壓燃料氣來源于外輸干氣，但經(jīng)過前端高壓燃料氣罐、中壓燃料氣罐以及自身低壓燃料氣罐的汞沉降，汞含量比外輸干氣有所減少），外輸干氣汞含量平均值約為0.025 mg/m3。

油氣生產(chǎn)場(chǎng)所汞防護(hù)措施

非操作類汞接觸及其防護(hù)

非操作類接觸是指作業(yè)人員在未進(jìn)行日常操作維護(hù)類作業(yè)時(shí)發(fā)生的汞接觸，包括使用外輸干氣、使用低壓燃料以及暴露在灼燒爐附近（灼燒爐為明火燃燒，燃燒后尾氣排放在廠區(qū)內(nèi)乙二醇再生裝置附近）。

第一，對(duì)外輸干氣采取的降汞防護(hù)措施。目前，國(guó)內(nèi)外并無天然氣外輸商品氣和民用燃?xì)庵泄肯嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)GBZ 89—2007《職業(yè)性汞中毒診斷標(biāo)準(zhǔn)》，為避免出現(xiàn)人員接觸性汞中毒，含汞油氣生產(chǎn)場(chǎng)所應(yīng)確保汞蒸氣濃度低于0.01 mg/m3。對(duì)于克拉處理站一站而言，外輸干氣汞含量雖然略高于0.01 mg/m3，但在集輸過程中與其他油氣田生產(chǎn)的燃料氣混合后，含汞量會(huì)大大降低，同時(shí)在集輸過程中經(jīng)過再次氣液分離，燃料氣中的汞會(huì)進(jìn)一步沉降，能夠確保供應(yīng)到用戶的燃料氣完全滿足對(duì)于汞含量要求。但為了進(jìn)一步提高下游用戶的燃料氣使用安全性，克拉處理站一站對(duì)脫水脫烴裝置的干氣流程進(jìn)行了改造，在低溫分離器后外輸干氣截?cái)嚅y前加裝了脫汞吸附塔（如圖2 所示），同時(shí)為了降低低溫分離器和三相分離器中汞的沉積，在低溫分離器液相出口加裝了沉降罐，沉積汞由具備資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收處理。經(jīng)過脫汞處理的外輸干氣汞含量均值約為0.003 mg/m3，遠(yuǎn)小于人員長(zhǎng)期接觸允許最高濃度。

第二，對(duì)生活公寓燃料氣用氣采取的降汞防護(hù)措施。雖然生活公寓使用的燃料氣滿足汞含量不高于0.01 mg/m3的要求，但是為了提高使用安全性，克拉處理站一站對(duì)低壓燃料氣罐出口流程進(jìn)行了改造，在低壓燃料氣罐出口加裝了脫汞裝置，裝填了相應(yīng)的吸附劑。經(jīng)取樣測(cè)得，經(jīng)過脫汞裝置處理后的燃料氣中汞含量均值約為0.002 mg/m3，能夠滿足居民安全用氣要求。

圖3 低壓燃料罐出口加裝脫汞裝置

圖4 加裝乙二醇尾氣脫汞裝置

表1 克拉處理站工作場(chǎng)所汞濃度防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

第三，對(duì)乙二醇再生尾氣采取的降汞防護(hù)措施。為了掌握廠區(qū)不同工作場(chǎng)所的汞蒸氣含量，克拉處理站一站上級(jí)單位塔里木油田公司每年都會(huì)委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)所進(jìn)行職業(yè)衛(wèi)生評(píng)價(jià)檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，各區(qū)域的PC-TWA 值分別為：裝車泵房＜0.0007 mg/m3，脫水脫烴裝置≤0.0009 mg/m3，灼燒爐≤0.0015 mg/m3，集氣裝置區(qū)氣液分離器≤0.0009 mg/m3，田水轉(zhuǎn)輸罐區(qū)＜0.0007 mg/m3，水質(zhì)分析室≤0.0008 mg/m3，裝車臺(tái)0.0 015 ～0.0026 mg/m3， 化 驗(yàn)室0.0007 ～0.0010 mg/m3。根據(jù)檢測(cè)數(shù)值，所有工作場(chǎng)所的汞蒸氣含量均滿足小于汞蒸氣PC-TWA值0.02 mg/m3。但從檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，灼燒爐和裝車臺(tái)的汞含量相對(duì)較高，對(duì)此，為降低灼燒爐區(qū)域汞含量，降低職業(yè)健康危害，克拉處理站一站對(duì)其進(jìn)行了改造，在其前端加裝了脫汞裝置（如圖4 所示），并將脫汞尾氣引入低壓放空系統(tǒng)至廠區(qū)外進(jìn)行燃燒，有效減少了乙二醇尾氣對(duì)灼燒爐周邊區(qū)域汞蒸氣含量的影響。

通過一系列措施，克拉處理站一站能夠確保在正常生產(chǎn)過程中，人員在進(jìn)行非操作類的相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)不需要進(jìn)行特殊防護(hù)，也能滿足職業(yè)安全健康需要。

操作類汞接觸及其防護(hù)

操作類接觸是作業(yè)人員在進(jìn)行容器和管線等打開操作時(shí)，含汞介質(zhì)暴露在空氣中，揮發(fā)出的汞蒸氣擴(kuò)散至周邊環(huán)境而發(fā)生的汞接觸，包括日常的排液排氣操作、裝車操作和涉及容器打開的檢維修操作。當(dāng)人員因從事相關(guān)操作而與汞發(fā)生接觸時(shí)，根據(jù)不同的汞蒸氣濃度，必須采取不同的防護(hù)措施。

第一，防護(hù)用品。處理站使用的汞防護(hù)器主要包括半面罩、全面罩、全身式汞防護(hù)服、防化學(xué)手套（聚乙烯或者丁腈橡膠）和全封閉護(hù)目鏡。同時(shí)，半面罩和全面罩都配有雙汞蒸氣濾毒盒，濾毒盒適用于對(duì)汞蒸氣的吸收，并有色環(huán)顯示。克拉處理站一站會(huì)將半面罩、全面罩和濾毒盒配發(fā)至每個(gè)相關(guān)人員，同時(shí)明確了如下5 項(xiàng)日常管理要求：一是必須保持防護(hù)面罩的完好并定期進(jìn)行檢查。二是防護(hù)面罩使用完后，必須用中性溶劑進(jìn)行清洗，然后用75%的醫(yī)用酒精進(jìn)行消毒處理，嚴(yán)禁使用未經(jīng)清洗和消毒的防護(hù)面具。三是濾毒盒在使用前要進(jìn)行濾毒盒指示色帶檢查，指示色帶為黃色時(shí)才可以使用。四是濾毒盒指示色帶顯示為灰色時(shí)要及時(shí)進(jìn)行更換。五是濾毒盒實(shí)行以舊換新，各使用單位憑舊濾毒盒到處理站HSE 工程師處領(lǐng)取等量的新濾毒盒。

第二，克拉處理站工作場(chǎng)所汞濃度防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GBZ 2.1—2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值-化學(xué)有害因素》和GBZ 89—2007《職業(yè)性汞中毒診斷標(biāo)準(zhǔn)》要求，克拉處理站制定了更加嚴(yán)格的工作場(chǎng)所汞濃度防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（如表1 所示）。

第三，排液排氣操作?？死幚碚疽徽緦?duì)于取水樣、氣樣、液樣以及現(xiàn)場(chǎng)排氣、排液操作時(shí)，明確了如下汞防護(hù)要求：一是作業(yè)人員必須佩戴全面罩或半面罩及防化學(xué)品手套。二是佩戴半面罩單次作業(yè)連續(xù)工作時(shí)間不超過15 min，佩戴全面罩單次作業(yè)連續(xù)工作時(shí)間不超過30 min，每人每天累計(jì)不超過2 h。三是化驗(yàn)人員對(duì)樣品進(jìn)行汞含量檢測(cè)時(shí)，佩戴全面罩或半面罩及防化學(xué)品手套，化驗(yàn)室必須進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。同時(shí)，克拉處理站一站在涉及取樣、排液、排氣的操作卡中明確了汞風(fēng)險(xiǎn)提示和防護(hù)要求，并嚴(yán)格要求所有操作人員的任何操作必須在確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)和落實(shí)安全防護(hù)措施后才能進(jìn)行。

第四，裝車操作。在污油、凝析油裝車的過程中，沉積在污油罐和凝析油罐中的液態(tài)汞會(huì)被裝車泵轉(zhuǎn)輸?shù)接凸捃嚕谖塾秃湍鲇蛷您Q管出口流入油罐車底部的過程中形成劇烈擾動(dòng)，形成大量汞蒸氣。為避免裝車過程中產(chǎn)生的汞蒸氣從油罐車罐頂擴(kuò)散出來，克拉處理站一站對(duì)裝車鶴管進(jìn)行了改造，在鶴管上增加了防護(hù)蓋，通過將防護(hù)蓋與油罐車頂部進(jìn)油口緊密貼合，有效阻止了汞蒸氣擴(kuò)散至外部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了密閉裝車。

第五，容器檢維修操作?？死幚碚疽徽拘枰ㄆ趯?duì)含汞量較高的氣液分離器、三相分離器及其他容器進(jìn)行內(nèi)部檢修，作業(yè)人員需進(jìn)入容器內(nèi)部拆除和安裝內(nèi)部構(gòu)件，對(duì)此，克拉處理站一站明確要求在進(jìn)人前必須對(duì)容器內(nèi)部進(jìn)行清洗，當(dāng)容器內(nèi)汞蒸氣含量低于0.01 mg/m3時(shí)，才能開展進(jìn)人作業(yè)。

其中，容器蒸煮除汞步驟為容器水洗、蒸汽蒸煮、氮?dú)庵脫Q、空氣吹掃。

（1）容器水洗主要是采用熱水對(duì)裝置進(jìn)行水洗、排液，去除裝置內(nèi)含汞介質(zhì)。

（2）蒸氣蒸煮+ 氮?dú)庵脫Q，主要是采用高溫蒸汽，對(duì)容器進(jìn)行持續(xù)蒸煮，以消除大部分附著在容器壁上的含汞雜質(zhì)。具體來說，在容器清洗溫度方面，采用的是高溫蒸汽蒸煮方法對(duì)汞容器內(nèi)部的殘余汞進(jìn)行清洗，容器清洗溫度大于70 ℃（不超過容器本身及其附屬設(shè)備的工作溫度），并在持續(xù)蒸煮12 h 后，每隔2 h 用惰性氣體（氣量為容器體積的5 倍以上）對(duì)所蒸煮容器進(jìn)行置換，實(shí)踐證明該方法除汞效果明顯。在蒸汽進(jìn)入方式方面，克拉處理站一站在對(duì)比了頂部、底部、側(cè)面三種蒸汽進(jìn)入方式時(shí)的汞清洗效率之后，最終采用蒸汽從容器頂部進(jìn)入的方式，以保證除汞效率最高（蒸汽管線采用耐高溫、防靜電的材質(zhì)）。在凝液排放方式方面，對(duì)比一次性、間歇排放方式的除汞效率，最終采用了間歇排放凝液方式，以確保最佳清洗效果，同時(shí)排放間歇一般不會(huì)超過8 h。在合格標(biāo)準(zhǔn)方面，主要通過查閱汞防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合含汞容器清洗經(jīng)驗(yàn)，連續(xù)3 次在裝置泄壓口所測(cè)量的汞濃度均低于0.01 mg/m3時(shí)，方可結(jié)束蒸煮。

（3）空氣吹掃主要是采用軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)，對(duì)容器持續(xù)進(jìn)行空氣吹掃降溫，合理減少容器內(nèi)殘余含汞附著物的揮發(fā)，以有效降低容器內(nèi)及周圍環(huán)境的汞含量。

同時(shí)，克拉處理站一站還明確了以下3 點(diǎn)對(duì)于人員進(jìn)入容器的防護(hù)要求：

一是進(jìn)入容器作業(yè)，在汞含量檢測(cè)高于0.02 mg/m3，低于0.04 mg/m3時(shí)（考慮到人員進(jìn)入造成氣體擾動(dòng)及打磨、焊接等高溫作業(yè)造成汞含量瞬間上升），作業(yè)人員必須佩戴半面罩、全面罩或穿戴汞防護(hù)服，單次作業(yè)連續(xù)工作時(shí)間不超過1 h，每人每天累計(jì)不超過6 h。高于0.04 mg/m3時(shí)，作業(yè)必須佩戴半面罩、全面罩或穿戴汞防護(hù)服，佩戴半面罩單次作業(yè)連續(xù)工作時(shí)間不超過15 min，佩戴全面罩單次作業(yè)連續(xù)工作時(shí)間不超過1 h，每人每天累計(jì)不超過4 h。

二是對(duì)容器中的汞含量進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果記錄在氣體監(jiān)測(cè)記錄表中，同時(shí)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)公示監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)入作業(yè)區(qū)域人員必須做好相應(yīng)防護(hù)。

三是當(dāng)容器內(nèi)的汞含量檢測(cè)值達(dá)到0.04 mg/m3以上時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人員必須立即通知容器內(nèi)作業(yè)人員停止作業(yè)并離開作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

應(yīng)急措施

克拉處理站一站針對(duì)汞防護(hù)，特別明確了以下2 項(xiàng)應(yīng)急措施：

第一，一旦皮膚接觸汞，應(yīng)立即脫去受污染的衣物，并用流動(dòng)清水徹底沖洗；如眼睛接觸，則應(yīng)立即提起眼瞼，并用大量流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。

第二，如果不慎有人員大量攝入汞，應(yīng)急處置人員應(yīng)迅速把中毒者送至空氣新鮮處，同時(shí)催吐并立即送醫(yī)。安