غاز كبريت الهيدروجين H2S

غاز كبريت الهيدروجين H2S

يتعرض العاملون في قطاع النفط والغاز والصناعات البتروكيميائية لخطر غاز كبريت الهيدروجين لفترات تتعلق بطبيعة عملهم ولكميات تصل في بعض المواقع إلى حدالخطورة، ويتم ذلك بإدراك أوبتجاهل من العامل أو من رب العمل وترتبط مخاطر التعرض إلى غاز كبريت الهيدروجين بحوادث فردية وجماعية كارثية، على سبيل المثال لا الحصر موت عامل يقوم بقياس مستوى خزان نفطي بالكويت، إلى حد تسمم وموت جماعي لأطفال قرب مجمع سكني نفطي في روسيا.

إن التعرض المزمن (طويل المدى) لتراكيز منخفضة (غير قاتلة) لغاز كبريت الهيدروجين عن طريق الجلد وجهاز التنفس والعين (العمل والسكن قرب المصانع والحقول النفطية مثلا) يسبب أعراضاً ومخاطر يمكن تلخيصها بما يلي:

1-    حساسية دائمة للعين مترافقة مع ألم، وتشوش للرؤية، حساسية مزمنة للأنف والحنجرة تؤثر على حاسة الشم والتذوق.
2-    ضيق تنفس مترافق مع سعال – فقدان الشهية ونوبات غثيان ودوخة – صداع مع أزمات عصبية ونفسية – نوبات فقدان الوعي.

هذه الأعراض المزمنة التي يعاني منها عمال المنشآت النفطية قد تكون منفردة أو مجتمعة حسب مدة التعرض (زمن العمل أو الإقامة، ومناعة الجسم البشري ونوعية الطعام ....الخ ).

بشكل عام ظهور بعض أو كل هذه الأعراض لدى العامل ستنعكس على نوعية ناتج العمل واقتصاديته من خلال صعوبة تأقلم العامل مع جو العمل وتقلل من قدرة أداء العامل لعمله.

لذلك فإن كل عامل ورب عمل في مناطق التعرض المحتملة لهذا الغاز ولاسيما المناطق المرتبطة باستكشاف وإنتاج ومعالجة وتجميع وتكرير النفط الخام وكذلك حقول الغاز ومعامل معالجته ،يجب أن يدرك مستويات تواجد غاز كبريت الهيدروجين في موقع العمل ومخاطر التعرض له وأساليب الأمان المطلوبة تنفيذها لضمان سلامة العمل والعمال.

يعرف غاز كبريت الهيدروجين

بأنه مركب كيميائي يحمل الصيغة H2S وهو غاز عديم اللون، قابل للاشتعال، رائحته كريهة نفاذة تشبه رائحة البيض الفاسد، أثقل من الهواء لذلك يتواجد في الأماكن المنخفضة في حال تسربه من مكمنه.
الجدول التالي يبين خصائصه الفيزيائية:
 

	الصيغة	H2S
	الكثافة	1.36kg/m3
	الكتلة الجزيئية	34.0809 g/mol
	نقطة الغليان	°C-60
	نقطة الانصهار	°C-82
	قابل للذوبان	بالماء ،الايتانول

أماكن تواجده
يمكن تلخيص مصادر غاز كبريت الهيدروجين الطبيعية والصناعية كما يلي: (الغازات البركانية- تخمر النبات والبروتين الحيواني-من حقول وآبار الغاز (42%) - ينتج بفعل البكتريا في المجاري والبنى التحتية للتجمعات السكنية-من مياه البحيرات الكبريتية الحارة-ناتج عرضي من الصناعات مثل (انتاج الكربون- صناعة الحرير- دباغة الجلود)  - نقل وتخزين ومعالجة النفط الخام -عمليات نزع الكبريت من المشتقات النفطية-المناجم والأنفاق-معالجة مياه الصرف الصحي).

طرق الكشف عنه
لا يجوز الاعتماد على حاسة الشم في الكشف عن وجود غاز كبريت الهيدروجين نظراً لخطورته.

هناك عدة طرق للكشف عنه وعن تركيزه باستخدام:

أزرق الميتيلين -الكروموتوغرافيا السائلة والغازية -لون اللهب -جهاز كشف الغازات الرقمي   Gas Detector -أنابيب القياس الامتزازية

مستويات الخطورة وإجراءات الوقاية

يعتبر غاز كبريت الهيدروجين غازخطير التأثير على الإنسان وفق لتركيزه .     

تركيزه		آثاره على الإنسان	مستوى الخطورة
mg/m3	PPM
1000-2000	1400-2800	انهيار فوري مع شلل تنفسي	قاتل
530-1000	750-1400	تلف خلايا الجهاز العصبي المركزي، شلل تنفسي يؤدي إلى الموت	عالي جداً
320-530	450-750	وذمة رئوية حادة مع خطر الموت	عالي
150-250	210-350	فقدان حاسة الشم	متوسط
50-100	70-140	تضرر ملموس للعين	منخفض
10-20	15-30	تحسس العين	عادي

      

إجراءات الوقاية حسب معايير المعهد الأمريكي للبترول API  ومستويات تواجدH2S في الموقع:

o    المستوى العادي: لا يتطلب أجهزة وقاية.
o    المستوى المنخفض: أقل من10 ppmيوضع العلم الأخضر وتبقى أجهزة الوقاية تحت الطلب وسهلة التناول.
o    المستوى المتوسّط: بين10-30 ppm يوضع العلم الأصفر على حدود الخطر وتشغل أنظمة الإنذار البصرية والسمعية والكواشف الآليةمع الحرص على بقاء أجهزة الوقاية الشخصية ومزودات الأكسجين والمعدات الاسعافيه بجاهزية عالية   .
o    المستوى العالي: أكبر من 300 ppm يوضع العلم الأحمر على بعد 500قدممن الموقعِ، وعلى كُلّ طريق يُؤدّي إلى الموقعِ. الاستعداد للدخول في حالة الطوارئ وتحديد الدخول إلى الموقع (أشخاص مدربين،آليات مجهزة)، وتشغيل أنظمة الإنذار البصرية والسمعية والكواشف الآلية، مع الحرص على بقاء أجهزة الوقاية الشخصية وأسطوانات الأوكسجين والمعدات الإسعافية بجاهزية عالية .

معدات الحماية الشخصية من خطر غاز كبريت الهيدروجين:
يجب تأمين معدات الوقاية الشخصية من خطر التعرض لغاز كبريت الهيدروجين عند تواجده في بيئة العمل. ويعتبرتأمين معدات الوقاية الشخصية شرط أساسي في عقودتنفيذ الفعاليات في قطاع النفط والغاز. من هذه المعدات:
1-معدات وقاية الجسم: لباس وقائي كامل ( بدلات، أحذية، قفازات، غطاء رأس) يضمن عدم تغلغل الغاز إلى الجلد. ويجب غسل الألبسة وتنظف الأحذية والقفازات بعد كل استخدام.
2-معدات وقايةالجهاز التنفسي: يتم اختيار أجهزة التنفس بما يتوافق مع معايير  OSHA 1910.134 ومع الحالة الصحية للعامل المستخدم لها:

•    عند وجود إمكانية تعرض محدود زمنياً ولتركيز مسموح (أو غير خطر) يسمح باستخدام درع الوجه مع نظارات واقية وعازلة.
•    عند وجود إمكانية تعرض لأكثر من5 ppmتستخدم أجهزة تغطي كامل الوجه مع منظومة تأمين الهواء المضغوط.
•    عند وجود إمكانية تعرض لتركيز متوسط وأعلى من 100 ppm يتم استخدام القناع التنفسي الكامل والمعزول مع منظومة تأمين الهواء المضغوطواحتياطي مختبر قبل الدخول إلى القطاع  الملوث.
  وتصنف أجهزة التنفس حسب مهمة استخدامها :
•     جهاز تنفس مستقل Self-contained breathing apparatus
•    وحدة النجاة  Escape Unit
•     وحدة إنقاذ Rescue Unit  ذات زمن محدد للاستخدام مثل30 دقيقة.
  وقبل الدخول إلى المواقع الملوثة وبغض النظر عن طبيعة المهمة،  يتم قياس التركيز والتأكد من ابتعاده عن التراكيز المذكورة أعلاه  .ويحظر إنقاذ مصاب دون استخدام أجهزة حماية التنفس المناسبة.

تأثير غاز كبريت الهدروجين على المعدات في الصناعات النفطية:
يتفاعل غاز كبريت الهيدروجين مع الفولاذ بوجود الماء مؤدياً إلى تشكل كبريت الحديد وانطلاق الهيدروجين. يترسب كبريت الحديد الناتج عن التفاعل على سطح المعدن مشكلاً قشرة تؤدي إلى تشكل خلية غلفانية يلعب فيها كبريت الحديد المترسب دور المهبط (سالب),بينما يلعب الفولاذ دور المصعد (موجب),وبالنتيجة حصول عدة أشكال من التآكل على المعدن.
ذرات الهيدروجين المنطلقة من هذا التفاعل تتغلغل في المسامات، حيث تتحد هذه الذرات مع بعضها البعض مشكلة جزيئات هيدروجينية بحجم أكبر من حجم ذرات الهيدروجين، يؤدي هذا الاتحاد إلى حدوث اجهادات داخلية في جسم المعدن تسبب الانتفاخ الهيدروجيني أو التقصف الهيدروجيني (الشكل)، لذلك لابد من اتخاذ اجراءات وقائية للحد من التآكل  لما يسببه من خسائر اقتصادية مباشرة وغير مباشرة على المعدات النفطية والغازية في الحقول.

 

الشكل يبن التآكل الداخلي لأنابيب النفط بغاز كبريت الهيدروجين

العوامل التي تزيد من معدل التآكل بغاز كبريت الهيدروجين:
1- وجود شوارد الكلور: تساهم شوارد الكلور بشكل كبير باستمرار عملية التآكل وذلك عند تواجدها مع كبريت الهيدروجين والماء.
2- الرطوبة تؤثر الرطوبة بشكل رثيسي على تآكل المعادن بغاز كبريت الهيدروجين، وإذا انعدمت الرطوبة فإن كبريت الهيدروجين لا يؤثر على المعادن ، لذلك فإن تجفيف الغاز يؤدي إلى خفض معدل التآكل بشكل كبير.
3-التركيز : يزداد معدل التآكل بازدياد تركيز H2S ، نتيجة ازدياد حموضة الوسط.
4-الضغط:  يؤثر ازدياد الضغط طرداً على معدل سرعة التآكل لأنه يزيد من تركيزH2S   في واحدة الحجم، وهنا يلاحظ تآكل شديد حتى في الضغوط المنخفضة فعند ضغط جزئي 0.05Psia لكبريت الهيدروجين يسبب تآكل لسبائك الفولاذ الصلب.حسب معايير NACE MR-O1.75//.
5- الحرارة: في الوسط الغازي تؤثر الحرارة عكسا" على معدل التآكل، يحدث التآكل بغاز كبريت الهيدروجين عند درجات حرارة °C(6-،49) حسب معاييرNACE MR-O1.75//.
6- الزمن: في البداية تتشكل طبقة من كبريت الحديد تؤدي دوراً وقائياً ومع مرور الزمن يتغير بناؤها مؤدياً ذلك لزيادة معدل التآكل.

طرق وقاية المعادن من غاز كبريت الهيدروجين:
1-التصميم الجيد للمعدات.
2-معالجة الوسط المحيط.
2- التغطية: تشمل التغليف المعدني (الطلاء الكهروكيميائي بالنيكل –الكوبلت…إلخ).
أو التغطية العضوية (بولي ايتلن –الايبوكسي).
3-حقن موانع تآكل.
4- الحماية الكاثودية.

اجراءات الوقاية من مخاطر غاز كبريت الهيدروجين  :
o    تجهيز أماكن العمل الإداري والإنتاجي بالاحتياطات المناسبة مثل: تهوية، إنذار، معدات الوقاية الشخصية، معدات قياس التركيز.
o    تدريب العاملين على خطط الإخلاء وتدابير التعامل الآمن مع غاز كبريت الهيدروجين.
o    منع حدوث تآكل وتسريب باتخاذ كافة التدابير التقانية لمنع تآكل المعدات والخزانات وخطوط النقل مثل:ضخ موانع تآكل فعالة، حماية مهبطية.
o    معايرة واختبار معدات السلامة قبل استخدامها مثل: صمامات، وصلات، مواسير.
o    تطبيق نظام التحكم الآلي على منشآت إنتاج ونقل وتخزين ومعالجة النفط والغاز مثل: أتمتة الإغلاق الآلي عند تحسس التسريبات من الخطوط، الإنذار عند ارتفاع ضغط الخزانات.