硫化氫(H2S)的相對分子質量為34.08,密度為1.539kg/m3。硫化氫在水中的溶解度隨著溫度升高而降低。在760mmHg,30℃時,硫化氫在水中的飽和濃度大約3580mg/L。
在油氣工業中,含H2S溶液中鋼材的各種腐蝕(包括硫化氫腐蝕、應力腐蝕開裂、氫致開裂)已引起了足夠重視,并展開了眾多的研究。其中包括Armstrong和Henderson對電極反應分兩步進行的理論描述;Keddamt等提出的H2S04中鐵溶解的反應模型;Bai和Conway對一種產物到另一種產物進行的還原反應機理進行了系統的研究。研究表明,陽極反應是鐵作為離子鐵進入溶液的,而陰極反應,特別是無氧環境中的陰極反應是源于H2S中的H+的還原反應。總的腐蝕速率隨著pH的降低而增加,這歸于金屬表面硫化鐵活性的不同而產生。Sardisco,Wright和Greco研究了30℃時H2S-C02-H20系統中碳鋼的腐蝕,結果表明,在H2S分壓低于0.1Pa時,金屬表面會形成包括FeS2,FeS,Fe1-XS在內的具有保護性的硫化物膜。然而,當H2S分壓介于0.1~4Pa時,會形成以Fe1-XS為主的包括FeS,FeS2在內的非保護性膜。此時,腐蝕速率隨H2S濃度的增加而迅速增長,同時腐蝕速率也表現出隨pH降低而上升的趨勢。Sardisco和Pitts發現,在pH處于6.5~8.8時,表面只形成了非保護性的Fe1-XS;當pH處于4~6.3時,觀察到有FeS2,FeS,Fe1-XS形成。而FeS保護膜形成之前,首先是形成Fe S1-X;因此,即使在低H2S濃度下,當pH在3~5時,在鐵剛浸入溶液的初期,H2S也只起加速腐蝕的作用,而非抑制作用。只有在電極浸入溶液足夠長的時間后,隨著FeS1-X逐漸轉變為FeS2和FeS,抑制腐蝕的效果才表現出來。根據Hausler等人的研究結果,盡管界面反應的重要性不容忽略,但腐蝕中的速率控制步驟卻是通過硫化物膜電荷的傳遞。
干燥的H2S對金屬材料無腐蝕破壞作用,硫化氫只有溶解在水中才具有腐蝕性。在油氣開采中與CO2和氧相比,H2S在水中的溶解度最高。H2S一旦溶于水,便立即電離,使水具有酸性。
釋放出的氫離子是強去極化劑,極易在陰極奪取電子,促進陽極鐵溶解反應而導致鋼鐵的全面腐蝕。
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