“让我们看看连接万家灯火与沙漠瀚海上气田的万里长龙——输气管道”,只见屏幕上显示着西气东输管线的示意图,原来,这是油博士主讲的“走进石油”系列科普讲座天然气分会场的第35场报告。
“那么,输气管道里奔流的天然气中,有颗粒物吗?”油博士抛出一个问题。台下听众立刻好奇起来,有的听众略显疑惑,“清洁能源”天然气中也有颗粒物?会引起雾霾吗?会造成怎样的污染呢?一个个疑团在听众脑海中逐渐形成。
“其实,不必谈颗粒物色变”,油博士解释道,“此颗粒物非彼颗粒物,这里提到的颗粒物,并非引起空气污染、健康疾病的PM2.5”,但却是输气管道的健康杀手之一。原来,天然气中的颗粒物指其中的固体杂质,即粉尘。
粉尘杂质主要产生于两个过程:一是天然气的开采过程中带有的少量沙粒及伴生的粗苯类固态化合物,煤层气中还会带有少量固态焦油;二是天然气的传输过程,管道中可能带有少量铁锈,焊接时可能引入少量金属氧化物颗粒,以及管道内涂层上少量环氧树脂材料脱落。
这些粉尘杂质的尺寸大多在0.5~10微米,会随着输气过程逐渐沉积在阀门、流量计等设备上,形成输气管道的血栓,影响这条能源大动脉的正常运转。粉尘对管道的磨损也不容小觑,当用气量波动较大时更为明显,甚至可能影响整个输气管道的安全。
“固体颗粒物的危害可不止于此”,油博士补充道,同时打开一张扫描电子显微镜下观察到的固体颗粒物图片,微观世界被瞬间呈现在大屏幕上。它们为聚集在一起的片状或球状的小颗粒,通过对这些颗粒物中含有的化学元素分析可知,它们含有大量的硫元素。
“硫是从哪里来的呢?不是进入输气管网之前已经将硫化氢、硫醇等物质脱除了吗?”一个个疑团在听众脑海中又逐渐形成。原来,这些硫元素来自加臭剂。为了让人们快速察觉到燃气泄漏的风险,需要加入少量对人体无害、化学性质稳定,且能产生特殊气味的气体。
固体颗粒物有较大的比表面积,是良好的吸附剂,甚至会和加臭剂发生反应,如硫醇类加臭剂会和粉尘发生氧化反应,导致自身臭味消失;四氢噻吩加臭剂虽然可以抵抗氧化,但会被颗粒物吸附,这都会使加臭剂的浓度降低,带来安全隐患。因此,我国对于进入输气管道的天然气中颗粒物进行了明确规定,要求直径小于5微米。
“当携带粉尘的天然气作为工业燃料或车用燃料时,也会因为粉尘磨损和腐蚀作用,造成燃气涡轮和发动机损伤。那么,如何除去天然气中的颗粒物呢?”油博士问道。
“我知道!”李好奇立刻举手,“好奇”是同学们赠她的雅号,因为她对科学充满了热情,“使用旋风分离器!分离器为漏斗状或管状,天然气从上部沿切向进入时,高速气流产生旋转运动,利用惯性离心力将固体颗粒甩向壁面而分开。”
油博士微笑着赞许,会场内响起热烈的掌声。