伴随着“煤改气”的推进,天然气迅速走进千家万户。天然气虽好,但安全不容忽视!人们发现,天然气一旦泄露往往会有一种特殊的臭味,那就是天然气的气味吗?
天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物,其化学成分因产地不同而存在差异。在烃类气体中,甲烷占80%以上,其次为乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等。非烃气体主要有二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氮气、氦气、氩气等。天然气作为一种优质高效的清洁能源,在民生和工业领域都获得了广泛应用。其环保性更值得称道,表现在能减少二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物等的排放。
然而,天然气具有易扩散性、易燃烧性和易爆炸性等特性,使其具有很大的危险性。易扩散性是说天然气比空气轻,泄漏后非常易于扩散;易燃烧性是说天然气最小点火能很低,火焰传播速度快;易爆炸性是说天然气爆炸下限低,爆炸极限范围宽。当空气中天然气浓度达到5%~15%范围内,遇到火种(包括明火或静电火花)就会发生爆炸。
天然气还具有一定的毒害作用,其主要成分甲烷属于单纯窒息性气体,高浓度时易使人因缺氧窒息而中毒。当空气中甲烷浓度达到25%~30%时,会使人出现头昏、呼吸加速以及运动失调等。对于含硫天然气来说,硫化氢在低浓度下对呼吸道和眼睛具有刺激作用,高浓度时会使人出现中枢神经症状和窒息症状。一般在5~10ppm时具有很强的臭味,但超过200ppm时则会因嗅觉麻痹而闻不到臭味。
经过处理的天然气具有无色、无味、无毒的物理性质。一旦发生泄露,往往不易被人们发现,因此容易造成严重的中毒和爆炸事故。为了防止天然气爆炸事故发生,世界上通行的做法就是对天然气进行加臭处理,只要一出现泄漏,人们马上就会察觉到臭味,进而采取必要的应对措施。
关于加臭剂的起源,还得从82年前的一场天然气爆炸事故说起。
1937年3月18日,美国得克萨斯州的一所学校发生了一起严重的天然气爆炸事故,近300人葬身火海,其中绝大多数为儿童。爆炸原因为学校供暖系统天然气泄漏。在当时,人们使用的天然气是没有气味的,所以泄漏之后人们根本感觉不到。为了防止类似悲剧的重演,得克萨斯州通过立法要求在天然气管道中添加具有刺鼻气味的甲硫醇。甲硫醇是一种无害但有刺激性气味的气体,常被描述为闻起来有股腐烂卷心菜或臭袜子的味道。
以后,世界其他国家也都相继采用这种做法来提高天然气使用中的安全性。
对于城镇燃气,国家要求必须具有能够被察觉的臭味,否则就应当进行加臭处理。所谓臭味剂,是指在燃气中加入的一种带有臭味的燃气泄露警示剂。臭味剂的种类很多,主要为具有强烈气味的有机含硫化合物。乙硫醇为无色透明液体,有强烈的蒜臭味,易挥发、易燃、易爆,是一种曾被广泛使用的有机含硫加臭剂。
在2000年版吉尼斯世界纪录中,乙硫醇作为最臭的物质而被收录。但乙硫醇能够与输气管内壁上的氧化物(铁锈)发生反应而使加臭剂失效。因此,在燃气加臭的起始阶段,通常需要提高加臭剂的单位用量。
从20世纪90年代中期开始,四氢噻吩臭味剂被普遍采用,作为城市燃气的加臭剂,也用于医药、农药以及光化学品生产的原料。
四氢噻吩也是一种有机含硫臭味剂,具有化学性质稳定、抗氧化性强、气味留存时间久、燃烧后无残留、添加量少及腐蚀性小等优点。四氢噻吩在空气中的浓度为0.08毫克/立方米时,基本上99%的人都会察觉出其气味来。随着对燃气含硫量限制要求的提高,无硫加臭剂(如丙烯酸酯类)越来越受到人们的青睐,并开始应用于民用燃气中。
无硫加臭剂为无色透明液体,是含有95%以上丙烯酸酯类(主要是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等)的混合物。无硫加臭剂具有强烈的刺激性气味,与天然气混合的能力很强,在燃气管道中以气态方式存在,是一种有效的警示性气味剂。并且,无硫加臭剂不含硫,不会对天然气管道和设备产生腐蚀,在燃烧时也不会对人体和环境产生危害。臭味剂的作用在于警示,因此要求在极低浓度下就能够被人们所察觉。
比如,无毒燃气泄漏到空气中达到爆炸下限的20%时,就应能被察觉;有毒燃气泄漏到空气中达到对人体允许的有害浓度时,应能被察觉;对于以一氧化碳为有毒成分的燃气,空气中一氧化碳含量达到0.02%时,应能被察觉。