Одоранты. что это такое и зачем они нужны природному газу

Ограничения при добавлении в газ

В концентрированном состоянии одоранты ядовиты и представляют опасность для людей. Исходя из этого, для их транспортировки и хранения применяются герметичные емкости с несколькими степенями защиты. Резервуары и склады оснащаются сигнализацией, на входе выставляется охрана.

Концентрация наполнителей в газе регламентирована ГОСТ 5542-2014. В соответствии с требованиями документа она не должна превышать 0,0036 грамм на кубический метр. При этом допускается отклонение в обе стороны до 10%. Более подробно правила приготовления и использования одорантов изложены во внутреннем документе Газпрома ВРД 39-1.10-069-2002.

Особенности смеси природных меркаптанов

Смесь природных меркаптанов представляет собой органическое соединение. Меркаптаны обладают выраженными ароматическими свойствами, поэтому издают неприятный и резкий запах даже при незначительных концентрациях.

Метод производства одоранта основан на щелочной экстракции, то есть выделения меркаптанов из стабильного газового конденсата, а также его смесей с нефтью. В результате чего получается первичный продукт, который называют СМП — смесь природных меркаптанов.

На фото изображен специальный автомобиль, предназначенный для транспортировки одоранта. Он относятся к новому поколению и обладает повышенной безопасностью. А средства в разработку таких транспортных средств вкладывает Газпром

Вторичным продуктом является СМП-1, который является осушенным СМП. Причем для смешивания с газом пригодны обе разновидности одоранта. Так сказано в указанном выше ТУ.

Смеси меркаптанов поставляются в виде жидкости. Она прозрачная и имеет крайне неприятный и резкий запах. Кроме того, СМП, а также его производная СМП-1 – это вредные вещества 2 класса опасности. Относятся к легковоспламеняемым продуктам. Поэтому помещения для одоризации и хранения смеси должны быть обустроены в соответствии с требованиями, предъявляемыми к помещениям категории В-1а.

Основным одорантом меркаптаны стали еще в 1984 г. В настоящее время их производят на Оренбургском перерабатывающем заводе (входит в структуры Газпрома).

Нормы и ограничения при добавлении одоранта

Как указывалось выше, смеси природных меркаптанов вводятся в незначительных количествах. На практике так оно и есть, так как обеспечить нужный уровень запаха могут всего лишь 16 г указанных химических веществ на каждые 1000 м³ поставляемого потребителям природного газа.

На сегодня ГОСТ 5542-2014 ограничивает плотность меркаптановой серы в составе одоранта 0,0036 граммами на кубический метр. Хотя в указанном документе сказано о том, что в отдельных газопроводах количество указанного вещества в составе одорантов может быть несколько большим. При этом точная цифра не приводится.

Причиной ограничения является то, что сера вступает в реакцию с оксидом железа, образующимся в результате коррозии стальных труб магистральных газопроводов и значительной части распределительных трубопроводов. И такая особенность нередко приводит к существенному снижению количества используемого одоранта, что делает их применение практически бесполезным.

Чтобы не бояться утечек газа и плачевных последствий, к которым они могут привести, эксперты рекомендует устанавливать датчик утечки с клапаном-отсекателем – такое приспособление не только своевременно обнаружит утечку, но и сразу же перекроет газоснабжение квартиры или дома.

Как происходит процесс добавления запаха?

Указанное вещество, служащее для придания специфического запаха поставляемому потребителям газу, смешивается с ним при помощи специальных установок. Ими оборудуются газораспределительные станции.

На фото изображена одоризационная установка, использующаяся на одном из российских газораспределительных пунктов. И мимо нее не проходит ни один кубометр газа, поставляемого населению

Предусмотрено 2 способа одоризации:

• насыщение газа парами природных меркаптанов;
• капельный ввод необходимого количества одоранта в газовый поток.

На отечественных газораспределительных станциях успешно используются обе разновидности установок. Но наиболее востребованным является оборудование, с помощью которого осуществляют капельный ввод меркаптанов. Причина в его простоте и дешевизне.

Процедура подачи одоранта производится с помощью капельницы. А в основе метода лежит постоянная величина одной капли жидкости. Так, в случае с меркаптанами указанный объем всегда равняется 0,002 г.

Для предотвращения сбоев в работе одорирующих установок производится постоянный контроль расхода вещества, придающего специфический запах газу.

На территории РФ разработкой и производством одорирующих установок занимаются 2 крупных завода. Так как страна нуждается в большом количестве такого оборудования, причем надежного и безопасного

Единственным автоматизированным способом смешивания меркаптанов и энергоносителя является использование барботажных установок.

Несмотря на активное использование одорантов методы их ввода в поток газа считаются морально устаревшими. В результате специалисты прогнозируют появление в ближайшие годы принципиально новых способов смешивания, основанных на методах точного экспресс-анализа ситуации.

Запасы природного газа

Карта запасов природного газа в мире

Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан — третий по распространённости газ вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило, не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.

Огромные залежи природного газа сосредоточены в осадочной оболочке земной коры. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при больших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Огромными запасами природного газа обладает Россия (Уренгойское месторождение), США, Канада. Из других европейских стран стоит отметить Норвегию, но её запасы невелики. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение).

Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землёй, так и на незначительном углублении под морским дном.

Добыча и обработка природного газа

Как установить дефлекторы окон автомобиля и зачем они нужны

Основная статья: Добыча и обработка природного газа

Газовые месторождения

Залежь нефти или газа представляет собой скопление углеводородов, которые заполняют поры проницаемых пород. Если скопление велико и его эксплуатации экономически целесообразна, залежь считают промышленной. Залежи, занимающие значительные площади, образуют месторождения.

Осушка газа

Содержание влаги в газе при его транспортировании часто вызывает серьезные эксплуатационные затруднения. При определенных внешних условиях (температуре и давлении) влага может конденсироваться, образовывать ледяные пробки и кристаллогидраты, а в присутствии сероводорода и кислорода вызывать коррозию трубопроводов и оборудования. Во избежание перечисленных затруднений газ осушают, снижая температуру точки росы на 5…7 °С ниже рабочей температуры в газопроводе.

Очистка газа от сероводорода и углекислого газа

В горючих газах используемых для газоснабжения городов, содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 м3 газа. Содержание углекислого газа нормы не лимитируют, однако по технико-экономическим соображениям в транспортируемом газе оно не должно превышать 2%.

Одоризация газа

Природный газ не имеет запаха. Поэтому для своевременного выявления утечек газа ему придают запах — газ одорируют. В качестве одоранта применяют этил-меркаптан (С₂Н₅SН). По токсичности качественно и количественно он идентичен сероводороду, имеет резкий неприятный запах.

Возможные изменения в регламентированных нормах одорантов

За последние несколько лет количество аргументированных предложений по отмене жестких регламентированных норм резко увеличилось

Если для всех объектов будут установлены индивидуальные нормы, в которых будет приниматься во внимание такие факторы, как длинна газопровода, а так же состав вещества и его качество, то это даст дополнительный толчок к использованию разных одорантов

На качество одорантов природного газа влияют:

• Длина газопровода газопровода может отрицательно сказываться на качестве этилмеркаптана. При химической реакции элементов состава одоранта, а так же элементов трубопровода, происходит уменьшение интенсивности газа. Поэтому предприятию, которое транспортирует природный газ, приходится увеличивать количество вводимого одоранта.
• Качество запаха смеси зависит от массовой доли серы. Если знать, какой процент элемента содержится в транспортируемом природном газе, можно изменять количество вводимого одоранта в общий поток. При этом наличие большого количества примесей может повлиять на ухудшение его качества. Так, самое отрицательное влияние на качество оказывает влага, которая приводит к появлению в трубопроводе конденсата, что повлечет за собой растворение некоторого количества одоранта.
• Компоненты состава и их качество. Говоря о качественном составе, нельзя оставить тему транспортировки одорантов в нашей стране. Из-за того, что для этой цели очень часто используется черная сталь, которая вступает в реакцию с перевозимым веществом, одорант за время транспортировки достаточно сильно теряет свои качества. На это влияют и температурные перепады, которые возникают из-за большой протяженности магистралей, проходящих через всю страну. Кроме этого, значительное снижение фактического качества некоторых элементов одоранта происходит из-за колебаний в соотношении ее компонентов, которая происходит по вине завода изготовителя.

Требования к пахнущим добавкам

Одоранты в малых концентрациях должны быть безопасны для человека

Топливо имеет специфический запах благодаря добавкам, которые вводятся в него на газораспределительных станциях (ГРС) непосредственно перед подачей к потребителям. Запах газа после одоризации напоминает сероводород или тухлые яйца.

К веществам, которые добавляют в газ, предъявляются следующие требования:

• Физиологическая безопасность. Человек и домашние животные не должны пострадать от контакта с ними.
• Отсутствие агрессивного воздействия на газопровод, в том числе на входящие в его состав устройства и механизмы.
• Придание газу достаточно выраженного запаха, чтобы он был обнаружен даже в небольшой концентрации.

Опытным путем такие вещества были созданы и стали добавляться в магистральные трубопроводы, в баллоны для плит и автомобилей.

Свойства и состав одорирующих веществ

Этилмаркаптан начали применять еще во времена Советского Союза и изготавливался он в Дзержинске. Выявлено, что он имеет невысокую химическую стабильность, которая выражается в его быстром окислении. Последнее вещество всегда присутствует в газопроводе. Они образовывают другой химический элемент, который называется диэтилдисульфидом. Этот элемент, по сравнению с этилмаркаптаном, обладает слабой интенсивностью запаха, поэтому приходится увеличивать его концентрацию, соответственно и затраты. Говоря об этом веществе, необходимо ответить, что оно достаточно токсично.

Еще один достаточно распространенный СПМ. Основным его производителем является завод по газопереработке, который находится в Оренбурге. В его состав входит много отдельных компонентов, таких как этилмеркаптан, изо-попилмеркаптан и бутилмеркаптан. Всего их 7 и все они имеют различную массовую долю в веществе. На 1000м3 вводится  16 г СПМ. В качестве одоранта зарубежном используют меркаптан, который создается при химическом синтезе серы, сульфида и других веществ, но уже с меньшей молекулярной долей.

Международный стандарт, которого придерживалось большинство производителей и потребителей, совсем недавно был изменен. Если раньше в качестве одорантов применялись соединения сери, которые имеют температуру кипения в 130 градусов, то сейчас широко начали применять бессернистые соединения. Им присущи следующие свойства:

• экологическая чистота продукта. В атмосферу не выбрасываются соединения, которые имеют серу;
• более резкий и стойкий запах;
• соответствие эпидемиологическим нормам;
• высокая интенсивность;
• низкая концентрация;
• вещество стабильно даже при длительной транспортировке или хранении;
• не изменяющиеся свойства, даже во время больших колебании температуры;
• не растворяется в воде.

Одним из примеров таких одорантов выступает Gasador. Его признали пригодным в нашей стране, после того, как были пройдены все испытания. Они проводились на предприятии ООО «Севергазпром».

Применение

Существует несколько основных областей применения природного газа. Ведь помимо основной его составляющей, формула газа которой СН₄, используются и все другие компоненты смеси.

1. Бытовая сфера жизни людей. Сюда относится газ для приготовления пищи, отопления жилых зданий, топлива для котельных и так далее. В газ, который используется для приготовления пищи, добавляют специальные вещества, относящиеся к группе меркаптанов. Делается это для того, чтобы в случае протекания трубы или другого упущения газа люди могли почувствовать его запах и принять меры. Смесь бытового газа (а это смесь пропана и бутана) чрезвычайно взрывоопасна в больших концентрациях. Меркаптаны же делают специфическим и неприятным на запах природный газ. Формула их включает такие элементы, как сера и фосфор, что и придает им такую специфику.

2. Химическое производство. В данной сфере одним из главных начальных веществ для многих реакций получения важных соединений является природный газ, формула которого показывает, в каких синтезах он может принимать участие:

• основа при производстве пластмасс, которые являются самым распространенным современным материалом практически для всех сфер промышленности;
• сырье при синтезе этина, цианистого водорода и аммиака. Сами перечисленные продукты в дальнейшем идут на производстве многих синтетических волокон и тканей, удобрений и утеплителей в строительстве;
• каучук, метанол, органические кислоты — образуются из метана и других веществ. Находят применение практически во всех сферах человеческой жизни;
• полиэтилен и многие другие соединения синтетической природы получили благодаря именно метану.

3. Использование в качестве топлива. Причем для любого вида деятельности человека, начиная от заправки соответствующего типа настольных ламп и до работы тепловых электростанций. Данный вид топлива считается экологически правильным и целесообразным на фоне всех альтернативных способов. Однако при сгорании метан образует углекислый газ, как любое другое органическое вещество. А он, как известно, причина парникового эффекта Земли. Поэтому перед людьми стоит задача поиска еще более чистого и качественного источника тепловой энергии.

Пока это все основные источники, которые используют природный газ. Формула его, если брать все комплексные составляющие, показывает, что он практически возобновляемый ресурс, только время для этого нужно очень много. Нашей стране с запасами газа чрезвычайно повезло, ведь такого количество природного ископаемого хватит на много сотен лет не только самой России, но и многим странам мира через экспорт.

Составы и запах одорантов

Производство одорантов, которые добавляют в газ для запаха, выделено в отдельное направление химической промышленности. Сегодня изготовлением добавок занимаются два крупных предприятия. Причина выпуска большого объема присадок заключается в том, что в РФ газифицировано 68% жилых домов и тысячи объектов промышленности.

Наиболее распространенными и эффективными одорантами являются смеси, изготовленные из газового и нефтяного конденсата. Они получили обобщенное название меркаптаны. Основой соединения являются технические спирты, обеспечивающие летучесть и сгораемость добавок.

Другим методом изготовления присадок является щелочная экстракция первичного сырья. Сульфидные одоранты обходятся дешевле, но менее эффективны. При контакте с металлом труб вещества теряют часть своих свойств.

Физические свойства

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):

Плотность:
от 0,7 до 1,0 кг/м3 — сухой газообразный, при н. у.

400 кг/м3 -жидкий.

Температура возгорания 650 °C.

Теплота сгорания одного м3 природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28—46 МДж, или 6,7—11,0 Мкал.

Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

Концентрационные границы воспламенения (взрыва) природного газа (метана) находятся в диапазоне от 5 до 15 %. Вне этих границ газовоздушная смесь не способна к распространению пламени. При взрыве давление в замкнутом объеме повышается до 0,8… 1 МПа.

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха

Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество одорантов (чаще всего в качестве одоранта применяется этил-меркаптан), имеющих сильный неприятный запах, это — одоранты.

Природный газ быстро улетучивается и рассеивается в атмосфере, что важно с точки зрения безопасности.

Одоризация

Одоризация позволяет более быстро обнаружить утечки газа.
 

Одоризация до установленной выше величины осуществляется в каждой точке транспортной сети с помощью централизованной установки одоризации.
 

Одоризация осуществляется путем добавки в горючий газ небольшого количества жидкости, обладающей хорошей летучестью и резким специфическим запахом.
 

Одоризация — обязательная технологическая операция при подготовке природного газа — осуществляется, как правило, путем подачи в газ жидких одорантов.
 

Одоризация должна производиться путем автоматического ввода одоранта, количество которого пропорционально расходу газа.
 

Одоризация — процесс придания природному газу искусственного запаха; необходима в целях безопасности, позволяет легко обнаружить даже минимальную утечку газа.
 

Одоризация газа в системе газоснабжения Ленинграда является исключительно важным мероприятием для обеспечения надлежащих санитарно-гигиенических условий и безопасности использования горючих газов в быту и промышленности.
 

Одоризация газа производится на выходном трубопроводе из ГРС. Газ, поступающий бытовым потребителям, должен быть одо-ризирован. Газ, поступающий на промышленные предприятия, может не подвергаться одоризации.
 

Одоризация газа, содержащего сероводород, не производится.
 

Одоризация газов производится с помощью специальных жидкостей, обладающих сильным запахом. Наиболее часто в качестве одоранта применяют этилмеркаптан. При этом запах газа должен ощущаться при концентрации его в воздухе не более 1 / 5 части нижнего предела взрываемости. Практически это означает, что природный газ, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5 %, должен чувствоваться в воздухе помещений при 1 % — й концентрации. Запах сжиженных газов должен ощущаться при 0 5 % — й концентрации их в объеме помещения.
 

Одоризация газов производится с помощью специальных жидкостей, обладающих сильным запахом. Наиболее часто в качестве одоранта применяют этилмеркап-тан, который содержит до 50 % серы. Количество этил-меркаптана, добавляемого к газам, берется из расчета 16 г на каждые 1000 м3 природного газа. Практически это означает, что природный газ, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5 %, должен чувствоваться в воздухе помещений при 1 % — ной концентрации.
 

Одоризация газов производится с помощью специальных жидкостей, обладающих сильным запахом. Наиболее часто в качестве одоранта применяют этилмеркап-тан, который содержит до 50 % серы. Количество этил-меркаптана, добавляемого к газам, берется из расчета 16 г на каждые 1000 м3 природного газа. При этом запах газа должен ощущаться при концентрации его в воздухе не более Vs части нижнего предела взрываемости. Практически это означает, что природный газ, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5 %, должен чувствоваться в воздухе помещений при 1 % — ной концентрации. Запах сжиженных газов должен ощущаться при 0 5 % — ной концентрации их в объеме помещения.
 

Одоризация газа необходима, так как очищенный от сероводорода газ не имеет запаха, необходимого для обнаружения утечек. Поэтому в газ, как упоминалось выше, вводят одорант. Обычно применяемый для этой цели этилмеркаптан ( С2НБ8Н) представляет собой прозрачную, легко испаряющуюся жидкость с резким характерным запахом. Помимо этилмеркаптана в качестве одоранта могут быть применены каптан, тетрагидротиофен, пен-таларм и др. Одоризация может осуществляться на головных сооружениях магистрального газопровода, но чаще газ одорируют на ГРС, применяя для этой цели одоризационные установки капельного, барботажного и инжекторного типов.
 

Одоризация газов производится с помощью специальных жидкостей, обладающих сильным запахом. Наиболее часто в качестве одоранта применяют этилмеркоп-тан, который содержит до 50 % серы. Количество этил-меркоитана, добавляемого к газам, берется из расчета 16 г на каждые 1000 м3 природного газа. При этом, согласно ГОСТ 5542 — 50, запах нетоксичных газов должен ощущаться при содержании их в воздухе не более Vs нижнего предела воспламеняемости, а запах токсичных газов — при содержании в воздухе в количествах, допускаемых санитарными нормами.
 

Одоризация газов

Пары природных и сжиженных углеводородных газов бесцветны и не имеют запаха. Это затрудняет обнаружение газа в помещениях при утечке. Согласно требованиям государственного стандарта запах газа должен ощущаться при объемной доле его в воздухе, равной 0,5%. Для придания газам специфического запаха в них добавляют сильно пахнущие вещества — одоранты, например технический этил- или метилмер-каптан. Среднегодовая норма расхода меркаптанов для одоризации природного газа составляет 16 г (19,1 см3) на 1000 м3 газа (при температуре 0 °С и давлении 760 Па).

Меркаптаны — летучие бесцветные жидкости, обладающие ярко выраженным специфическим запахом. Они могут быть обнаружены при содержании в воздухе, равном 2 • 10 9 мг/л. В ничтожных концентрациях пары меркаптана вызывают тошноту и головную боль, при более высоких концентрациях — оказывают влияние на нервную систему. При легких отравлениях меркаптанами рекомендуются свежий воздух, покой, крепкий чай или кофе, при сильной тошноте требуется врачебная помощь, при остановке дыхания — искусственное дыхание.

В качестве средств индивидуальной защиты от меркаптанов используют фильтрующий промышленный противогаз марки А, а при работе в помещении с высокой концентрацией их — изолирующие шланговые противогазы с принудительной подачей воздуха, защитные герметичные очки и др.

Все оборудование при работе с одорантами должно быть тщательно герметизировано. Помещения, в которых хранят или применяют одоранты, необходимо оборудовать вентиляцией.

Одоризацию природного газа производят на ГРС, сжиженных углеводородных газов бытового и коммунально-бытового назначения — на газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. При массовой доле пропана в сжиженном газе до 60 % (включительно), бутана и других газов более 40 % норма одоризации составляет 60 г этилмер-каптана на 1 т сжиженного газа; пропана свыше 60%, бутана и других газов до 40 % — 90 г на 1 т сжиженного газа.

Заводы-изготовители производят одоризацию в потоке газа путем введения одоранта в трубопроводы, по которым газ перекачивается из резервуаров на наливные железнодорожные эстакады Периодически, а также при поступлении рекламаций проводится проверка интенсивности запаха одоризованных газов органолептическим и физико-техническим методами. На предприятиях, потребляющих природные и сжиженные углеводородные газы для бытовых целей, проверку интенсивности запаха одоранта в газе проводят не реже 1 раза в квартал.

Органолептическая проверка интенсивности запаха одорированных газов проводится пятью испытателями с оценкой по пятибалльной шкале: 0 — отсутствие запаха; 1—запах очень слабый, неопределенный; 2 — запах слабый, но определенный; 3 — запах умеренный; 4 — запах сильный; 5 — запах очень сильный, нетерпимый. Органолептическая проверка интенсивности запаха одорированных газов проводится в специально оборудованной комнате-камере при температуре (20±4) °С, в которой объемная доля газов в воздухе должна составлять 0,4 %, что соответствует /б нижнего предела взрываемости. Г аз впускается в камеру и перемешивается с воздухом с помощью вентиляторов. Запах считается достаточным, если не менее трех испытателей дадут оценку интенсивности не ниже 3 баллов. Если запах недостаточный, проводят оценку другой пробы газа пятью незаинтересованными испытателями.

Одновременно выполняют физико-химический анализ на содержание этилмеркаптана в углеводородной газовой смеси одним из следующих методов: хромотографическим, нефеломет-рическим, кондуктометрическим, методом бромных индексов, иодометрическим.

При наличии у газов бытового назначения собственного специфического запаха норма одоризации может быть уменьшена.

Одоризационные установки относят к категории взрывоопасных, а помещения для хранения одоранта — пожароопасных. При эксплуатации и ремонтах одоризационных установок запрещается проводить работы, которые могут вызвать искро-образование. Категорически запрещается курить в помещении, где находится одоризационная установка.

Выводы и видео полезное по теме

В приложенном ниже видеоролике рассказывается о происшествии с меркаптанами в Пензе.

Придают газу запах газу одоранты, которые существенно снижают вероятность возникновения несчастных случаев. Но используемые в качестве сигнализаторов опасности органические вещества потенциально опасны для здоровья и используются из-за того, что на сегодня отсутствует альтернатива.

В результате потребителям следует владеть знаниями не только о том, имеет ли поставляемый газ запах, но и навыками, позволяющими нивелировать последствия отравления этими веществами.

У вас остались вопросы по изложенному выше материалу? Или хотите дополнить нашу статью полезной информацией, которая будет интересна нашим читателям? Пишите свои замечания, оставляйте рекомендации, задавайте вопросы нашим экспертам и другим пользователям – форма обратной связи расположена ниже.