Одоранты. что это такое и зачем они нужны природному газу

Одоризация газа

Одоризация — это придание природному газу специфического запаха с помощью специальных компонентов для своевременного обнаружения возможных утечек.

физиологически безвредные,
неагрессивные по отношению к металлам и материалам газовых сетей и приборов,
инертные к составным частям природного газа.

этилмеркаптан С₂Н₅SН — наиболее распространенный одорант, бесцветная прозрачная жидкость;
метилмеркаптан;
пропилмеркаптан;
каптан;
сульфан.

Типы одорантов

Тетрагидротиофен (THT) — циклический сульфид. Один из самых стойких к окислению от трубопроводов одорантов. Имеет среднюю интенсивность запаха. Формула: C₄H₈S Молекулярная масса: 88.172 Регистрационный номер химсоединения по классификации CAS: 110-01-0 Относительная плотность: 1.000 Точка кипения: 115 — 124 °C Точка замерзания: -96°C Температура вспышки: -7 °C Содержание серы: 36.37 (вес %)

Димитилсульфид (DMS) — характеризуется хорошей устойчивостью к окислению. Запах схож с запахом чеснока. Обычно используется, как примесь к тетрагидротиофену. Формула: C₂H₆S Молекулярная масса: 62.135 Регистрационный номер химсоединения по классификации CAS 75-18-3 Относительная плотность 0.8 Точка кипения 37 °C Точка замерзания -98°C Температура вспышки -38 °C Содержание серы 51.61 (вес %)

Этилмеркаптан (EM) — классический одорант, применяемый на территории РФ. Норма одоризации газа составляет 16 г/1000м 3 Формула C₂H₆S Молекулярная масса 62.135 Регистрационный номер химсоединения по классификации CAS 75-08-1 Относительная плотность 0.839 Точка кипения 34 — 37 °C 31 Точка замерзания -148 -121°C Температура вспышки -48 °C Содержание серы 51.61 (вес %)

Метилакрилат (MA) и Этилакрилат (EA) — не серосодержащие одоранты, экологически чистые, но более дорогие. Формула C₄H₆O и C₅H₈O₂Молекулярная масса 86.0892 и 100.1158 Регистрационный номер химсоединения по классификации CAS 96-33-3 и 140-88-5 Относительная плотность 0.9535 – 0.9574 0.9 Точка кипения 78 — 81 °C и 99 — 100 °C Точка замерзания -75°C и -72°C Температура вспышки -3 °C и 8.3 °C Содержание серы (вес %) 32

Смеси одорантов

Делятся на 4 основные категории: меркаптановые смеси; Меркаптан / алкилсульфидные смеси; Тетрагидротиофен / меркаптановые смеси; Смеси акрилатов (без серы). Смешивание одорантов позволяет достичь или улучшить определенные свойства одоранта.

Одоранты, применяемые в России

химическая стабильность, отсутствие реакции с газовыми компонентами;
высокое давление конденсации пара;
не должен оказывать коррозионного воздействия на технологическое оборудование в применяемых концентрациях;
стойкость и резкость запаха выше тяжелых гомологов метана;
не должен содержать воду, не должен окислять стенки газопроводов.
Одоризацию проводят на газораспределительных станциях (ГРС) непосредственно перед подачей газа потребителям.

капельные БО, где реагент подается в газопровод в виде капель или тонкой струи;
барботажные БО, которые работают по принципу насыщения отведенного потока газа парами одоранта в барботажной камере и затем смешения его с основным потоком в газопроводе.

на складах — в контейнерах заводского изготовления на открытых площадках;
непосредственно на ГРС — в подземных или надземных металлических емкостях, связанных технологическими линиями с БО.

История

Впервые одоризацию газа, применив этилмеркаптан, для определения утечек в гидравлическом контуре использовал Фон Квальо в Германии в 1880 х гг. Широкое внедрение техпроцесса одоризации началось в 1930 х гг. в Англии, когда после крупной аварии, произошедшей из-за утечки газа было разрушенное здание и погибло 319 человек. В результате этого несчастного случая, после Англии, проводить одоризацию газа начали в Канаде и США. Ныне одоризация горючих газов применяется во всем мире.

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. 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.

Технологическая схема очистки газа от сероводорода и углекислого газа раствором этаноламина.

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.

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.

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.

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.

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.

Требования безопасности при перевозке одоранта СПМ

В инструкции по требованиям безопасности при перевозке указано, как правильно сливать и заливать вещество, как осуществлять автомобильную перевозку, пользуясь дорогами общего пользования, как организовывать и технически обеспечивать данное мероприятие.

Первым пунктом необходимо уточнить, что одорант СПМ имеет 3 класс опасности. Данное вещество имеет прозрачный цвет и специфический запах, который чувствуется даже при минимальных количествах. Максимальная плотность одоранта, которая допускается при ее смешивании, составляет 1 мг/м3. Если он контактирует с водой или кислородом, то воспламенение не происходит. Токсичные вещества не образуются. При контакте с открытым огнем, происходит быстрое воспламенение. В условиях закрытого тигля, он загорается при 30 градусах.

Одорант не вызывает отравления, но даже небольшая его концентрация может вызвать тошноту, рвоту боли в голове. Более высокая концентрация влияет на расстройство нервной системы, а так же приводит к наркотическому воздействию, которое, как правило, приводит к мышечной скованности. Попадание небольшого количества одоранта на кожу приводит к раздражению. Большее количество может проникнуть в организм и проникнуть во внутренние органы, затем окислиться до сульфата.

Необходимо помнить, что купить возле одорантов, во время перевозки, строго запрещено. Это может принести непоправимый вред здоровью.

Источник

Важнейшие соединения азота

Аммиак

В первую очередь поговорим о водородном соединении азота — аммиаке. Аммиак — бесцветный газ с характерным резким запахом. Давайте рассмотрим строение молекулы аммиака:

Аммиак имеет форму тригональной пирамиды. Этот газ очень ядовит и способен вызывать химический ожог глаз, а пары сильно раздражают слизистые оболочки органов дыхания. В то же время аммиак обладает достаточно высокой растворимостью в воде из-за образования водородных связей с молекулами воды. Вас когда-нибудь приводили в чувства после потери сознания ваткой, смоченной чем-то гадко пахнущим? Поздравляю, это было ваше первое знакомство с раствором аммиака в воде.

Поговорим теперь о химических свойствах этого газа.

В отличие от самого азота, аммиак является крайне реакционноспособным соединением. Так как азот находится в аммиаке в своей низшей степени окисления (−3), то аммиак проявляет только восстановительные свойства.

Например, аммиак реагирует с кислородом (при нагревании):

Как видно из уравнений, аммиак вступает в реакции окисления, а продукты его окисления напрямую зависят от силы окислителя и условий проведения реакций.

Со сложными веществами — окислителями аммиак реагирует следующим образом:

6NH₃ + 8KClO₃ + 6NaOH = 6NaNO₃ + 8KCl + 12H₂O
10NH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ = 5N₂ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 24H₂O

С кислотами аммиак реагирует благодаря своим оснóвным свойствам, что приводит к образованию различных солей:

NH₃ + HCl = NH₄Cl
NH₃ + H₂SO₄ = NH₄HSO₄

А теперь рассмотрим получение аммиака. Различают два типа способов: промышленный и лабораторный.

Промышленный способ — синтез из простых веществ:
Лабораторный способ:

В данном способе аммиак собирают в перевернутую вверх дном колбу, так как аммиак легче воздуха.

Азотная кислота

Азотная кислота — одна из важнейших неорганических кислот. Это летучая бесцветная жидкость с резким запахом, которая способна смешиваться с водой в любых пропорциях.

Получают ее в промышленности в несколько этапов. Рассмотрим подробнее каждый из них:

Окисление аммиака кислородом воздуха на платиновом катализаторе
4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O
Окисление оксида азота (II)
2NO + O₂ = 2NO₂
Поглощение образующегося оксида азота (IV) водой в избытке воздуха
4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

Для азотной кислоты характерны особые химические свойства исходя из ее концентрации.

Например, с металлами данная кислота никогда не будет реагировать с выделением газообразного водорода. Рассмотрим таблицу с примерами металлов с различными концентрациями азотной кислоты:

Также азотная кислота как сильный окислитель способна окислять некоторые неметаллы до их кислот. Давайте рассмотрим примеры:

Азотная кислота в соотношении 1:3 с соляной кислотой образуют смесь под названием царская водка. Это желтовато-оранжевая дымящаяся жидкость, которая получила свое название от алхимиков благодаря способности растворять «царские» металлы — золото и платину.

Оксиды азота

В отличие от других химических элементов, азот образует большое число оксидов: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄ и N₂O₅, каждый из которых является кислотным. В таблице показали, какой оксид какой кислоте соответствует:

Оксид азота (I) N₂O. Несолеобразующий оксид, представляет собой бесцветный газ с приятным запахом и сладковатым привкусом. По своей молярной массе тяжелее воздуха и растворим в воде. У этого оксида есть и другие названия, самое распространенное из них — закись азота. Оксид азота (I) применяли в медицине в качестве наркоза более 200 лет назад. При вдыхании этого газа человека охватывает радость и безудержный смех, отчего оксид получил еще одно название — веселящий газ.

Оксид азота (II) NO. Несолеобразующий оксид, который при нормальный условиях является бесцветным газом, плохо растворяется в воде и в больших концентрациях ядовит для человека.

Оксид азота (III) N₂O₃. Соединение очень неустойчивое и существует только при низких температурах. В твердом и жидком состоянии оксид азота (III) окрашен в ярко-синий цвет. При температуре выше 0 градусов разлагается до оксида азота (II) и оксида азота (IV).

Оксиды азота (IV) NO₂ и N₂O₄. Твердый оксид азота (IV) бесцветный, так как состоит из молекул N2O4. При нагревании появляется коричневая окраска, которая усиливается с повышением температуры по мере увеличения NO₂ в смеси. Эти оксиды хорошо растворимы в воде и взаимодействуют с ней.

Оксид азота (V) N₂O₅. Азотный ангидрид, который образуется в виде летучих бесцветных гигроскопичных кристаллов. Это крайне неустойчивое вещество, которое распадается в течение нескольких часов. При нагревании распадается со взрывом на оксид азота (IV) и газообразный кислород.

Требования к пахнущим добавкам для газа

Две самые неприятные для потребителей характеристики природного газа – отсутствие цвета и запаха. Причина в том, что его утечка — это прямой путь к взрыву или пожару. Выявить же утечку бесцветного вещества, не обладающего запахом практически невозможно.

Поэтому единственным выходом из положения является использование одорантов. О том, что представляют собой указанные вещества, сказано в ТУ 51-31323949-94-2002, разработанных ООО ВНИИГАЗ, которое является подразделением Газпрома. На основании положений этих условий происходит изготовление одорантов.

Парадокс ситуации с веществами, которые должны придавать газу запах и спасать жизни людям, в том, что для этой цели используют органические, но ядовитые соединения

И в указанном техническом условии сказано, что одоранты — это интенсивно пахнущие вещества или их комбинации, которые добавляются к природному газу. Причем, исключительно в малых концентрациях с целью придать специфический (неприятный) предупреждающий запах.

Это делается, чтобы облегчить выявление утечки газа, когда уровень его концентрации не достигнет нижнего предела взрываемости. Что дает возможность любому человеку выявить утечку топлива при его концентрации около 1% от всего объема помещения. Это обеспечивает запас времени для того, чтобы предотвратить негативные последствия. Так как взрыв может произойти, когда концентрация газа достигнет 5% от общего объема помещения.

Рекомендуем ознакомиться с лучшими способами проверки утечки газа в домашних условиях.

Использование одорантов повышает стоимость газа. Поэтому процедура смешивания производится в распределительных сетях перед самой подачей энергоносителя потребителям

ГОСТ 5542-2014 регламентирует, каким должен быть бытовой газ, который поставляется потребителям. Собственно, его можно считать основным профильным документом. Так как в РФ полностью не регламентирован вопрос о том, что нужно добавлять в природный газ для придания ему специфического неприятного запаха.

Исключением можно считать только документ ВРД 39-1.10-069-2002. Это внутренний документ Газпрома. В нем наиболее подробно описана процедура одоризации, какие для этого используются вещества, а также требования безопасности при работе с одорантами.

Поскольку одорант имеет резкий запах и к тому же ядовит (в концентрированном состоянии) то его хранение и транспортировка осуществляется в специальных цистернах, бочках

Кроме специфического запаха одоранты должны обладать еще рядом характеристик:

проявлять химическую и физическую стабильность в парообразном состоянии при смешивании с газом и при транспортировке по трубопроводу;
не оказывать негативного воздействия на материалы, из которых изготовлены трубы и любые другие элементы конструкции газопроводов – это необходимо, чтобы исключить снижение эксплуатационных характеристик и срока службы трубопроводов в целом и отдельных его элементов конструкции;
быть концентрированными – это даст возможность уменьшить количество используемого вещества;
обладать незначительной токсичностью – такое требование относится исключительно к рабочим концентрациям одорантов.

Следует отметить, что в полной мере всем перечисленным требованиям сегодня не отвечает ни одно массово используемое химическое вещество.

Но наиболее подходящими являются, так называемые, природные меркаптаны, а, если быть точным, то их смеси. Запах которых потребители ощущают при каждом включении газового оборудования.

Самые популярные «вкусные» добавки

Если присмотреться к списку ингредиентов готовых продуктов, то во многих из них можно увидеть глутаминовую кислоту и ее соли, гуанилат натрия, инозинат натрия, риботиды, аспарагиновую кислоту и ее соли. Эти вещества в пищевой промышленности используются чаще всего. Но пожалуй, самым известным усилителем вкуса является глутамат натрия, он же Е621.

Интересно, что само по себе это белковое вещество не имеет ни вкуса, ни запаха. Оно проявляет себя только после смешивания с пищей.

Глутамат натрия способен не просто усиливать, а имитировать вкус мяса, что, собственно, и делает его любимой «ешкой» производителей мясной продукции.

Причины и опасность утечки газа

Небрежное отношение при установке газового оборудования может привести к утечке газа в квартире. При этом выделяют два вида причин утечки: бытовые случайности и профессиональная недоработка.

При профессиональной недоработке могут быть:

дефекты в трубах и газопроводе;
изъяны в газовых колонках;
повреждения баллона;
сломанная конфорка;
плохое или неправильное крепление шланга и появление заломов и трещин;
нарушение герметичности в креплении резьбы гайки, которая соединяет плиту с шлангом;
износ или другие дефекты прокладки шланга или материала уплотнения на кране.

Изъяны в газовых колонках могут быть причиной утечки газа

В случае подобных утечек невозможно сразу определить, почему пахнет газом. В бытовых условиях возможны также и другие причины, которые чаще всего связаны с человеческим фактором:

не закрыт или плохо закрыт кран;
огонь на плите или в духовке потух, но газ продолжает поступать.

Главной опасностью природного газа заключается в том, что он обладает нейтральным запахом и бесцветен. Однако для того, чтобы своевременно обнаруживать утечку производители добавляют в газ специальные добавки, которые имеют специфический резкий запах.

К личным ощущениям человека, который отравился бытовым газом, относятся: головная боль, тошнота, удушье, головокружение, сухость во рту, слезотечение, жжение и покраснение глаз, общая слабость, нарушение аппетита и сна и т.д. При большом скоплении газа в закрытом помещении с доступом кислорода и других взрывоопасных источников (огня, электричества и т.д.) скорее всего произойдет взрыв и обрушение помещения.