Одорант природного газа: особенности одорантов, нормы и правила их ввода

Взрывы, разрушения и загубленные жизни — все это трагичные последствия неправильной эксплуатации газового оборудования. Их вероятность существенно снижается по мере того, насколько быстро будет выявлено и устранено место утечки. Но так ли просто обнаружить утечку?

Вы неоднократно слышали, что газ пахнет сам по себе и при утечке запах исходит именно от него, не так ли? Но это мнение ошибочное — в конечный состав для запаха добавляют компонент известный как одорант природного газа.

В представленной статье детально рассмотрены свойства и состав одорантов, основные способы их введения для обеспечения безопасности как на промышленных объектах, так и в быту. Скрупулезно рассмотрены нормы одоризации природного газа, а также последние изменения в законодательстве. Для легкого восприятия текст дополнен видеороликами и иллюстрациями.

Основные свойства одорантов

Газ широко используется в быту и способен спровоцировать сильное отравление, а высокая его концентрация создает взрывоопасную среду. Изначально бытовой газ (метан с другими примесями, в том числе пропаном, этаном, бутаном) не имеет запаха, и любая утечка из закрытой системы могла бы быть выявлена исключительно с помощью специальных датчиков.

Решают эту проблему путем добавления в газ компонента с ярко выраженным запахом — одоранта. А непосредственный процесс ввода в поток называется одоризацией. Смешивание проводят на газораспределительной станции или на централизованных пунктах.

В идеале одорирующие вещества должны обладать следующими качествами:

1. Иметь ярко выраженный, специфический запах для четкого и быстрого распознавания.
2. Обеспечивать стабильную дозировку. При смешивании с метаном и движении по газовой трубе одоранты должны проявлять химическую и физическую стойкость.
3. Иметь достаточный уровень концентрации для снижения общего расхода.
4. Во время эксплуатации не образовывать токсичные продукты.
5. Добавки не должны проявлять корродирующее действие по отношению к емкостям, арматуре, что обеспечит длительный срок службы газового оборудования и трубопроводов.

Одоранта, отвечающего в полной мере всем указанным критериям, не существует. Поэтому для Газпрома были разработаны технические условия ТУ 51-31323949-94-2002 и Положение по эксплуатации ВРД 39-1.10-069-2002. Но это внутренние документы Газпрома, обязательные к исполнению лишь организациями, входящими в Группу Газпрома.

В документе ВРД 39-1.10-06-2002 приведены основные требования к изготовлению, хранению, транспортировке и использованию добавок.

Для нейтрализации сильного запаха одоранта в местах его утечек используют раствор марганцовокислого калия или хлорной извести. В таком случае обязательно понадобится противогаз и другие средства защиты

Регламентировано правильное использование одорантов в Правилах эксплуатации магистральных газопроводов СТО Газпром 2-3.5-454-2010, где указано, что предел взрываемости легковоспламеняемой жидкости составляет 2,8-18%, а ПДК — 1 мг/м³.

Для определения интенсивности запаха одоранта в баллах, а также измерения его массовой концентрации может использоваться газоанализатор АНКАТ-7631 Микро-RSH

Вдыхание паров может спровоцировать позывы к рвоте, потерю создания, в больших количествах вещество вызывает судороги, паралич и летальный исход. По степени воздействия на организм — это вредные вещества 2-го класса опасности. Определить их концентрацию в помещении можно с помощью газоанализатора типа RSH.

Нормы и состав одорирующих веществ

Природный газ должен обнаруживаться по запаху в воздухе, когда его концентрация составляет не более 20% от нижней границы взрываемости, что равно 1% объемной доли органического соединения. Что делать, если у вас в квартире пахнет газом, мы подробно описали в следующей статье.

Количество одоранта в газе, поставляемом к потребителю, зависит от химического состава смеси.

В Положении по технической эксплуатации ГРС магистральных газопроводов ВРД 39-1.10-069-2002 указано, что норма ввода этилмеркаптана равняется 16 г расчете на 1 000 м³ газа.

Этот одорант был одной из первых промышленных добавок, которая использовалась на территории бывшего СССР, но EtSH имеет несколько существенных недостатков:

• проявляет легкую окисляемость;
• вступает во взаимодействие с оксидами железа;
• обладает высокой токсичностью;
• растворяется в воде.

Образование диэтилсульфида, к которому склонен этилмеркаптан, снижает интенсивность запаха, в особенности при транспортировке на большие расстояния. С 1984 года практически по всей территории России используется смесь природных меркаптанов, в состав которой входит изопропилмеркаптан, этилмеркаптан, трет-бутилмеркаптан, бутилмеркаптан, тетрогидротиофен, н-пропилмеркаптан и н-бутилмеркаптан.

Одорант соответствует ТУ 51-31323949-94-2002 «Одорант природный ООО «Оренбурггазпром»». Норма для этой многокомпонентной добавки не отличается от рекомендованного количества этилмеркаптана.

Загрузка бочек для заполнения одорантом, транспортировка опасного груза, его перестановка на площадке должна проводиться исключительно механизированным способом. Это делается для отсутствия повреждений на емкостях, на каждую из которых также должна быть нанесена маркировка

Так называемые меркаптаны выпускают на основе сероводорода, серы и сульфидов. Но современное производство основано на применении бессернистых соединений, к примеру, в Германии изготавливают экологически чистый продукт под названием Gasodor™ S-Free™.

В качестве основы одоранта GASODOR™ S-Free™ используется этилакрилат и метилакрилат, которые при сгорании образуют воду и углекислый газ. Несмотря на хорошие эксплуатационные характеристики, некоторые полимерные материалы могут вызвать резкое снижение концентрации акрилатов, и как следствие снижение интенсивности запаха газа

Этот одорант имеет резкий специфический запах, сохраняет стабильность даже при продолжительном хранении, не изменяет свои качества при изменении температурного режима.

Высоко ценится добавка и за то, что не растворяется в воде. При проведении испытаний, которые подтвердили пригодность вещества, на одном из отечественных объектов Газпрома, использовалась концентрация одоранта 10-12 мг/м³.

Этантиол транспортируют в автомобильных и железнодорожных цистернах, баллонах, контейнерах. Максимально допустимый объем хранения – 1,6 тонны в наземных резервуарах цилиндрической формы, коэффициент заполнения должен составлять 0,9-0,95

Кротоновый альдегид рассматривается как потенциальный одорант. Легковоспламеняющаяся жидкость с резким запахом, относится ко второму классу опасности по степени воздействия на организм.

Имеет несколько существенных преимуществ по сравнению с этантиолом:

• в составе отсутствует сера;
• отличается меньшим токсическим воздействием;
• обладает небольшой летучестью при нормальных условиях.

Максимальный уровень выбросов от кротонового альдегида не превышает предельно допустимую норму и составляет 0,02007 мг/м3. Детально возможность практического использования вещества в качестве одоранта пока что не изучена.

Определение качества одоризации

Жалобы на жестко регламентированные нормы по одоризации бытового газа поступают все чаще.

А взамен предлагается акцентировать внимание на нескольких факторах, влияющих на качество одоризации природного газа:

1. Состояние газопровода и его протяженность. Интенсивность запаха может снизиться в результате химических реакций между стенками газопровода и одорантом, в таком случае понадобится увеличение норм ввода вещества в поток газа.
2. Потребность в изменении нормы также может быть связана с удельным весом меркаптановой серы в составе. Зная ее процентное содержание, можно снизить количество одоранта. При плохом качестве топлива или скоплении конденсата в газопроводе, наоборот потребуется увеличение концентрации вещества.
3. Влияют на интенсивность запаха также условия транспортировки и хранения. Использование неподходящих емкостей, в том числе из черной стали, резкие перепады температуры и воздействие атмосферных осадков, отрицательно сказываются на качестве одоранта.

Что касается фактора изменения компонентного состава, для проведения анализа понадобятся существенные затраты. Снизить неоправданный расход добавок можно с помощью автоматизированного процесса их ввода, это также позволит решить вопрос экологии и безопасности.

Определить концентрацию одоранта можно и в закрытой емкости, под давлением. Датчик, принцип работы которого основан на гидростатическом методе, с помощью микропроцессорного БУ рассчитывает объем, уровень и массу жидкости

Эффективность одоризации также зависит от базы оборудования, степени автоматизации и способа смешивания,  рассмотрим последний параметр детальнее.

Способы одоризации природного газа

Тип одоранта выбирают, исходя из нескольких требований:

• необходимого уровня точности;
• достаточной производительности;
• материальных возможностей.

Добавка используется как в жидком, так и в парообразном виде. Первый способ предусматривает  капельное введение или применение дозирующего насоса. Для насыщения парами в часть газового потока вводят одорант путем ответвления или обдува смачиваемого фитиля.

Способ #1 — капельный ввода вещества

Этот способ ввода отличается сравнительно небольшими затратами и простой схемой использования. Принцип действия основан на подсчете количества капель в единицу времени, что позволяет получить требуемый расход.

Для транспортировки газа в больших объемах капли трансформируются в струю жидкости, в таких случаях используют шкалу уровнемера или специальную емкость с делениями.

Капельница используется для визуального контроля расхода агрессивных веществ, в том числе при дозировании одоранта. Все детали, включая корпус, выполнены из устойчивых материалов

Этот способ требует постоянной ручной регулировки и проверки расхода, в частности при изменении количества потребителей.

Процесс не поддается автоматизации, поэтому точность его невысокая – составляет всего 10-25%. В современных установках капельницу используют только в качестве резерва при неисправности основного оборудования.

Способ #2 — использование фитильного одоризатора

Использование фитильного одоризатора — еще один способ, который подходит для небольших объемов газа. Все операции проводятся вручную. Одорант используется для паров и жидкого состояния, его содержание определяют по количеству расхода в единицу времени.

Испарение в фитильных одоризаторах, в отличие от других устройств, происходит непосредственно с поверхности, над которой проходит газ. Покрытие зачастую состоит из фланелевых фитилей

Регулируют подачу с помощью изменения количества газа, который пропускают через фитиль.

Способ #3 — барботажный ввод запаха в газ

Установки, в которых используется барботаж, в отличие от двух предыдущих, могут быть автоматизированы.

Подача одоранта осуществляется с помощью диафрагмы и дозатора, его количество рассчитывается пропорционально расходу газа. Вещество поступает самотеком из расходной емкости. Отвечает за процесс заправки эжектор.

Схема барботажного одоризатора. К основным элементам можно отнести диафрагму, газопровод, клапан, камеру и фильтр. Выпускают различные размеры устройств в зависимости от производительности газораспределительной станции

В числе последних разработок для усовершенствования процесса одоризации — использование дозирующих насосов. Они состоят из очищающего фильтра, электронного блока управления и устройства для управления — магнита или клапана.

Выводы и полезное видео по теме

Детально о транспортировке топлива, как и чем одорируют природный газ расскажет сотрудник музея магистрального транспорта газа:

Интересный сюжет о модернизации одоризационной установки:

Монтаж одоризационного устройства можно посмотреть в видео-ролике:

Появление характерного запаха при утечке газа в помещении — одно из ключевых условий безопасного использования газа в быту. Для своевременного выявления незапланированного выхода газа используют одоранты.

Интенсивность запаха газа должна быть достаточной для обнаружения и при этом не превышать допустимый порог взрываемости. Во время снижения температуры запах ослабевает, поэтому зимой количество вводимого одоранта должно быть в несколько раз ниже, чем летом.

Если у вас появились вопросы по рассматриваемой теме или хотите добавить полезную информацию по одоризации природного газа, оставляйте, пожалуйста, свои комментарии. Блок расположен под ниже текстом.