Odorant gazu ziemnego: cechy odorantów, normy i zasady ich wprowadzania

Wybuchy, zniszczenia i stracone życia — to tragiczne konsekwencje nieprawidłowej eksploatacji urządzeń gazowych. Ich prawdopodobieństwo znacznie maleje w miarę, jak szybko zostanie wykryte i usunięte miejsce wycieku. Ale czy tak łatwo jest wykryć wyciek?

Państwo niejednokrotnie słyszeli, że gaz pachnie sam z siebie i podczas wycieku zapach pochodzi właśnie od niego, prawda? Ale to błędne przekonanie — do końcowego składu w celu nadania zapachu dodaje się składnik znany jako naturalny odorant gazu.

W przedstawionym artykule szczegółowo omówiono właściwości i skład odorantów, podstawowe sposoby ich wprowadzania w celu zapewnienia bezpieczeństwa zarówno w obiektach przemysłowych, jak i w gospodarstwach domowych. Skrupulatnie przeanalizowano normy odoryzacji gazu ziemnego, a także ostatnie zmiany w ustawodawstwie. Dla łatwego odbioru tekst uzupełniono filmami i ilustracjami.

Podstawowe właściwości odorantów

Gaz jest szeroko stosowany w gospodarstwach domowych i może spowodować silne zatrucie, a jego wysokie stężenie stwarza atmosferę wybuchową. Początkowo gaz domowy (metan z innymi domieszkami, w tym propanem, etanem, butanem) nie ma zapachu, a każdy wyciek z zamkniętego układu mógłby być wykryty wyłącznie za pomocą specjalnych czujników.

Rozwiązuje się ten problem przez dodanie do gazu składnika o wyrazistym zapachu — odoranta. Bezpośredni proces wprowadzania do strumienia nazywa się odoryzacją. Mieszanie przeprowadza się na stacji dystrybucji gazu lub w centralnych punktach.

Idealnie, substancje odoryzujące powinny posiadać następujące cechy:

1. Mieć wyrazisty, specyficzny zapach dla wyraźnego i szybkiego rozpoznania.
2. Zapewniać stabilne dozowanie. Podczas mieszania z metanem i przemieszczania się w rurze gazowej odoranty powinny wykazywać odporność chemiczną i fizyczną.
3. Mieć wystarczający poziom stężenia, aby zmniejszyć całkowite zużycie.
4. Podczas eksploatacji nie wytwarzać toksycznych produktów.
5. Dodatki nie powinny wykazywać działania korozyjnego w stosunku do zbiorników, armatury, co zapewni długą żywotność urządzeń gazowych i rurociągów.

Odorant, który w pełni spełnia wszystkie wymienione kryteria, nie istnieje. Dlatego dla Gazpromu opracowano specyfikacje techniczne TU 51-31323949-94-2002 oraz Przepisy Eksploatacyjne VRD 39-1.10-069-2002. Są to jednak wewnętrzne dokumenty Gazpromu, obowiązujące wyłącznie organizacje wchodzące w skład Grupy Gazpromu.

W dokumencie VRD 39-1.10-06-2002 przedstawiono podstawowe wymagania dotyczące produkcji, przechowywania, transportu i stosowania dodatków.

Do neutralizacji silnego zapachu odoranta w miejscach jego wycieków stosuje się roztwór nadmanganianu potasu lub wybielacza chlorowego. W takim przypadku koniecznie będzie potrzebna maska przeciwgazowa oraz inne środki ochrony.

Reguluje się prawidłowe stosowanie odorantów w Zasadach Eksploatacji Magistralnych Gazociągów STO Gazprom 2-3.5-454-2010, gdzie wskazano, że granica wybuchowości cieczy łatwopalnej wynosi 2,8–18%, a NDS (najwyższe dopuszczalne stężenie) – 1 mg/m³.

Do określania intensywności zapachu odoranta w punktach, a także pomiaru jego stężenia masowego, można użyć analizatora gazu ANKAT-7631 Mikro-RSH.

Wdychanie par może wywołać mdłości, utratę przytomności, w dużych ilościach substancja powoduje drgawki, paraliż i śmierć. Pod względem wpływu na organizm – są to substancje szkodliwe 2 klasy zagrożenia. Ich stężenie w pomieszczeniu można określić za pomocą analizatora gazu typu RSH.

Normy i skład substancji odoryzujących

Gaz ziemny powinien być wykrywalny zapachowo w powietrzu, gdy jego stężenie wynosi nie więcej niż 20% dolnej granicy wybuchowości, co odpowiada 1% objętościowej zawartości związku organicznego. Co zrobić, jeśli w Państwa mieszkaniu czuć gaz, szczegółowo opisaliśmy w następnym artykule.

Ilość odoranta w gazie dostarczanym do odbiorcy zależy od składu chemicznego mieszanki.

W Przepisach Technicznej Eksploatacji Stacji Redukcyjno-Pomiarowych (GRS) magistralnych gazociągów VRD 39-1.10-069-2002 określono, że norma wprowadzania etylomerkaptanu wynosi 16 g na 1 000 m³ gazu.

Ten odorant był jednym z pierwszych dodatków przemysłowych stosowanych na terenie byłego ZSRR, ale EtSH ma kilka istotnych wad:

• wykazuje łatwą utlenialność;
• wchodzi w reakcję z tlenkami żelaza;
• cechuje się wysoką toksycznością;
• rozpuszcza się w wodzie.

Tworzenie się dietylu siarczku, do którego skłonny jest etylomerkaptan, zmniejsza intensywność zapachu, zwłaszcza podczas transportu na duże odległości. Od 1984 roku praktycznie na całym terytorium Rosji stosuje się mieszankę naturalnych merkaptanów, w skład której wchodzą: izopropylomerkaptan, etylomerkaptan, tert-butylomerkaptan, butylomerkaptan, tetrahydrotiofen, n-propylomerkaptan i n-butylomerkaptan.

Odorant jest zgodny z TU 51-31323949-94-2002 „Odorant naturalny OOO «Orenburggazprom»”. Norma dla tego wieloskładnikowego dodatku nie różni się od zalecanej ilości etylomerkaptanu.

Załadunek beczek do napełniania odorantem, transport towaru niebezpiecznego, jego przestawianie na placu powinny być przeprowadzane wyłącznie w sposób zmechanizowany. Ma to na celu uniknięcie uszkodzeń pojemników, na każdym z których należy również umieścić oznakowanie.

Tak zwane merkaptany wytwarza się na bazie siarkowodoru, siarki i siarczków. Jednak nowoczesna produkcja opiera się na stosowaniu związków bezsiarkowych, na przykład w Niemczech wytwarza się produkt przyjazny dla środowiska o nazwie Gasodor™ S-Free™.

Jako podstawę odorantu GASODOR™ S-Free™ stosuje się akrylan etylu i akrylan metylu, które podczas spalania tworzą wodę i dwutlenek węgla. Pomimo dobrych właściwości eksploatacyjnych, niektóre materiały polimerowe mogą powodować gwałtowny spadek stężenia akrylanów, a w konsekwencji zmniejszenie intensywności zapachu gazu.

Ten odorant ma ostry, specyficzny zapach, zachowuje stabilność nawet podczas długotrwałego przechowywania, nie zmienia swoich właściwości przy zmianie temperatury.

Dodatek jest również wysoko ceniony za to, że nie rozpuszcza się w wodzie. Podczas badań, które potwierdziły przydatność substancji, na jednym z krajowych obiektów Gazpromu, zastosowano stężenie odorantu 10-12 mg/m³.

Etanotiol transportuje się w cysternach samochodowych i kolejowych, butlach, kontenerach. Maksymalna dopuszczalna objętość składowania wynosi 1,6 tony w zbiornikach naziemnych o kształcie cylindrycznym, współczynnik napełnienia powinien wynosić 0,9-0,95.

Krotonowy aldehyd jest rozważany jako potencjalny odorant. Łatwopalna ciecz o ostrym zapachu, należy do drugiej klasy zagrożenia pod względem wpływu na organizm.

Ma kilka istotnych zalet w porównaniu z etanotiolem:

• w składzie brak siarki;
• charakteryzuje się mniejszym działaniem toksycznym;
• ma niewielką lotność w normalnych warunkach.

Maksymalny poziom emisji z aldehydu krotonowego nie przekracza dopuszczalnej normy i wynosi 0,02007 mg/m³. Możliwość praktycznego wykorzystania substancji jako odorantu nie została jeszcze szczegółowo zbadana.

Określenie jakości odoryzacji

Skargi na ściśle uregulowane normy dotyczące odoracji gazu bytowego pojawiają się coraz częściej.

Zamiast tego proponuje się skoncentrować uwagę na kilku czynnikach wpływających na jakość odorowania gazu ziemnego:

1. Stan gazociągu i jego długość. Intensywność zapachu może się obniżyć w wyniku reakcji chemicznych między ściankami gazociągu a odorantem, w takim przypadku konieczne będzie zwiększenie norm dozowania substancji do strumienia gazu.
2. Potrzeba zmiany normy może być również związana z ciężarem właściwym siarki merkaptanowej w składzie. Znając jej procentową zawartość, można zmniejszyć ilość odoranta. W przypadku złej jakości paliwa lub nagromadzenia kondensatu w gazociągu, przeciwnie, konieczne będzie zwiększenie stężenia substancji.
3. Na intensywność zapachu wpływają również warunki transportu i przechowywania. Używanie nieodpowiednich pojemników, w tym ze stali czarnej, gwałtowne zmiany temperatury oraz oddziaływanie opadów atmosferycznych negatywnie wpływają na jakość odoranta.

Jeśli chodzi o czynnik zmiany składu komponentów, do przeprowadzenia analizy potrzebne będą znaczne koszty. Zmniejszyć nieuzasadnione zużycie dodatków można za pomocą zautomatyzowanego procesu ich dozowania, co pozwoli również rozwiązać kwestię ekologii i bezpieczeństwa.

Stężenie odoranta można określić również w zamkniętym pojemniku, pod ciśnieniem. Czujnik, którego zasada działania opiera się na metodzie hydrostatycznej, za pomocą mikroprocesorowego sterownika oblicza objętość, poziom i masę cieczy.

Efektywność odorowania zależy również od bazy sprzętu, stopnia automatyzacji i sposobu mieszania, przyjrzyjmy się ostatniemu parametrowi bardziej szczegółowo.

Sposoby odoryzacji gazu ziemnego

Rodzaj odoranta wybiera się, kierując się kilkoma wymaganiami:

• wymaganego poziomu dokładności;
• wystarczającej wydajności;
• możliwości materialnych.

Dodatek stosuje się zarówno w postaci ciekłej, jak i parowej. Pierwsza metoda przewiduje dozowanie kroplowe lub zastosowanie pompy dozującej. Do nasycania parami w część strumienia gazu wprowadza się odorant poprzez odgałęzienie lub nadmuch nawilżanego knota.

Sposób #1 — kropelkowe wprowadzanie substancji

Ten sposób dozowania charakteryzuje się stosunkowo niskimi kosztami i prostym schematem użycia. Zasada działania opiera się na liczeniu liczby kropli w jednostce czasu, co pozwala uzyskać wymagany przepływ.

W przypadku transportu gazu w dużych ilościach krople przekształcają się w strumień cieczy, w takich przypadkach używa się skali poziomomierza lub specjalnego pojemnika z podziałką.

Kroplówka służy do wizualnej kontroli przepływu agresywnych substancji, w tym przy dozowaniu odoranta. Wszystkie części, w tym obudowa, wykonane są z odpornych materiałów.

Ta metoda wymaga ciągłej ręcznej regulacji i sprawdzania przepływu, w szczególności przy zmianie liczby odbiorców.

Proces nie podlega automatyzacji, dlatego jego dokładność jest niska – wynosi zaledwie 10-25%. W nowoczesnych instalacjach kroplownik jest używany tylko jako rezerwa w przypadku awarii głównego sprzętu.

Sposób #2 — użycie odoratora knotowego

Zastosowanie odoryzatora knotowego – to kolejna metoda, która nadaje się do małych objętości gazu. Wszystkie czynności wykonywane są ręcznie. Odorant jest używany w postaci pary i cieczy, a jego zawartość określa się na podstawie ilości zużycia w jednostce czasu.

Parowanie w odoryzatorach knotowych, w przeciwieństwie do innych urządzeń, następuje bezpośrednio z powierzchni, nad którą przepływa gaz. Pokrycie często składa się z flanelowych knotów.

Dozowanie reguluje się poprzez zmianę ilości gazu przepuszczanego przez knot.

Sposób #3 — barbotażowe wprowadzanie zapachu do gazu

Instalacje, w których stosuje się barbotaż, w przeciwieństwie do dwóch poprzednich, mogą być zautomatyzowane.

Dostarczanie odorantu odbywa się za pomocą membrany i dozownika; jego ilość jest obliczana proporcjonalnie do przepływu gazu. Substancja płynie grawitacyjnie ze zbiornika zasilającego. Za proces napełniania odpowiada eżektor.

Schemat odoryzatora barbotażowego. Do głównych elementów można zaliczyć membranę, gazociąg, zawór, komorę i filtr. Produkuje się różne rozmiary urządzeń w zależności od wydajności stacji dystrybucji gazu.

Wśród najnowszych udoskonaleń procesu odoryzacji – zastosowanie dozujących pomp. Składają się one z filtra oczyszczającego, elektronicznej jednostki sterującej oraz urządzenia sterującego – magnesu lub zaworu.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Szczegółowo o transporcie paliwa, jak i czym odoryzuje się gaz ziemny, opowie pracownik muzeum magistralnego transportu gazu:

Ciekawy materiał o modernizacji instalacji odoryzacyjnej:

Montaż urządzenia odoryzacyjnego można obejrzeć w filmie:

Pojawienie się charakterystycznego zapachu przy wycieku gazu w pomieszczeniu – jeden z kluczowych warunków bezpiecznego użytkowania gazu w gospodarstwie domowym. Do terminowego wykrywania nieplanowanego wydostawania się gazu stosuje się odoranty.

Intensywność zapachu gazu powinna być wystarczająca do wykrycia, a jednocześnie nie przekraczać dopuszczalnego progu wybuchowości. Podczas spadku temperatury zapach słabnie, dlatego zimą ilość wprowadzanego odorantu powinna być kilkakrotnie niższa niż latem.

Jeśli mają Państwo pytania na omawiany temat lub chcą dodać przydatne informacje na temat odoryzacji gazu ziemnego, prosimy o pozostawienie komentarzy. Blok znajduje się pod tekstem poniżej.