Гост р 53521-2009

Одоризация — природный газ

Одоризация природного газа, поступающего к индивидуальным и коллективным потребителям, необходима по технике безопасности. Соглашение на транспорт газа не содержит обязательств.
 

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.
 

Для одоризации природного газа наиболее широко применяется этилмеркаптан, среднегодовой расход которого составляет 16 г на 1000 м3 при стандартных условиях.
 

Для одоризации природного газа применяют этилмеркап-тан — 15 г на 1000 м3 газа.
 

Таким образом одоризация природного газа этилмеркаптаном лишь незначительно увеличивает загрязненность дымовых газов сернистыми соединениями.
 

Исследования эффективности одоризации природного газа легкими фракциями сланцевых газовых бензинов с небольшими добавками технического этилмеркаптана показали, что они отвечают основным требованиям, предъявляемым к одорантам природного газа.
 

Таким образом, одоризация природного газа этшшеркапта-ном лишь незначительно увеличивает загрязненность дымовых газов сернистыми соединениями.
 

Очистка, осушка и одоризация природных газов, Гостоптехиздат, 1947, стр.
 

Одорант сульфан используют для одоризации природного газа в газовой промышленности. Диметилсульфид является хорошим растворителем и сырьем для получения диметилсуль-фоксида и диметилсульфона.
 

В настоящее время для одоризации природного газа в Советском Союзе применяется почти исключительно этилмеркаптан, получаемый синтетическим путем из хлористого этила и пидро-сульфида натрия. В газ с одорантом вносится 8 — 10 мг серы на 1 нм3 газа.
 

Почти все используемые для одоризации природного газа средства ( одоранты) содержат в качестве основного компонента меркаптаны. Вдыхание паров одорантов вредно для здоровья человека. Кроме того, одоранты ( этилмеркаптан, каптан, пен-таларм и др.) являются легко испаряющимися горючими веществами, причем их пары могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.
 

Особая важность решения проблемы одоризации природного газа продиктована обеспечением безопасности потребителей и требует глубокой научной проработки.
 

Среднегодовая норма расхода этилмеркаптана для одоризации природного газа составляет 16 г на 1000 м3 газа.
 

Проанализированы проблемы, связанные с производством одорантов и одоризации природного газа в России. Рассмотрены состав и свойства применяемых в настоящее время одорантов. Обозначены требования к одорантам, обеспечивающим эффективную одоризацию газа.
 

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.

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.

Откуда берется газ в недрах земли?

Хотя люди научились применять газ более 200 лет назад, до настоящего времени нет единого мнения, откуда берется газ в недрах земли.

Основные теории происхождения

Существуют две основные теории его происхождения:

• минеральная, объясняющая образование газа процессами дегазации углеводородов из более глубоких и плотных слоев земли и поднятием их в зоны с меньшим давлением;
• органическая (биогенная), согласно которой газ – это продукт разложения остатков живых организмов в условиях повышенного давления, температуры и отсутствия воздуха.

В месторождении газ может находиться в виде отдельного скопления, газовой шапки, раствора в нефти или воде, либо газогидратов. В последнем случае залежи находятся в пористых породах между газонепроницаемыми пластами глины. Чаще всего такими породами являются уплотненный песчаник, карбонаты, известняки.

Доля обычных газовых месторождений составляет всего 0,8%. Немного больший процент приходится на глубинный, угольный и сланцевый газ – от 1, 4 до 1,9 %. Наиболее распространенными видами залежей являются водорастворенные газы и гидраты – приблизительно в равных пропорциях (по 46,9%)

Поскольку газ легче нефти, а вода тяжелее, положение ископаемых в пласте всегда одинаковое: газ сверху нефти, а вода подпирает снизу все нефтегазовое месторождение.

Газ в пласте находится под давлением. Чем глубже залежи, тем оно выше. В среднем, на каждые 10 метров, прирост давления составляет 0,1 МПа. Существуют пласты с аномально высоким давлением. Например, на Ачимовских отложениях Уренгойского месторождения оно достигает 600 атмосфер и выше при глубине залегания от 3800 до 4500 м.

Интересные факты и гипотезы

Еще не так давно считалось, что мировые запасы нефти и газа должны исчерпаться уже в начале XXI века. Например, об этом писал в 1965 году авторитетный американский геофизик Хабберт.

До настоящего времени многие страны продолжают наращивать темпы добычи газа. Никаких реальных признаков, что запасы углеводородов заканчиваются, не наблюдается

По мнению доктора геолого-минералогических наук В.В. Полеванова, подобные заблуждения вызваны тем, что теория органического происхождения нефти и газа до сих пор общепринята и владеет умами большинства ученых. Хотя еще Д.И. Менделеев обосновал теорию о неорганическом глубинном происхождении нефти, а затем это было доказано Кудрявцевым и В.Р. Лариным.

Но против органического происхождения углеводородов говорят многие факты.

Вот некоторые из них:

• открыты месторождения на глубинах до 11 км, в кристаллических фундаментах, где существование органики не может быть даже теоретически;
• с помощью органической теории можно объяснить только 10 % запасов углеводородов, остальные 90% необъяснимы;
• космический зонд «Кассини» обнаружил в 2000 году на спутнике Сатурна Титане гигантские ресурсы углеводорода в виде озер, на несколько порядков превышающих земные.

Выдвинутая Лариным гипотеза изначально гидридной Земли объясняет происхождение углеводородов путем реакции водорода с углеродом в глубинах земли и последующей дегазацией метана.

Согласно ей, нет никаких древних залежей юрского периода. Вся нефть и газ могли образоваться в пределах от 1 до 15 тысяч лет назад. По мере отбора запасы могут постепенно пополнятся, что замечено на давно выработанных и заброшенных нефтяных месторождениях.

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.

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.

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».

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.

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.

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 полезное видео по теме

Какой путь проходит природный газ от момента добычи до доставки конечному потребителю:

Рекомендации по безопасной эксплуатации газовых приборов:

Природный газ, подаваемый в квартиры по магистральным трубопроводам, – один из самых доступных и выгодных видов топлива. Он обладает высокой теплотворной способностью и не содержит вредных примесей, загрязняющих окружающее пространство.

В то же время газ является источником повышенной опасности и требует осторожного обращения в быту. Чтобы не допустить возгорания, взрывоопасных ситуаций и отравления в результате утечки, нужно соблюдать определенные меры безопасности при использовании газового оборудования

Своевременное обслуживание газового оборудования, обеспечение качественной вентиляции, контроль над работой техники и грамотные действия в момент ЧП – вот основные правила безопасного использования газа.

У вас остались вопросы по видам бытового газа? Или хотите дополнить эту публикацию полезной информацией? Пишите свои комментарии, задавайте вопросы нашим экспертам и другим пользователем – форма обратной связи расположена внизу.