Одоранты, их типы и свойства

Природный газ (метан) и сжиженные газы (пропан-бутаны) изначально не имеют запаха, поэтому любая их утечка из закрытой системы может быть обна­ружена только специальными датчиками. Поскольку такие газы, широко при­меняемые на промышленных объектах и в быту, в случае утечки могут вызы­вать сильные отравления и, кроме того, при определенных концентрациях со­здают взрывоопасную среду, возникает потребность оперативного выявления наличия газа в окружающем воздухе без применения специальных технических устройств.

С давних пор в России и в зарубежных странах эту проблему решают пу­тем добавления в газ веществ, имеющих резко выраженный запах, присутствие которого должно означать наличие утечек в системах газопровода или газового оборудования. Такие вещества, придающие газу специфический запах, называ­ют одорантами,а процесс их ввода в поток газа - одоризацией газа.Одориза­ция природного газа производится на ГРС (перед подачей газа потребителям) или на централизованных одоризационных пунктах.

Одоранты, добавляемые в природный газ, в идеале должны обладать сле­дующими свойствами:

- иметь резко выраженный, специфический запах (для четкого распозна­вания);

- проявлять физическую и химическую устойчивость в парообразном со­стоянии при смешении с природным газом и движении по трубопроводу (для обеспечения стабильной дозировки);

- быть сильно концентрированными (для уменьшения общего расхода вещества);

- обладать минимальной токсичностью в рабочих концентрациях и не об­разовывать токсичных продуктов при сгорании (для безопасной эксплуатации);

- не оказывать корродирующего воздействия на материалы газопроводов, емкостей для хранения и транспортирования, запорно-регулирующей арматуры (для обеспечения длительного срока службы газопроводов и газового оборудо­вания).

В настоящее время не существует одоранта, в полной мере отвечающего вышеперечисленным требованиям, поэтому потребителям приходится мирить­ся с рядом неудобств, работая с имеющимися одорантами, и строго следовать требованиям «Инструкции по технике безопасности при производстве, хране­нии, транспортировании (перевозке) и использовании одоранта» - М.; ОАО «Газпром», ООО «ВолгоУралНИПИгаз», 1999. Формулировки ряда пунк­тов данной инструкции вызывают справедливые нарекания со стороны специа­листов эксплуатирующих организаций, однако другого официального норма­тивного документа, который дополнил бы «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» в части работы с одорантом, на сегодняшний день нет.

Для своевременного принятия мер по предотвращению аварийных ситуа­ций в случае утечек, природный газ должен обнаруживаться по запаху при его содержании в воздухе не более 20% от нижнего предела взрываемости. Исходя из этого требования, процесс одоризации должен обеспечивать такое содержа­ние одоранта в газе, чтобы человек с нормальным обонянием мог обнаружить запах при объемной доле газа в воздухе, равной 1%. Количественное содержа­ние одоранта в подаваемом потребителю газе нормируется в зависимости от химического состава используемой одоризационной смеси.

Этилмеркаптан был одним из первых промышленных одорантов, при­менявшихся в бывшем СССР (изготовитель — Дзержинский завод жирных спиртов). Его основным недостатком является химическая нестабильность, вы­ражающаяся в легкой окисляемости и способности к взаимодействию с оксида­ми железа (всегда присутствующими в газопроводах) с образованием диэтил-дисульфида. Как известно, дисульфиды имеют значительно меньшую интен­сивность запаха, что снижает эксплуатационные свойства одоранта и ведет, в итоге;, к увеличению расхода исходного вещества (этилмеркаптана). Особенно заметно снижение интенсивности запаха при транспортировании одорирован­ного этилмеркаптаном газа по трубопроводам на большие расстояния. К другим недостаткам этилмеркаптана можно отнести его высокую токсичность и рас­творимость в воде (7,5 г/л).

С 1984 г. практически на всех ГРС России используется одорант СПМ {смесь природных меркаптанов), выпускаемый по разработанным ВНИИГАЗом техническим условиям ТУ 51-31323949-94-2002 «Одорант природный ООО «Оренбурггазпром»». Этот одорант производится на Оренбургском газоперера­батывающем заводе из сырья, основой которого служит уникальный по своему составу конденсат Оренбургского и Карачаганского месторождений.

Одорант СПМ является многокомпонентным веществом. Согласно ТУ 51-31323949-94-2002, в его составе могут содержаться следующие массовые доли отдельных меркаптанов:

- этилмеркаптан - до 44,0%;

- изо-пропилмеркаптан - до 31,0%;

- бутилмеркаптан - до 11,0%;

- н-пропилмеркаптан - до 6,0%;

- трет-бутилмеркаптан - до 5,0%;

- н-бутилмеркаптан - до 1,5%;

- тетрогидротиофен - до 1,5%.

Норма ввода многокомпонентного одоранта СПМ в России такая же, как и для этилмеркаптана - 16г (19,1см³) на 1 000м³ газа, приведенного к нормаль­ным условиям.

В зарубежных странах в качестве одорантов широко используются мер­каптаны, получаемые в результате химического синтеза на основе серы, серо­водорода, сульфидов и других сернистых соединений. Как правило, использу­ются смеси нескольких веществ, то есть синтезированный одорант также как и природный, является многокомпонентным веществом. Такие одоранты - более стабильны по своему химическому составу и не содержат посторонних приме­сей. Хранятся и транспортируются синтезированные одоранты в специально предназначенных для этих целей сосудах из коррозионностойких материалов.

До недавнего времени все производители и потребители одоризационных смесей ориентировались на требования международного стандарта, рекомен­дующего, в качестве одоранта, применять летучие органические соединения се­ры с температурой кипения ниже 130 °С. Сегодня в западных странах начато производство и использование, в качестве одорантов, бессернистых соедине­ний. Примером может служить синтезированный в Германии продукт под названием Gasodor™ S-Free™, который имеет следующие достоинства:

- является экологически чистым продуктом (при использовании исклю­чаются выбросы в атмосферу серы и ее соединений);

- соответствует требованиям санитарно-эпидемиологических норм;

- имеет резкий сигнализирующий запах;

- обеспечивает требуемую интенсивность запаха при более низких, по сравнению с одорантами на основе сернистых соединений, концентрациях;

- обладает высокой стабильностью (в том числе и при хранении);

- не изменяет технико-химических и одорирующих свойств, при резких температурных колебаниях;

- практически нерастворим в воде и жидких углеводородах.

Одорант Gasodor™ S-Free™ в ноябре 2004 г. прошел эксплуатационные испытания на одном из объектов ООО «Севергазпром» и признан пригодным для црименения на объектах ОАО «Газпром» (акт эксплуатационных испыта­ний утвержден 12.12.04 г. начальником Департамента по транспортировке, под­земному хранению, и использованию газа, Б.В. Будзуляком). В процессе испы­таний, концентрация одоранта составляла 10-12мг/м³, при этом использовалось существующее одоризационное оборудование действующей ГРС.

Временные технические требования к ГРС (Р Газпром, 2008) предусмат­ривают для одоризации газа, наряду с СПМ, применение одоранта Gasodor™ S-Free™, а также кротонового альдегида.

Альдегид кротоновый по ТУ 2417-080-00203766-2003 представляет собой прозрачную (от светло-желтого до светло-коричневого цвета), легковоспламе­няющуюся жидкость с резким запахом. По степени воздействия на организм человека данное вещество относится ко второму классу опасности (ГОСТ 12.1.007). К сожалению, в открытой печати не имеется достаточной информа­ции об использовании кротонового альдегида в качестве одоранта, с указанием его эксплуатационных характеристик.