Odorierungsmittel für Erdgas: Besonderheiten von Odorierungsmitteln, Normen und Vorschriften für deren Einbringung

Explosionen, Zerstörung und zerstörte Leben – das sind die tragischen Folgen unsachgemäßer Nutzung von Gasgeräten. Die Wahrscheinlichkeit sinkt deutlich, je schneller eine Leckstelle gefunden und behoben wird. Aber ist es wirklich so einfach, ein Leck zu entdecken?

Sie haben schon oft gehört, dass Gas von sich aus riecht und dass bei einem Leck der Geruch direkt vom Gas ausgeht, nicht wahr? Aber diese Meinung ist falsch – dem Endprodukt wird ein als Odorant für Erdgas bekannter Bestandteil zugesetzt.

In diesem Artikel werden die Eigenschaften und die Zusammensetzung von Odoranten, die wichtigsten Methoden ihrer Zugabe zur Gewährleistung der Sicherheit sowohl in Industrieanlagen als auch im Haushalt detailliert untersucht. Die Normen der Erdgasodorierung sowie die letzten Gesetzesänderungen werden sorgfältig behandelt. Zur leichteren Verständlichkeit wird der Text durch Videos und Abbildungen ergänzt.

Grundlegende Eigenschaften von Odoranten

Gas wird im Haushalt häufig eingesetzt und kann zu schweren Vergiftungen führen, bei hoher Konzentration entsteht eine explosionsgefährliche Umgebung. Ursprünglich hat Haushaltsgas (Methan mit anderen Beimischungen, darunter Propan, Ethan, Butan) keinen Geruch, und jedes Leck aus einem geschlossenen System könnte nur mit speziellen Sensoren erkannt werden.

Dieses Problem wird durch die Zugabe eines stark riechenden Bestandteils – eines Odorants – zum Gas gelöst. Der eigentliche Vorgang der Einleitung in den Strom wird Odorierung genannt. Die Vermischung erfolgt an der Gasverteilerstation oder an zentralen Punkten.

Idealerweise sollten Odoriermittel die folgenden Eigenschaften aufweisen:

1. Einen stark ausgeprägten, spezifischen Geruch zur klaren und schnellen Erkennung haben.
2. Eine stabile Dosierung gewährleisten. Bei der Vermischung mit Methan und der Bewegung durch die Gasleitung müssen Odoranten chemische und physikalische Beständigkeit aufweisen.
3. Ein ausreichendes Konzentrationsniveau haben, um den Gesamtverbrauch zu reduzieren.
4. Während des Betriebs keine toxischen Produkte bilden.
5. Zusatzstoffe sollten keine korrodierende Wirkung auf Behälter und Armaturen haben, was eine lange Lebensdauer von Gasgeräten und Rohrleitungen gewährleistet.

Es gibt kein Odorierungsmittel, das allen genannten Kriterien vollständig entspricht. Daher wurden für Gazprom die technischen Spezifikationen TU 51-31323949-94-2002 und die Betriebsvorschriften WRD 39-1.10-069-2002 entwickelt. Dies sind jedoch interne Dokumente von Gazprom, die nur für Organisationen verbindlich sind, die zur Gazprom-Gruppe gehören.

Im Dokument VRD 39-1.10-06-2002 sind die grundlegenden Anforderungen an die Herstellung, Lagerung, den Transport und die Verwendung von Zusatzstoffen aufgeführt.

Zur Neutralisierung des starken Geruchs von Odorant an Leckstellen wird eine Lösung von Kaliumpermanganat oder Chlorkalk verwendet. In diesem Fall sind unbedingt eine Atemschutzmaske und andere Schutzausrüstungen erforderlich.

Der ordnungsgemäße Einsatz von Odorierungsmitteln wird in den Betriebsregeln für Hauptgasleitungen STO Gazprom 2-3.5-454-2010 festgelegt, wo angegeben ist, dass die Explosionsgrenze der entzündbaren Flüssigkeit 2,8–18% beträgt und der MAK-Wert 1 mg/m³ beträgt.

Zur Bestimmung der Intensität des Odorantgeruchs in Punkten sowie zur Messung seiner Massenkonzentration kann der Gasanalysator ANKAT-7631 Mikro-RSH verwendet werden.

Das Einatmen von Dämpfen kann Übelkeit, Bewusstlosigkeit verursachen; in großen Mengen führt die Substanz zu Krämpfen, Lähmungen und zum Tod. Hinsichtlich der Wirkung auf den Organismus handelt es sich um Schadstoffe der Gefahrenklasse 2. Ihre Konzentration im Raum kann mit einem Gasanalysator vom Typ RSH bestimmt werden.

Normen und Zusammensetzung von Odoriermitteln

Erdgas muss in der Luft geruchlich wahrnehmbar sein, wenn seine Konzentration nicht mehr als 20% der unteren Explosionsgrenze beträgt, was 1% Volumenanteil der organischen Verbindung entspricht. Was zu tun ist, wenn es in Ihrer Wohnung nach Gas riecht, haben wir ausführlich in dem folgenden Artikel beschrieben.

Die Menge an Odorant in dem an den Verbraucher gelieferten Gas hängt von der chemischen Zusammensetzung des Gemischs ab.

In der Betriebsvorschrift für Gasverteilerstationen von Gasfernleitungen VRD 39-1.10-069-2002 ist angegeben, dass die Norm für die Zugabe von Ethylmercaptan 16 g pro 1.000 m³ Gas beträgt.

Dieser Odorant war einer der ersten industriellen Zusatzstoffe, die auf dem Gebiet der ehemaligen UdSSR verwendet wurden, aber EtSH hat mehrere wesentliche Nachteile:

• zeigt leichte Oxidierbarkeit;
• reagiert mit Eisenoxiden;
• besitzt hohe Toxizität;
• ist in Wasser löslich.

Die Bildung von Diethylsulfid, zu der Ethylmercaptan neigt, verringert die Geruchsintensität, insbesondere beim Transport über große Entfernungen. Seit 1984 wird praktisch im gesamten Gebiet Russlands eine Mischung natürlicher Mercaptane verwendet, die Isopropylmercaptan, Ethylmercaptan, tert-Butylmercaptan, Butylmercaptan, Tetrahydrothiophen, n-Propylmercaptan und n-Butylmercaptan enthält.

Das Odorierungsmittel entspricht der TU 51-31323949-94-2002 „Odorierungsmittel natürlich der OOO Orenburggazprom“. Die Norm für diesen mehrkomponentigen Zusatzstoff unterscheidet sich nicht von der empfohlenen Menge an Ethylmercaptan.

Das Beladen der Fässer zur Befüllung mit Odorierungsmittel, der Transport von Gefahrgut und das Umsetzen auf dem Gelände müssen ausschließlich maschinell erfolgen. Dies dient dazu, Schäden an den Behältern zu vermeiden, die jeweils gekennzeichnet sein müssen.

Die sogenannten Mercaptane werden auf der Basis von Schwefelwasserstoff, Schwefel und Sulfiden hergestellt. Die moderne Produktion basiert jedoch auf der Verwendung von schwefelfreien Verbindungen; beispielsweise wird in Deutschland ein umweltfreundliches Produkt namens Gasodor™ S-Free™ hergestellt.

Als Basis des Odorierungsmittels GASODOR™ S-Free™ werden Ethylacrylat und Methylacrylat verwendet, die bei der Verbrennung Wasser und Kohlendioxid bilden. Trotz der guten Betriebseigenschaften können einige Polymermaterialien zu einem starken Abfall der Acrylatkonzentration und folglich zu einer Verringerung der Gasgeruchsintensität führen.

Dieses Odorierungsmittel hat einen stechenden, spezifischen Geruch, bleibt auch bei längerer Lagerung stabil und verändert seine Eigenschaften bei Temperaturänderungen nicht.

Der Zusatzstoff wird auch dafür sehr geschätzt, dass er sich nicht in Wasser löst. Bei Versuchen, die die Eignung des Stoffes bestätigten, wurde an einem der heimischen Standorte von Gazprom eine Odorierungsmittelkonzentration von 10-12 mg/m³ verwendet.

Ethanethiol wird in Straßen- und Eisenbahntankwagen, Flaschen und Containern transportiert. Das maximal zulässige Lagervolumen beträgt 1,6 Tonnen in zylindrischen oberirdischen Tanks; der Füllfaktor sollte 0,9-0,95 betragen.

Crotonaldehyd wird als potenzielles Odorierungsmittel betrachtet. Es ist eine leicht entzündliche Flüssigkeit mit stechendem Geruch und gehört zur Gefahrenklasse 2 hinsichtlich der Wirkung auf den Organismus.

Es hat mehrere wesentliche Vorteile gegenüber Ethanethiol:

• kein Schwefel in der Zusammensetzung;
• zeichnet sich durch eine geringere toxische Wirkung aus;
• hat unter Normalbedingungen eine geringe Flüchtigkeit.

Die maximale Emissionsrate von Crotonaldehyd überschreitet nicht den zulässigen Grenzwert und beträgt 0,02007 mg/m³. Die Möglichkeit der praktischen Verwendung des Stoffes als Odorierungsmittel wurde bisher noch nicht im Detail untersucht.

Bestimmung der Odorierungsqualität

Beschwerden über die streng reglementierten Normen für die Odorierung von Haushaltsgas werden immer häufiger.

Stattdessen wird vorgeschlagen, die Aufmerksamkeit auf mehrere Faktoren zu lenken, die die Qualität der Odorierung von Erdgas beeinflussen:

1. Zustand der Gasleitung und ihre Länge. Die Intensität des Geruchs kann durch chemische Reaktionen zwischen den Wänden der Gasleitung und dem Odoriermittel abnehmen; in diesem Fall ist eine Erhöhung der Einbringungsraten der Substanz in den Gasstrom erforderlich.
2. Die Notwendigkeit einer Änderung der Norm kann auch mit dem spezifischen Gewicht des Mercaptanschwefels in der Zusammensetzung zusammenhängen. Kennt man dessen prozentualen Anteil, kann die Menge des Odoriermittels reduziert werden. Bei schlechter Brennstoffqualität oder Ansammlung von Kondensat in der Gasleitung ist hingegen eine Erhöhung der Konzentration erforderlich.
3. Auch die Transport- und Lagerbedingungen beeinflussen die Intensität des Geruchs. Die Verwendung ungeeigneter Behälter, einschließlich solcher aus schwarzem Stahl, starke Temperaturschwankungen und die Einwirkung von Niederschlägen wirken sich negativ auf die Qualität des Odoriermittels aus.

Hinsichtlich des Faktors der Änderung der Komponentenzusammensetzung sind für die Durchführung der Analyse erhebliche Kosten erforderlich. Ein ungerechtfertigter Verbrauch an Additiven kann durch einen automatisierten Einbringungsprozess reduziert werden; dies ermöglicht auch die Lösung von Umwelt- und Sicherheitsfragen.

Die Konzentration des Odoriermittels kann auch in einem geschlossenen Behälter unter Druck bestimmt werden. Ein Sensor, dessen Funktionsprinzip auf der hydrostatischen Methode beruht, berechnet mithilfe einer mikroprozessorgesteuerten Steuereinheit Volumen, Füllstand und Masse der Flüssigkeit.

Die Effizienz der Odorierung hängt auch von der Gerätebasis, dem Automatisierungsgrad und der Mischmethode ab. Betrachten wir den letzten Parameter genauer.

Methoden der Erdgasodorierung

Die Art des Odoriermittels wird anhand mehrerer Anforderungen ausgewählt:

• der erforderlichen Genauigkeit;
• ausreichender Leistungsfähigkeit;
• wirtschaftlicher Möglichkeiten.

Das Additiv wird sowohl in flüssiger als auch in dampfförmiger Form verwendet. Die erste Methode sieht die tropfenweise Zugabe oder den Einsatz einer Dosierpumpe vor. Zur Sättigung mit Dämpfen wird in einen Teil des Gasstroms Odoriermittel durch Abzweigung oder Umblasung eines befeuchteten Dochtes eingebracht.

Methode #1 – Tropfenzugabe des Stoffes

Diese Zugabemethode zeichnet sich durch vergleichsweise geringe Kosten und eine einfache Anwendung aus. Das Funktionsprinzip basiert auf der Zählung der Tropfenanzahl pro Zeiteinheit, wodurch der erforderliche Durchfluss erzielt wird.

Bei der Förderung großer Gasmengen werden die Tropfen in einen Flüssigkeitsstrahl umgewandelt; in solchen Fällen verwendet man eine Füllstandsskala oder einen speziellen Behälter mit Teilungen.

Die Tropfvorrichtung dient zur visuellen Kontrolle des Durchflusses aggressiver Substanzen, einschließlich bei der Dosierung von Odoriermitteln. Alle Teile, einschließlich des Gehäuses, sind aus beständigen Materialien gefertigt.

Diese Methode erfordert eine ständige manuelle Regulierung und Überprüfung des Durchflusses, insbesondere bei einer Änderung der Anzahl der Verbraucher.

Der Prozess ist nicht automatisierbar, daher ist seine Genauigkeit gering – sie beträgt nur 10-25%. In modernen Anlagen wird die Tropfanlage nur als Reserve bei Ausfall der Hauptausrüstung verwendet.

Methode #2 – Verwendung eines Dochtodorierers

Die Verwendung eines Dochtodoriergeräts – eine weitere Methode, die für kleine Gasmengen geeignet ist. Alle Vorgänge werden manuell durchgeführt. Das Odoriermittel wird für Dampf und flüssigen Zustand verwendet, sein Gehalt wird anhand der Durchflussmenge pro Zeiteinheit bestimmt.

Die Verdampfung in Dochtodoriergeräten erfolgt im Gegensatz zu anderen Geräten direkt von der Oberfläche, über die das Gas strömt. Die Abdeckung besteht oft aus Flanell-Dochten.

Die Zufuhr wird durch Änderung der Gasmenge reguliert, die durch den Docht geleitet wird.

Methode #3 – Barbotage-Zugabe des Geruchs in das Gas

Anlagen, die Bubbling verwenden, können im Gegensatz zu den beiden vorherigen automatisiert werden.

Die Zufuhr des Odoriermittels erfolgt mittels Membran und Dosierer, seine Menge wird proportional zum Gasdurchsatz berechnet. Die Substanz fließt durch Schwerkraft aus dem Vorratsbehälter. Für den Befüllvorgang ist der Ejektor zuständig.

Schema eines Bubbling-Odoriergeräts. Zu den Hauptelementen gehören Membran, Gasleitung, Ventil, Kammer und Filter. Es werden verschiedene Gerätegrößen je nach Leistung der Gasverteilerstation hergestellt.

Zu den neuesten Entwicklungen zur Verbesserung des Odorierungsprozesses – der Einsatz von Dosierpumpen. Sie bestehen aus einem Reinigungsfilter, einer elektronischen Steuereinheit und einer Steuervorrichtung – einem Magneten oder Ventil.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Details zum Transport des Brennstoffs, wie und womit Erdgas odorisiert wird, erzählt ein Mitarbeiter des Museums für den Hauptgasleitungstransport:

Ein interessanter Beitrag zur Modernisierung einer Odorieranlage:

Die Montage einer Odoriervorrichtung kann im Video angesehen werden:

Das Auftreten eines charakteristischen Geruchs bei einem Gasleck in einem Raum ist eine der wesentlichen Voraussetzungen für die sichere Nutzung von Gas im Haushalt. Zur rechtzeitigen Erkennung eines ungeplanten Gasaustritts werden Odorierungsmittel eingesetzt.

Die Intensität des Gasgeruchs sollte ausreichend für die Erkennung sein und dabei die zulässige Explosionsschwelle nicht überschreiten. Bei sinkender Temperatur wird der Geruch schwächer, daher sollte die Menge des zugeführten Odoriermittels im Winter um ein Vielfaches niedriger sein als im Sommer.

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