Действие природного газа на организм человека

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.

Получение

Оксид азота(II) — единственный из оксидов азота, который можно получить непосредственно из свободных элементов соединением азота с кислородом при высоких температурах (1200—1300 °C) или в электрическом разряде. В природе он образуется в атмосфере при грозовых разрядах (тепловой эффект реакции −180,9 кДж):

N2+O2→2NO{\displaystyle {\mathsf {N_{2}+O_{2}\rightarrow 2NO}}}

и тотчас же реагирует с кислородом:

2NO+O2→2NO2.{\displaystyle {\mathsf {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}.}}}

При понижении температуры оксид азота(II) разлагается на азот и кислород, но если температура падает резко, то не успевший разложиться оксид существует достаточно долго: при низкой температуре скорость распада невелика. Такое резкое охлаждение называется «закалкой» и используется при одном из способов получения азотной кислоты.

В лаборатории его обычно получают взаимодействием 30%-ной HNO₃ с некоторыми металлами, например, с медью:

3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO+4H2O.{\displaystyle {\mathsf {3Cu+8HNO_{3}\rightarrow 3Cu(NO_{3})_{2}+2NO+4H_{2}O.}}}

Более чистый, не загрязнённый примесями NO можно получить по реакциям:

FeCl2+NaNO2+2HCl→FeCl3+NaCl+NO+H2O,{\displaystyle {\mathsf {FeCl_{2}+NaNO_{2}+2HCl\rightarrow FeCl_{3}+NaCl+NO+H_{2}O,}}}

2HNO2+2HI→2NO+I2+2H2O.{\displaystyle {\mathsf {2HNO_{2}+2HI\rightarrow 2NO+I_{2}+2H_{2}O.}}}

Промышленный способ основан на окислении аммиака при высокой температуре и давлении при участии Pt, Cr₂O₃ (как катализаторов):

4NH3+5O2→4NO+6H2O.{\displaystyle {\mathsf {4NH_{3}+5O_{2}\rightarrow 4NO+6H_{2}O.}}}

Получение NO является одной из стадий получения азотной кислоты.

Как определяют степень загрязненности воздуха

Чтобы определить качество воздуха, следует учитывать не только концентрацию токсичных веществ в атмосфере, но и промежуток между их выбросом и негативным воздействием. Уровень загрязнения устанавливают по следующим критериям:

1. Наибольшая повторяемость (НП). Частота превышения разрешенной концентрации в течение месяца или года.
2. Стандартный индекс (СИ). Величина является результатом отношения измеренной концентрации загрязняющего материала на максимально допустимую концентрацию примесей. Данные параметры определяют во время выброса загрязняющих веществ в атмосферу.
3. Индекс загрязненности атмосферы (ИЗА). Комплексный показатель, для расчета которого потребуется определить коэффициент токсичности загрязнителя и его среднюю концентрацию за сутки и за год.

Низкий уровень засорения – СИ менее 1, показатель ИЗА входит в промежуток между 0 и 4, НП не более 10%. Данным стандартам на территории России соответствуют: Сочи и Кострома.

Высокая степенью загрязнения фиксируется в Чите, Новороссийске и Магнитогорске, где СИ варьируется от 5 до 10, НП достигает 50%, ИЗА составляет 7-13 единиц.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

Экологические проблемы атмосферы сосредоточены над крупными городами и странами с развитой инфраструктурой. В 2016 году в рейтинге наиболее загрязненных мегаполисов Всемирная организация здравоохранения лидером списка стал Заболь. Город в юго-восточной части Ирана постоянно подвергается засорению песчаными бурями в течение 4 месяцев ежегодно. На 2 и 3 месте располагаются города Индии Гвалиор и Праяг.

4 место занимаетЭр-Рияду – столица Саудовской Аравии. В конце пятерки лидеров находится Эль-Джубайль на берегу Персидского залива как наиболее крупный нефтедобывающий и промышленный центр.

7 наиболее загрязненных городов России	Индекс загрязнения атмосферной оболочки
Новороссийск	36
Братск	28
Красноярск	23
Новокузнецк	22
Магнитогорск	21
Южно-Сахалинск	19,9
Чита	19,5

Если вернутся в мировой масштаб, по уровню загрязнения воздуха выделяют следующие страны:

1. Китай. Уровень атмосферного загрязнения превышает показатели нормы более, чем в 50 раз.
2. Индия. Большое количество людей, автомобилей, заводов и других источников выброса токсичных соединений.
3. Южно-Африканская республика. Тяжелая промышленность является главным источником загрязнения.
4. Мексика. Над городами плотно нависает смог.
5. Япония. Несмотря на озеленение и использование технологий для очищения окружающей среды, после радиационного взрыва остались последствия в виде регулярных кислотных осадков и смога.
6. Индонезия. Ядовитые выбросы промышленных предприятий чередуются с рядом лесных пожаров.
7. Ливия. Причиной засорения воздуха являются предприятия по добыче и переработке нефти.

Перспективы развития отрасли

Следует отметить, что газовая промышленность является источником получения значительного дохода государства, поэтому на ее развитие и модернизацию уходит большое количество денег и внимания со стороны правительства. Это ведет к тому, что отрасль постоянно развивается, модернизируется и совершенствуется. Поэтому существуют великолепные перспективы для ее эффективного и результативного развития. Это объясняется тем, что внедряются новые трубопроводы, которые являются долговечными, качественными и надежными. Также используются в процессе добычи газа уникальные технологии и методы, современное оборудование и техника.

Все это приводит к тому, что газовая промышленность России постоянно развивается, а также становится источником такого большого дохода, что за счет полученных средств можно развивать не только эту отрасль, но и другие сферы деятельности. Открываются все новые месторождения газа, в результате чего увеличивается получаемая прибыль, Все это ведет к тому, что улучшается показатель газификации страны, увеличивается экспорт, повышается экономическая, а также энергетическая эффективность, и получается с помощью новых технологий извлекать из получаемых ресурсов полезные и нужные компоненты.

Поэтому можно с уверенностью утверждать, что газовую промышленность ожидает постоянное и эффективное развитие, которое будет положительно сказываться на развитии страны в целом. Также следует отметить, что в качестве монополиста на российском рынке выступает , поэтому можно не волноваться о том, что газовый сектор будет неустойчивым, поскольку единая структура монополиста не позволит произойти распаду хозяйственных связей, как это могло бы быть в конкурентной среде. При этом компания постоянно внедряет новые инновационные технологии, участвует в различных проектах, а также вся ее деятельность направлена на то, чтобы увеличить эффективность газовой промышленности.

Попутный газ

Если природный газ добывается из буровых скважин, то попутный является побочным продуктом нефтедобычи. Содержание метана в таком газе несколько меньше, чем в традиционном природном. Однако при сгорании газообразного топлива выделяется сопоставимое тепло.

Побочный газ (попутный) вырабатывается также металлургическими комбинатами. На этих предприятиях горючее выделяется в печах. Это так называемые коксовый и доменный газы. Как правило, эти газы сжигаются на месте (подаются в печь или в котельную станцию). Аналогичный побочный продукт вырабатывается в глубоких шахтах, что часто приводит к катастрофам.

Первая помощь и восстановление организма

Надышавшемуся газом нужно немедленно вызвать скорую помощь и, пока она в пути, принять срочные меры к возможно максимальному удалению метана из организма. Для этого необходимо:

• Вынести пострадавшего на улицу, балкон, террасу;
• Расстегнуть ворот, одежду на груди, пояс;
• Приподнять ножной конец тела, чтобы голова находилась ниже уровня ног, это необходимо для предупреждения гипоксии мозга;
• На лоб положить холод (смоченную водой ткань, пузырь со льдом);
• Дать обильное питье (минеральную или очищенную воду, теплый чай);
• Голову повернуть набок (на случай рвоты).

Если остановилось дыхание, а пульс на сонной артерии не определяется, нужно выполнить закрытый массаж сердца и искусственное дыхание. При наличии возможности нужно дать подышать пострадавшему кислородом (баллончик или кислородная подушка из аптеки).

Лечение отравления метаном в стационаре зависит от его степени и особенностей клиники. Проводятся ингаляции кислородом, внутривенное вливание детоксицирующих жидкостей, сердечных и мочегонных препаратов, дыхательных стимуляторов, назначается витаминотерапия, антигистаминные средства.

Интеграция и сотрудничество

Очень много нефтеперерабатывающих заводов находится в Китае, но лидирующее положение в этой отрасли принадлежит США.

Несмотря на ориентированность российской экономики на самостоятельное ведение экономических разработок в основных направлениях управления сырьевыми ресурсами, сотрудничество с иностранными компаниями не исключается из ближайших перспективных планов развития нефтедобычи.

Масштабы такого сотрудничества предполагается увеличивать за счет:

• привлечения инвестиций путем разумного дозирования капиталовложений других государств;
• использование технологических и принципиально новых разработок.

Опыт зарубежных нефтяных компаний необходим, чтобы исследования, проводимые в РФ, не повторяли уже однажды пройденный путь.

Транспортировка

Подготовка газа к транспортировке

Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.

Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.

В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).

Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.

Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.

Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.

Газопровод

Основным видом транспортировки природного газа является его прокачка по трубопроводу.

Стандартный диаметр трубы магистрального газопровода составляет 1,42 м. Газ в трубопроводе прокачивается под давлением 75 атм. По мере продвижения по трубе, газ, за счет преодоления сил трения, постепенно теряет энергию, которая рассеивается в виде тепла. В связи с этим, через определенные промежутки на газопроводе сооружаются специальные компрессорные станции подкачки. На них газ дожимается до необходимого давления и охлаждается.

Для доставки непосредственно до потребителя от магистрального газопровода отводят трубы меньшего диаметра — газораспределительные сети.

Газопровод

Транспортировка СПГ

Что делать с труднодоступными районами, находящимися вдали от основных магистральных газопроводов? В такие районы газ транспортируется в сжиженном состоянии (сжиженный природный газ, СПГ) в специальных криогенных емкостях по морю, и по суше.

По морю сжиженный газ перевозится на газовозах (СПГ-танкерах), судах оборудованных изотермическими емкостями.

СПГ перевозят также и сухопутным транспортом, как железнодорожным, так и автомобильными. Для этого используются специальных цистерны с двойными стенками, способными поддерживать необходимую температуру определенное время.

Количество — одорант

Нижняя кривая показывает рост числа жалоб на утечки за неделю, а верхняя — количество одоранта, вводимого в газовый поток в литрах на 1000 мэ газа. Снижение количества жалоб в декабре и первой половине января указывает на то, что к этому времени ранее обнаруженные утечки были уже устранены.
 

С качеством одорантов тесно связана проблема определения интенсивности запаха газа, концентрации одорантов и количества подаваемого одоранта.
 

В барботаяшы-х одоризаторах часть газа проходит через одорант, вызывает его испарение и увлекает с собой необходимое для дозировки количество одоранта.
 

На 100 л сжиженного газа Кобавляют приблизительно 2 5 г одоранта. При таком количестве одоранта становится возможным по запаху определить 0 4 — 0 5 % газа в воздухе. Указанная концентрация не представляет опасности взрыва, так как составляет всего 20 % от нижнего предела воспламеняемости.
 

Количество подаваемого в газ одоранта величина не постоянная, а, как правило, устанавливается для каждой отдельной системы по согласованию с потребителем. В последнее время отмечается увеличение количества дозируемого одоранта.
 

Природный газ, не содержащий сероводорода, имеет слабый запах, и утечку его обнаружить трудно, поэтому газ одорируют, т.е. искусственно придают ему запах. В качестве одорантов выбирают безвредные недефицитные соединения, резко пахнущие, неагрессивные, легко кипящие, слабо поглощаемые твердыми и жидкими веществами. Количество вводимого одоранта определяется из условия обнаружения нормальным обонянием человека утечки одорированного газа при концентрации его в атмосфере, в 5 раз меньшей нижнего предела взрываемости. Для метана — главного компонента природного газа — сигнальная концентрация в воздухе составляет 1 объемн. Нормы расхода одоранта колеблются в пределах от 10 до 215 г на 1000 м3 газа.
 

В силу своей специфики метод не может быть использован как оперативный для управления процессом. Большинство потребителей газа встречается с проблемой колебания уровня интенсивности запаха при одной и той же концентрации одоранта. Установлено, что это связано с химической нестабильностью одоранта или его потерей по мере прохождения по трубопроводам, а определяется длиной трубопровода, состоянием его поверхности, качеством газа ( сухой или влажный), наличием кислорода, конденсата в газопроводе, свойствами одоранта, способом подачи его в газ и др. Поэтому для обеспечения безопасности необходима постоянная корректировка количества подаваемого одоранта. С этой целью создан и используется целый ряд анализаторов, предназначенных для периодического и постоянного контроля за содержанием одоранта в газе.
 

Чтобы ощутить наличие газа в воздухе, ему придается специфический запах. Для этой цели используются вещества, называемые одорантами. На 100 л сжиженного газа добавляют приблизительно 2 5 г одоранта. При таком количестве одоранта становится возможным по запаху определить 0 4 — 0 5 % газа в воздухе. Указанная концентрация не представляет опасности взрыва, так как составляет всего 20 % от нижнего предела воспламеняемости.
 

Система низкотемпературной сепарации газа.

Запах одоранта должен ощущать человек с нормальным обонянием при объемном содержании газа в воздухе помещения, не превышающем 1 / 5 нижнего предела взрываемости. Для поддержания заданной концентрации его вводят в поток газа при помощи специальных устройств — одоризационных установок. По способу введения одоранта в газопровод установки подразделяются на два типа: непосредственного введения в газ жидкого одоранта под давлением или самотеком; смешения паров одоранта с потоком газа. К первому типу следует отнести капельные одоризаторы, в них одорант вводят в поток газа в виде капель или струи. Количество поступающего одоранта регулируют вручную игольчатым вентилем. К одоризационным установкам второго типа относятся барботажные. В них происходит насыщение одоран-том газового потока / который пропускают через слой одоранта.
 

Что такое природный горючий газ?

Бытует мнение, что газ залегает под землей в пустотах и легко оттуда извлекается, для чего достаточно пробурить скважину. Но в реальности все намного сложнее: газ может находиться внутри пористой породы, может быть растворен в воде, жидких углеводородах, нефти.

Чтобы понять, почему это происходит, достаточно вспомнить, что слово «газ» происходит от греческого «хаос», которое отражает принцип поведения вещества. В газообразном состоянии молекулы движутся хаотически, стремясь равномерно заполнить весь возможный объем. За счет этого они способны проникать и растворяться в других веществах, в том числе и более плотных жидкостях и минералах. Высокое давление и температура значительно усиливают процесс диффузии. Часто именно в виде такого «коктейля» природный газ содержится в недрах.

Но для начала поговорим о том, из чего состоит газ и что он из себя представляет – рассмотрим химический состав и физические свойства природного горючего газа.

Особенности химического состава

Газ, добываемый из недр, который называют «природным», – это смесь различных газов.

По составу он делится на три группы компонентов:

• горючие – углеводороды;
• негорючие (балласты) – азот, углекислый газ, кислород, гелий, пары воды;
• вредные примеси – сероводород и меркаптаны.

Первая и главная группа представляет собой набор углеводородов метанового ряда (гомологов) с количеством атомов углерода от 1 до 5. Наибольший процент в смеси составляет метан (от 70 до 98 %), имеющий один атом углерода. Содержание остальных газов (этана, пропана, бутана, пентана) колеблется от единиц до десятых долей процента.

Для газа, добываемого из месторождений, характерна высокая концентрация метана. В попутном, извлекаемого из нефти, доля метана намного ниже: 30 – 60%, а гомологов выше: 10 – 20 %

Кроме углеводородов в смеси могут присутствовать негорючие вещества в небольших количествах: сероводород, азот, углекислый газ, оксид углерода, водород и другие. Но, в зависимости от месторождения, пропорции углеводородов, как и состав других газов, могут значительно колебаться.

Физические свойства газа

По физическим свойствам метан СН₄не имеет цвета и запаха, очень горюч. При концентрациях в воздухе более 4,5% – взрывоопасен. Это его свойство, в сочетании с отсутствием запаха, представляет большую угрозу и проблему. Особенно в шахтах, так как метан абсорбируется углем.

О причинах взрыва газа в бытовых условиях мы писали в этом материале.

Для придания газу запаха, с целью обнаружения его утечек, перед транспортировкой в него добавляют специальные вещества с неприятным запахом – одоранты. Чаще всего, это серосодержащие соединения – этантиол или этилмеркаптан. Долю примеси подбирают таким образом, чтобы была ощутима утечка при концентрации газа в 1%.

Главным преимуществом голубого топлива является высокая удельная теплота сгорания – 39 МДж/кг. При этом выделяются безвредные вещества: вода и углекислый газ. Это также немаловажный фактор, позволяющий применять метан в быту

Компоненты и составляющие природного газа:

Метан (CH₄) – это бесцветный газ без запаха. Легче воздуха. Горюч и взрывоопасен. Представляет опасность для здоровья человека.

Этан (C₂H₆) – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Тяжелее воздуха. Горюч и взрывоопасен. Не используется как топливо. Малотоксичен. Представляет опасность для здоровья человека.

Пропан (C₃H₈) – бесцветный газ, без запаха. Ядовит. В отличие от метана сжижается при комнатной температуре и сравнительно невысоком давлении (12-15 атм), что позволяет его легко хранить и транспортировать.

Бутан (C₄H₁₀) – бесцветный газ, со специфическим запахом. Ядовит. Вдвое тяжелее воздуха.

Пентан (С₅Н₁₂) имеет три изомера (нормальный пентан, изопентан и неопентан).  Нормальный пентан и изопентан – легколетучие подвижные жидкости с характерным запахом. Неопентан – бесцветный газ с характерным запахом. Горюч и взрывоопасен. Токсичен.

Гексан (С₆Н₁₄) – бесцветная жидкость со слабым запахом, напоминающим дихлорэтан. Горюч и взрывоопасен. Токсичен.

Азот (N₂) – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Весьма инертен. Является основным компонентом воздуха – 78,09 % объёма.

Аргон (Ar) – газ без цвета, вкуса и запаха. Инертен. В 1,3 раза тяжелее воздуха. Не горит. Представляет опасность для здоровья человека.

Водород (H₂) – лёгкий бесцветный газ, без вкуса и запаха. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Легче воздуха.

Гелий (He) – очень лёгкий газ без цвета, вкуса и запаха. Легче воздуха. Инертен, при нормальных условиях не реагирует ни с одним из веществ. Не горит. Представляет опасность для здоровья человека.

Сероводород (H₂S) – бесцветный газ со сладковатым вкусом, с характерным неприятным запахом (тухлых яиц, тухлого мяса). Ядовит. Горюч и взрывоопасен. Тяжелее воздуха.

Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ, почти без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом). Не горит. Тяжелее воздуха в 1,5 раза. Представляет опасность для здоровья человека.

Хранение и способы транспортировки добытого топлива

Распространенный и относительно недорогой способ транспортировки добытого природного газа — перемещение по трубам. Предварительно его обязательно очищают от различных примесей, которые отрицательно влияют на оборудование. Также газ освобождают от влаги, которая в процессе транспортировки переходит в состояние кристаллогидратов и становится причиной закупорки труб.

Современные трубопроводы выдерживают давление в 75 атмосфер и более. Крупные магистрали транспортируют газ даже в отдаленные регионы страны.

Преимущества данного способа:

• высокая скорость перемещения газа;
• бесперебойная работа;
• минимальные потери газа в процессе транспортировки;
• автоматический режим перемещения ресурса.

Трубопроводы современной конструкции способны перекачивать около 45 миллиардов м3 газа в год.

Также газ перевозят с помощью автоцистерн. Для этого он должен быть в сжиженном состоянии

Этот способ транспортировки требует особой внимательности и осторожности, и оправдан только в том случае, если газ нужно переместить на небольшое расстояние

Еще один способ перемещения газа — перевозка танкерами (специальными суднами). Вещество в них также транспортируют в сжиженном виде. Его температура должна находиться в пределах 160 градусов. Это безопасный и относительно недорогой, но медленный способ транспортировки.

Природный газ может храниться как в сжиженном состоянии, так и в форме гидратов. Практикуется подземное хранение газа в емкостях и газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.