Ученые Пермского Политеха помогут обнаружить утечку газа в промышленных и бытовых условиях
На любых промышленных объектах и в быту очень важно следить за газовым оборудованием. Утечка газа может вызвать отравление человека, а также образовывать взрывоопасную смесь. Природный газ и сжиженные углеводородные газы не имеют запаха, поэтому их утечка может быть обнаружена только специальными датчиками. Для выявления наличия газа в воздухе в товарный газ добавляют специальные вещества – одоранты, имеющие резко выраженный запах. Это позволяет оперативно выявить утечку без специальных технических средств. До недавнего времени в России широко использовались серосодержащие одоранты: СПМ (смесь природных меркаптанов) с Оренбургского газоперерабатывающего завода и некоторые зарубежные аналоги. Однако в связи с уходом иностранных поставщиков одорантов на рынке возник дефицит этого обязательного компонента товарных газов, поэтому становится актуальной тема его импортозамещения и расширения линейки. Ученые Пермского Политеха предложили использовать в качестве одоранта на газоперерабатывающем производстве метилакрилат.
Статья с результатами опубликована в журнале «Neftegaz.RU», №5, 2023. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Во многих странах, до недавнего времени, в качестве одорантов широко использовались вещества, получаемые в результате химического соединения на основе серы. Сегодня же в европейских странах распространяется применение бессернистых соединений, имеющих большие преимущества в использовании, такие как экологичность, высокая интенсивность, и стойкость запаха, а также стабильность. Одним из таких соединений, которые могут исполнять роль одоранта, является метилакрилат.
Добавляемые в углеводородные газы одоранты должны иметь резкий специфический запах даже в малых концентрациях, проявлять химическую устойчивость в парообразном состоянии, быть полностью растворимыми в жидких углеводородах, обладать минимальной токсичностью в рабочих концентрациях и не оказывать существенного коррозионного воздействия.
Чтобы проверить наличие данных свойств у метилакрилата и оценить его применимость в качестве одоранта для пропан-бутановой смеси (сжиженные углеводородные газы) ученые провели исследования. На первоначальном этапе изучили само вещество на стабильность, коррозию на медной пластине и воздействие на резинотехнические изделия.
Далее политехники приготовили смеси пропана и бутанов с метилакрилатом при его различных концентрациях. Смеси также испытали по таким показателям как интенсивность запаха, объемная доля жидкого остатка, коррозия на медной пластине и оценка воздействия на резинотехнические изделия.
Одним из основных показателей применимости одоранта является достаточная интенсивность его запаха при малых концентрациях. Мы выяснили, что оптимальная одорирующая способность достигается при содержании 131 мг/кг метилакрилата в газовой смеси. При меньших значениях интенсивность значительно ниже нормы, а при более высоких содержаниях метилакрилата в газовой смеси интенсивность запаха увеличивается незначительно.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Анна Чучалина.
Кроме того, ученые отмечают, что полученный одорант отличается характерным запахом чеснока, что нужно принять во внимание при его бытовом применении, так как такой запах обычно не ассоциируется с газом.
Другие показатели при содержании 131 мг/кг метилакрилата в пропан-бутановой смеси также соответствуют норме. Однако стоит заметить, что присутствие воды в одорирующем веществе усиливает появление коррозии на газовом оборудовании.
Таким образом, проведя все необходимые исследования, ученые Пермского Политеха выяснили, что метилакрилат может быть использован в качестве одоранта для предотвращения утечки газов в промышленности и в бытовых условиях.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель – формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% – региональные университеты.
«Нива» с топливными баками от Росатома проехала больше 5 тыс. километров
Автомобиль с газовым мотором прошел ралли «Шелковый путь». Маршрут Казань — Москва занял девять дней.
«Нива» оснащена двумя металлокомпозитными баллонами объемом 80 л каждый, они выполняли роль топливных баков с метаном. За счет их небольшого веса машина стала легче на 47 кг. Компоненты баллонов — алюминиевая труба, базальтовое волокно, эпоксидные смолы — все российского производства.
«Не будь у нас на борту двух облегченных металлокомпозитных баллонов высокого давления от производителя «Реал-Шторм» (входит в композитный дивизион «Росатома» — прим.), нам бы просто не хватило запаса топлива на борту, чтобы полностью проезжать день за днем трассу, подготовленную организаторами», — отметил пилот Александр Орлов.
«Реал-Шторм» больше 20 лет поставляет металлокомпозитные баллоны для автомобилей на газомоторном топливе. Их устанавливают на современных городских автобусах, коммунальной технике, магистральных тягачах и т.д.
Мой эксперимент с водородным генератором 4.1 (я не только сиськи делаю)
я занимаюсь разработкой и созданием водородных генераторов, собрал в эти выходные генератор с возможностью совместить ультразвук, ультрафиолет и электролиз, к сожалению нельзя залить сюда видео. но меня можно найти по нику на ютуб и ознакомиться с моими работами.
Почему гелий меняет наш голос, а также что такое инертные газы
На уроках химии мы слышали об инертных газах. Их еще называют благородными, такое красивое название было дано не с проста, ведь все инертные газы, а именно гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, а также радиоактивные радон и оганесон обладают очень низкой химической активностью, их соединения с другими веществами существуют лишь в специальных, экстремальных условиях, а значит, эти газы не горят и не поддерживают горение, более того, не имея цвета, запаха и вкуса они не токсичны для человека, их вообще как будто нет, настоящее благородство!)
Но это не совсем так, инертные газы хоть и не отравляют человека, но наркотически действуют на него, однако это не относится к гелию и неону, поскольку их наркотический эффект проявляется при очень повышенном давлении, впрочем, поэтому наркоманы и не дышат шариками с гелием.
Все благородные газы одноатомны. То есть в одной молекуле газа содержится один атом. Причем химические оболочки атомов полностью заполнены электронами. Что это значит? Вспомните уроки химии - на каждой оболочке атома может быть лишь определенное число электронов: на первой 2, на второй 8 и так далее. Полная заполненность оболочек у благородных газов и объясняет то, что они почти не вступают в химические реакции, потому что просто не способны присоединить к себе больше электронов.
Интересным фактом является то, что инертные газы переходят в жидкое состояние при экстремально низких температурах, при этом почти сразу после переходя в твердое состояние. Таким образом разница между температурой кипения и плавления у веществ состовляющих инертные газы 2-5, максимум 10 градусов.
Правда вот гелий при обычном давлении в твердое состояние так и не переходит. Он кипит при температуре -270 градусов, то есть температуре космического пространства, ниже которой ничего нет, поэтому кристаллизация гелия проходит под давлением в 25 раз больше атмосферного!
Вообще гелий удивителен. Во Вселенной он второй по распространенности после водорода, но на Земле существует в совсем малых количествах, однако не беспокойтесь, на надувание шариков всем хватит). Из за практически самого малого размера атомов гелия, они почти не сталкиваются друг с другом, когда гелий находится в газообразном состоянии, что делает гелий идеальным газом (идеальный газ это такая теоретическая модель, можете посмотреть о ней в Википедии подробнее).
Еще одна занимательная вещь, что гелий, как и все инертные газы светится при пропускании через него электрического тока. Причем при изменении давления внутри газа, можно менять его цвет. Это связанно с тем, что с увеличением давления, электроны начинают чаще сталкиваться с атомами гелия и общая энергия вещества увеличивается, приводя к изменению цвета. Так гелий может светиться желтым, розовым, оранжевым и зеленым цветами.
Но мы то все знает гелий как веселый газ, смешно изменяющий наш голос. Почему так происходит? Тут нужно разобраться, что вообще такое звук, издаваемый нами при выдохе.
По простому звук есть колебание молекул или других мельчайших частиц среды, улавливаемое нашим ухом. Такой средой является воздух. Когда мы издаем какие либо звуки, наши голосовые связки вибрируют, создавая колебания среды, то есть воздуха. Чем чаще колеблятся связки, тем выше высота звука. Если мы вдохнем вместо воздуха гелий, он станет средой для распространения звука. Но из за гораздо меньшей плотности гелия, он создает меньшее давление на голосовые связки, чем воздух, позволяя им вибрировать быстрее и издавать более тонкий звук.
Так, для понижения голоса можно вдохнуть плотный газ, например фторид серы, он в 5 раз тяжелее воздуха и сильно понижает частоту колебаний голосовых связок, позволяя Вам говорить как Халк:).