2-1 مواد بودار کننده گاز طبیعی
مواد بوداركننده ي گاز مورد استفاده در سراسر جهان معمولا از دو دسته کلی تشکیل شده اند. مواد بودارکننده گوگردی و غیرگوگردی. به طور کلی مواد بودار کننده گوگردی را می توان به تناسب ساختمان مولکولی و بنیان هیدروکربنی آن ها ( زنجیری یا حلقوی)، به سه دسته تقسیم نمود.
1) الكيل مركاپتان ها: شامل متیل مركاپتان (MM)، اتیل مركاپتان(EM)، نرمال پروپیل مركاپتان(NPM)، بوتیل مركاپتان نوع دوم(SBM)، بوتيل مركاپتان نوع سوم (TBM) و ايزو پروپيل مركاپتان(IPM).
2) الكيل سولفيدها: شامل دي متيل سولفيد(DMS)، متیل اتيل سولفيد(MES) و دی اتیل سولفید(DES).
3) سيكليك سولفيدها: شامل تترا هيدروتيوفن(THT).
در حال حاضر مواد بودارکننده گاز بر اساس مشخصات ترکبیات گوگردی و غیر گوگردی که به صورت تجاری و مصنوعی ساخته می شوند، دسته بندی و فرموله می شوند.
2-2- مواد بودار کننده گوگردی:
2-2-1- مركاپتانها
تا سال 1930 این ترکیبات با نام مرکاپتان معروف بودند. در حقیقت منشا نام مرکاپتان از این می باشد که اتان تیول (Ethanethiol) قادر به جدا نمودن جیوه (مرکوری) از محلول با رسوب دادن آن می باشد و معمول ترین مواد بودار کننده ای هستند که مورد مصرف قرار می گیرند.
مرکاپتان ها که جزو ترکیبات آلی گوگرد دار هستند دارای بوی بسیار بدی می باشند و به دلیل همین ویژگی در صورت هرگونه نشتی گاز حس بویایی تحریک شده و تشخیص داده می شود. مركاپتان ها سبك تر از هوا هستند و فرمول شیمیایی عمومی آن ها R-SH است که R نشان دهنده بنیان ئیدروکربوری و S نشان دهنده گوگرد است. فرمول شیمیایی آنها شبیه الکل می باشد (R–OH) اولین عضو این دسته در حالیکه R دارای یک یا دو کربن نباشد مساعد برای واکنشهای شیمیایی بوده لذا به عنوان یک ماده بودار کننده برابر گاز طبیعی مساعد نیست مانند متیل مرکاپتان CH3 – SH بانقطه جوش 6.8 درجه سانتیگراد و همچنین در ترکیبات سنگین این گروه چون تعداد کربن ها در زنجیر ئیدروکربوری آن R از هفت بیشتر است دارای فشار بخار بالایی خواهند بود در نتیجه برای بودار کردن مناسب نمی باشند. زیرا معیار فشار بخار در انتخاب مواد بودار کننده اهمیت خاصی دارد.
متداول ترین انواع آن ها که در مواد بودارکننده به کار می روند، بوتیل مرکاپتان نوع سوم و ایزو پروپیل مرکاپتان هستند. که از خاصیت بودارکنندگی زیادی برخوردار می باشند. معمولا برای به دست آوردن خواص مطلوب تر از مخلوط دو یا چند نوع مرکاپتان با نسبت های معین استفاده می گردد. به طور مثال مرکاپتان مصرفی برای تزریق به گاز طبیعی شهری در کشورمان ایران از هشتاد درصد ایزوپروپیل مرکاپتان، ده درصد بوتیل مرکاپتان نوع سوم و ده درصد نرمال پروپیل مرکاپتان تشکیل یافته است. استنشاق این مواد به میزانی که در گاز طبیعی تزریق می شود اثر سویی برای انسان ندارد ولی در غلظت های زیاد و محیط های بسته بسیار سمی و خطرناک است. همچنین این مواد در معرض نور خورشید تجزیه شده و با آب نیز وارد واکنش های شیمیائی می گردند. بوی نا مطبوع این مواد در غلظتهایی پایین در حد ppm یا ppb در هوا تشخیص داده می شوند. مخلوط مرکاپتان ها عموما دارای حدودا 70 درصد وزنی ایزو پروپیل مرکاپتان (IPM) هستند. بقیه این مخلوط ها را سایر مرکاپتان ها با وزن مولکولی کم تشکیل می دهند. در آمریکا، آمریکای جنوبی و ژاپن بودار کننده مصرفی بر پایه مخلوط های پایه مرکاپتانی می باشند.
در سال 1834 سنتز اتیل مرکاپتان و خواص فیزیکی آن برای اولین بار گزارش شد و از آن به بعد ترکیبات دیگر نیز سنتز شدند. پیوسته در معرض مرکاپتان بودن، به تدریج منجر به ناتوانی در تشخیص بوده و بنابراین آستانه بویایی افزایش خواهد یافت.
بوی این مواد می تواند در غلظت های پایین مورد شناسایی قرار گیرد. به طور مثال اتان تیول می تواند توسط انسان در غلظت کمتر از 0.5ppb مورد شناسایی قرار گیرد. متدهای مختلفی برای تهیه این نوع از مرکاپتان ها گزارش شده اند که بدون در نظر گرفتن معایب روش های تهیه و نیز راندمان تولید دو دسته کلی حرارتی و فتوشیمیائی گزارش گردیده است.
واکنش هیدروژن سولفید با الکل ها، روش صنعتی مهمی برای تهیه بوتیل ها با جرم مولکولی پایین می باشد.
ROH + H2S ' R – SH – H2O
دیگر روش صنعتی مهم برای تولید تیول های آلیفاتیک، اضافه شدن هیدروژن سولفید به آلکن ها می باشد.
RCH= CH4 + H2S 'RCHSHCH3 + RCH2CH2SH
این ترکیبات معمولاً مایعاتی به شدت بد بو، فرار و به شدت قابل اشتعال می باشند. آلکیل مرکاپتان ها دارای پایداری و استحکام خوبی در مدت زمان ذخیره سازی و تا بعد از اختلاط با گاز ها بوده و از نقطه انجماد پایین و فراریت بالا برخورد دارند. عدم پس ماند و یا خاکستر بعد از تبخیر یا احتراق از مشخصه های بارز این مواد هستند.
این مواد به محض قرار گرفتن در معرض اکسیژن هوا سریعاً واکنش نشان داده و شروع به کند سوزی می کنند. بنابراین هنگام باز کردن درب فیلتر ها و ظروف محتوی کاتالیست ها و یا زمان توپک رانی در ایستگاهای دریافت توپک باید تمهیدات خاص ایمنی و مراقبت های ویژه رعایت شود تا از شعله ور شدن و خطرات ناشی از آن ها پیشگیری گردد. ذرات گوگردی که توسط این مواد به جداره لوله ها چسبیده به تدریج از دیواره ها جدا شده و در مسیر حرکت گاز در داخل فیلتر ها و یا بستر های کاتالیستی رسوب گذاری می کنند. آلكيل مركاپتان ها يكي از پر مصرف ترين مواد بودار كننده در گازها به شمار مي آيند. بوتيل مركاپتان نوع سوم(TBM)، ايزوپروپيل مركاپتان(IPM) و اتيل مركاپتان از مهمترين انواع آن ها محسوب می شوند.
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر