DE19748212A1 - Odorierung von Schutzgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft odorierte Inertgase und Schutzgase.

Gase der öffentlichen Gasversorgung wie Erdgase und Flüssiggase werden mit Odorierungsmitteln, bei denen es sich in der Regel um organische Schwefelverbindungen (Thioether und Mercaptane) handelt, versehen, um bei Leckagen die Gase wahrnehmbar zu machen. Solche Odorierungsmittel werden in dem DVGW-Arbeitsblatt G 280, "Gasodorierung", ISSN 0176-3490, beschrieben.

WO 90/061 70-A1 beschreibt die Odorierung von Sauerstoff mit Dimethylsulfid, Tetrahydrothiophen und Methylmercaptan.

Eine Odorierung von Inertgasen und Schutzgasen ist nicht bekannt.

Inertgase wie Argon oder Kohlendioxid werden beim Schweißen als Schutzgas verwendet. Inertgase, insbesondere Inertgase mit höherer Dichte als Luft, können sich in Räumen oder Gruben ansammeln und so eine tödliche Gefahr darstellen.

Gasgemische mit einem Sauerstoffgehalt von 8 bis 9 Vol.-% sind vom Menschen gerade noch ohne Schaden atembar. Gasgemische mit einem Sauerstoffgehalt von 7 Vol.-% führen nach einiger Zeit zu Cyanose und Bewußtlosigkeit. Gasgemische mit einem Sauerstoffgehalt von 3 Vol.-% führen zur Erstickung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr von unbemerkt ausströmendem Schutzgas zu beseitigen.

Die Aufgabe wurde gelöst durch ein odoriertes Schutzgas.

Schutzgase sind Gase oder Gasgemische, die als schützende Atmosphäre oder als Reaktionspartner in der Verfahrenstechnik, Chemie, Metallurgie, Lebensmittelindustrie und Elektroindustrie verwendet werden. Schutzgase werden beispielsweise beim Schweißen, insbesondere MAG-, MIG- und WIG-Schweißen, eingesetzt. Als Schutzgase werden je nach Anwendungszweck Inertgase wie Edelgase, Kohlendioxid, Stickstoff, Stickstoff-Wasserstoff-Gemische, Verbrennungsprodukte von Kohlenwasserstoffen und Schwefelhexafluorid verwendet.

Schutzgase enthalten in der Regel Inertgase als Hauptkomponente.

Inertgase sind beispielsweise Edelgase wie Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon und inerte Gase wie Kohlendioxid und Stickstoff oder Gasgemische mit einem oder mehreren Inertgasen. Als Inertgas werden allgemein ein Gas oder Gasgemische verstanden, die mindestens 88 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 95 Vol.-% eines nicht die Atmung unterhaltenden Gases oder Gasgemisches enthalten. Als Inertgas werden auch Gasgemische verstanden, die im wesentlichen aus einem oder mehreren Inertgasen bestehen, beispielsweise Gasgemische mit einem Gehalt von mindestens 75 Vol.-%, bevorzugt 90 Vol.-% und besonders bevorzugt 95 Vol.-% von einem oder mehreren Inertgasen. Der Sauerstoffgehalt der Schutzgase beträgt nicht mehr als 12 Vol.-% Sauerstoff, bevorzugt nicht mehr als 10 Vol.-%, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Vol.-%, insbesondere nicht mehr als 3 Vol.-% Sauerstoff.

Beispiele für Schweiß-Schutzgase sind in der Tabelle aufgeführt.

Schutzgase oder Inertgase werden durch Zugabe eines Odoriermittels odoriert.

Odoriermittel sind in der Regel unter Normalbedingungen flüssige oder gasförmige anorganische oder organische Substanzen. Das Odoriermittel ist in der Regel sehr geruchsintensiv und ist beispielsweise wohlriechend oder unangenehm riechend.

Odoriermittel sind beispielsweise Parfüms oder unangenehm riechende Schwefelverbindungen oder Phosphorverbindungen. Es können Gemische verschiedener Odoriermittel eingesetzt werden.

Schwefelverbindungen sind z. B. niedermolekulare lineare oder zyklische organische Verbindungen, die Schwefel in Form einer Schwefelbrücke oder einer SH-Gruppe enthalten.

Als Odoriermittel geeignete Schwefelverbindungen sind z. B. Alkanthiole (Mercaptane), Alkandisulfide (Thioether), zyklische organische schwefelhaltige Verbindungen wie Thiophen und Tetrahydrothiophen oder deren Gemische. Schwefelverbindungen sind z. B. Dimethylsulfid, Tetrahydrothiophen, Methylmercaptan, 1-Propan-thiol, 2-Propan-thiol oder 2-Methylpropan-2-thiol. Besonders bevorzugt als Schwefelverbindungen werden tert.-Butylmercaptan (2-Methylpropan-2-thiol; (CH₃)₃C-SH, abgekürzt TBM) und Tetrahydrothiophen (abgekürzt THT).

Angenehm riechende Odoriermittel sind z. B. ätherische Verbindungen oder Zubereitungen, die ätherische Verbindungen (Parfüms) enthalten.

Das Schutzgas wird beispielsweise mit einem Odoriermittel in einer Menge vermischt, so daß die Konzentration des Odoriermittels das 1,4-fache bis zweifache der Warngeruchsstufe 2 (K₂) beträgt (z. B. 2 × K₂).

Odoriermittel und deren Zumischung und Dosierung werden in dem DVGW-Arbeitsblatt G 280, "Gasodorierung", ISSN 0176-3490, beschrieben, worauf Bezug genommen wird.

Das odorierte Schutzgas kann durch Zugabe eines Odoriermittels oder eines Vorgemisches mit Odoriermittel (Odoriermittel-Konzentrat, z. B. in Argon) bei der Abfüllung des Schutzgases in Transport- oder Lagerbehältern (z. B. Druckgasflaschen) oder in situ durch Zumischung des Odoriermittels in den Gasstrom des Schutzgases bei der Verwendung hergestellt werden.

Das Schutzgas enthält das Odoriermittel im allgemeinen in Konzentrationen im Bereich von 0,001 bis 2500 vpm, vorzugsweise 0,001 bis 1000 vpm und besonders bevorzugt 0,01 bis 50 vpm (vpm: 1 : 10⁶ Volumenteile).

Odoriertes Schutzgas wird z. B. als komprimiertes Gas in Druckgasbehältern wie Druckgasflaschen mit Drücken von in der Regel 100 bis 350 bar transportiert und gelagert.

Thiole als Odoriermittel werden in der Regel in technischer Reinheit eingesetzt. Zum Beispiel kann TBM als Produkt mit einem Gehalt von mindestens 70 Gew.-% TBM, vorteilhafter mit einem Gehalt von mindestens 75, 80, 85 oder 90 Gew.-% TBM, besonders vorteilhaft mit einem Gehalt von mindestens 95 Gew.-% TBM, insbesondere mit einem Gehalt von mindestens 98 oder 99 Gew.-% TBM, als Odoriermittel eingesetzt werden.

Von den Thiolen wird TBM besonders bevorzugt, da es eine höhere Stabilität und Geruchsintensität aufweist. Gegenüber vielen anderen Odoriermitteln zeichnet sich TBM durch eine ausreichende chemische Stabilität und ein günstigeres Abbauverhalten nach Freisetzung in Räumen aus. Gegenüber Dimethylsulfid, Tetrahydrothiophen und Methylmercaptan besitzt TBM eine höhere Geruchsintensität, so daß TBM in kleineren Mengen dem Schutzgas zugesetzt werden kann.

Das Schutzgas enthält vorzugsweise 0,001 bis 10 mg TBM pro m³ Schutzgas (bei 1 bar und 293,15 K). Besonders bevorzugt ist ein Schutzgas mit 0,01 bis 1 mg, insbesondere 0,03 mg (ca. 7 ppb TBM) TBM pro m³ Schutzgas (bei 1 bar und 293,15 K).

Das Odoriermittel wird vorzugsweise dem Schutzgas so zudosiert, daß bei Erreichen einer noch unbedenklich verträglichen Sauerstoffkonzentration von ca. 10 Vol.-% (z. B. 0,5 Volumenteile Luft und 0,5 Volumenteile Schutzgas) die Warngeruchstufe K₂ erreicht wird.

Bei TBM als Odoriermittel liegt die Warngeruchstufe K₂ bei 0,03 mg pro m³ Schutzgas (ca. 7 ppb THT; ppb: 1 : 10⁹ Volumenteile).

Bei THT als Odoriermittel liegt die Warngeruchstufe K₂ bei 0,08 mg pro m³ Schutzgas (ca. 20 ppb THT).

Das odoriertes Schutzgas wird beispielsweise durch direktes Vermischen von Odoriermittel und Schutzgas oder durch Verdünnung eines Vorgemisches des Odoriermittels in einem Gas (z. B. Edelgas, insbesondere Helium, Argon oder anderes Inertgas, insbesondere Stickstoff, Kohlendioxid) mit Schutzgas hergestellt.

Die Odoriermittel-Konzentration eines Vorgemisches kann z. B. 0,1 Vol.-% (z. B. 0,1 Vol.-% THT in Argon oder Helium) betragen. Durch Verdünnung 1 : 25000 (z. B. 0,2 Liter/Stunde Vorgemisch auf 5 m³/Stunde Schutzgas) wird die doppelte Konzentration von der Warngeruchstufe K₂ erreicht (0,16 mg pro m³ Schutzgas, entspricht 40 ppb THT im Schutzgas).

Beispielsweise besteht ein geeignetes Vorgemisch aus ca. 2100 vpm TBM in Argon.

Die Herstellung von Schutzgas mit einem Odoriermittel erfolgt vorzugsweise durch dynamisches Verdünnen zweier Gasströme, z. B. im Verhältnis 1 : 10000 bis 1 : 50000. Es kann analog zur Herstellung von odoriertem Sauerstoffgas durch Mischung mit einem Odoriermittel-Vorgemisch verfahren werden, beispielsweise in WO 90/06170-A1 beschrieben, worauf Bezug genommen wird.

Zusätze zu Schutzgasen können das Schweißergebnis beeinträchtigen. Überraschenderweise wurden nachteilige Auswirkungen beim Schweißen durch Verwenden odorierter Schutzgase nicht festgestellt.

Tabelle

Beispiele für Schutzgase zum Schweißen

Claims (9)

1. Odoriertes Schutzgas.

2. Schutzgas gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas mindestens 88 Vol.-% eines oder mehrerer Gase enthält, die die Atmung nicht unterhalten.

3. Schutzgas gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt nicht größer als 12 Vol.-% Sauerstoff ist.

4. Schutzgas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefelverbindungen, ätherische Verbindungen oder Zubereitungen mit ätherischen Verbindungen als Odoriermittel eingesetzt werden.

5. Schutzgas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt eines Odoriermittels im Bereich von 0,001 bis 2500 vpm liegt.

6. Schutzgas gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 2-Methylpropan-2-thiol zur Odorierung dient und der Gehalt von 2-Methylpropan-2-thiol bei 0,01 bis 1 mg pro Kubikmeter Schutzgas bei 1 bar und 293,15 K liegt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas durch Verdünnen eines Vorgemisches von Odoriermittel in einem inerten Gas mit einem Schutzgas hergestellt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzgas und Odoriermittel in situ hergestellt wird.

9. Verwendung von odoriertem Schutzgas zum Schweißen.