1.2 Классификация и свойства нефтеналивных грузов

Основной удельный вес среди наливных грузов занимают нефть и нефтепродукты.

В соответствии с МАРПОЛ–73/78, «Нефть» означает нефть в любом виде, включая сырую нефть, жидкое топливо, нефтесодержащие остатки, нефтяные осадки и очищенные нефтепродукты (не являющиеся нефтехимическими веществами, которые относятся к химическим наливным грузам).

Нефти опасны для человеческой жизни и для окружающей среды. Опасность для жизни человека обусловлена угрозой пожара и взрыва, (летучие нефти – < 60°С), а также токсичностью нефтей, особенно содержащих сероводород и бензол.

Нефть считается также основным загрязнителем моря. С точки зрения степени опасности для морской среды нефти подразделяются на «темные» и «светлые»:

- «темные нефти» (стойкие масла): сырая нефть, растворы битума и асфальта, различные масла, тяжелое нефтяное топливо (мазуты, моторное топливо и тяжелое дизельное топливо) и др.;

- «светлые нефти» (очищенные продукты): дизельное топливо, керосин, топливо для реактивных двигателей, бензины и другие нефтепродукты.

Сырая нефть – горючая масляная жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли.

Образуется вместе с газообразными углеводородами на глубине 1,2–2 км. Вблизи земной поверхности преобразуется в полутвердый асфальт (горная смола – смесь битумов с минеральными веществами: известняк, песчаник). Нефть является основной смесью предельных и непредельных углеводородов с различной молекулярной массой и наличием кислородных, сернистых и азотных соединений. Содержание углеводородов в нефти колеблется в пределах 95–98 %. Углеводородный состав нефти и процентное содержание бензиновых и керосиновых фракций (дистилляты) зависит от месторождения.

В мировой практике принято классифицировать сырую нефть по содержанию в ней серы и плотности. По содержанию серы нефти подразделяются на малосернистые, сернистые и высокосернистые. По плотности нефти подразделяются на три группы: на долю легких нефтей приходится около 60 % мировой добычи, на долю средних до 31 %, на долю тяжелых – около 10 %. Компоненты тяжелой нефти состоят в основном из тяжелых масел, смол и парафинов, которые совместно с механическими примесями (глина, песок, ржавчина) составляют «мертвые остатки» в грузовых танках. Нефти именуются по месту их добычи. Смешение двух сортов нефти недопустимо. Вязкость сырой нефти изменяется в широких пределах и зависит от химического и фракционного состава и содержания асфальтосмолистых веществ. В зависимости от фракционного состава и давления насыщенных паров температура вспышки колеблется от -35°С до +28°С, т. е. сырая нефть является очень опасным грузом, поэтому его транспортирование осуществляется под слоем инертного газа. Используя свойства сырой нефти растворять смолистые и парафино-асфальтовые отложения, ее применяют для мойки танков. Нефть в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. Нефть не аккумулирует статическое электричество. Сырая нефть является сырьем для производства нефтепродуктов: топлива, смазочных материалов, растворителей, дорожных покрытий, нефтехимического сырья и других целей.

Мазут – густая жидкость, темно-коричневого цвета, остаток после отгона от нефти бензина, керосина и фракций дизельного топлива. Применяют как котельное топливо для производства моторных топлив, битумов, кокса. Классифицируется по содержанию серы: малосернистый до 0,05 %S, высокосернистый до 3,5 %S.

Мазут по назначению подразделяют на топочный и флотский. Флотский мазут имеет большую теплотворную способность и менее вязкий по сравнению с топочным. Мазут с водой образует стойкую эмульсию. Слив и налив мазута, ввиду его высокой вязкости, производится при высокой температуре, поэтому для перевозки мазута используются танкеры, оборудованные мощной системой подогрева груза.

Плотность мазута = 0,9250–0,9490; температура вспышки – свыше 90°С; не аккумулирует статическое электричество. Однако известно, что от испарения мазутов, даже при хранении его при температуре намного ниже температуры вспышки, может образоваться легковоспламеняющаяся атмосфера. Поэтому при грузообработке мазута следует принимать меры предосторожности.

Моторное топливо – топливо для малооборотных дизельных установок (судовых). Подразделяется на четыре сорта: солярное масло и более тяжелые (ДТ-1, ДТ-2, ДТ-3). Отрицательным качеством моторного топлива является его коксуемость, которая способствует образованию нагара. По внешнему виду моторное топливо напоминает флотский мазут, но оно менее вязкое.

Дизельное топливо – жидкое нефтяное топливо: керосиновые, газойлевые и солярные фракции прямой перегонки нефти (для быстроходных дизелей) и более тяжелые фракции или остаточные нефтепродукты (для тихоходных дизелей). Подразделяется на четыре сорта в зависимости от температуры застывания:

- арктическое (А) при температуре воздуха (-50°С);

- зимнее северное (ЗС) при температуре воздуха (-30°С);

- зимнее (З) при температуре воздуха (-20°С);

- летнее (Л) при температуре воздуха 0°С и выше.

Зимние сорта дизтоплива отличаются от летних более легким фракционным составом, меньшей вязкостью.

Дизельное топливо характеризуется по Цетановому числу. Цетановое число – условная количественная характеристика воспламенительных свойств дизтоплива. Плотность = 0,8470–0,8670, температуры вспышки (64–71°С), более легкие сорта аккумулируют статическое электричество.

Топливо для реактивных двигателей (РТ, Т) – смесь керосиновых и бензиновых фракций нефти с различными присадками и гидроочисткой. К качеству РТ и Т чрезвычайно высокие требования – не допускается его обводнение и загрязнение механическими примесями. Плотность = 0,7730–0,7900, температура вспышки (-25 – -8°С), аккумулирует статическое электричество.

Автомобильные бензины различают по октановому числу, которое определяет антидетонационные свойства бензина. Чем выше октановое число бензина, тем с более высокой степенью сжатия можно эксплуатировать двигатель. Октановые числа бензинов, выходящих из нефтеперегонных аппаратов, составляют обычно 33–60 пунктов. Повышение октанового числа до уровня ГОСТ достигается путем добавления в бензин высокооктанового углеводорода (изооктана, стробензола и др.) или специальной этиловой жидкости, представляющей собой смесь тетраэтилсвинца с бромистым этилом. Бензин с добавкой тетраэтилсвинца называется этилированным. Он токсичен.

Авиационные бензины представляют собой смеси прямой перегонки и каталитического крекинга нефти с добавлением в них этиловой жидкости, красителя и антиокислителя. Маркируются по октановому числу и сортности (например, марка бензина Б-95/130 означает, что данный бензин имеет октановое число 95 и сортность на богатной смеси 130, т. е. на этом бензине двигатель развивает максимальную мощность на 30 % выше, чем на техническом изооктане).

При перевозке бензинов должны приниматься чрезвычайные меры пожарной безопасности и соблюдаться строгие меры по сохранению их качества. Бензин с водой не смешивается.

Бензины аккумулируют статическое электричество. Бензины токсичны. При содержании паров бензина в воздухе 0,07–0,28 % человек получает тяжелое отравление и теряет сознание.

Керосин – смесь углеводородов (С₁₂ – С₁₈), выкипающих в интервале температур 110–320°С. Получают дистилляцией нефти или крекингом тяжелых нефтепродуктов. Керосин применяют как реактивное топливо, горючее для тракторов и осветительных приборов, как растворитель, сырье для нефтеперерабатывающей промышленности. Октановое число тракторного керосина 40–45, = 0,8090–0,8190, t_всп = 4–28°С; осветительного = 0,8100, t_всп= 48°С. Аккумулирует статическое электричество, обладает высокой проницаемостью. С водой практически не смешивается.

Масла имеют широкую номенклатуру, состоящую из высоковязких консистентных смазок до жидких трансформаторных масел. Общим требованием к перевозке всех сортов является исключение их обводнения, загрязнения механическими примесями. Мутный цвет масла – первый признак наличия в них воды или механических примесей, = 0,8750–0,9300, t_всп = 120–217°С. Масла аккумулируют статическое электричество.

При хранении и перегрузке нефтепродуктов следует учитывать их потери. Эти потери делятся на 3 вида: к о л и ч е с т в е н н ы е, когда продукт не теряет своих свойств, а только уменьшается в результате утечки через фланцы и трубопроводы, переполнения емкости, аварии в емкостях и трубопроводах и т. п.; к а ч е с т в е н н о – к о л и ч е с т в е н н ы е, когда нефтепродукт за время хранения теряет некоторые качества за счет испарения наиболее ценных легких фракций; к а ч е с т в е н н ы е, когда при неизменном количестве теряется качество из-за смешения различных нефтепродуктов.

Для устранения количественных потерь в резервуарах выполняют следующие мероприятия: при негерметичности швов днища и корпуса производят чеканку и подварку швов, накладывают заплаты и бандажи, создают водяную подушку на днищах резервуаров; при негерметичности резервуарного оборудования (хлопушек, задвижек, люков, лазов, клапанов и т. д.) отверстия ликвидируют пришабриванием и шлифовкой соответствующих поверхностей, а также при помощи надежных прокладок; при просачивании через сальники (состояние сальников систематически проверяют) обновляют набивку; размораживание арматуры предупреждают отеплением и своевременным спуском подтоварной воды, при этом тщательно следят за спуском и применяют автоматически действующие краны; во избежание переливов устанавливают усиленный контроль за ходом заполнения емкостей; фильтрацию через стенки железобетонных, земляных, деревянных резервуаров предупреждают соответствующей облицовкой стенок и водяными подушками на днищах.

Для устранения качественно-количественных потерь от испарений необходимо выполнять следующие мероприятия: повседневно наблюдать за герметичностью резервуаров (особенно крыш) и не допускать сквозной вентиляции через отверстия и неплотности арматуры; сокращать количество внутрискладских перекачек для уменьшения потерь от «больших дыханий»¹;

_________

¹ Изменение объема газового пространства резервуара в результате перекачки нефтепродуктов. Чем чаще и больше изменения объема газового пространства, тем интенсивнее идет процесс испарения.

полностью заполнять резервуары для сокращения их газового пространства и уменьшения потерь от «малых дыханий»², проводить измерения содержания резервуаров рано утром или поздно вечером, когда температура газа в резервуаре и температура окружающего воздуха уравновесятся; хранить легко испаряющиеся нефтепродукты в резервуарах с плоской крышей; хранить нефтепродукты на водяных подушках, поддерживая верхний уровень последних постоянным; устраивать «плавающие крыши», которые, находясь в соприкосновении с зеркалом нефтепродукта, также устраняют газовое пространство; затенять резервуары насаждением деревьев лиственных пород; делать защитные кожухи (из бетона, кирпича) и двойные стены у резервуаров и нагнетать воду в межстенные пространства; окрашивать резервуары светлыми лучеотражающими красками; устраивать на крыше водяной экран, для чего боковые стенки емкости делать возвышающимися, а в образовавшемся бассейне создавать постоянный ток воды; устанавливать оросители на крышах резервуаров; хранить нефтепродукты под давлением для сокращения потерь от «больших дыханий» и ликвидации потерь от «малых дыханий».

Устранение качественных потерь достигается ликвидацией пропусков в клинкетах танкеров и в резервуарных задвижках, когда смежные емкости содержат различный продукт; продуванием трубопровода, по которому перекачиваются различные продукты; промывкой и зачисткой емкостей для хранения разных нефтепродуктов в соответствии с правилами ГОСТ.

Вязкие нефтепродукты часто подогревают в емкостях и на судах, чтобы ускорить процессы слива и налива, уменьшить гидравлические сопротивления в трубопроводах, расплавить застывшие нефтепродукты. При подогреве достигается, кроме того, более быстрое отстаивание механических примесей, обезвоживание нефтепродуктов и осветление масел, а также ускоряется смешение нефтепродуктов.

В подогревательных устройствах циркулируют различные теплоносители; наиболее распространенным теплоносителем является водяной насыщенный пар давлением 7–8 атм; горячие газы применяются ограниченно – в регенерационных установках и автоцистернах (используются выхлопные газы); горячая вода менее эффективна и применяется в качестве теплоносителя редко. Горячие нефтепродукты (с высокой температурой вспышки) используют для подогрева тугоплавких нефтепродуктов. Электроэнергию вследствие высокой температуры греющих проводников и опасности, связанной с ее применением, используют только для подогрева продуктов с высокой температурой вспышки.

Способы подогрева зависят от свойств нефтепродуктов и характера емкости. В резервуарах, железнодорожных цистернах и нефтеналивных судах применяют следующие способы:

змеевиковый подогрев – теплоноситель (пар, горячая вода, горячие нефтепродукты), циркулируя по системе трубчатых змеевиков, отдает тепло продукту. Этим способом разогревают все нефтепродукты, особенно масла, в

_________

² Изменение объема газового пространства резервуаров в результате сжатия и расширения нефтепродуктов от дневных и ночных колебаний температуры воздуха.

которых недопустимо наличие даже следов воды;

водозеркальный подогрев – тепло отдается горячей водяной подушкой, находящейся под нефтепродуктом; водяная подушка подогревается паром, поступающим через сеть перфорированных труб, или просто нагнетанием горячей и спуском холодной воды. Этот способ можно применять для подогрева нефтепродуктов, в которых наличие следов воды не имеет большого значения (например, топочные мазуты, моторные масла, гудроны, бензолы и т. п.);

подогрев острым паром – пар, инжектируясь через перфорированную сеть труб непосредственно в массу нефтепродуктов, сообщает им тепло; острым паром разогревают топочные мазуты в железнодорожных цистернах и на судах.

электроподогрев осуществляется электрогрелками, погружаемыми в нефтепродукт; этим способом разогревают главным образом масла, обладающие высокой температурой вспышки;

циркуляционный подогрев – в емкость насосом подается разогретая порция нефтепродукта, которая после разогрева застывшей массы отсасывается, пропускается через подогреватель и вновь нагнетается в емкость; процесс длится до полного разогрева нефтепродукта.

В нефтепроводах продукт подогревается параллельными трубопроводами с циркулирующими теплоносителями.

При погрузке нефтепродукта нефтебаза выдает на танкер качественный сертификат (паспорт), в котором указывается свойства продукта: плотность при 20°С, октановое число, температура вспышки, застывания, начала и конца кипения, йодное число, механические примеси, содержание воды (6 %), цвет, прозрачность и т. п.

Для контроля состояния груза действующими Государственными стандартами и техническими условиями предусмотрен порядок отбора и хранения проб. Пробы различают индивидуальные, донные, средние, трубопроводные, контрольные. Индивидуальная проба берется пробоотборником из конкретной точки емкости. Средней пробой называется смесь нескольких индивидуальных проб. Пробы берут сверху вниз с трех уровней: одну часть – с уровня на 200 мм ниже поверхности груза, три части – со средней взлива груза, одну часть – на расстоянии 250 мм от днища. При необходимости берется и анализируется донная проба на самом нижнем уровне танка.

На танкере с однородным грузом средние пробы берут с 5 % носовых и кормовых танков и 15 % средних танков, всего из 25 % танков.

Трубопроводная проба отбирается из контрольного краника в конце берегового трубопровода на причале. Проба берется из первой струи и затем через определенные промежутки времени. По окончании погрузки пробы смешивают, разливают в две литровые бутылки. Одну опечатывают сургучной печатью судна и вручают грузоотправителю, другую опечатывают печатью отправителя и вручают грузовому помощнику капитана. Трубопроводная проба является арбитражной. Кроме указанных проб, грузоотправитель отбирает резервуарные пробы, которые являются контрольными. Одна из них остается на нефтебазе, другая через капитана передается грузополучателю, третья вручается капитану.

К каждой бутылке с пробой прикрепляют этикетку, на которой указываются: наименование и марка нефтепродукта; завод-изготовитель или нефтебаза; номер партии или номер цистерны, резервуара, дата отбора пробы; номер стандарта или технических условий. Перед выгрузкой отбор проб производится по требованию грузополучателя. Пробы на судне хранятся 45 сут или в особых условиях 3 мес. Всякий отбор проб оформляется актом, в котором подробно указывается место отбора проб, а также какими печатями пробы опечатаны и кому вручены.