50

для древесины лиственных пород. Такой способ хранения требует постоянного контроля за состоянием груза и температурой в массе штабеля.

5.Наливные грузы

5.1.Транспортные характеристики наливных грузов

Подразделяются на 4 класса: нефть и нефтепродукты, пищевые (прочие), химические, сжиженные газы. ØТранспортные характеристики:

üобъемно-массовые: плотность, вязкость давление, фракционный состав, органолептические характеристики; üтеплофизические: температуры плавления, застывания, испаряемость, тепло– и температуропроводность, тепло-

емкость, диэлектрические свойства; üхарактеристики опасности: температуры вспышки, воспламенения, самовоспламенения, концентрационные и

температурные пределы воспламенения, скорость выгарания, давление взрыва, коррозионность, токсичность, октановое, цетановое и йодной число, экологическая опасность.

©Плотность определяется при помощи ареометра или гидростатических весов. Точность измерения плотности нефтепродуктов ареометром составляет0,05%, а в лабораторных условиях с помощью гидростатических весов или пикнометра – до 0,005%. Плотность высоковязких нефтепродуктов определяется расчетами. Пробу исследуемого продукта смешивают с таким же количеством маловязкого растворителя, плотность которого известна, и определяют плотность смеси. Часто относительную плотность наливных грузов называют «удельным весом», что неверн. Для определения количества (массы) груза необходимо знать плотность, а для определения плотности значение относительной плотности (удельного веса) нужно умножить на величину стандартной плотности воды: rt = dt ×rст.

Относительная плотность– плотность по отношению к стандартному веществу. В СНГ стандартной является плотность воды при температуре 4°С, приравненная 1 т/м3 (0,999973), поэтому относительная плотность (удельный вес) нефтепродукта численно равна истинной плотностиdt4 = rt, т. е. не требует пересчетов. В некоторых странах приводится удельный вес жидкостей d, отнесенный к плотности воды при температуре 15, 20°С или 60°F.

Удельный вес жидкостей d, отнесенный к плотности воды при температуре15, 20°С или стандартная плотность в

Коэффициенты объемного расширения b в зависимости от плотности нефтепродуктов приведены в лаб. раб. 8. ©Вязкость определяет подвижность (текучесть) жидкости и оказывает существенное влияние на условия транспор-

тирования, перекачки и выполнения операций по сливу и наливу. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость. Вязкость зависит от температуры и давления.

Динамическая вязкость – сопротивление внешним силам, вызывающим течение жидкости. Эта сила прямо пропорциональна скорости сдвига, коэффициент пропорциональности – коэффициент динамической вязкости. Его отношение к плотности – кинематическая вязкость.

Возникновение пузырьков газа (паров) при большой скорости перекачки –кавитация. Давление определяется наличием легких (низко кипящих) компонентов.

Октановое число определяет детонационную стойкость, за 100 % принят изооктан.

Цетановое число характеризует дизельное топливо по способности его к самовоспламенению при впрыскивании его в камеру сгорания. При высоком значении этого числа (45÷50) топливо сгорает полностью и равномерно.

Йодное число характеризует химическую стабильность (наличие в топливе непредельный углеводородов). ©Химическая и физическая стабильность означает постоянство химического и физического состава в течение оп-

ределенного периода времени. Нефть и нефтепродукты в процессе хранения вступают в контакт с кислородом, металлом, светом, повышенной температурой и другими факторами, которые обусловливают процессы окисления, полимеризации и конденсации. Наибольшие изменения свойств наблюдаются в результате окисления кислородом воздуха химически наиболее неустойчивых соединений, входящих в состав нефтепродуктов(например, непредельных углеводородов крекинг-бензина). Образующиеся при этом смолы и нерастворимые осадки резко ухудшают качество топлива. Процесс окисления – самоускоряющийся процесс, так как образовавшиеся кислые соединения становятся в свою очередь катализаторами и увеличивают скорость реакции. Катализаторами окислительного процесса являются также вода, механические примеси и сернистые соединения. Содержавшийся в бензине тетраэтилсвинец способствовал повышению активности окисления, а под действием температуры, солнечного света и других агрессивных факторов разлагался, образуя белый осадок – двуокись свинца. Скорость окисления зависит от объема резервуара хранения или тары и с уменьшением объема увеличивается. Наиболее быстро теряют химическую и физическую стабильность бензины. Дизельное топливо более устойчиво сохраняет свои свойства.

Химическая стабильность характеризуется йодным числом и индукционным периодом (временем, в течение которо-

го испытуемое топливо, находящееся в условиях, регламентированных стандартами, практически не подвергается окислению). Индукционный период бензинов, например, должен составлять не менее450 – 900 мин. Для увеличения срока годности топлива в него добавляют специальныеантиокислительные присадки. На основе химической стабильности установлены предельные сроки хранения нефтепродуктов(0,5 – 6 лет) в зависимости от типа топлива, хранилища и климатической зоны. Физическая стабильность означает постоянство фракционного состава и упругости паров, достигаемое хранением и перевозкой в герметических емкостях, исключающей потери легких фракций.

51

В зависимости от температуры вспышки горючие жидкости делятся на: легковоспламеняймые (кратковременный источник воспламенения (искра)), средневоспламеняймые (длительный источник (спичка)), трудновоспламеняймые (мощный источник (костер)).

5.2. Нефть и нефтепродукты

Нефть и продукты ее переработки представляют обширную группу грузов, находящихся в различных агрегатных состояниях и имеющих специфические свойства.

ØСырая нефть представляет собой горючую маслянистую жидкость, обладающую характерным запахом, цвет которой меняется от светло–желтого до коричневого, почти черного. Физические и химические свойства нефти зависят от ее месторождения и даже горизонта залегания.

Нефть – это сложная смесь различных веществ, поэтому для ее характеристики необходимо выяснить химический, групповой и фракционный состав. Химический состав нефти: углерод 83 – 87%, водород 11 – 14%, кислород и азот 0,1

– 1,5%, сера 0,05 – 5,0%. Групповой состав нефти характеризует количественное содержание парафиновых (10 – 70%), нафтеновых (25 – 75%), ароматических (5 – 30%) углеводородов и различных гетероорганических соединений. По групповому составу определяют способы переработки нефти и назначение полученных нефтепродуктов.

Сырая нефть делится:

üпо плотности: на легкую (0,65 –0,87 г/см3(т/м3)), среднюю (0,871 –0,91) и тяжелую (0,911 –1,05); üпо содержанию серы: мало–, средне– и высокосернистой (опасно обводнение).

©Фракционный состав определяет количество продукта в процентах от общего объема, выкипающее в определенных температурных режимах. В нефти различают легкие (светлые) фракции, выкипающие при температуре до 350°С, и тяжелые (темные) с температурой кипения выше350°С. Легкие являются основой для получения светлого топлива (бензин различного назначения, керосин и т.д.), тяжелые – для получения мазута и продуктов его переработки. Содержание легких фракций в объеме нефти составляет не более30 – 50%. Фракционный состав существенно влияет на плотность и испаряемость, которые характеризуют эффективность использования нефтепродуктов и величину потерь от испарения.

Наиболее важной физической характеристикой нефти является еевысокая теплотворная способность, достигающая 46 МДж/кг, поэтому нефть перерабатывают в основном для получения различных сортов топлива.

ØПроцесс переработки нефти состоит из трех этапов: подготовки к переработке, переработки и очистки полученных нефтепродуктов. В зависимости от состава нефти и необходимости получения продуктов определенного качества различают физические и химические способы переработки.

©В процессе физического способа (прямой перегонки) нефть разделяют на фракции потемпературам кипения без разрушения молекулярной структуры. Технологический процесс прямой перегонки состоит из нагревания, испарения, конденсации и охлаждения при атмосферном давлении. В результате получают: бензин (3÷15%), лигроин (7÷10%), керосин (8÷20%), газойль (7÷15%), масляные дистилляты (20÷25%) и мазут (65÷90%).

©Разгонка мазута на фракции производится на аппаратах, работающих в условиях вакуума, что позволяет снизить температуру кипения с 450÷500 до 220°С и избежать разложения углеводородов. В результате получают тяжелый газойль, соляр, масляные дистилляты и гудрон. Сравнительно небольшой выход бензинов при прямой перегонке нефти привел к внедрению химических способов переработки: крекинг (термический и каталитический), пиролиз и др.

©Термический крекинг (процесс расщепления длинных молекул тяжелых углеводородов на более короткиемо лекулы низкокипящих фракций) протекает в условиях высоких температур(до 500÷700°С) и высокого давления (4÷6 МПа). В результате термического крекинга получают светлое топливо из мазута или нефтяных остатков (гудрона и полугудрона): крекинг–бензин (30÷35%), крекинг–газы (10÷15%), крекинг–остатки (50÷55%). Полученные крекинг– бензины нестабильны, а поэтому используются только как составные части моторного топлива.

©Каталитический крекинг протекает при высоких температурах и присутствии катализаторов(алюмосиликатов), что позволяет снизить давление до0,2÷0,3 МПа. При таком способе переработки значительно повышается качество полученных нефтепродуктов, а выход крекинг–бензинов достигает 35– 40%, однако подготовка исходного сырья достаточно сложная.

©Пиролиз – процесс получения жидкой смолы и газов из керосина при температуре650°С. Из жидкой смолы в последующих стадиях переработки извлекают ценные ароматические углеводороды (бензол, толуол и др.).

©Последним этапом переработки нефти являетсяочистка полученных полуфабрикатов (особенно светлых) с целью удаления смолистых веществ, кислородных и сернистых соединений, являющихся вредными примесями и снижающих качество нефтепродуктов. Товарные нефтепродукты получаются компоновкой однородных полуфабрикатов, полученных различными способами переработки нефти с введением в смесь специальных присадок и добавок, обеспечивающих необходимые эксплуатационные качества.

ØПродукты переработки нефти (светлые и темные) в зависимости от назначения условно делятся на три группы:

топливо, смазочные материалы, прочие продукты.

©К светлым относятся: бензин, керосин, лигроин, топливо для реактивных двигателей, некоторые сорта дизельного топлива; к темным – сырая нефть, мазут, моторное топливо.

©К группе топлива относятся: топливные газы, моторное топливо, дизельное, топливо для реактивных двигателей, газотурбинных установок, котельное (в основном малосернистые и сернистые мазуты) и печное топливо. Наличие серы повышает токсичность и коррозионность мазута. Мазуты делятся на топочные, флотские и топливо для мартеновских печей. Вязкие мазуты при перевозке необходимо подогревать.

©Группа смазочных материалов в зависимости от агрегатного состояния подразделяется на жидкие масла и пластичные (консистентные) смазки. Жидкие масла используются для смазки трущихся деталей и узлов установок, работающих в самых различных режимах и условиях. Кроме того, жидкие масла могут использоваться как диэлектрики, охлаждающие жидкости при закалке, как жидкости в гидравлических системах и т.д. Основным свойством смазочных

52

масел является способность образовывать на поверхности трущихся тел достаточно прочную масляную пленку, прочность которой тем больше, чем выше вязкость масла., Масла должны быть стабильными, стойкими против окисления, обладать антикоррозионными свойствами. Пластичные смазки имеют мазеобразную консистенцию и по назначению подразделяются на антифрикционные, защитные (антикоррозионные) и уплотнительные. Пластичные смазки получают введением в жидкие нефтяные масла специальных загустителей.

©К группе прочих нефтепродуктов относится большой ассортимент продуктов, имеющих самое различное применение – это растворители и осветительные керосины; парафины и церезины, битумы нефтяные и пек; электродный кокс и сажа; специальные продукты узкого применения (нефтяные кислоты, пенообразователи для литейных форм, смягчители для резины и др.). К группе прочих относятся также нефтепродукты, служащие сырьем для нефтехимической и химической промышленности: низкомолекулярные предельные углеводороды(метан, этан, пропан, бутан), низкомолекулярные омфины (этилен, пропилен, бутилен), ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, нафталин), а также сернистые и кислотные соединения.

Температура при наливе нефти и нефтепродуктов должна быть на5°С меньше температуры вспышки, если нет или температура вспышки меньше 61°С – то жидкость относится к легко воспламеняемым жидкостям (ЛВЖ).

5.3. Жидкие химические грузы

Международная палата судоходства издала в1971 г. «Руководство по безопасности танкеров(химические продукты)». Ассамблея Международной морской консультативной организации(ИМКО) (сейчас ИМО) утвердила «Свод по конструкции и оборудованию судов, перевозящих опасные химические грузы наливом». В котором все химические на-

ливные грузы и суда по виду и степени опасности разделены на три группы: наиболее опасные, менее опасные, умеренно опасные. Все жидкие химические грузы относятся к вредным (ядовитым) веществам.

В соответствии с Марпол 73/78 к ядовитым жидким веществам относятся вещества: 1. давление паров, которых при температуре 37,8°С не превышает 0,28 МПа; 2. перечисленные в специальном Дополнении или отнесенные к категориям A, B, C, D по степени опасности:

А – наиболее опасные. Биоаккумулируемые и опасные для живых организмов, здоровья человека или высоко токсичные для организмов моря (TLm < 1 г/м3) и вещества умерено токсичные(10 > TLm ³ 1), но обладающие дополнительной опасностью (ТЭС, сероуглерод);

В – опасные для морских ресурсов или здоровья. Ухудшают условия отдыха на море и сохраняют опасность не более недели. Умеренно токсичные (10 > TLm ³ 1) и мало токсичные (100 > TLm ³ 10) с дополнительной опасностью;

С – незначительная опасность для морских организмов и людей, незначительно ухудшают отдых на море, но требу-

ют специальных условий эксплуатации судов. Мало токсичные (100 > TLm ³ 10) и практически нетоксичные (1000 > TLm ³ 100);

D – представляют определенную опасность. Практически не токсичные (1000 > TLm ³ 100) или вызывающие появление осадков на дне, поглощающие кислород, опасные для здоровья человека (LD50 < 5 мг/кг) и умеренно опасные (50

> LD50 ³ 5).

Наливные химические грузы по степениопасности для здоровья находящихся на судне людей классифицируются на четыре класса. По степени образования зарядов статического электричества грузы делятся в зависимости от способности аккумулировать эти заряды на два подразряда: аккумулирующие статическое электричество; не аккумулирующие статическое электричество. По степени опасности вступления в реакцию грузов друг с другом, с водой и материалами судовых конструкций грузы делятся на четыре группы.

При перевозке жидких ядовитых веществ Балтийское и Черное моря – особые районы.

Противотоксичный режим– порядок выполнения работ и использования защитного снаряжения, при котором обеспечивается безопасность. Реакционная способность – свойство груза вступать в опасную реакцию с другими веществами, водой и конструкциями судна. По степени реакционной опасности грузы делятся на 4 группы:

üреакции приводят к катастрофическим последствиям для судна, экипажа или для других судов, береговых объектов и людей, находящихся на расстоянии от судна;

üвызывают повышение температуры более 50°С (начальная 20°С), с выделением газа; üприводит к порче (повреждению) самого груза, других грузов или и то и другое одновременно; üтеряют качество при длительном хранении (полимеризация, окисление, разложение).

5.4. Пищевые наливные грузы

Классификация пищевых и других грузов растительного и животного происхождения, перевозимых наливом; ©Подкласс спирты этиловые: группы спирты–ректификаты и спирты коньячные.

©Подкласс виноматериалы: группы сухие и крепленые виноматериалы.

©Подкласс растительные и животные жиры:

òгруппа твердые растительные и животные жиры: говяжий, свиной, бараний, китовый жир (зубатых); пальмовое, кокосовое, пальмоядровое масло; пальмовый стеарин;

òгруппа жидкие растительные и животные жиры;

sподгруппа высыхающие растительные и животные жиры: тунговое, касторовое, сафлоровое, ойтицикоеое, льняное масло; китовый (усатых) и рыбий жир;

sподгруппа невысыхающие жидкие растительные и животные жиры: арахисовое, бассиевое, капоковое, рапсовое, хлопковое, кунжутное, кукурузное, подсолнечное, оливковое, соевое масло; животный костный жир.

©Подкласс патоки (мелассы). ©Подкласс вода.

Этиловый спирт (этанол, винный спирт), С2Н5ОН, бесцветная жидкость с характерным запахом. Получается в результате брожения пищевого сырья, гидролизом растительных материалов и синтетически(гидратацией этилена).

53

Очищается ректификацией (пищевой спирт–сырец – от сивушного масла). Спирт–ректификат (tкип 78,15 °С) содержит

~ 4,5% воды; может быть обезвожен (превращен в спирт абсолютный). Октановое число » 115. Применяется для получения синтетического каучука, этилового эфира и других, как растворитель, для приготовления спиртных напитков.

Спирт–ректификат представляет собой бесцветную, прозрачную, легкоподвижную жидкость с алкогольным запахом и жгучим вкусом, главным компонентом которой является этиловый спирт. Спирты–ректификаты обладают большой летучестью и скоростью испарения, высокой способностью к адсорбции и растворению посторонних пахучих и других веществ, интенсивно поглощают воду и смешиваются с ней в любых пропорциях. Спирты–ректификаты относятся к легковоспламеняющимся жидкостям, пары которых в смеси с воздухом образуют горючие и взрывоопасные концентрации. По степени огневзрывоопасности спирт–ректификат может быть приравнен к нефтепродуктам. При сливе и наливе спирт–ректификат способен накапливать заряд статического электричества. На качество спирта при транспортировании основное влияние оказывают материал грузовых емкостей, трубопроводов, насосов, температура груза, относительная влажность окружающей среды

Коньячный спирт – продукт перегонки коньячных виноматериалов, делится на молодой и выдержанный. Молодой, не бывший в контакте с дубовой древесиной коньячный спирт, бесцветный. Выдержанный содержит экстрактивные вещества дубовой древесины и обладает цветом от светло– до темно–соломенного. В выдержанных коньячных спиртах, кроме спирта и воды, содержатся экстрактивные компоненты. С увеличением возраста коньячного спирта увеличиваются динамическая и кинематическая вязкость, плотность и поверхностное натяжение. Коньячные спирты обладают большой летучестью и скоростью испарения, высокой способностью к адсорбции и растворению посторонних пахучих

идругих веществ, смешиваются с водой в любых пропорциях. По своим свойствам коньячные спирты относятся к легковоспламеняющимся жидкостям. Пары спирта в смеси с воздухом образуют горючие и взрывоопасные концентрации. При сливе и наливе коньячного спирта в емкости могут образовываться заряды статического электричества.

Виноматериалы – продукт алкогольного брожения виноградного сока или мезги, подразделяются на сухие, крепкие

идесертные. Все виноматериалы характеризуются наличием сильных органических кислот, спиртов, эфиров, дубильных, красящих, азотистых и других веществ. Виноматериалы – легкоподвижные, летучие жидкости с характерным запахом, вкусом и цветом от светло–соломенного до светло–желтого для белых сортов и от розового до темно–красного для красных; обладают высокой способностью к адсорбции и растворению посторонних пахучих и других веществ, смешиваются с водой в любых пропорциях; оказывают активное коррозийное воздействие на металлыи их сплавы.

Пищевые растительные жиры подразделяются на нерафинированные, гидратированные, рафинированные без де-

зодорации и рафинированные с дезодорацией. Пищевые животные жиры подразделяются на жиры наземных животных

ижиры морских млекопитающих и рыб. При комнатной температуре растительные и животные жиры могут иметь

жидкую, мазеобразную или твердую консистенцию, поэтому они подразделяются на твердые и жидкие жиры. По степени высыхания и образования твердой пленки на воздухе жиры делятся на высыхающие и невысыхающие. В жидком состоянии растительные и животные жиры прозрачные, маловязкие, подвижные жидкости со специфическим запахом и

нечного света, продолжительность хранения, материал емкостей, трубопроводов, насосов, а также их исходные качественные показатели.

При повышенной температуре и влажностижиры подвержены более интенсивному окислению и порче под воздействием кислорода воздуха. Солнечный свет ускоряет процесс окисления. Повышенная температура и вода способствуют развитию в жире микроорганизмов и грибков.

Специфической характеристикой масла является кислотность и йодное число. Кислотность –характеризуется кислотным числом, то есть числом миллиграммов едкого калия, необходимого для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащиеся 1 г масла или жира. Чем выше кислотность, тем больше масло подвержено окислению. Йодное число –число граммов йода, вступающее в химическое соединение со 100 г масла. Йодное число характеризует чистоту