1. Физические и химические свойства наливных грузов

Нефть и нефтепродукты объединяют по присущим им общим при­знакам в группы:

светлые нефтепродукты - бензин, керосин, дизельное топливо и др.;

темные нефтепродукты - сырая нефть, мазут, моторное топливо, гудрон и др.;

масла - все виды масел.

Нефть и нефтепродукты по пожаро- и взрывоопасности подразде­ляются на:

легко воспламеняющиеся вещества - способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой энер­гией;

вещества средней воспламеняемости - способные воспламеняться от длительного воздействия источника зажигания с низкой энергией;

трудно воспламеняющиеся вещества - способные воспламеняться только под воздействием мощного источника зажигания.

Легковоспламеняющиеся жидкости по температуре вспышки (наи­меньшая температура, при которой счесь паров жидкости с воздухом вспыхивает при поднесении к ней пламени), классифицируются на:

особо опасные - температура вспышки меньше -18°С;

постоянно опасные -температура вспышки от -18°С до+23°С;

опасные при повышенной температуре - температура вспышки от +23°С до +61°С.

Смесь углеводородов с воздухом не может гореть, если соотношение смеси газов и воздуха находится за пределами двух концентраций, из­вестных как нижний (НПВ) и верхний пределы взрываемости (ВПВ) или воспламеняемости. Зона взрываемости паров углеводородов нефтепро­дуктов практически находится в пределах от 1% смеси паров с воздухом по объему для НПВ и до 10% смеси паров с воздухом для ВПВ.

Кроме температуры вспышки для характеристики нефтепродук­тов применяют величины:

температуру воспламеняемости - наименьшая температура, при которой нефтепродукт воспламеняется и горит от поднесенного от­крытого пламени не менее 5 с при атмосферном давлении;

температуру самовоспламенения - температура, при которой про­исходит самовоспламенение паров нефтепродуктов без поднесения открытого огня;

температуру застывания - температура, при которой нефтепродукт теряет подвижность;

плотность - отношение массы жидкости к ее объему;

динамическую вязкость - сила сопротивления относительному дви­жению двух слоев жидкости;

кинематическую вязкость - отношение динамической вязкости к плотности жидкости;

условную вязкость - отношение времени истечения определенного количества испытуемой жидкости при определенной температуре (в мировой практике 15°С, в России и некоторых других странах - 20°С) к времени истечения такого же количества дистиллированной воды.

По степени вязкости нефть и ее продукты подразделяются на:

невязкие - до 1.0 мм²/с;

маловязкие - 1.0 - 35 мм²/с;

средней вязкости - 36 - 148 мм²/с;

высоковязкие - свыше 148 мм²/с.

С увеличением температуры груза вязкость уменьшается.

Нефть и нефтепродукты восприимчивы к образованию в них опас­ных зарядов статического электричества, что необходимо учитывать при выполнении грузовых и балластных операций.

Когда в нефти и нефтепродуктах присутствует даже небольшое коли­чество воды во взвешенном состоянии, а также воздуха или окислов ме­таллов, их опасность к образованию опасных зарядов статического элек­тричества резко увеличивается.

В нефтепродуктах опасные величины потенциалов статического электричества образуются при:

движении по трубопроводам со скоростью, превышающей 1 м/с;

свободно падающей струе груза;

продувании сжатым воздухом или паром грузовых шлангов или тру­бопроводов.

Нефтепродукты и их газы обладают ядовитыми свойствами и при не­соблюдении правил обращения с ними могут вызвать отравление.

В состав некоторых сортов нефти входит опасный газ - сероводород. Если содержащийся в грузе сероводород находится в концентрациях, опасных для вдыхания, грузоотправитель обязан уведомить об этом капи­тана танкера в письменной форме.

Классификация и конструктивные особенности танкеров

В соответствии с СОЛАС-74 все танкеры подразделяются с точки зрения пожарной безопасности на две категории:

— танкеры для перевозки сырой нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 60 °С и давлением паров ниже атмосферного;

— танкеры для перевозки нефтепродуктов с температурой вспышки свыше 60 °С.

Неф­тяные танкеры по назначению классифицируются в соответствии с Добавлением В к Международному свидетельству о предотвращении загрязнения нефтью (IOРР):

— танкеры для перевозки сырой нефти;

— танкеры-нефтепродуктовозы;

— танкеры для сырой нефти/нефтепродуктов;

— танкеры для битумных растворов;

— танкеры-химовозы;

— комбинированные суда: нефтенавалочник/рудовоз (ОБО) (О/О) — OIL/ORE.

К каждому из перечисленных типов танкеров предъявляются определенные требо­вания по конструктивной защите танков, оборудованию и методам мойки и защите танков, порядка сброса балласта и нефтесодержащих смесей.

В мировой практике принято следующее разделение танкеров по дедвейту: мало­тоннажные до 5 тыс. тонн, среднетоннажные до 30 тыс. тонн, крупнотоннажные свы­ше 30 тыс. тонн, в свою очередь крупнотоннажным танкерам даны следующие наиме­нования:

Supertanker 30-70 тыс. тонн;

Mammath tanker 70-150 тыс. тонн;

VLCC 150-300 тыс. тонн;

ULCC 300-800 тыс. тонн;

Megatanker 1 млн. тонн;

Существенное влияние на конструкцию танкеров, оборудование и их эксплуатацию оказывают опасные свойства грузов, которые они перевозят, и вред, который могут причинить эти грузы окружающей среде и человеку, в случае аварии танкера.

Конструктивное развитие средне- и крупнотоннажных нефтетанкеров характери­зуются в настоящее время одним общим направлением — переходом к «экологиче­скому» устройству судового корпуса и внутреннего оборудования, предотвращающего загрязнения моря. Европейский стандарт танкера «ЕЕЕ» — экологический, экономи­ческий, европейский танкер.

Конструкция корпуса танкера. Требования безопасности к танкерам регламенти­руются, правилами МАРПОЛ-73/78 и СОЛАС-74, рекоменда­циями ИМО.

В качестве основного типа наливного судна принято однопалубное судно с кормо­вым расположением машинного отделения, корпус которого разделен продольным и поперечными переборками на грузовые отсеки – танки.

Грузовые танки и сливные цистерны в противопожарных целях должны быть отде­лены от машинного отделения, грузового трюма, постов управления и служебных по­мещений с помощью коффердамов.

По всей длине судна от кормовой надстройки до полубака проложен переходной мостик, чтобы обеспечить прокладку труб, кабелей, и передвижения экипажа. Он должен иметь прочную конструкцию, достаточное количество упругих и скользящих связей.

В районе грузовых танков на палубе должно быть установлено, вместо фальшбор­та, только леерное ограждение, с целью избежания скопления на палубе углеводород­ных паров и скопления забортной воды в штормовых условиях. Фальшборт с откры­тыми портиками устанавливается только вне грузовых танков.

Грузовой танк и его размеры Разделение грузовых помещений на танки и ограничение их размеров вызвано необходимостью:

— уменьшить свободную поверхность жидкости, для уменьшения момента инер­ции свободной поверхности, вызываемой качкой судна.

- обеспечения непотопляемости танкера;

- уменьшения размеров загрязнения моря нефтью в случае аварии;

Размеры и расположение грузовых танков должны отвечать особым требованиям.

Новые суда строятся с двумя продольными переборками и двойным дном, междудонное и межборто­вое пространство используется для изолированного балласта. При этом грузовые танки имеют гладкие поверхности, т. к. весь набор находится внутри двойных конструкций.

Гладкие поверхности позволяют обеспечить надежное покрытие, упрощают зачистку танков, улучшают подток груза к всасывающим патруб­кам, сокращают время грузообработки танкера.

На днище грузового танка располагаются трубопроводы грузовой и зачистной ма­гистрали, система подогрева груза — змеевики. У кормовой переборки находятся за­мерные трубы для определения уровня груза в танке и дистанционные указатели уров­ня, штоки для управления клинкетами. Каждый грузовой танк имеет горловину — «расширитель», сечением около I м², с высотой комингса 0,8 м. Расширитель закрыва­ется крышкой в водонепроницаемом исполнении. На крышке имеется смотровое окно диаметром 200-300 мм. Через окно ведется наблюдение за грузом, производятся кон­трольные замеры уровня взлива груза (пустот) с помощью футштока — «крестовины», а также отбор проб. От горловины до днища танка установлен металлический трап с промежуточными площадками. Не рекомендуется устанавливать в одном поперечном сечении горловины центральных и бортовых танков. В грузовую палубу вварены люч­ки диаметром до 400 мм для переносных моечных машинок. Таким же образом обору­дуются отстойные и сливные танки.

Танки имеют сообщение через клапана с палубным стояком, через который при повышении давления стравливаются инертные и другие газы.

Также имеются предохранительные клапана (+1400 мм вод ст./-300 мм .вод.ст).

Насосное отделение. Помещение для грузовых насосов располагается в корму от грузовых танков, рядом с машинным отделением. От грузовых танков насосное отделе­ние отделено коффердамом или является коффердамом между машинным отделением и грузовыми танками. В насосном отделении размещаются грузовые и зачистные насосы, системы управ­ления грузовыми операциями и переключения трубопроводов. Помимо этого в насосном отделении устанавливается оборудование и механизмы для мойки грузовых танков: на­сосы, подогреватели воды и др. Ко всем механизмам, клинкетам и приборам системы управления грузовыми операциями должен быть обеспечен безопасный доступ.

Отстойные танки. «Отстойные танки» (Slop tank) — танк, специально предназначенный для сбора остатков из танков, промывочной воды или других нефтесодержаших смесей.

Они состоят из двух/трех емкостей, сообщающихся между собой (1-я ступень и 2-я ступень). В емкости 1-й ступени отстаивается промывочная вода от ос­новного количества смытых остатков груза, во 2-й ступени обеспечивается более пол­ный отстой промывочной воды, что позволяет использовать ее по второму циклу мой­ки.

При перевозке последовательными рейсами одного сорта груза используется метод погрузки поверх остатков LOT (load over top): нефтесодержащая промывочная вода, включая балласт, отстаивается в отстойном танке, далее сепарируется и сбрасывается за борт, а отстоявшийся слой нефти возвращается в грузовой танк.

Новые нефтяные танкеры дедвейтом 20 000 т и более и каждый нефтепродуктовоз дедвейтом

30 000 т и более должны иметь :

систему контроля за давлением в танках:

танки изолированного бал­ласта (S.B.T. - Segregated Ballast Tanks), вместимость которых должна быть такой, чтобы судно могло безопасно совершать балластные перехо­ды, не прибегая к использованию нефтяных танков под водяной балласт.

Ни в коем случае водяной балласт не должен приниматься в нефтя­ные танки, за исключением случаев, когда в тяжелых условиях погоды, по мнению капитана, необходимо принять дополнительный водяной балласт в нефтяные танки для обеспечения безопасности судна. Такая дополни­тельная балластная вода обрабатывается и сбрасывается согласно Правилу 9 и в соответствии с требованиями Правила 15 MARPOL-73/78

танкер должен иметь одобренную Администрацией Систему контро­ля за количеством сбрасываемой в море нефти (Oil Discharge Monitor­ing - ODM).

Каждый новый танкер для перевозки сырой нефти дедвейтом 20 000 т и более должен быть оборудован системой очистки грузовых танков пу­тем мойки сырой нефтью. (Crude Oil Washing - COW).

Система инертных газов должна быть предусмотрена в каждом грузовом и отстойном танках.

Подготовка к погрузке

Производственная среда, в которой происходит моечный процесс, является взрывоопасной и токсичной. Перед началом мойки необходимо определить содержание кислорода и сероводорода в танках и принять в зависимости от полученных ре­зультатов стратегию мойки.

Танки моются горячей водой (могут добавляться моющие средства) под давлением специальными машинками (стационарными либо переносными). Вода после промывки направляется в отстойный танк, после отстоя перепускается в следующий отстойный танк, а оттуда забирается опять на промывку. После мойки содержание кислорода вентиляцией доводится до 21%, проверяется наличие опасных газов и вручную выбираются остатки.

Обмен информацией перед приходом танкера в порт

Перед приходом танкера в порт происходит обмен информацией между терминалом и капитаном.

Обычно капитан сообщает портовым властям следующее:

общее количество и наименование груза на борту и то количество груза, которое предназначено для выгрузки/погрузки в порту захода;

оборудовано ли судно СИГ - системой инертных газов (IGS - Inert Gas System) и какова концентрация кислорода и сероводорода в грузовых помещениях на приход;

количество нефтеостатков на борту и намерено ли судно выгрузить их в порту;

имеет ли судно намерение использовать систему мойки сырой нефтью танков или нет;

детали расположения судовых манифолдов, их тип и размер;

Обычно терминал сообщает капитану следующее:

требования по использованию инертной газовой системы;

количество груза для погрузки;

требования по мойке грузовых танков сырой нефтью;

Перед погрузкой подписывается совместный чек-лист и выполняется инспекция грузовых и Slop танков на предмет определения количества в них остатков предыдущих грузов. После завершения инспекции заполняется специальная форма об определенных остатках грузов в танках (O.B.Q. Report). Эти остатки должны быть учтены при расчете количества принятого груза. Если не обнаружено остатков предыдущих грузов в танках, то в этом случае издают Dry certificate.

Составляется и согласовывается с грузоотправителем и терминалом предваритель­ный грузовой план (ПГП). При перевозке однородного груза его распределение по тан­кам производится в соответствии с требованиями Информации капитану об остойчиво­сти и прочности судна и рекомендациями заводской инструкции. Ввиду больших нагру­зок, которые испытывает танкер на изгиб в процессе погрузки, особенно рейдовой, и при плавании с грузом, его продольная прочность проверяется по изгибающим моментам и перерезывающим силам в определенных сечениях.

Все танки должны быть заполнены инертным газом.

Способы погрузки /выгрузки груза. В процессе на­лива груза в танк в нем образуется противодавление паров, вытесняемых грузом, при сливе груза в танке образуется разреженная атмосфера.

В целях исключения этих явлений и повышения интенсивности грузообработки танкера используется три способа погрузки/выгрузки:

— «обычный способ» — при погрузке и выгрузке открывают смотровые окна или крышки расширителей, через которые происходит вытеснение паров или всасы­вание воздуха. Данный способ используется при грузообработке нелетучих и нетоксичных грузов;

— «закрытый способ» — при погрузке и выгрузке закрыты смотровые окна, замер­ные и слуховые отверстия. Вытеснение паров или всасывание воздуха происхо­дит через газоотводную систему в атмосферу либо на терминал через специальный шланг. Данный способ предписывается при об­работке летучих, токсичных грузов или инертизированных танков;

— погрузка «через верх» — loading overall (loading from the top). Погрузка произ­водится через расширитель с помощью шланга, опущенного до днища танка и закрепленного в пределах горловины. Данный способ погрузки разрешается производить при следующих условиях:

— нелетучий груз, температура которого на 10 °С ниже температуры вспышки;

— загружаемый танк дегазирован и не загрязнен летучими нефтепродуктами;

— терминал разрешил такой способ погрузки.

Погрузка и плавание с грузом.

Так как груз расширяется с увеличением температуры, то необходимо оставлять в танках пустоты (с запасом 2%), объем которых зависит от температуры воды и воздуха, которая может быть в рейсе.

Шланговка — присоединение с помощью гибкого шланга берегового грузового трубопровода к манифольду грузовой магистрали танкера. В месте соединения устанавливается поддон, подносятся опилки, песок, ветошь, кошма и огнетушители. Все шпигаты на палубе должны быть заглушены.

Одновременно со шланговкой производится заземление танкера, поднимается флаг «Браво», ночью включается красный огонь.

До начала погрузки в танки опускают до днища подвесные ли­нейки с водочувствительной пастой для определения количества воды под слоем груза.

Скорость налива в первоначальный период должна быть минимальной с целью проверки поступления груза только в намеченные танки и выявления протечек в со­единениях трубопроводов и шлангов. Помимо этого скорость налива в начальный пе­риод ограничивается с целью предотвращения всплеска жидкости, вытекающей из приемного патрубка (храпка) и образования брызг с зарядом статического электриче­ства, противоположим заряду атмосферы танков.

Современные суда имеют датчики, которые дают высоту уровня/пустот и температуру груза. производить замеры пустот с точностью до 0,5 см при условии хоро­ших погодных условий. Определение температуры груза нужно выполнять на трех уровнях и полученные температуры осреднить;

В практике перевозок наливных грузов для определения их количества Q пользу­ются относительной плотностью. Относительная плотность — это отношение массы жидкости в единице объема при определенной температуре к массе пресной воды в том же объеме при определенной температуре.

В Украине за единицу стандартной плотности принята плотность одного кубомет­ра пресной воды при температуре 4 °С, равная массе 1000 кг.

В грузовых документах на наливной груз указывается паспортная плотность.

Паспортная плотность — это отношение массы одного кубометра жидкости при температуре

20°С к стандартной плотности. Паспортная плотность обозначается ρ^20/4

Масса 1м³ жидкости при t = 20°С

ρ^20/4 = -----------------------------------------------

1000кг (1м³ пресной воды при t = 4°С

С помощью плотности определяется масса груза путем умножения объема груза на плотность. Как известно, с изменением температуры изменяется плотность жидкости, поэтому для определения действительной плотности при данной температуре необхо­димо произвести расчет, воспользовавшись следующей формулой:

ρ' = ρ^20/4 + λ (20 - t°)

где: ρ'— действительная плотность груза при данной температуре;

t° — фактическая температура груза;

ρ^20/4 — паспортная плотность груза;

λ — поправка на плотность груза при изменении его температуры на 1 °С, выбирается из специальной таблицы.

За рубежом широко применяется шкала АРИ (API@60) означающая число, служащее для определения плот­ности груза при 60°F. Оно было введено American Petroleum Institute (API) для определения плотности груза по специальным таблицам и повсемест­но используется в мировой практике. Число API определяется в лабора­торных условиях и указывается в коносаменте и сертификате качества груза.

Взаимосвязь между плотностью груза ρ^20/4 и числом API следующая:

ρ^20/4 = 142,175(API + 131.5) – 0,00799

Порядок отбора проб при погрузке. Качество груза определяется на основе ана­лиза пробы, взятой из обшей массы груза. Количество проб и методы их отбора зави­сят от рода груза и регламентируются дого­вором морской перевозки. Пробы отбираются не менее чем из 25% танков судна с трех уровней: верхнего, среднего и нижнего (донная) в соотношении 1:3:1. Взятые пробы перемешивают, полученную среднюю пробу разделяют на три части, разливают по чистым бутылкам и опечатывают их. Опечатанные пробы хранятся в лаборатории, на терминале и на судне («арбитражная» или «капитанская» проба). В случае претензии грузополучателя к качеству груза, данные пробы позволят определить виновного в изменении качества груза.

Отбор проб груза оформляется актом, в котором подробно описывают порядок от­бора проб, количество проб, кому предназначены, какими печатями они опечатаны.

Плавание танкера с грузом. По окончании погрузки до выхода танкера в море не­обходимо осуществить ряд мероприятий, обеспечивающих сохранность груза, безо­пасность плавания, а также предотвращение загрязнения моря нефтью.

Перед выходом в море следует проверить плотность закрытия крышек расширите­лей, смотровых лючков, моечных горловин, пробок замерных трубок и других отвер­стий танков, а также закрытия всех клинкетов на грузовых, зачистных и бункеровочных магистралях. На газоотводной системе должны быть включены в работу автома­тические (дыхательные) клапаны (давление/вакуум).

В течение перехода необходимо периодически проверять плотность закрытия крышек расширителей и клинкетов. Периодически открывать выпускные клапаны га­зоотводной системы или проверять действие автоматических дыхательных клапанов, особенно в зимнее время, чтобы они не примерзали к гнездам. Ежевахтенно контроли­ровать давление инертных газов в танках, не допуская снижения установленного дав­ления и попадания воздуха в танки.

При повышении температуры наружного воздуха периодически или постоянно орошать палубу в грузовой зоне. При этом необходимо контролировать температуру некоторых нефтепродуктов, НПВ и ВПВ которых могут соответствовать температуре наружного воздуха; В случае, когда температура груза будет понижена методом орошения до или ниже ВПВ — то орошение следует прекратить. Это не относится к инертезированным танкам.

При подогреве груза необходимо постоянно контролировать уровень груза в тан­ках, чтобы образовавшимся давлением от повышения уровня груза не сорвать крышки расширителей или крышки моечных горловин. В целях исключения вылива груза на палубу необходимо часть груза перепустить в другой танк. Нередко во время подогре­ва, происходит обводнение груза из-за пропусков паров теплоносителя в системе по­догрева, поэтому необходимо следить за чистотой отходящего конденсата из системы подогревает, т.к. при нарушении герметичности системы в конденсате возможно появление примеси груза.

При перевозке летучих нефтепродуктов, в целях противопожарной безопасности, необходимо периодически проверять атмосферу коффердамов. При обнаружении в них скопившихся паров груза коффердамы дегазируют.

При плавании танкера во льдах рекомендуется иметь в грузовых танках достаточ­ный запас пустот или даже свободные от груза танки, чтобы при повреждении корпуса танкера льдом груз из поврежденного танка можно было перекачать в другие грузовые танки, в крайнем случае в танки, предназначенные для чистого балласта.

Выгрузка танкера. Выгрузка танкера производится аналогично погрузке, но в об­ратной последовательности. До начала выгрузки в присутствии представителя грузопо­лучателя производятся замеры пустот (взлива) в грузовых танках и отбор проб, одно­временно определяется температура груза и наличие воды в грузе, снимаются осадки танкера.

Перечисленные данные вносятся в акт замера пустот, который подписы­вается капитаном и представителем грузополучателя. Совпадение уровней груза и проб в порту погрузки с замерами и пробами в порту выгрузки позволит отклонить возможные претензии по количеству и качеству груза.

Одновременно с началом работ грузовых насосов включается система инертных газов.

На всем протяжении выгрузки напряжение на корпус не должно превышать допустимое.

С разрешения терминала в процессе выгрузки одновременно производится мойка сырой нефтью освобождающихся объемов грузовых танков.