23.Наливные грузы

Подразделяются на четыре основных вида:

- сырая нефть и нефтепродукты;

- химические наливные грузы;

- сжиженные газы, перевозимые наливом;

- пищевые наливные грузы.

МАРПОЛ 73/78 –Международная конвенция о предотвращении загрязнения моря с судов.

В зависимости от вреда, наносимого окружающей среде, согласно Конвенции МАРПОЛ 73/78, наливные грузы подразделяются на три группы:

- нефти (имеется в виду любая жидкость, содержащая нефтепродукты) – Приложение I;

- вредные жидкие вещества (далее ВЖВ), перевозимые наливом – Приложение II;

- вредные вещества, перевозимые в упаковке (далее ВВУ) – Приложение III.

ВЖВ – любое вещество, которое, будучи сброшено в море, представляет опасность для морских биоресурсов, здоровья человека, природной привлекательности моря. В соответствии с Правилом 3 Приложения II, ВЖВ делятся на следующие категории:

- категория А – ВЖВ, которые будучи сброшены в море создают большую опасность для морских биоресурсов, здоровья человека, большой вред природной привлекательности моря. Для предотвращения сброса применяются строгие меры ответственности;

- категория В - ВЖВ, которые будучи сброшены в море создают опасность для морских биоресурсов, здоровья человека, вред природной привлекательности моря. Для предотвращения сброса применяются особые меры ответственности;

- категория С – ВЖВ, которые будучи сброшены в море создают небольшую опасность для морских биоресурсов, здоровья человека, небольшой вред природной привлекательности моря. Для предотвращения сброса применяются особые условия эксплуатации;

- категория D – ВЖВ, которые будучи сброшены в море создают некоторую опасность для морских биоресурсов, здоровья человека, минимальный вред природной привлекательности моря в силу чего требуют некоторого внимания в процессе эксплуатации

Все категории А, В, С и D перечислены в Дополнении II к Приложению II Конвенции МАРПОЛ и главах 17 и 18 Международного кодекса по химовозам в категории «загрязнитель». ВЖВ, не относящиеся к категориям А, В, С и D, обозначаются там же как категория III.

23.1.Движение жидкостей

В гидродинамике рассматривают два основных типа течения жидкости – ламинарный и турбулентный. Жидкость рассматривается как практически несжимаемое вещество.

Ламинарный поток – связь между движущимися слоями осуществляется силами молекулярного сцепления частиц, в результате чего слой, имеющий большую скорость, увлекает за собой соседний слой, имеющий меньшую скорость. Жидкость течет струей, причем отдельные ее слои движутся с разными скоростями.

При турбулентном потоке частицы жидкости могут двигаться и поперек потока, и в обратном направлении, образуя завихрения.

23.2.Химические и физические свойства

Большинство наливных грузов – это органические вещества. Если они состоят только из атомов углерода и водорода, они называются углеводородами, предельная формула которых имеет вид С_nH_n+2 .Каждый из них имеет различную формулу и структуру. В зависимости от увеличения количества атомов углерода увеличивается молекулярная масса углеводорода, возрастает температура его кипения и плавления, меняется агрегатное состояние вещества.

- от С₁ до С₄ – газы (метан, природный газ и др.);

- от С₅ до С₁₅ – жидкость (нефть с растворенными в ней газообразными и твердыми углеводородами);

- С₁₆Н₃₄ и выше – твердые вещества (битум, асфальт, парафин и др.)

Наливные грузы, в зависимости от содержания в них «легких» и «тяжелых» фракций, подразделяются на «летучие» (т.е. легко испаряющиеся) и «нелетучие». Вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное строение, называются изомерами. Изомеры имеют разные физические свойства. Например, температуры кипения бутана (С₄Н₁₀) и изобутана (С₄Н₁₀) составляют 0,5°С и 11,7°С соответственно.

Почти все органические вещества горючи и сравнительно легко разлагаются при нагревании, следовательно, являются огнеопасными и взрывоопасными. Углеводороды не растворимы в воде, но растворяются в органических растворителях. Помимо углеводородов к органическим веществам, перевозимым наливом относятся спирты (С_nН _n+1 OH), углеводы (С_n(Н₂ O)_m) и жиры. К неорганическим веществам, перевозимым наливом, относят аммиак, различные кислоты и щелочи.

Для организации транспортировки наливных грузов морем необходимо знать их транспортные характеристики и основные физико-химические свойства.

Удельный вес (23.1)

где	Y – удельный вес (кН/м3);
	G- вес данной массы жидкости (кН);
	V- объем данной массы жидкости (м3);

Плотность (23.2)

где	Y – удельный вес (кН/м3);
	ρ- удельная плотность (кг/м3);
	g- ускорение свободного падения (м/сек2);

В практике перевозок наливных грузов для определения их количества пользуются относительной плотностью – отношением массы жидкости в единице объема при определенной температуре к массе пресной воды в том же объеме при той же температуре.

В бывшем СССР за единицу стандартной плотности принята плотность 1 кубометра пресной воды при температуре +4°С, равная массе 1000 кг.

В грузовых документах на наливной груз указывается паспортная плотность.

Паспортная плотность – отношение массы 1 кубометра жидкости при температуре 20°С к стандартной плотности.

(23.3)

где	ρ 20/4 – паспортная плотность (кг/м3);

Действительная плотность при данной температуре

(23.4)

где	- действительная плотность при данной температуре (кг/м3);
	ρ 20/4 – паспортная плотность (кг/м3);
	λ – поправка на плотность груза при изменении его температуры на 1°С по специальной таблице;
	t – фактическая температура груза (°С);

Плотность и температуру наливного груза определяют путем отбора проб груза и измерением средних значений, взятых из каждого танка на нескольких уровнях. Если приборы для определения плотности (пикнометры) градуированы по иностранным стандартам, необходим пересчет показаний по специальным формулам. Например, перевод принятой в США шкалы АРI (American Petroleum Institute) в отечественный стандарт осуществляется по формуле:

(23.5)

где	ρ 20 – стандартная плотность при 20°С (кг/м3);
	API – показания по шкале американского прибора;

Чтобы определить массу груза, имеющую плотность по системе, принятой в США, необходимо перевести ее в отечественный стандарт (ρ ²⁰) затем пересчитать с поправкой на действительную плотность при данной температуре ( ) и определить:

(23.6)

где	Q – масса груза (кг);
	W - объем груза (м3);
	- действительная плотность при данной температуре (кг/м3);

Определение количества груза по методике АРI производится следующим образом:

- объем груза переводится в баррели, средневзвешенную температуру груза переводят в градусы по Фаренгейту;

- при помощи таблиц АРI в соответствии с методикой ASTM (American Society for Testing and Materials) выбирается переводной коэффициент;

- с помощью переводного коэффициента фактическое количество груза переводится в баррели США при стандартной температуре 60°F;

- данное количество груза при стандартной температуре 60°F заносится в коносамент в размерности «американский баррель-нетто» (US net barrel).

Основные ошибки, связанные с недостачей груза происходят именно из-за неточностей при переходе с одной системы подсчета количества груза на другую, а также использования разных единиц измерения. Следует упомянуть, что британские (имперские) единицы измерения не идентичны американским.

Метрические эквиваленты имперских (британских) мер объема и мер объема США для наливных грузов

1 имперский галлон =	277,28 дюйм3
	0,1604 фут3
	4,45 литра
	1,2 галлона США
	10 фунт пресной воды
	10,25 фунта морской воды

1 галлон США =	231 дюйм3
	0,1337 фут3
	3,785 литра
	0,833 имп. галлона
	8,328 фунта пресной воды
	8,536 фунта морской воды

Кроме того:

1 стандартный баррель США =5,62 фут³ = 42 галлона США = 35 имп.галлона = 155,75 литра;

Вязкость (внутреннее трение) – сопротивление внешним силам, вызывающим течение жидкости. Она уменьшается с повышением температуры при подогреве и наоборот, однако не в пропорциональной зависимости. Вязкость разделяется на два вида:

- динамическая (абсолютная) характеризует силу сопротивления относительному движению двух слоев жидкости, единица измерения «пуаз» (П) или «паскаль-секунда».

(23.7)

- кинетическая вязкость – это отношение динамической вязкости к плотности жидкости. Единица измерения «стокс» (Ст). Чаще применяется единица в 100 раз меньшая – «санти-стокс» (сСт)

1сСт = 10^-6 м²/сек или 1сСт = 1 мм²/сек

Часто вязкость, если она превышает вязкость воды, выражают в условных единицах - градусах Энглера (°Е). Тогда ее называют условная вязкость – это отношение времени истечения 200 мл жидкости при заданной ее температуре ко времени истечения 200 мл воды при t = 20°C через отверстие диаметром 2,8 мм. Определение вязкости производится при 50°С, а для более вязких жидкостей при 80°С (°Е50 и °Е80 соответственно).

По степени вязкости жидкости подразделяются на следующие группы:

- до 1 мм²/сек – невязкие;

- 1,0 - 35 мм²/сек – маловязкие при 50°С;

- 36 - 148 мм²/сек – средней вязкости;

- свыше 148 мм²/сек – высоковязкие.

Температура плавления и застывания – температура перехода твердого кристаллического тела в жидкое состояние. При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст.) ее называют точкой плавления. Термин «температура застывания» в отношении нефтепродуктов носит условный характер – это такая температура, при которой вещество не меняет своего уровня в течение 1 минуты, при наклоне того сосуда, в котором оно находится, на 45°. Ее практическое значение для организации перевозки – выбрать такой танкер, который способен обеспечить минимально необходимый подогрев груза для его выгрузки.

Теплоемкость – количество тепла, которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его температуру на 1°С. Теплоемкость единицы массы вещества называется удельной теплоемкостью. Ее необходимо знать для расчета количества тепла, необходимого для подогрева груза до температуры, при которой возможна выгрузка.

Испаряемость. Сырая нефть, нефтепродукты и их химические соединения представляют собой смесь углеводородов с различными температурами кипения. Испарение – это парообразование со свободной поверхности жидкости при любой температуре, т.е. переход вещества из жидкого в газообразное состояние. Однако, при определенной температуре в грузовом танке, наряду с процессом испарения происходит процесс конденсации, т.е. превращение пара в жидкость. При равенстве скорости испарения и конденсации наступает состояние динамического равновесия, а пар в состоянии динамического равновесия называют насыщенным паром.

Токсичность. Многие наливные грузы, особенно смесь их паров с воздухом, оказывают ядовитое воздействие на человека. Степень токсичности зависит от концентрации вещества в воздухе (мг/м³) и времени пребывания человека в загазованной среде.

Международное руководство по безопасности для нефтяных танкеров и терминалов (ISGOTT) рекомендует использовать в качестве показателя токсичности средневзвешенное временное значение предельно допустимых концентраций (ПДК/СВЗ – TLV/TWA - Threshold Limit Value – Time Weighted Average), выражаемое в ppm (parts per million by gas volume in air) – миллионных долях объема газа в воздухе (млн ^-1), или содержание объема газа в смеси с воздухом в процентах. Нормы ПДК/СВЗ установлены для следующих нефтепродуктов и их компонентов: жидкие нефтепродукты; нефтяные газы; бензол и другие ароматические углеводороды; сероводород; бензины, содержащие тетраэтилсвинец и тетраметилсвинец; инертный газ (оксид азота, диоксид серы, углекислый).

Содержание воды и механических примесей. Обводненность наливных грузов регламентируется стандартами и техническими условиями. Наличие воды в грузе затрудняет грузообработку и уменьшает количество груза. Многие грузы вообще не допускают наличие воды. Некоторые наливные грузы (масла, темные нефти) при наличии воды образуют вязкие эмульсии, затрудняющие чистку и мойку танков, особенно в сочетании с наличием механических примесей.

Электризация – опасное свойство наливных грузов, способных аккумулировать заряды статического электричества, образующиеся на поверхности неоднородных материалов при их контакте с последующим разъединением, при этом один из материалов должен быть диэлектриком (наливной груз с электропроводностью ниже 50пСм/м (пикосименсов на метр). Разряд статического электричества в смеси паров углеводородов с воздухом способен вызвать взрыв и пожар. Опасное накопление статического электричества (разность потенциалов) на танкере образуется:

- при прохождении жидкости по трубопроводу или через металлические фильтры;

- при осаждении в жидкости твердых частиц (ржавчины) или капель воды;

- при выбросе из сопла мелких частиц и капель во время вентилирования и пропаривания танков;

- при всплеске жидкости и образовании брызг в начальный период заполнения танка или при ударе струи воды при мойке танков;

- при трении синтетических полимеров и их последующем разъединении.

Чтобы предупредить скопление статического электричества, необходимо, чтобы корпус танкера и его приемный трубопровод составляли единую непрерывную заземленную электрическую цепь с береговыми коммуникациями.

Кроме того:

- в наливные грузы добавляют присадки, повышающие электропроводность груза;

- ограничивают первоначальную и максимальную скорость налива груза;

- ограничивают производительность моечных машинок;

- погрузку/выгрузку и перекачку из одних танков в другие разрешается производить только по грузовым трубопроводам;

- замеры уровня груза в танке и отбор проб производятся только после стабилизации нефтепродуктов, т.е. через определенный промежуток времени после окончания грузовых операций.

Литература [3,4,5,12]

Вопросы для самопроверки:

1.Классификация по категориям вреда, наносимого окружающей среде, согласно Конвенции МАРПОЛ 73/78 для наливных грузов.

2.Категории А, В,С и D вредных жидких веществ, перевозимых наливом, , согласно Конвенции МАРПОЛ 73/78 для наливных грузов.

3.Что такое паспортная плотность наливного груза?

4.Что такое градус Энглера?

5.Что такое динамическое равновесие пара и жидкости в трюме?

6.Откуда берется статическое электричество в танкере?