Грузоведение. Сохранность и крепление грузов. Грузоведение сохранность и крепление грузов

• Название: Грузоведение сохранность и крепление грузов
• Анкор: Грузоведение. Сохранность и крепление грузов.doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 3.03 Mb.
• Имя файла: Грузоведение. Сохранность и крепление грузов.doc
• Тип: Документы; #6027
• страница: 9 из 27

Свойства нефтепродуктов. Основными свойствами нефтепро­дуктов, влияющими на условия транспортирования, хранения и выполнения операций по наливу и сливу, являются: плотность, вязкость, температура плавления и вспышки, испаряемость, дав­ление насыщенных паров и некоторые другие.

Плотность нефти с зависит от содержания легких фракций, из­меняется от 650 до 1060 кг/м³ и является качественной и количе-Я ственной характеристикой. В зависимости от 'плотности различают легкую (р=650-т-870 кг/м³), среднюю (p==871-f-910 кг/м³) и тя­желую (р == 910-— 1060 кг/м³) нефть. Плотность влияет на скорость истечения нефтепродуктов при выполнении операций по сливу и наливу, определяет возможность разогрева открытым паром и быстроту обезвоживания. Например, мазут с плотностью более 1000 кг/м³ не рекомендуется подогревать открытым ларом, так как он плохо отстаивается от воды. Плотность используют для опре­деления массы нефтепродуктов в цистернах и резервуарах при объемно-весовом способе учета количества груза, который явля­ется наиболее распространенным и универсальным. В настоящее время разработаны и внедряются новые способы определения мас­сы (акустический, оптический, тепловой и др.)» позволяющие более точно и с минимальными трудозатратами определить количество груза в цистернах.

Плотность измеряется специальным прибором — ареометром. Точность измерения плотности нефтепродуктов ареометром состав­ляет 0,05%, а в лабораторных условиях с помощью гидростатиче­ских весов или пикнометра — до 0,005%.

Плотность высоковязких нефтепродуктов (v>200 цы*/с при 50 °С), в которые ареометр невозможно погрузить, определяется расчетами. При этом пробу исследуемого продукта смешивают с таким же количеством маловязкого растворителя, плотность кото­рого известна, и определяют плотность смеси из условий:



где рем, рр, ра — плотность соответственно смеси, растворителя и высоковязкого

нефтепродукта, кг/м³.

Вязкость определяет подвижность (текучесть) нефтепродуктов и оказывает существенное влияние на условия транспортирования, перекачки и выполнения операций по сливу и наливу. Различают динамическую з, Н-с/м², кинематическую н, м²/с, и условную вяз­кость ВУ. Динамическая вязкость определяется с помощью шари­кового вискозиметра замером времени качения шарика, катяще-

3 Зак. 1782 6S

гося внутри наклонной трубки, заполненной исследуемым нефте­продуктом [7]:

где ф—время качения шарика, с;

рш, рве—плотность соответственно шарика и исследуемого нефтепродук­та, кг/м^э; с — константа шарика, определенная по эталонной жидкости,

Н-м/кг, Кинематическая вязкость (отношение динамической вязкости к плотности жидкости) широко используется для расчетов дви­гателей, движения нефтепродуктов по трубопроводу, а также для характеристики видов топлива и особенно смазочных мате­риалов [8]. Единица измерения кинематической вязкости 1 м²/с. Кинематическая вязкость определяется химическим составом неф­тепродуктов и в значительной степени зависит от температуры (рис. 3.1). Кинематическая и условная вязкость связана между собой аналитическим выражением



где vuBVf — соответственно кинематическая и условная вязкость при темпе­ратуре (· Высокопарафинистые нефти обладают так называемой анома­лией вязкости, которая заключается в том, что после термообра­ботки или механического воздействия повторно определенная вязкость нефтепродукта при той же температуре оказывается ни­же, чем до обработки. Однако через некоторое время первоначаль­ная вязкость восстанавливается. Это явление связано с тем, что углеводороды парафинного ряда при относительно низких темпе­ратурах образуют сплошную пространственную сетку из крупных

и мелких кристаллов парафина. Такая сетка под действием терми­ческой или механической обработ­ки нарушается, и вязкость снижа­ется. Аномалия вязкости особо часто наблюдается при производ­стве грузовых операций с мазута­ми, особенно высоковязкими.

Вязкость мазутов, как и других нефтепродуктов, зависит также от давления. С ростом давления вяз­кость повышается. Установлено, что чем сложнее молекулярное строение компонентов мазута, тем большее влияние давление ока­зывает на вязкость

Таблица 36

Нефтепродукт	Плот­ность» кг/м3	Температура самовоспламе­нения. °С	Температура вспышки, °С	Пределы взрываемости. вС
				нижний верхний
Керосин	819	260	+28	+26	+65
Бензин А-74	730	300	-36	-36	—7
Топливо T-I	813	345	-U28	+25	-L-57
Мазут флотский	935	385	-128	f!24	-а-145
«20»
Масло автотрак-	930	340	1-217	+ 187	+225
торное АК-15

Температура плавления (застывания) для нефтепродуктов из­меняется от —80 °С для некоторых бензинов до +150°С для биту­мов. Температура плавления характеризует температурные преде­лы применения топлива без предварительного подогрева. Темпе­ратура застывания топлива должна быть на 5—10°С ниже темпе­ратуры, при которой предполагается его использование.

Температура вспышки зависит от химического состава нефте­продуктов и характеризует его пожарную опасность. По темпера­туре вспышки все нефтепродукты делятся на две группы: легковос­пламеняющиеся (до 45°С) и горючие (более 45°С). Температура вспышки определяет предельно допустимую температуру разогрева нефтепродуктов перед производством операций по сливу, которая должна быть ниже температуры вспышки не менее чем на 10°С Температура вспышки является также показателем чистоты отбора фракций нефтепродукта и отсутствия смешения разных продуктов. Температурные характеристики некоторых нефтепродуктов приве­дены в табл 3.6.

Пределы взрываемости определяют минимальное (нижний пре­дел) и максимальное (верхний предел) содержание паров нефте­продукта в воздухе, способных взорваться при воздействии откры­того огня Зона взрываемости лежит в пределах 1—10%:

Нефтепродукт Верхний предел Нижний преоед

Бензин . . . 1,0 6,0

Бензол. ... 1,5 9,5

Керосин . . \А7,5

Пределы взрываемости могут определяться также температу­рой, при которой произойдет взрыв, при этом нижний предел взры­ваемости соответствует температуре вспышки (см. табл. 3.6).

Испаряемость — способность жидкости переходить в парообраз­ное состояние в результате того, что плотность паров нефтепродук­тов больше плотности воздуха Испаряемость главным образом

3* 67

зависит от фракционного состава, упругости паров и вязкости. Наибольшей испаряемостью характеризуются бензины, у которых данный показатель в 50—100 раз [9] больше, чем у других свет­лых нефтепродуктов. Темные нефтепродукты испаряются слабо, смазочные масла практически не испаряются.

Различают статическое и динамическое испарение. Статическое испарение приводит к потере количества и главное качества нефте­продукта, оставшего в резервуаре. Объясняется это тем, что с поверхности жидкости улетучиваются в первую очередь легкие фракции нефтепродуктов, а жидкая фаза при этом становится бо­лее тяжелой.

Динамическое испарение, при котором нефтепродукт и воздух движутся относительно друг друга, является важнейшим каче­ственным показателем моторных и ряда других видов топлива. От хорошего испарения зависит устойчивая работа двигателя, срок его службы, расход топлива. Вместе с тем динамическое испарение в процессе слива и налива приводит к количественным и качествен­ным потерям и является отрицательным явлением.

Статическое испарение происходит с неподвижной поверхности в неподвижный воздух, например, при хранении в резервуарах. Если над поверхностью нефтепродукта неограниченное простран­ство, испарение идет непрерывно. При этом скорость испарения зависит от температуры и давления воздуха. Испарение нефтепро­дуктов в закрытом резервуаре не прекращается и тогда, когда объем газового пространства оказывается насыщенным парами. При этом конденсируется такое же количество паров, какое за данный отрезок времени испаряется из жидкой фазы.

Степень испарения нефти и нефтепродуктов определяется раз­ностью между числом молекул, вылетающих из жидкости, и числом молекул, ею поглощаемых. Чем больше эта разность, тем сильнее испарение. Скорость свободного испарения пропорциональна дав­лению насыщенных паров и обратно пропорциональна внешнему давлению. По мере уменьшения внешнего давления испарение сильно увеличивается и достигает максимального значения в ва­кууме. Поэтому для сохранения легкоиспаряющихся нефтепродук­тов наиболее благоприятным является хранение под давлением, несколько превышающим упругость их паров.

Изменение давления паровоздушной смеси в газовом простран­стве резервуаров, которое происходит в результате суточных коле­баний температуры воздуха, его давления и солнечной радиации приводит к необходимости устройства в резервуарах специальных дыхательных клапанов. Через клапаны происходит вытеснение па­ровоздушной смеси при повышении давления и впуск атмосферного воздуха при его понижении. Это явление носит название «малое дыхание» в отличие от «большого дыхания», которое происходит при сливе и наливе резервуаров. Как «большие», так и «малые дыхания» приводят к значительным потерям нефтепродукта.

68

Как показали опытные проверки, величина потерь от «малых дыханий» зависит главным образом от объема газового простран­ства и температурного перепада. Так, например, из резервуара вместимостью 5 тыс. м³, заполненного автомобильным бензином на 0,9 объема с упругостью паров 53,3 кП&, теряется в сутки 40 кг бензина, а заполненного на 0,1 теряется 300 кг бензина, т. е. почти в 8 раз больше.

Величина потерь нефтепродуктов от «больших дыханий», свя­занных с циклом слива и налива резервуаров, ,в основном зависит от оборачиваемости резервуаров. В среднем за одно наполнение резервуара вместимостью 5 тыс. м³ бензином вытесняется паро­воздушная смесь, содержащая около 4 ф бензина [9].

Давление насыщенных паров (упругость паров) для нефтепро­дуктов является сложной функцией фракционного состава, темпе­ратуры и соотношения объемов паровой и жидкой фаз. Паспортное давление насыщенных паров определяется опытным путем при температуре 38°С и отношении объема жидкой фазы к объему паровоздушной фазы, равном 1:4. Для автобензинов, например, давление насыщенных паров в указанных условиях составляет 9,33· 10⁴ Па, а для дизельного топлива—(0,08-:-0,13)10⁴ Па.

Давление насыщенных паров влияет не только на испаряемость, но имеет практическое значение при сливе и наливе сырой нефти и светлых нефтепродуктов, содержащих большое количество лег­ких фракций. При перекачке жидкости насосами во всасывающих трубопроводах и при самотечном сливе на сифонных участках жидкость находится под вакуумом. При достаточно высокой упру­гости паров происходит выкипание жидкости, образующиеся при этом газовые пробки нарушают непрерывность потока, и в резуль­тате разрыва струи наступают перебои в работе насосов или сифонов.

Статическое электричество накапливается нефтью и продукта­ми ее переработки, так как последние являются диэлектриками. Наиболее благоприятные условия для образования статического электричества возникают при движении нефтепродуктов по трубо­проводам, резиновым шлангам, а также при трении капель или струй продукта о воздух. Заряды статического электричества, образовавшиеся в трубопроводах, выносятся вместе с нефтепродук­том в цистерну и там накапливаются.

На процесс образования статического электричества оказывают влияние химический состав жидкости, диэлектрическая проницае­мость, вязкость, плотность, температура и другие факторы. Наибо­лее сильную склонность к электризации проявляют светлые нефте­продукты — бензин, керосин, дизельное топливо. Нефть, как пра­вило, электризуется слабо.

Статическое электричество оценивается силой тока или напря­женностью поля, создаваемого зарядами. Силой тока оценивают электризацию нефтепродуктов при их течении в трубопроводах,

69

напряженностью поля — электризацию газового пространства в ре­зервуаре. При этом разность потенциалов может достигать 350 тыс. В.

На величину образующихся зарядов при движении по трубо­проводам и наливе в железнодорожные цистерны оказывают суще­ственное влияние скорость потока, материал и диаметр трубопро­вода, шероховатость его стенок и т. д.

Различают три стадии налива нефтепродуктов, когда возможна искрообразование:

начальная стадия, при этом высота налива меняется от нуля до уровня нижнего отверстия стояка; искрообразование происходит с поверхности струи на корпус цистерны;

вторая стадия — загрузка; искровой разряд возникает с откры­той поверхности нефтепродукта;

завершающая стадия — извлечение наливных рукавов; разряд образуется между стояком и паровоздушным пространством, имею­щим в момент окончания налива максимальный потенциал.

После прекращения наполнения резервуара величина потенциа­ла убывает в зависимости от времени по экспоненциальному зако­ну тем медленнее, чем больше электрическое сопротивление нефте­продукта. Проведенные исследования позволили установить макси­мальные скорости налива продукции: начальная скорость 1 м/с, скорость налива 12 м/с, продолжительность выдержки перед изъятием стояка не менее 2 мин.

Накопление статического электричества и возможность образо­вания искрового разряда обусловливают необходимость заземле­ния цистерн для предупреждения возможных взрывов и пожаров. Статическое электричество, кроме пожароопасное™, отрицательно влияет на организм человека, ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Коррозионность— способность оказывать разрушающее влияние на металлы — обусловливается наличием в составе нефти и нефте­продуктов сернистых соединений, водорастворимых минеральных кислот и щелочей, органических кислот и воды. Одним из показа­телей коррозионной агрессивности нефтепродуктов является кис­лотное число, которое показывает, сколько миллиграммов едкого кали (КОН) необходимо затратить для нейтрализации свободных органических кислот, содержащихся в 100 мл нефти.

Наличие указанных агрессивных веществ в нефтепродуктах строго регламентируется стандартами. Особо важное ограничение в топливе и маслах сернистых соединений. Так, например, увели­чение содержания серы в моторных топливах с 0,2 до 0,5% увели­чивает износ двигателя на 25—30%.

На железнодорожном транспорте коррозионные свойства налив­ных грузов проявляются в том, что в процессе перевозки, особенно светлых нефтепродуктов, котлы цистерн покрываются ржавчиной, которая в свою очередь проникает в нефтепродукты, загрязняя их.