Руководство по Безопасности для Нефтяных Танкеров и Терминалов(isgott). Русская редакция Содержание 87
 Скачать 3.77 Mb.
|
Глава 17Выделение и рассеивание углеводородного газаВ этой главе описываются газы, выделяемые и выпускаемые во время перегрузочных работ и связанных с ними операций. Рассеивание этих газов в атмосфере иллюстрируется ссылками на результаты экспериментов, проведенных в аэродинамической трубе. В данной главе рассмотрены также проблемы, с которыми можно столкнуться при перевозке грузов с высоким истинным давлением паров, и специальные меры предосторожности, которые, возможно, необходимо будет предпринять в этом случае. 17.1 ВВЕДЕНИЕ В процессе проведения многочисленных перегрузочных работ и сопутствующих операций через газовыпускные отверстия танка выделяется нефтяной газ в количествах, достаточных для образования воспламеняющихся газовых смесей в атмосфере, окружающей танк. Основной целью данного Руководства является предотвращение контакта воспламеняющейся газовой смеси с источником воспламенения. Во многих случаях эта цель достигается либо путем устранения источника воспламенения, либо путем создания между газом и потенциальным источником воспламенения, который устранить невозможно, преград, таких, как закрытые двери или иллюминаторы. Однако, невозможно предусмотреть все вероятные ошибки, которые допускаются людьми, а также то или иное неблагоприятное стечение обстоятельств в процессе выполнения работ. Поэтому необходимо рассмотреть вопрос об использовании дополнительных предохранительных устройств, даже если работы будут организованы так, что нефтяной газ, выходящий из газовыпускных отверстий, рассеется достаточно быстро, что предотвратит проникновение воспламеняющихся газовых смесей в места предполагаемого наличия источника воспламенения. В связи с тем, что в атмосфере, окружающей грузовые танки, присутствуют определенные концентрации газа, то при перевозке летучих грузов с высоким истинным давлением паров может возникнуть опасность воспламенения. Основными видами таких грузов являются: • сырая нефть; • моторный или авиационный бензины; • природные газолины; • легкие дистилляты перерабатываемого сырья и лигроины. Плотность газов, выделяемых этими жидкими нефтепродуктами, выше чем воздуха, что весьма существенно влияет на поведение газов как внутри танков, так и вне их (см. раздел 15.3). Выпускаемый из танков газ образуется внутри этих танков, а способ его образования влияет как на его концентрацию при выпуске, так и на продолжительность периода, в течение которого высоко концентрированный газ выпускается. Выделение газа происходит при погрузке, хранении груза в полностью или частично заполненных танках (включая отстойные танки), испарении остатков в танке после разгрузки, а также мойке сырой нефтью. Первоначальный состав атмосферы в танке, независимо от того состоит она из воздуха или инертного газа, не влияет на интенсивность выделения или выпуска газа. 17.2 ВЫДЕЛЕНИЕ И ВЫПУСК ГАЗА 17.2.1 Выделение газа во время погрузки Если нефтегруз с высоким давлением паров грузится в пустой дегазированный танк, то происходит быстрое выделение газа. Благодаря своей высокой плотности, газ скапливается на дне танка в виде слоя, который поднимается вместе с уровнем нефти по мере заполнения танка. После того как такой слой образовался, его толщина увеличивается медленно и только в течение такого периода времени, какой обычно требуется для заполнения танка; в конечном итоге, в незаполненном объеме танка образуется равновесная газовая смесь. Количество и концентрация газа, образующего этот слой, в начале погрузки зависят от многих факторов, включая следующие: • истинное давление паров (ИДП) груза; • интенсивность всплескивания при впуске нефти в танк; • время, требуемое для загрузки танка; • наличие частичного вакуума в линии погрузки. Концентрация углеводородного газа в этом слое меняется в зависимости от степени его удаления от поверхности жидкости. Если слой газа расположен очень близко к поверхности жидкости, то величина его концентрации приближается к величине, почти равной ИДП примыкающей жидкости. Например, если ИДП составляет 0,75 бар [75 кПа], то концентрация углеводородного газа непосредственно над поверхностью жидкости соответствует приблизительно 75% по объему. На достаточном удалении от поверхности жидкости концентрация углеводородного газа очень мала при условии, что первоначально танк был дегазирован. Для рассмотрения в дальнейшем влияния толщины слоя газа необходимо каким-либо образом определить эту толщину. При обсуждении вопроса о рассеивании газов вне грузовых танков уместно рассмотреть только высокие концентрации выпускаемого газа. Поэтому для этой цели за толщину слоя газа обычно принимается расстояние между поверхностью жидкости и уровнем, на котором концентрация газа составляет 50% по объему. Следует помнить, что углеводородный газ, как правило, можно обнаружить над поверхностью жидкости на высоте, в несколько раз превышающей толщину слоя, определение которой дано выше. Большинство грузов с высоким давлением паров способно образовать в этих условиях слой газа толщиной менее 1 метра. Степень точности при определении толщины слоя зависит от перечисленных выше факторов и большинство рекомендаций, приведенных в данном Руководстве относительно выпускаемых газов, имеет отношение к таким грузам. Однако, если значение ИДП груза достаточно велико, то могут образоваться слои газа толщиной более 1 метра. В отношении грузов, способных образовывать слои газа с большей толщиной, может потребоваться предпринять специальные меры предосторожности (см. раздел 17.6). 17.2.2 Выпуск газа во время погрузки груза После того как над поверхностью жидкости образовался плотный слой углеводородного газа, его толщина, определяемая как упомянуто в разделе 17.2.1, увеличивается, но очень медленно. По мере того, как уровень жидкости в танке повышается, вместе с ним повышается и уровень слоя углеводородного газа. Состав газовой среды над этим слоем, первоначально присутствовавшей в танке, продолжает оставаться почти неизменным, и именно эта газовая среда на ранних стадиях погрузки первой попадает в газоотводную систему. Поэтому газ, который выпускается из первоначально дегазированных танков в первую очередь - это, в основном, воздух (или инертный газ), концентрация углеводородов в котором меньше НПВ. По мере того как погрузка продолжается, содержание углеводородов в выпускаемом газе увеличивается. К концу погрузки значения концентраций газа обычно находятся в пределах 30-50% по объему, хотя в момент окончания погрузки в оставшемся незаполненном грузом пространстве непосредственно над поверхностью жидкости концентрация газа остается очень высокой. В последствии испарение продолжается до тех пор, пока во всем незаполненном грузом пространстве не установится равновесная концентрация углеводородного газа. Она может быть очень высокой, что зависит от состава груза и температуры; для сырых нефтей были отмечены значения, достигавшие 90-95% по объему. Однако этот газ выпускается только в процессе дыхания танка и, таким образом, этот процесс протекает прерывисто. При разгрузке нефти эта, очень плотная газовая смесь, перемещаясь ко дну танка вместе с опускающейся поверхностью жидкости, может соединиться с газом, выпускаемым во время последующих работ в танке. Если первоначально танк не был дегазирован, то концентрация углеводородного газа, выпускаемого во время погрузки, зависит от предыдущей эксплуатации танка. Например: • на днище танка, не вымытого сырой нефтью, загружаемом вскоре после выгрузки предыдущего груза, присутствует слой высоко концентрированного газа, причем маловероятно, что над этим слоем будет присутствовать какое-либо количество углеводородного газа. Этот газ вытесняется, опережая непосредственно слой, который образуется по мере того, как в танк поступает новый груз; • после длительного перехода в балласте во всем пространстве танка, не вымытого сырой нефтью, присутствует углеводородный газ с однородной концентрацией до 10% по объему. При последующей загрузке танка именно этот газ вытесняется до тех пор, пока не начнет оказывать свое влияние концентрированный газовый слой, находящийся непосредственно над поверхностью жидкости. С этого момента указанный концентрированный слой будет доминировать в выпускаемом газе, состав которого теперь станет аналогичным составу газа при первоначальной дегазации танка; • в танке с сырой нефтью, который был промыт или подвергнут опрыскиванию сырой нефтью, но который впоследствии не был продут инертным газом или не был дегазирован, во всем его объеме присутствует газ, имеющий равномерную концентрацию. В зависимости от вида используемой сырой нефти и ее температуры, эта концентрация обычно значительно превышает верхний предел диапазона воспламенения и может достигать 40% по объему. На протяжении всей последующей погрузки эта газовая смесь вытесняется из танка до тех пор, пока, возможно, даже более концентрированный газ, примыкающий к поверхности жидкости, не приблизится к верхней части танка; • сразу после выгрузки моторного или авиационного бензина на днище танка присутствует слой газа, в котором по результатам замеров содержание углеводородного газа составляет 30-40% по объему. Если на этом же этапе осуществляется погрузка, то этот газ немедленно поступает в газоотводную систему, опережая концентрированный слой, образуемый следующим грузом; • в танках с моторным или авиационным бензином, задраенных сразу после выгрузки и не дегазированных, в процессе измерений было установлено, что во всем пространстве танков величины однородной концентрации углеводородного газа достигают 40% по объему. На протяжении всей последующей погрузки газ с такой концентрацией поступает в газоотводную систему до тех пор, пока концентрированный слой, находящийся над поверхностью жидкости, не приблизится к верхней части танка. Необходимо отметить, что во время всех перегрузочных операций, независимо от того был танк первоначально дегазирован или нет, очень высокие концентрации газа поступают в газоотводную систему по мере приближения окончания погрузки. 17.2.3 Балластировка Состав атмосферы грузовых танков до балластировки обычно аналогичен составу его атмосферы до погрузки нефтяного груза при условии, что танк эксплуатируется аналогичным образом. Поэтому та концентрация газа, с которой, как ожидается, он войдет в газоотводную систему во время балластировки, будет сопоставима с примерными величинами, приведенными в разделе 17.2.2. Судам, применяющим мойку сырой нефтью, во время приема отходного балласта в некоторых портах могут запретить выпуск паров в атмосферу и предложат собрать их в пустых грузовых танках, принять балласт одновременно с выгрузкой груза или применить другие одобренные средства. 17.2.4 Продувка инертным газом Если продувка инертным газом осуществляется методом замещения (см. раздел 10.4), то слой концентрированного углеводородного газа любой плотности на дне танка вытесняется на ранних стадиях, после чего вытесняется остаток атмосферы танка по мере того, как она придавливается книзу инертным газом. Если во всем пространстве танка присутствует равномерно высокая концентрация углеводородного газа, например, после мойки сырой нефтью, то концентрация углеводорода в выпускаемом газе остается высокой в течение всего процесса продувки до тех пор, пока инертный газ не достигнет днищевой части танка. Если продувка инертным газом осуществляется методом разбавления (см. раздел 10.4), то концентрация газа на выходе наиболее высока в начале операции, а затем она непрерывно уменьшается. 17.2.5 Дегазация При дегазации воздух подается в танк, где он смешивается с присутствующей в танке атмосферой, а также стремится смешать любые слои, которые могут присутствовать там. Образовавшаяся смесь вытесняется наружу. Поскольку данный процесс представляет собой непрерывное разбавление воздухом, то наиболее высокая концентрация углеводорода в выпускаемом газе наблюдается в начале дегазации, а затем она уменьшается. Например, на судне, не имеющем установки по производству инертного газа, при дегазации задраенного танка с моторным бензином значения первоначальных концентраций могут достигать 40% по объему, но в большинстве случаев, даже в начале операции, концентрация углеводорода в выпускаемом газе намного ниже. На судах, оборудованных такими установками, где перед дегазацией требуется проводить продувку для удаления паров углеводорода, даже начальная концентрация будет низкой (2% по объему или менее). 17.3 РАССЕИВАНИЕ ГАЗА Интенсивность рассеивания углеводородного газа после его выхода через выпускное отверстие танка не зависит от того, смешался ли этот газ у указанного отверстия с воздухом или инертным газом. По мере того как углеводородный газ, вытесняемый во время погрузки, балластировки, дегазации или продувки инертным газом, выходит через вентиляционное или газовыпускное отверстие на танкере, он сразу же начинает смешиваться с атмосферой. Концентрация углеводорода постепенно уменьшается до тех пор, пока на некотором расстоянии от этого выпускного отверстия она не станет меньше нижнего предела воспламенения. При любой концентрации меньше НПВ этот газ не представляет опасности воспламенения, поскольку он уже не может воспламениться. Таким образом, поблизости от любого газовыпускного отверстия находится зона воспламенения, в пределах которой концентрация данного газа превышает НПВ. Существует потенциальная угроза возникновения пожара или взрыва, если эта зона воспламенения достигнет какого-либо участка, где могут находиться источники воспламенения, причем такими участками могут быть: • надстройки и рубки, куда газ может проникнуть через двери, иллюминаторы или впускные вентиляционные отверстия; • грузовая палуба, являющаяся рабочей площадью и основным местом для передвижения, хотя принято считать, что на ней отсутствуют источники воспламенения; • соседний причал, который является рабочей площадью и транспортной магистралью, хотя принято считать, что на нем отсутствуют источники воспламенения. 17.4 ПЕРЕМЕННЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАССЕИВАНИЕ 17.4.1 Процесс рассеивания Смесь углеводородного газа с воздухом (или инертным газом), выходящая из выпускного отверстия вертикально, поднимается вверх под действием собственной кинетической энергии. Если ветра нет, струя остается в вертикальном положении, но в противном случае она искривляется в направлении ветра. Подъему струи под действием кинетической энергии препятствует ее стремление опуститься, так как плотность газа больше плотности окружающего воздуха. Скорость потока выходящего газа достигает максимального значения по мере его прохождения через выпускное отверстие, а затем она уменьшается по мере вовлечения воздуха в струю. Вовлеченный воздух снижает концентрацию углеводородного газа и плотность газа в струе. Постепенное уменьшение скорости, концентрации углеводорода и плотности вместе со скоростью ветра и другими метеорологическими факторами определяет окончательную конфигурацию струи и соответственно зоны воспламенения. 17.4.2 Скорость ветра Долгое время считалось, что рассеивание смесей углеводородного газа с воздухом замедляется при низких скоростях ветра. Такая точка зрения основывается на опыте, накопленном в процессе эксплуатации танкеров, и количественной информации о влиянии скорости ветра, полученной в результате незначительного объема экспериментальных работ. Многое зависит от количества выходящего газа и от способа его выпуска, но опыт эксплуатации танкеров и терминалов позволяет предположить, что при скоростях ветра, несколько превышающих 5 м/с, обеспечивается рассеивание, достаточное для предотвращения опасности воспламенения. 17.4.3 Скорость потока газа По мере увеличения скорости прохождения потока смеси углеводородного газа с воздухом через данное отверстие начинают оказывать влияние несколько факторов. С одной стороны скорость выделения углеводородного компонента возрастает пропорционально скорости выхода всего газового потока, и поэтому следует ожидать, что увеличится то расстояние, которое пройдет струя, до того как она разбавится до концентрации, соответствующей НПВ. С другой стороны, чем выше эта скорость, тем интенсивнее происходит смешивание исходного насыщенного углеводородного газа с воздухом, и это приводит к компенсации влияния первого фактора. Кроме того, при низких скоростях общего потока газа первоначальной кинетической энергии струи может оказаться недостаточно для противодействия стремлению струи к опусканию вследствие ее высокой первоначальной плотности. Результаты взаимного влияния этих различных процессов при низкой скорости ветра показаны на рис. 17-1. Газовая смесь, результаты исследований состава которой использовались для построения диаграмм и которая состояла из 50% пропана по объему, 50% воздуха по объему, является типичной смесью, выделяемой при завершении полной загрузки танка сырой нефтью. При минимальной скорости потока (рис. 17-1 (а)) преобладает воздействие плотности газа, который опускается обратно по направлению к палубе. При наибольшей скорости потока (рис. 17-1 (с)) смешивание становится гораздо более интенсивным и струя уже более не стремится опуститься. Зоны воспламенения, образуемые при производстве таких же операций с моторными или авиационными бензинами, будут аналогичны вышеописанным, но для них будет характерно более ярко выраженное влияние плотности, причем это влияние станет заметным для груза типа природного газолина. Интенсивный процесс разбавления, необходимый для достижения НПВ моторных или авиационных бензинов (см. раздел 15.2.2), будет способствовать также образованию значительной зоны воспламенения по сравнению с сырыми нефтями, и это влияние будет преобладать для природных газолинов. Таким образом, процесс рассеивания постепенно становится более явным по мере перехода от сырой нефти через моторные или авиационные бензины к грузам типа природного газолина 17.4.4 Концентрация углеводородного газа При постоянной скорости общего потока газа, изменение его концентрации оказывает двоякое влияние. Интенсивность выделения углеводородного газа возрастает пропорционально его концентрации так, что при одинаковом влиянии других факторов, протяженность зоны воспламенения возрастает. По мере того, как данная газовая смесь выпускается из отверстия, ее первоначальная плотность настолько велика, что стремление струи к опусканию становится преобладающим. Вот почему при низких концентрациях следует ожидать, что конфигурация зоны воспламенения будет подобна той, которая изображена на рис. 17-1(с), но ее протяженность, вероятно, будет небольшой из-за относительно малого количества углеводородного газа. По мере увеличения концентрации зона воспламенения стремится приобрести те очертания, которые изображены на рис. 17-1(b) и 17-1(а), поскольку начинает оказывать влияние возрастающая плотность; кроме того, увеличивается общая протяженность зоны из-за увеличения скорости выделения углеводородного газа. 17.4.5 Площадь поперечного сечения отверстия Площадь отверстия, через которое выходит смесь углеводородного газа с воздухом при заданной объемной интенсивности потока, определяет его линейную скорость и, следовательно, эффективность смешивания струи с атмосферой. Воздействие такого рода проявляется, например, при дегазации. Если используются стационарные турбовентиляторы, то смесь обычно выпускается через стояк, площадь поперечного сечения которого достаточно мала для того, чтобы придать смеси высокую скорость и обеспечить ее рассеивание в атмосфере. При использовании переносных воздуходувок небольших размеров, применение которых необходимо в условиях низкого остаточного давления, газ обычно выпускается через открытый люк танка. В этом случае, если выпускное отверстие примыкает к палубе, скорость выброса очень мала, что способствует скоплению газа непосредственно над палубой. 17.4.6 Конструкция газовыпускного отверстия Выпускные отверстия газоотводных систем на танкерах имеют различные формы. Некоторые из них - это обычные отверстия, через которые смесь беспрепятственно выходит в вертикальном направлении. В других конструкциях могут быть установлены жалюзийные вытяжные отверстия или колпаки, которые отклоняют направление потока либо в сторону, либо книзу. В качестве примера, иллюстрирующего воздействие таких устройств, на рис. 17-2 показано влияние простого плоского дефлектора, установленного непосредственно над газовыпускным отверстием. В этом примере газовыпускное отверстие находится на достаточно большом расстоянии над палубой; если бы оно было расположено ниже, то обширная площадь палубы покрылась бы воспламеняющейся газовой смесью. 17.4.7 Расположение газовыпускного отверстия Если газовыпускные отверстия расположены рядом с такими сооружениями, как рубки, то конфигурация зоны воспламенения зависит от турбулентности, возникающей в воздухе по мере его прохождения над сооружениями. Схема, иллюстрирующая характер образования. вихревых потоков, приведена на рис. 17-3. На нем показано, как в направлении, противоположном ветру, ниже уровня, обозначенного линией Х-Х, возникают вихревые потоки, направленные книзу, а также показано, как над сооружением, с его подветренной стороны, турбулентные потоки воздуха стремятся образовать вихревые потоки непосредственно у сооружения. Перемещения этих потоков могут оказать неблагоприятное воздействие на эффективность рассеивания углеводородного газа. Если интенсивность потока газа низка, то отмеченные эффекты могут иметь место с подветренной стороны сооружений; примеры, приведенные на рис. 17-4(а) и (b), показывают четкую тенденцию газа к втягиванию в обратном направлении в сторону подветренного края данного сооружения. На рис. 17-4(с) показано поведение газа, выходящего из подобного газовыпускного отверстия с наветренной стороны сооружения. В этом случае наличие сооружения мало влияет на конфигурацию зоны воспламенения; как вихревые потоки, так и плотность выходящего газа воздействуют на перемещение газа вниз по ветру и понизу.  Рис. 17-2(а) и (b). Влияние дефлектора газовыпускного отверстия на конфигурацию зоны воспламенения Иллюстрации подготовлены на основании результатов опытов в аэродинамической трубе: Газовая смесь: 50% пропана в воздухе по объему Диаметр отверстия: 254 миллиметра Скорость ветра: 1,1 метра в секунду Общая интенсивность потока газа: 60 куб.м/минуту Приблизительная интенсивность погрузки: 3000 т/час  Рис. 17-3. Пример движения воздуха над рубкой Если скорость выхода газа из газовыпускного отверстия, расположенного рядом с сооружением, высока, то газ в состоянии преодолеть влияние вихревых потоков. Например, на рис 17-5(а) показана зона воспламенения, образующаяся у газовыпускного отверстия, расположенного на расстоянии всего 1,5 метров от рубки с наветренной стороны; направление струи почти вертикальное и она только слегка касается рубки. Однако несколько более низкая интенсивность погрузки привела бы к значительному опусканию зоны воспламенения на рубку. На рис 17-5 (b) показано, что наличие дополнительного газовыпускного отверстия удваивает объем выпускаемого газа. Отчасти в результате образования вихревых потоков и отчасти из-за более плотной смешанной струи зона воспламенения тесно соприкасается с верхней частью рубки. 17.5 СВЕДЕНИЕ К МИНИМУМУ ОПАСНОСТЕЙ, СВЯЗАННЫХ С ВЫПУСКОМ ГАЗА При использовании газоотводных систем и при их контроле в процессе эксплуатации основной целью является сведение к минимуму вероятности проникновения воспламеняющегося газа в опасных концентрациях в закрытые помещения, содержащие источники воспламенения, или на участки палубы, где, вопреки всем другим предпринятым мерам предосторожности, может находиться источник воспламенения. В предыдущих разделах описаны способы обеспечения быстрого рассеивания газа и сведения к минимуму его стремления опуститься по направлению к палубе. Хотя в этом разделе речь идет о воспламеняемости, те же принципы используются и при рассмотрении вопроса о рассеивании газа до безопасных для персонала концентраций. При производстве любых работ, в результате которых в атмосферу вытесняются воспламеняющиеся смеси или те смеси, которые могут стать воспламеняющимися при разбавлении воздухом, рекомендуется соблюдать условия, аналогичные тем, которые созданы на судах, оборудованных системами инертного газа, а именно: • беспрепятственный вертикальный выпуск с высокой скоростью; • выпускное отверстие расположено достаточно высоко над палубой; • выпускное отверстие расположено на соответствующем расстоянии от надстройки и других закрытых помещений. При использовании газовыпускного отверстия с фиксированным диаметром, обычно спроектированным из расчета 125%-ой максимальной интенсивности погрузки груза, выходная скорость газа будет снижаться при более низкой интенсивности погрузки. Были сконструированы и изготовлены газовыпускные отверстия для поддержания высокой скорости выделения газа при всех условиях погрузки за счет автоматически изменяющейся площади сечения. Допустимая высота расположения газовыпускного отверстия над палубой зависит от того, выпускается ли газ через обычный или высокоскоростной газовыпускной клапан. Во время погрузки и балластировки следует всегда использовать установленные газовыпускные устройства, но если в танках нет устройств для замеров закрытым способом, то в определенные периоды времени, особенно при завершении налива, появится необходимость открыть смотровые отверстия. При этом выделение газа рядом с палубой обычно происходит с более низкой интенсивностью, но с целью сведения к минимуму опасных последствий, измерительные отверстия следует открывать на как можно более короткий период времени. При дегазации с помощью стационарной механической воздуходувки или при продувке инертным газом либо методом замещения, либо методом разбавления через обозначенные газовыпускные отверстия, необходимо достигнуть достаточно высоких скоростей выпуска газа в целях обеспечения его быстрого рассеивания в любых условиях. При дегазации с помощью переносных воздуходувок может оказаться необходимым открыть крышку люка танка для того, чтобы его можно было использовать в качестве газовыпускного отверстия, при этом в процессе выхода газа из танка с малой скоростью требуется следить за тем, чтобы газ не скапливался на палубе. Если инертизированный танк дегазируется через крышку люка, могут возникнуть локальные зоны с атмосферой, содержащей недостаточное количество кислорода. Желательно, если это практически возможно, чтобы дегазация проводилась через отверстия небольшого диаметра, такое, как зачистное отверстие танка, с временной установкой стояка. a) ОДНО ГАЗОВЫПУСКНОЕ ОТВЕРСТИЕ С НАВЕТРЕННОЙ СТОРОНЫ  (b) ДВА ГАЗОВЫПУСКНЫХ ОТВЕРСТИЯ С НАВЕТРЕННОЙ СТОРОНЫ  Рис. 17-5. Конфигурация зон воспламенения у газовыпускных отверстий, расположенных рядом с рубкой Иллюстрации подготовлены на основании результатов опытов в аэродинамической трубе: Газовая смесь: 50% пропана в воздухе по объему Диаметр отверстия: 152 миллиметра Скорость ветра: 1,1 метра в секунду Общая интенсивность потока газа из расчета на одно отверстие: 20 куб.м в минуту Приблизительная интенсивность погрузки из расчета на одно отверстие: 1000 тонн в час При выполнении всех видов работ, в процессе которых выпускается газ, следует проявлять особую осмотрительность, особенно, если эти работы производятся при неблагоприятных условиях (например, при слабом ветре или его отсутствии). В таких обстоятельствах может оказаться целесообразным прекратить работы до тех пор, пока условия не улучшатся. 17.6 ПОГРУЗКА ГРУЗОВ С ОЧЕНЬ ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ ПАРОВ 17.6.1 Выделение газа До сих пор в этой главе рассматривались вопросы, связанные с выделением и рассеиванием газа грузами с высоким давлением паров, при погрузке которых образуются слои концентрированного углеводородного газа толщиной 1 метр или менее (см. раздел 17.2.1). Иногда встречаются грузы, образующие слои большей толщины. В качестве основного примера можно привести сырые нефти, давление паров которых может увеличиваться при добавлении газа (такого, как бутан) в количестве, превышающем обычное содержание, а также некоторых видов природного газолина, побочных продуктов переработки сжиженных природного и нефтяного газов, иногда известных как пентаны плюс. Примеры изменений толщины слоя газа (до уровня концентрации, достигающей 50% по объему) по отношению к истинному давлению паров (ИДП), показаны на рис. 17-6 для типичных природных газолинов и сырых нефтей; существуют грузы с промежуточными свойствами, например, конденсаты со стабилизированной температурой вспышки, некоторые продукты дистилляции легких фракций, а также сырые нефти с необычно низким содержанием метана и этана. На рис 17-6 показана кривая для природного газолина, соответствующая серии смесей с различными значениями ИДП, а кривая для сырой нефти соответствует ряду, образованному добавлением в сырую нефть бутана в возрастающих количествах. При толщине слоя газа несколько менее 1 метра зависимость толщины от ИДП для обоих грузов не очень заметна. При более высоких значениях ИДП кривая постепенно становится более крутой, и это говорит о том, что в этом диапазоне незначительное возрастание ИДП может стать причиной того, что процесс выделения газа станет гораздо более интенсивным. Кипение начинается тогда, когда величина ИДП превышает 1 бар [100 кПа]. Для смесей природного газолина начало этого процесса почти совпадает с моментом резкого увеличения толщины слоя газа. Однако для смесей сырой нефти с бутаном резкого увеличения толщины слоя не наблюдается до тех пор, пока не будет достигнуто значение ИДП, значительно превышающее 1 бар. Сырые нефти могут быть стабилизированы таким образом, что их значения ИДП будут почти равняться или чуть выше 1 бар по мере того, как они будут поступать на судно. Поэтому на практике кипение некоторых газов может начаться даже без добавления бутана, при этом выделение газа не обязательно будет интенсивным. При кипении пузырьки газа образуются ниже поверхности жидкости, но только на такой глубине, на которой суммарное давление (атмосферное плюс гидростатическое) равно ИДП. Последующая потеря газа на этом участке может привести к местному снижению ИДП; более того, скрытая теплота, необходимая для испарения газа, приводит к охлаждению, которое также снижает ИДП. По этим двум причинам уменьшение ИДП в предповерхностном слое жидкости способствует задержке начала процесса кипения, несмотря на то, что ИДП всего объема жидкости превышает 1 бар [100 кПа]. Вот почему существует возможность перегрузки сырых нефтей, когда их ИДП несколько превышает 1 бар. Это не относится в той же степени к продуктам типа природного газолина, поскольку в сырой нефти газообразные компоненты составляют только малую часть от общего объема, в то время как природный газолин почти полностью состоит из потенциально газообразных компонентов. Это означает, что возможность присутствия газа в процессе кипения намного более вероятна для природных газолинов, чем для сырых нефтей. ИДП природных газолинов почти никогда не уменьшается из-за снижения содержания газа в момент начала их кипения, а возможность продолжения процесса кипения природных газолинов намного более вероятна по сравнению с сырыми нефтями. 17.6.2 Специальные меры предосторожности, предпринимаемые в отношении грузов с очень высоким давлением паров Если обнаруживаются слои газа необычно большой толщины, то во время погрузки разрешается в течение длительного времени выпускать газы с чрезвычайно высокой концентрацией, достигающей 100% по объему. Тогда на танкере или вокруг него возможно скопление чрезмерного количества газа, что может потребовать принятия специальных мер предосторожности. Такие кривые, как те, которые представлены на рис. 17-6, показывают, что ИДП груза, соответствующее его температуре при погрузке, следует использовать в качестве критерия для определения того момента, когда принятие специальных мер предосторожности становится необходимым. Давление паров груза по Рейду не является определяющим критерием, если также не установлена температура груза на момент погрузки. Однако, доказано, что выбор критериев, основанных на значениях ИДП, затруднителен, поскольку они полностью зависят от субъективной точки зрения относительно приемлемых условий присутствия газа на судах. На основании имеющейся информации в качестве общего руководства можно предложить, что вопрос о необходимости принятия специальных мер предосторожности следует поднимать тогда, когда ожидается, что ИДП превысит следующие значения: • для грузов типа природного газолина, например, пентанов плюс - 0,75 бар [75 кПа]; • для сырых нефтей с добавкой или без добавки газа - 1,0 бар [100 кПа]; • для некоторых грузов с промежуточными свойствами, например, конденсатов со стабилизированной температурой вспышки, некоторых дистиллятов легких фракций и сырых нефтей с необычно низким содержанием метана и этана может оказаться приемлемым принятие предельных величин ИДП в диапазоне между этими двумя значениями. Меры предосторожности, принятие которых может оказаться необходимым в этом случае, приведены в разделе 7.6.13. |