1. СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗА Продукты нефтепереработки относятся к числу пожароопасных веществ. Пожароопасность керосинов, масел, мазутов и других тяжелых нефтепродуктов оценивается температурами вспышки и воспламенения. Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта, нагреваемого в определенных стандартных условиях, образуют с окружающим воздухом взрывчатую смесь и вспыхивают при поднесении к ней пламени. Следует отметить, что при определении температуры вспышки бензинов и легких нефтей определяют верхний предел взрываемости, а для остальных нефтепродуктов – нижний. Температура вспышки зависит от фракционного состава нефтепродуктов. Чем ниже пределы перегонки нефтепродукта, тем ниже и температура вспышки. В среднем температура вспышки бензинов находится в пределах от –30 до –40 °С, керосинов 30–60 °С, дизельных топлив 30–90 °С и нефтяных масел 130–320 °С. По температуре вспышки можно судить о наличии примесей более низкокипящих фракций в тех или иных товарных или промежуточных нефтепродуктах. Температурой воспламенения называется температура, при которой нагреваемый в определенных условиях нефтепродукт загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 сек. Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки. Чем тяжелее нефтепродукт, тем больше эта разница. При наличии в маслах летучих примесей эти температуры сближаются. Температурой самовоспламенения называется температура, при которой нагретый нефтепродукт в контакте с воздухом воспламеняется самопроизвольно без внешнего пламени. Температура самовоспламенения нефтепродуктов зависит и от фракционного состава и от преобладания углеводородов того или иного класса. Чем ниже пределы кипения нефтяной фракции, тем она менее опасна с точки зрения самовоспламенения. Температура самовоспламенения уменьшается с увеличением среднего молекулярного веса нефтепродукта. Тяжелые нефтяные остатки самовоспламеняются при 300–350 °С, а бензины только при температуре выше 500 °С. Опасности, которые возникают при перевалке нефтепродуктов. Абсорбция и десорбция (эмиссия и поглощение) - способность жидкостей поглощать и выделять растворенные в них летучие газовые соединения, которые в диапазоне климатических температур могут быть как газообразными, так и жидкими. Характеристикой процессов абсорбции и десорбции жидкости является температура вспышки паров при наличии провоцирующего источника, которая характеризует не только концентрационные пределы взрывоопасности, но и давление паров. Во всех нефтепродуктах давление паров (равновесная устойчивая концентрация паров над поверхностью жидкости) зависит от температуры, оно увеличивается с повышением температуры и сравнивается с атмосферным в начале кипения. Температура вспышки (не путать с температурой самовоспламенения) – это температура, при которой давление (концентрация) паров жидкости настолько высоки, что они вспыхивают при наличии провоцирующего источника. Данная концентрация находится между нижним и верхним пределами взрываемости. Можно сказать, что температура вспышки при наличии провоцирующего источника – это значение, которое связывает давление и концентрацию насыщенных паров, находящихся в пределах НКПР и ВКПР. Степень опасности паров разных нефтепродуктов Таблица 1.1 Из анализа предложенной таблицы 3 следует, что пары бензина при всех значениях температур, имеют равновесную объемную концентрацию выше диапазона НКПР. Пары керосинов различных марок могут быть взрывоопасны при температурах выше +50 ⁰С. Пары дизельного топлива опасны только при температурах выше +55 ⁰С. Пары бензина пожароопасны при любых температурах, практически, при поднесении огня к открытой ёмкости с бензином, он вспыхивает мгновенно при любых температурах, взрывоопасны только в пределах объемной концентрации 2~6%. Дизельное топливо довольно трудно поджечь открытым огнём, оно загорается только тогда, когда происходит испарение и нагрев паров, от поднесённого огня возникновение взрыва в открытом пространстве практически исключено. Таким образом, можно сделать общие заключения по фактам эмиссии паров приведённых углеводородов: бензины обладают высокой эмиссией паров, которые опасны при любых температурах, но концентрация их всегда выше верхнего концентрационного предела взрывоопасности. Керосин и дизтопливо обладают низкой эмиссионной способностью и пары их практически безопасны при температурах окружающей среды, т.е. концентрация их всегда ниже нижнего концентрационного предела. Рассмотрим свойство жидкости обратное эмиссии - взаимное поглощение паров (абсорбцию). На практике часто встречаются процессы, когда пары бензина контактируют с поверхностью дизтоплива или керосина, или наоборот. Учитывая природу этих жидкостей, их контактирование не вызывает химической реакции между ними, а происходит только физическое поглощение паров в жидкости. Процесс поглощения происходит до тех пор, пока парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления паров этой жидкости над ней. Если рассмотреть приведённую выше таблицу 1.1, то мы видим, что парциальное равновесное давление паров бензина над жидкостями: керосин и дизтопливо гораздо выше, чем парциальное давление паров керосина и дизтоплива над бензином. Следовательно, будет происходить процесс поглощения паров бензина жидкостями: керосином и дизтопливом. Концентрация паров будет снижаться и может доходить до взрывоопасного диапазона. Скорость поглощения паров бензина дизтопливом и керосином зависит от площади контакта паров с зеркалом жидкости, а также от температуры окружающей среды и дизтоплива. Установлено, что при низких температурах процесс поглощения паров бензина происходит наиболее интенсивно. Скорость поглощения также зависит от интенсивности перемешивания жидкого продукта, т.е. обновления поверхностного слоя. Данное свойство дизельного топлива и керосина используется для утилизации (улавливания) паров бензина, а также может быть причиной пожаров и взрывов при перевалке нефтепродуктов. При операциях с нефтепродуктами несложно проследить возникновение ситуаций, при которых происходит превращение паров высокой невзрывоопасной концентрации в низкую взрывоопасную концентрацию. Анализ причин взрывов цистерн и резервуаров при перегрузке нефтепродуктов Взрывы, пожары и катастрофы, происходящие при проведении операций по перегрузке, хранении и использовании нефтепродуктов свидетельствуют о том, что эти процессы не только недостаточно исследованы, но и не полностью формализованы в части адекватного документального обеспечения безопасности. В идеальной ситуации понятно, что лучше устранить причину, чем бороться с её последствиями. Мировая статистика аварий показывает, что случаи взрывов и возгораний происходят при выполнении следующих операций: – налив нефтепродуктов в автоцистерны; – налив нефтепродуктов в железно-дорожные (ж.д.) цистерны; – слив из автоцистерн в ёмкости АЗС; – слив из ж.д. цистерн; – наполнение или опорожнение резервуаров хранения. Причины возникновения аварийных ситуаций следующие: – человеческий фактор; – неисправность оборудования; – статическое электричество; – другие, не выявленные обстоятельства. Первые две причины здесь не будем обсуждать, поскольку они достаточно квалифицированы в существующих стандартах, нормативах и правилах. Обратим внимание на две оставшиеся причины аварий: статическое электричество и – другие, не выявленные факторы. Качественные признаки и свойства основных процессов электризации нефтепродуктов при их движении по трубам и на стадии наполнении ёмкостей известны, но точные количественные характеристики процессов электризации до настоящего времени отсутствуют. Считается, что полезным способом борьбы с электростатическим потенциалом является заземление оборудования. Однако известны случаи, когда этого приема в качестве предохранительной меры не бывает достаточно. Распространено мнение, что даже надёжное заземление всех сооружений защищаемого объекта и хорошая электрическая связь между ними не гарантирует полной безопасности. Предпринимаемые меры не устраняют появление разрядов статического электричества внутри резервуаров. Большинство взрывов происходит от разрядов внутри ёмкостей при надёжно заземлённом оборудовании. В связи с этим приходится считать, что заземление только частично обеспечивает безопасность операций с нефтепродуктами. Поэтому одновременно с обязательным заземлением необходимо применять и другие средства и способы для устранения разрядов статического электричества или по возможности изыскивать меры и подходы для реализации условий, сводящих влияние разрядов статического электричества к минимуму. При исследованиях электризации нефтепродуктов на стадии наполнения ж.д. цистерн и влиянии сопротивления заземленного проводника на величину электростатического заряда обнаружены характерные признаки подобных явлений: 1. Величина электростатического заряда в объёме нефтепродукта определяется его электропроводностью. 2. Величина накопленного суммарного электрического заряда на цистерне не зависит от электропроводности цистерны, определяется только электрическим сопротивлением ее заземления. Разумно предположить, что суммарный электростатический заряд объема нефтепродукта, находящегося в цистерне, передается в течение определенного времени на металлическую оболочку цистерны и далее стекает на землю. Принято, что данный процесс, по-видимому, подчиняется некоторой экспоненциально-временной зависимости. Вид ожидаемой экспериментальной зависимости пока не установлен. На стенках реальной ёмкости, находящейся в длительной эксплуатации с целью транспорта или хранения продуктов с разной вязкостью и другими свойствами, всегда остаются твёрдые остатки в виде плёнки, затрудняющей быструю утечку электростатических зарядов. Таким образом, гарантированного (с вероятностью ≈100 %) способа устранения электростатических зарядов из нефтепродуктов при их наливе, сливе и хранении пока не найдено. Поэтому приходится обращать внимание на другие факторы возникновения взрывов, а именно: кроме источника электростатических разрядов для возникновения взрывного процесса необходимо наличие взрывоопасного вещества или формирование пожаро-взрывоопасной среды при технологических операциях. Приходится признать, что примеси легких углеводородных фракций (ЛУФ) всегда присутствуют в определённых концентрациях в составе паровоздушных смесей (ПВС) над зеркалом нефтепродукта в технологических ёмкостях, магистралях и регулировочной аппаратуре. Следует учитывать условия, при которых в процессе перегрузки (налива, слива) или хранении нефтепродукта появляются взрывоопасные концентрации ЛУФ в ПВС. К таким условиям относятся: – изменение температуры; – абсорбция ЛУФ продуктом с более высокой температурой вспышки; – принудительное изменение концентрации при поступлении воздуха в ёмкости во время осуществления технологической операции, например, при сливе основного вещества. Необходимо рассматривать возникновение взрывоопасных концентраций ЛУФ в ПВС при совокупном влиянии перечисленных условий. К наиболее опасным продуктам по причине низкого значения температуры вспышки в закрытом тигле относятся бензины всех марок. Подобные продукты в больших количествах подвергаются перевалкам на пути от НПЗ до бака автомобиля. Измерения концентрации паров в ёмкостях, где хранится или перевозится бензин, показало, что после его слива из емкости концентрация паров в ней зависит от температуры окружающей среды и находится в пределах от 15% до 50% объёмных. При операции слива бензина из ёмкости концентрация паров снижается в начальной стадии слива, но впоследствии с течением времени восстанавливается.за счёт сохранившихся остатков и плёнки на стенках. Если в ёмкости пары полностью отсутствовали и туда залили бензин, то за короткий промежуток времени концентрация паров в объеме пересекает взрывоопасный концентрационный диапазон между нижним концентрационным пределом горения НКП≈2% и верхним концентрационным пределом горения ВКП≈6% (объёмных процентов) и достигает равновесного значения при текущей температуре. Если из ёмкости слили бензин и негерметично закрыли её, то концентрация паров уменьшается по мере вентиляции воздуха и может достигнуть взрывоопасного значения. При герметизации ёмкости на её стенках остаётся плёнка из продукта, и концентрация паров восстанавливается до равновесного значения и остаётся таковой в течение длительного времени. В автоцистернах, ж.д. цистернах и резервуарах дыхательные клапаны должны быть всегда в исправном состоянии чтобы обеспечивать герметизацию затворов в пределах рабочего давления. В противном случае кроме потерь от испарения бензина может образоваться взрывоопасная концентрация паров в ёмкости. Скорость слива продукта из ёмкости должна быть такой, чтобы при поступлении воздуха, замещающего продукт в ёмкости, концентрация ЛУФ и ПВС не опускалась до пределов взрывоопасной области (2-6) %. Наиболее безопасным техническим решением проблемы в данном случае может быть возврат паров из донорной ёмкости (куда поступает бензин) в акцепторную ёмкость (откуда бензин сливается), т.е. газовозврат или рециркуляция паров через специальный трубопровод. Данная технология желательна при сливе, наливе автоцистерн, ж.д. цистерн, резервуаров для хранения, а также при заправке автомобилей на АЗС. Такую схему слива с вытеснением и заменой паров называют балансовой технологией. В реальной жизни один и тот же бензовоз очень часто перевозит попеременно бензин и дизельное топливо. В ж.д. цистерны, в которых перевозился бензин, немотивированно наливают дизельное топливо. Рассмотрим процессы, которые происходят при подобных операциях. Дизельное топливо всех марок имеет температуру вспышки выше +40 ºС. Величина давления насыщенных паров по Рейду составляет (10-13) мм.рт.ст. Практически концентрация паров может достичь уровня свыше 2 % ( т.е. попасть во взрывоопасную область) только при температуре более 40 ºС. В рабочем диапазоне температуры от -10 ºС до + 40 ºС пары дизтоплива безопасны. Экспериментальными исследованиями по поглощению паров бензина (в том числе и ЛУФ) выявлено, что дизтопливо является хорошим абсорбентом паров бензина и применяется в качестве последнего в установках для утилизации паров. В опытах установлено, что для улавливания (извлечения) летучих углеводородов из 1 м3 паровоздушной смеси с концентрацией до 50% достаточно 20-25 литров дизельного топлива с условием развитого контакта, т.е. наличия большой поверхности соприкосновения дизтоплива и ПВС. Степень улавливания ЛУФ такова, что их остаточная доля в ПВС после контакта с дизельным топливом устанавливается в пределах (2-10) % объёмных. Такие пределы соответствуют взрывоопасной концентрации паров бензина 2%-6 % (а по некоторым данным 2%-9 %). Таким образом, при наливе дизельного топлива в ёмкость, где ранее находился бензин и концентрация его паров была выше пределов взрывоопасности после поступления дизельного топлива, концентрация паров снижается и может достичь пределов взрывоопасности. Взрывоопасная концентрация паров бензина при наливе дизельного топлива в ёмкость поддерживается в течение длительного времени в процессе налива и хранения. Вероятность возникновения электростатического разряда в промежутке времени стадии наполнения довольно высока. Замечено что часто взрывы происходят при температуре окружающей среды ниже 0 С. Это объясняется тем, что при такой температуре концентрация паров бензина не достигает максимальных значений и ЛУФ быстрее поглощаются. Процесс абсорбции более эффективно происходит при низкой температуре. В случае наливания бензина в ёмкость после того, как в ней было дизельное топливо, и концентрация паров оставалась ниже 2 % в начальный момент наполнения концентрация паров увеличивается и довольно быстро проходит через пределы взрывоопасности. Как правило, в начальный момент наливание производится с малой скоростью (менее 1 м/сек), которая является безопасной для образования электростатических зарядов. В случае наполнения бензином ёмкости, в которой ранее был бензин, концентрация паров, ранее бывшая не взрывоопасной, при поступлении дополнительной порции бензина остаётся такой же. В случае наполнения дизельным топливом ёмкости, в которой и ранее находилось дизельное топливо, концентрация паров там остается низкой и не взрывоопасной при дополнительном поступлении дизельного горючего. Представленные выводы подтверждены хроникой аварий, возникших при перегрузке нефтепродуктов. Краткое описании аварии Комментарий специалистов В соседнем резервуаре ранее На складе нефтепродуктов при находился бензин, и после его откачки перекачке дизельного горючего из там остались пары с концентрацией одного резервуара в другой выше взрывоопасной. При вместимостью 75 м3 произошел взрыв поступлении дизельного топлива в паров нефтепродукта с последующим акцепторную емкость концентрация возгоранием и проливом в паров снизилась и произошел взрыв обвалование. Пожар ликвидирован, из-за разряда статического пострадавших нет. электричества. Дизельное топливо сливалось в резервуар, где находились пары бензина с концентрацией выше При проведении операции по сливу взрывоопасной. При поступлении дизельного топлива воспламенились дизельного топлива, концентрация пары нефтепродукта. Оператор паров снизилась до взрывоопасной, и сливщик получил смертельную травму произошел взрыв из-за разряда статического электричества внутри приёмной ёмкости. При наливе дизельного топлива в автоцистерну произошел «хлопок» паров нефтепродуктов в горловине Причина та же, что указывалась ранее. автоцистерны и возникло возгорание. Водитель получил ожоги тела, от которых впоследствии скончался На участке по отгрузке В организации произошло два нефтепродуктов во время наливания похожих взрыва в течение 2-х недель. дизельного топлива в автоцистерну Первый взрыв был без жертв. В обоих произошел взрыв с последующим случаях наполнялась дизельным воспламенением, во время которого топливом автоцистерна, которая до получены ожоговые травмы. этого перевозила бензин. Современная транспортировка нефти осуществляется различными видами транспорта: трубопроводным, железнодорожным, водным, автомобильным, воздушным. Основным достоинством трубопроводного транспорта является низкая себестоимость перекачки. Но при этом есть и недостатки. Основной недостаток – это крупные единовременные капитальные вложения в строительство, т.к. прежде чем начать использовать нефтепровод, необходимо построить его от начальной точки и до конечного пункта. Движение нефти по трубе происходит за счёт разности давлений, создаваемой насосными станциями на обоих концах трубы. Нефтепроводы делятся на подземные и наземные и могут работать в любую погоду, это их большое преимущество. Наземные нефтепроводы удобны тем, что если случится авария, её проще будет устранить, и тем, что их проще строить. Зато подземные нефтепроводы меньше подвержены внешним воздействиям и, следовательно, более долговечны. Конструктивно, нефтепроводы строятся из труб диаметром в 10–140 см, нефть по которым двигается со скоростью 3 м/с. Себестоимость транспортировки грузов – один из важнейших показателей в оценке технико-экономических преимуществ того или иного вида транспорта. Себестоимость 1 т на 1 км перекачки нефтегрузов по трубопроводам в 3 раза ниже себестоимости перевозки их по железной дороге и в 1,5–2 раза ниже себестоимости перевозки водным транспортом. Себестоимость транспортировки природного газа при доставке его даже на дальнее расстояние также ниже себестоимости ж.д. перевозок аналогичного количества угля. Нужно брать во внимание еще и то положение, что длина магистрального нефтепровода между двумя пунктами всегда меньше расстояния между этими пунктами по железной дороге и в особенности по воде, экономичность трубопроводного транспорта возрастает еще в большей мере. Трубопроводный транспорт имеет также наибольшую герметизацию процесса при транспортировке и перевалках нефти и нефтепродуктов. В России транспортировка нефти в основном осуществляется именно трубопроводным транспортом – по нефтепроводам. Водный транспорт нефти можно разделить на речной и морской. По рекам и озерам нефть перевозится в баржах и в речных танкерах. Морской транспорт нефти осуществляется морскими танкерами и супертанкерами. Нефтепродукты перевозят на специализированных судах-танкерах, которые в зависимости от дедвейта получили следующую градацию: 30–70 тыс. т – Super Tanker; 70–150 тыс. т – Mammoth Tanker; 150–300 тыс. т – VLCC (Very Large Crude Carrier); 300–800 тыс. т – ULCC (Ultra Large Crude Carrier). К основные судовым документам относят: 1) свидетельство о праве плавания под Государственным флагом Российской Федерации; 2) свидетельство о праве собственности на судно; 3) свидетельство о годности к плаванию; 4) пассажирское свидетельство (для пассажирского судна); 5) мерительное свидетельство; 6) свидетельство о грузовой марке; 7) свидетельство о предотвращении загрязнения нефтью; 8) свидетельство о предотвращении загрязнения сточными водами; 9) свидетельство о предотвращении загрязнения мусором; 10) лицензия судовой радиостанции и радиожурнал (если судно имеет судовую радиостанцию); 11) судовая роль; 12) судовой журнал; 13) машинный журнал (для судов с механическим двигателем); 14) санитарный журнал; 15) журнал операций со сточными водами; 16) журнал операций с мусором; 17) журнал нефтяных операций для судов, не являющихся нефтяными танкерами; 18) журнал нефтяных операций для нефтяных танкеров; 19) судовое санитарное свидетельство о праве плавания. Договор морской перевозки груза должен быть заключен в письменной форме. Наличие и содержание договора морской перевозки груза могут подтверждаться чартером, коносаментом или другими письменными доказательствами. В коносамент должны быть включены следующие данные: – наименование перевозчика и место его нахождения; – наименование порта погрузки согласно договору морской перевозки груза и дата приема груза перевозчиком в порту погрузки; – наименование отправителя и место его нахождения; – наименование порта выгрузки согласно договору морской перевозки груза; – наименование получателя, если он указан отправителем; – наименование груза, необходимые для идентификации груза основные марки, указание в соответствующих случаях на опасный характер или особые свойства груза, число мест или предметов и масса груза или обозначенное иным образом его количество. При этом все данные указываются так, как они представлены отправителем; – внешнее состояние груза и его упаковки; – фрахт в размере, подлежащем уплате получателем, или иное указание на то, что фрахт должен уплачиваться им; – время и место выдачи коносамента; – число оригиналов коносамента, если их больше чем один; – подпись перевозчика или действующего от его имени лица. Подготовка танкера к перевозке нефтепродуктов включает в основном три этапа: – подготовку грузовых танков; – проверку непроницаемости трубопроводов грузовой и зачистной систем, клинкетов, механизмов, обслуживающих грузовые танки; – проверку технической исправности систем подогрева груза, газоотводной и систем пожаротушения и орошения палубы. Одной из трудоемких работ является мойка грузовых танков. Судно, осуществляющее перевозки нефти и нефтепродуктов наливом, после их выгрузки очищается в случаях, предусмотренных государственными стандартами на маркировку, упаковку, транспортирование и хранение нефти и нефтепродуктов, а также при подаче судна под погрузку сухогрузов и его направлении на ремонт или отстой. Точное определение величины удельного веса принимаемого судном жидкого груза – одна из важнейших задач, которая должна быть решена судовой администрацией при погрузке судна. Несоответствие фактически установленной величины удельного веса данным, указанным в паспорте качества, может свидетельствовать либо о замене отправителем заявленного сорта, либо о загрязненности, обводнении или иных пороках предъявленного к перевозке груза. Загрузку танкера осуществляют на основании согласованного и утвержденного капитаном грузового плана и под руководством одного из помощников капитана. Заполнение и опорожнение танков должны производиться в последовательности, предусмотренной инструкцией. Через грузовую магистраль подают и выдают нефтепродукты I и II группы; грузы III группы могут быть налиты через верх. Для контроля качества принимаемого нефтепродукта и с целью защиты своих прав при возможных претензиях грузоотправителей капитан судна организует отбор проб груза. Пробы хранятся 2 мес. при перевозке в малом каботаже и 6 мес. при перевозке в большом каботаже и загранперевозках. Также грузоотправитель отбирает резервуарные пробы, которые являются контрольными. Одна из них остается на нефтебазе, другую передают через капитана грузополучателю, а третью вручают второму помощнику на хранение. Отбор проб оформляют актом, в котором подробно указывают место отбора, какими печатями пробы опечатаны и кому вручены. После проверки танков на присутствие воды двумя способами определяют количество груза. Сущность первого способа состоит в замере средней осадки танкера до погрузки и после нее. Этот метод является контрольным и служит лишь для того, чтобы приблизительно установить, сколько на танкер принято груза и сколько еще надо его погрузить. При втором способе количество груза рассчитывают на основе определения объема и плотности нефтепродукта. В случае неправильного указания в транспортной накладной наименования груза, его свойств, особых отметок или необходимых при перевозке опасного груза мер предосторожности, отправления запрещенного для перевозки груза перевозчик вправе требовать от грузоотправителя или грузополучателя выгрузки за их счет опасного груза в любое время и в любом месте. В случае если грузоотправитель или грузополучатель отказывается от выгрузки такого груза либо обстоятельства требуют немедленной его выгрузки, перевозчик вправе уничтожить или обезвредить такой груз без возмещения понесенных грузоотправителем или грузополучателем в связи с этим убытков. Для того чтобы нефтепродукты были доставлены к месту назначения в соответствующем качестве, необходимо строго соблюдать все правила и технологию перевозки нефтепродуктов морем. Загрузка танкера нефтью для дальнейшей транспортировки представлена на рис. 1.1. Рис. 1.1. Загрузка танкера нефтью Зачастую морские пути короче, нежели наземные, и транспортировка по морю обходится дешевле. Танкеры для перевозки делятся на три типа: Малотоннажные. Среднетоннажные. Крупнотоннажные. Сегодня по международным стандартам все танкеры должны обязательно иметь двойную обшивку, которая повышает уровень безопасности, а также разделение отсека для нефти (танка) на отсеки. Загрузка и разгрузка нефтепродуктов в такие танкеры происходит с берега с помощью специальных насосов и трубопроводов. Часть нефти и особенно нефтепродукты перевозятся железнодорожным транспортом. Перевозка нефтепродуктов железнодорожным транспортом осуществляется в специальных вагонахцистернах (рис. 1.2), которые производятся из высококачественной листовой стали, толщиной более 8 мм. Внутреннее покрытие этих цистерн должно быть маслобензостойким и паростойким, а также удовлетворять электростатической и искробезопасности. Грузоподъёмность таких цистерн варьируется от 25 до 120 т, но чаще используют цистерны на 50, 60 и 120 т. Заливка (погрузка) топлива в цистерны производится сверху, а слив (выгрузка), соответственно, снизу через специальные сливные и наливные отверстия. Кроме этого, каждая цистерна в обязательном порядке оборудуется смотровыми площадками, наружными и внутренними лестницами и сливными приборами, все они нужны для обеспечения безопасности перевозки. Рис. 1.2. Вагон-цистерна для перевозки нефти и нефтепродуктов Правила распространяются на перевозки нефтепродуктов по железным дорогам Российской Федерации и являются обязательными для работников железнодорожного транспорта, отправителей и получателей, портов и пристаней, а также для транспортно-экспедиционных предприятий, осуществляющих обслуживание грузоотправителей и грузополучателей. Для перевозки нефтепродуктов наливом используют вагоны-цистерны или специализированные контейнеры-цистерны грузоотправителей (грузополучателей). Специализированные контейнеры-цистерны, предназначенные для перевозки, должны иметь сертификат компетентного органа, подтверждающий периодическое освидетельствование контейнерацистерны и возможность перевозки в нем соответствующего опасного груза. За последние годы вагонный парк железных дорог систематически пополняется цистернами более совершенных конструкций. В настоящее время более 95% парка цистерн имеют грузоподъемность 50 т и более. До 1957 г. все наливные нефтяные грузы перевозились в цистернах общего назначения. Эти цистерны делились на две группы: 1) для перевозки светлых нефтепродуктов (цистерны без сливных приборов); 2) для перевозки темных нефтепродуктов и нефтей (цистерны со сливными приборами). Начиная с 1958 г. в эксплуатации появились новые четырехосные цистерны объемом 60 м3 с универсальными сливными приборами, в которых можно перевозить любые жидкие нефтепродукты. Цистерны специального назначения в основном предназначены для перевозки высоковязких и парафинистых нефтей и нефтепродуктов. Цистерны-термосы предназначены для горячих перевозок высоковязких нефтепродуктов. Котел этой цистерны покрыт трехслойной теплоизоляцией (первый слой – смесь 30% асбестита и 70% инфузорной земли; второй слой – мешковина, пропитанная жидким стеклом и укрепленная металлической сеткой; третий слой – шевелин толщиной 100 мм). Снаружи изоляция покрыта кожухом из кровельного железа. Некоторая часть нефтепродуктов транспортируется и хранится в мелкой таре. В качестве нефтяной тары применяют стальные и деревянные бочки, барабаны, бидоны, стеклянные бутыли и контейнеры из полимерных материалов. Тару выбирают в зависимости от свойств нефтепродуктов, от дальности перевозок и вида транспорта. Конструкция и материал тары должны обеспечивать сохранение количества и качества нефтепродукта при хранении и транспортировке. Хранение нефтепродуктов в таре осуществляется в специальных хранилищах, степень огнестойкости которых должна быть не ниже II категории при хранении нефтепродуктов с температурой вспышки до 120 °С и не ниже III категории при хранении горючих нефтепродуктов. В хранилищах должно быть не более трех этажей при хранении горючих нефтепродуктов и не более одного – при хранении легковоспламеняющихся нефтепродуктов. Цистерны, предназначенные для перевозок наливных грузов, должны соответствовать требованиям нормативных документов (ГОСТы, технические условия, правила технической эксплуатации) и быть подвергнуты испытаниям в объеме требований, предъявляемых к подвижному составу. В технических условиях на разработку конкретной модели цистерны указывается наименование груза или их перечень (грузов), для перевозки которых предназначена данная цистерна. Разрешение на перевозку опасного груза в цистерне, не предназначенной для его перевозки, выдается установленным порядком МПС России по согласованию с Госгортехнадзором России на основании ходатайства грузоотправителя, грузополучателя с приложением сведений. Бункерные полувагоны могут использоваться только для перевозки вязкого нефтебитума и нефтяного кокса. Не допускается перевозка в них нефтебитума твердых марок. Использование предназначенных для перевозки светлых нефтепродуктов, цистерн под налив нефти, мазута, моторного топлива и других темных нефтепродуктов, а также масел не разрешается. Восьмиосные цистерны грузоподъемностью 120 и 125 т с емкостью котла 140 и 161 м3 (тип калибровки 61 и 71), имеющие трафарет «Бензин» и «Светлые нефтепродукты», а также четырехосные цистерны 3 грузоподъемностью 68 т. с емкостью котла 85,6 м (тип калибровки 66) и грузоподъемностью 60 т. с емкостью котла 72,7 м3 (тип калибровки 53), имеющие трафарет «Бензин», используются только для перевозки бензина, керосина, топлива дизельного и других светлых нефтепродуктов. Не допускается выпуск на железнодорожный транспорт общего пользования цистерн, техническая документация (включая результаты испытаний) на производство которых не согласована с МПС России. Не допускается перевозка груза в цистернах, бункерных полувагонах в случаях: если до их планового ремонта и/или технического освидетельствования котла и арматуры осталось менее одного месяца; отсутствия четкого номера вагона, табличек завода-изготовителя; отсутствия или неисправности наружных (если она предусмотрена конструкцией вагона) лестниц, переходных мостиков, рабочих площадок и их ограждения; течи котла цистерны, бункера полувагона, неисправность запорнопредохранительной и сливо-наливной арматуры, наличие пробоины паровой рубашки цистерны, бункерного полувагона; трещины на крышках загрузочных и сливных люков; отсутствия или неисправности двух и более рядом стоящих откидных болтов для крепления загрузочного люка колпака цистерны, отсутствия проушины для пломбирования крышки люка установленным правилами пломбирования вагонов и контейнеров на железнодорожном транспорте типом запорно-пломбировочного устройства (далее – ЗПУ); отсутствия на крышке загрузочного люка цистерны уплотнительной прокладки; знаков опасности, надписей, трафаретов и отличительной окраски. Порожние цистерны, подаваемые под погрузку опасных грузов, предъявляются к техническому обслуживанию в течение суток начала погрузки и делается соответствующая отметка в книге формы ВУ-14. При перевозке опасных грузов грузоотправитель обязан наносить на тару, вагоны, контейнеры знаки, коды опасности, предусмотренные правилами перевозок грузов железнодорожным транспортом. Нанесение знаков опасности производится: на ящиках и транспортных пакетах – на трех поверхностях (боковой, торцевой и верхней), на бочках – на одном из днищ и обечайке (цилиндрической части); на кипах и тюках – на торцевой и боковой поверхностях, на других видах тары (баллонах и др.) – в наиболее удобных местах, хорошо видимых при размещении в вагоне. Грузоотправителем наносятся на цистерны знаки опасности и номера Организации Объединенных Наций (ООН) в соответствии с приложением к Правилам перевозок опасных грузов по железным дорогам. Знаки опасности (рис. 1.3), наносимые на цистерны, должны иметь форму квадрата с размером стороны не менее 250 мм. На расстоянии 15 мм от кромок по периметру знака должна располагаться рамка черного цвета. В верхней части (углу) знака наносится символ опасности, в нижней (в противоположном углу) – номер класса, подкласса опасности. Между символом опасности и номером класса, подкласса опасности на знаке должен находиться прямоугольник белого цвета, в котором проставляется номер аварийной карточки. Символы и цифры на знаке опасности должны быть черного цвета. Высота цифр номера аварийной карточки не меньше 65 мм, номера класса, подкласса – 50 мм. Рис. 1.3. Знак опасности На каждую продольную сторону вагона-цистерны или контейнерацистерны (емкостью более 3 м3) наносится прямоугольная информационная табличка (рис. 1.4). Рис. 1.4. Большой знак опасности (информационная таблица) В ее верхней части наносится идентификационный номер опасности, в нижней части – четырехзначный номер ООН вещества; они должны быть разделены горизонтальной черной линией шириной 15 мм. Возврат порожних непромытых цистерн, направляемых после слива нефти и нефтепродуктов по регулировочному заданию по пересылочным накладным формы ф.ГУ-27дс и ф.ГУ-27дт также осуществляется на условиях перевозившегося в них опасного груза. Знаки опасности и номера ООН с таких цистерн после выгрузки не снимаются. Снятие знаков опасности и номеров ООН производится на промыво-пропарочных станциях (пунктах) по договору, заключенному с перевозчиком. Если цистерны после выгрузки не промываются, то при предъявлении их к перевозке грузополучатель должен обеспечить наличие на таких цистернах знаков опасности, а в перевозочных документах обязан указать, что цистерна порожняя из-под опасного груза (указать наименование груза), не промыта, и проставить штемпеля для груза ранее перевозившегося в ней. Об отправлении цистерн с нефтепродуктами грузоотправитель уведомляет в письменной форме грузополучателя. В уведомлении указываются наименование груза, номера цистерн и накладных, дата погрузки. Перед наливом цистерн грузоотправители проверяют герметичность котлов цистерн, техническую исправность арматуры и универсальных сливных приборов цистерн. Грузоотправители вправе отказаться от вагонов, контейнеров, непригодных для перевозки конкретных грузов, и железная дорога обязана подать взамен указанных вагонов, контейнеров исправные, пригодные для перевозки таких грузов вагоны, контейнеры. После выгрузки опасных грузов в случаях, предусмотренных правилами перевозок грузов железнодорожным транспортом, грузополучатели за свой счет обязаны провести промывку и дезинфекцию вагонов, контейнеров. При отсутствии у грузополучателей (получателей) возможностей для промывки вагонов их промывку могут обеспечивать перевозчики либо иные юридические лица или индивидуальные предприниматели в соответствии с договором. Обеззараживание грузов и транспортных средств проводится грузополучателями или соответствующими органами государственного контроля (надзора). Отправитель, предъявляя груз к перевозке, представляет станции отправления на каждую отправку заполненный, сброшюрованный комплект перевозочных документов (накладную, дорожную ведомость, квитанцию в приеме груза и корешок дорожной ведомости). Бланки этих четырех документов, именуемых в дальнейшем «перевозочные документы», одинаковы по размеру и расположению общих граф и реквизитов, что дает возможность заполнять их на пишущей машинке под копировальную бумагу, одновременно весь комплект. Для возможности выполнения карантинных, таможенных и административных правил отправитель обязан вместе с перевозочными документами предъявить качественный паспорт на нефтепродукты, таможенные разрешения (на вывоз груза за границу) и др. Преимущества использования железных дорог 1. Всесезонность. Железная дорога универсальна тем, что одинаково хорошо функционирует в любое время года и при любых погодных условиях. 2. Скорость. Сроки доставки нефти по ж/д действительно относительно малы (значительно быстрее чем морским или речным путем). 3. География доставки. Железные дороги покрывают достаточно большую территорию, и поэтому существует возможность прямой доставки в сельскохозяйственные и промышленные районы. 4. Объём. По железной дороге можно перевозить достаточно большое количество нефти, хотя в этом отношении железная дорога уступает танкерам и нефтепроводам. Недостатки использования железной дороги 1. Стоимость. Затраты на транспортировку нефти по ж/д более высоки, нежели затраты на транспортировку другими способами. 2. Потери. Во время погрузочно-разгрузочных работ часто случаются потери нефти. Это неизбежное явление при использовании цистерн. 3. Специальное оборудование. Транспортировка по ж/д требует наличия специального оборудования для погрузки и выгрузки, что опять же повышает расходы на транспортировку. 4. Прокладка линий. Иногда чтобы доставить нефть в отдаленные районы (или из них), приходится прокладывать новые железнодорожные пути. Для транспортировки нефти воздушный транспорт из-за высокой себестоимости практически не применяют. Его используют лишь для снабжения нефтепродуктами отдельных пунктов на Крайнем Севере, дрейфующих станций и зимовок в Арктике. Как правило, доставка нефтепродуктов воздушным транспортом осуществляется в бочках. Автомобильный транспорт применяют для транспортирования нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов. Он используется для завоза нефтегрузов с распределительных нефтебаз потребителям, удаленным от источников снабжения на небольшое расстояние. Достоинством автотранспорта является высокая маневренность. Для перевозки нефти его используют крайне редко (обычно в пределах нефтепромысла на период строительства трубопровода). Основное применение автотранспорт находит для доставки нефтепродуктов к местам их потребления (на АЗС, заводы, фабрики и т.п.) На долю автомобильного транспорта приходится около 20% перевозок нефтегрузов. Автоцистерны оснащены комплектом оборудования, включающим патрубок для налива нефтепродукта, дыхательный клапан, стержневой указатель уровня, клиновую быстродействующую задвижку для слива топлива, два шланга с наконечниками и насос с механическим приводом. Объем отдельных автоцистерн достигает 40 м3. Внутри цистерны установлены поперечные и продольные волнорезы для уменьшения силы ударной волны жидкости при движении автомашины. Для обеспечения пожарной безопасности на автоцистернах установлены огнетушители и устройства для заземления цистерн и шлангов для отвода статического электричества, которое может образоваться при наливе и сливе нефтепродуктов. Автотопливозаправщиками называются автоцистерны, оборудованные комплектом насосно-раздаточных устройств. Автозаправщики обычно монтируют на шасси грузовых машин и оборудуют раздаточным насосом, трубопроводной обвязкой, приемными и раздаточными шлангами, водовоздухоотделителями, фильтрами, счетчиками и другими контрольно-измерительными приборами. Автотопливозаправщики предназначены для хранения и транспортировки светлых нефтепродуктов по всем видам дорог и местности, а также для заправки топливом различной техники. На рис. 1.5 показаны формы поперечного сечения кузовов-цистерн. Форма поперечного сечения (см. рис. 1.5) определяется свойствами перевозимого груза. Прямоугольная форма цистерны (а) обеспечивает наибольший объем перевозимого груза. Цистерна для сжатого газа должна обладать повышенной прочностью, что в наибольшей степени обеспечивает цилиндрическая цистерна с круглым поперечным сечением (б). Эллиптическая форма поперечного сечения (по сравнению с круглой) обеспечивает более низкий центр масс автоцистерны (в). Способ разгрузки (опорожнения) цистерны выбирается в зависимости от свойств перевозимого груза. Жидкости сливают из цистерн самотеком (под действием гравитационных сил), при помощи насосов или самосвальной разгрузкой. Сжатые или жидкие газы «сливаются» из цистерны под действием собственного давления. а б в Рис. 1.5. Формы поперечного сечения кузовов-цистерн: а – прямоугольная («чемоданная»); б – круглая; в – эллиптическая Лицензирование (право, разрешение) перевозок опасных грузов осуществляется в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации о лицензировании. Железнодорожный транспорт Железнодорожным транспортом перевозят все виды нефтепродуктов, нефть и сжиженные газы. В общем объеме перевозок на eгo долю приходится около 40 %. Нефть и нефтепродукты перевозятся по железным дорогам, как правило, в вагонax-цистернах. Только небольшая часть, около 2 %, транспортируется в мелкой таре в бочках, контейнерах и бидонах. для тpaнcпортировки отдельных видов масел, смазок и небольших партий светлых и темных нефтепродуктов используются крытые вагоны. Отличительная особенность железнодорожных перевозок – это возможность доставки нефтегpузов в любое время года, благодаря чему большинство распределительных баз расположено на железнодорожных магистралях. Однако железнодорожный транспорт имеет существенные недостатки. К ним относятся: большие капиталовложения при строительстве новых и peконструкции действующих путей; относительно высокие эксплyатaционные расходы на перевозку нефти по сравнению с другими видами транспорта (в 2 раза дороже водного и трубопроводного). Нефть и нефтепродукты перевозятся в железнодорожных цистернах грузоподъемностью 25, 50, 60, 90 и 120 т. Наибольшее распространение имеют четырехосные цистерны объемом 50 и 60 м3. Вагоны-цистерны формируют в поезда, называемыми наливными маршрyтaми. Цистерны оборудуются универсальными сливными приборами. Они устанавливаются в нижней части котла цистерны и обеспечивают полный слив нефтепродукта, для ограничения максимально допустимого давления и вакуума в железнодорожных цистернах, сверх которых могут возникнуть опасные напряжения в стенке котла, цистерны снабжают пружинными предохранительными клапанами. Цистерны, предназначенные для перевозки высоковязких застывающих нефтепродуктов, оборудуют наружными паровыми рубашками или внyтpенними устройствами для подогрева. Паровая рубашка обеспечивает подогрев (подплавление) погpаничногo слоя заcтывшего нефтепродукта без разогрева остальной eгo массы. Цистерны с внyтpенними подогревателями обычно снабжены наружной теплоизоляцией (цистерны-термосы) для уменьшения тепловых потерь, когда цистерна находится в пути. Для перевозки битума как весьма тугоплавкого нефтепродукта применяют специальные железнодорожные вагоны, называемые бункерными полувагонами. Особенность их заключается в том, что они состоят из четырех бункеров с паровой рубашкой (объемом по 11,8 м3), установленных на раме вaгoнa. Опорные точки бункера расположены таким образом, что в заполненном состоянии eгo центр тяжести находится выше этих точек и бункер легко опрокидывается (при освобождении зaxвaтoв). Битум вываливается в затвердевшем виде на разгрузочную площадку, а затем после опорожнения бункер возвращается в первоначальное вертикальное положение. По железной дороге нeфтeпродукты перевозят также и в контейнерах. Контейнеры представляют собой небольшие цистерны грузоподъемностью 2,5 и 5 т, их устанавливают на железнодорожных платформах и по прибытии к месту назначения в заполненном виде перегружают кранами на грузовые машины. В цистернах-контейнерах перевозят главным образом масла и смазки. Поскольку масла и смазки имеют высокую вязкость, контейнеры снабжены паровыми рубашками для подогpeва нeфтeпродуктов при их опорожнении. Слив и налив нефтепродуктов в железнодорожные цистерны, прибывающие на нефтебазу, производятся на специальных сливно-наливных устройствах (эстакадах). На нефтебазу цистерны подают по подъездным железнодорожным путям, которые примыкают к железнодорожным магистралям у ближайшей станции. В зависимости от характера проводимых операций подъездные железнодорожные пути разделяют на основные, предназначенные для слива и налива нефти и нефтепродуктов; вспомогательные – для разгрузки или погрузки тарных грузов и дрyгиx вспомогательных материалов; обгонные – для маневровых работ. На основных железнодорожных путях размещают устройства для сливно-наливных операций, которые вместе с ними называются сливно-наливным фронтом.
