油轮上石油制品的特性(-)课件

第八章水运散装油类物质n n第一节石油及制品的特性n n第二节油轮上存在的危险n n第三节油轮上有关货油安全的结构和设备n n第四节货油运输有关作业n n第五节消防n n第六节成品油运输8.1石油、原油及石油制品n n石油是埋藏在地层深处的油状粘稠液体。其主要成分是碳和氢元素。n n原油是指从地下开采出来而未经炼制加工的石油。n n石油制品是指原油经炼制加工，如：分馏、裂解、重整等方法获得的各种产品，又称成品油。原油的组成n n元素组成：n n物质组成：烃类：直链、环烷基和芳香烃非烃类：含氧、氮和硫化合物及胶质、沥青质主要元素：C、H少量元素：O、N、S微量元素：Cl、I、Sn、P、K、Na、Ca等烃类种类n n原油中含1-60个C的烃类化合物及其衍生物，共500多种化合物的混合物。n n按“结构族组成”原油分为3类：n n直链基原油n n环烷基原油n n芳香基原油是由各种烃类所占有的碳原子百分数和环数来表示，并以占优势的组成来表示原油所属类别。含氧化合物n n原油中的含氧化合物大多数以胶状、沥青状物质的形态存在于高沸点的馏分和渣油中，主要以石油酸的形式，多数是环烷酸，在250-350度的馏分中最多。这些酸性物质对金属、尤其是有色金属和合金的腐蚀性更为严重。n n原油中的含酸量用“酸值”表示。所谓酸值是指中和1克石油中的酸所消耗的氢氧化钾的毫克数。含氮化合物n n主要存在于高沸点的馏分中，分子量较大的中性化合物。这些化合物加热能分解成分子量较小的氮化合物和氨，分布在低沸点的馏分中。象卟啉、咔唑、喹啉、吡咯、脂肪胺等。影响原油的理化性质，如气味。含硫化合物n n原油中除溶解硫化氢和少量单质外，硫元素主要以有机硫化物形态存在，有：n n酸性硫化物（硫醇、硫酚、硫化氢）；n n对热不稳定硫化物（硫醚、二硫醚）n n对热稳定硫化物（噻吩、烷基噻吩、苯并噻吩等）n n含硫化合物主要有毒性和腐蚀性胶质n n是棕黄色到黑色粘稠液体或半固体，在馏分油中以双环稠和系为主，在渣油中以高稠和系为主。n n胶质的化学稳定性和热稳定性较差，在230-360度能聚合成沥青质。n n胶质主要影响原油的凝固性和流动性。沥青质n n沥青质是以“胶粒”状态存在，直径约10-30纳米。主要是稠环芳香烃和杂环化合物。影响原油的凝固性、流动性和产生沉淀。原油的炼制加工n n物理方法：蒸馏（分馏）n n化学方法：裂化、重整和烷基化石油制品n n即成品油。通常把石油经过一系列物理方法（现在也有化学方法）加工得到的的产品称为石油制品。n n不同的炼油工艺得到的成品油种类是不同的。工艺越复杂，得到的石油制品种类就越多。n n石油制品一般分为：清洁成品油（白油）n n黑油和润滑油。危险性质n n挥发性强（蒸气压大、沸点低）；n n易燃易爆（闪点低、爆炸极限、自燃点低）；n n易感静电（导电性差）；n n毒性和窒息性；表征石油挥发性的蒸气压n n饱和蒸气压（SVP）n n雷德蒸气压（RVP）:是在37.8，气液比为4：1条件下测得德蒸汽压。该蒸气压是一种很常用也很实用的测量石油液体挥发性的方法。n n真蒸气压（TVP）装卸管理特性n n胀缩性（体积温度系数即膨胀系数）；n n黏结性（运动黏度）；n n凝结性（凝点和倾点）；n n稳定性；n n相容性；胀缩性n n油品的体积因温度变化发生膨胀或收缩的性质叫做石油的胀缩性。其胀缩程度可由体积温度系数决定。n n体积温度系数（膨胀系数）可根据15C下的标准数据查出，再换算成装卸温度下的数据。黏结性n n油品的流动性比水差是因为其内摩擦力即分子间阻力较大。n n衡量流体内摩擦力大小的物理量是黏度。n n油品的黏度通常以动力黏度、运动黏度、恩格勒黏度和雷氏黏度表示。n n温度对黏度的影响很大，同一油品的黏度随温度的升高而下降。n n可通过粘-温曲线查出在某温度下的黏度。动力黏度n n又称绝对黏度。是两液层相距1cm，其面积各为1cm2，相对移动速度为1cm/s时所产生的阻力，单位是g/cm.s；n n1g/cm.s=1p=100cp运动黏度n n又称相对黏度。是动力黏度与同温度下液体的密度之比。单位：cm2/s(St).n n该黏度是国际标准化组织推荐使用的。恩格勒黏度n n又称条件黏度。是在某一温度下，在恩格勒黏度计中流出200ml油品所需时间与在20C时流出同体积蒸馏水所需时间之比。温度常用20C、50C、80C和100C。雷氏黏度n n又称商用黏度。是将50ml的油品在某一温度下于雷氏黏度计中流完所需要的时间，以S为单位，试验温度为70、100、140 和210。凝固性n n油品的凝固有两种原因：n n结构凝结：是含石蜡较多的油品，当温度逐渐下降时，石蜡结晶不断析出，形成网状结构，将某些液态的油包围在内，使油品失去流动性；n n黏度凝结：是由于温度下降，使黏度不断增大，到一定程度油品失去流动性；n n衡量油品的凝结性用凝点或倾点。凝点和倾点n n凝点：是油品在一定的条件下失去流动性的最高温度。n n倾点：是某一油品保持流动性的最低温度。n n因为油品都是混合物，凝点和倾点不在一个温度上。8.2油轮上存在的危险n n油气n n油气和空气混合n n火源油气的挥发n n货油舱油气层中油气数量和浓度的取决因素：n n货油的真蒸汽压（TVP）n n货油装舱时喷溅的程度n n货油装舱花费的时间n n货油管路中发生局部真空的现象油气的扩散影响油气扩散的因素：n n1.扩散过程n n2.风速n n3.油气气流的速度n n4.油气浓度n n5.排出口的横截面积n n6.排气口的设计n n7.排气口的位置油气与空气的混合n n油气与空气混合到一定程度，即达到燃烧范围或爆炸范围，遇明火能发生燃烧或爆炸。燃烧范围或爆炸范围是用体积比表示油气在空气中所占的比例。n n一般来说，油气的爆炸范围是1-10%。n n装货时的甲板、卸货时非惰性化的油舱、装货航行时和未清洗压载航行时等都有可能产生油气和空气的混合。火源n n明火：如吸烟、电焊和热烟灰；明火：如吸烟、电焊和热烟灰；n n机械火花：如金属工具、打火机或重物坠落；机械火花：如金属工具、打火机或重物坠落；n n化学能：涂料的氧化、物质的自燃、硫化物垢层的氧化；化学能：涂料的氧化、物质的自燃、硫化物垢层的氧化；n n电器设备：电器设备：n n静电：油在管路中流动、油水掺混、洗舱时飞溅的油雾静电：油在管路中流动、油水掺混、洗舱时飞溅的油雾油轮防止火灾的措施n n在某些区域限制油气量n n油舱惰性化，防止油气和空气混合n n杜绝火源n n控制措施一方面应同时采取两种措施；另一方面应考虑措施的合理性。8.3结构和设备n n结构特点(尾机型）n n油密的货舱和隔离舱n n货舱的双道纵向隔舱壁n n中央舱和边舱的容积和设计比重n n双层壳六万吨原油油轮结构示意图3万吨油轮典型油轮的布置n n分3个区域：首部操作区、中部货油区和尾部机舱及生活区。n n首部：首尖舱n n中部：货油舱n n尾部：机舱和炉舱油轮的透气系统透气系统的功能：释放油舱内过剩的压力且能防止货油的急剧蒸发；使多余的压力安全地散放到大气中；当舱内油气收缩时，能补充气体克服负压。透气系统的类型：公用总管型；分组型；独立型；透气系统的组成：透气管、呼吸阀和防火网透气管示意图（对）油气空气空气透气管示意图（错）油气最低射流速度阀速度快时速度慢时呼吸阀n n又称压力/真空（P/V）阀。在一定的调定压力范围内工作。油舱里膨胀余位空间或空舱的压力被控制在一个预设的范围内。当舱内压力超过（过低或过高）该范围时，P/V阀动作。呼吸阀动作示意图空气油气P/V阀关闭压力阀打开油气排出真空阀打开空气进入呼吸阀的布置形式防火网n n在透气管口设置的散热良好的金属网、褶皱金属板、打孔的金属板（利用金属良好的导热性）等，以防止外界火焰由透气管进入货油舱。油气排放速度要求n n火焰通过可燃混合气的传播速度叫做火焰速度。当油气的浓度为7%时，火焰达到3米/秒的最大值。所以，如果从排气管排出的油气速度大于3米/秒时，即使没有防火网火焰也不会进入油舱。火焰速度 米/秒123油气浓度5101电气设备n n油船危险区划分n n危险区内使用的电气设备油区危险区的划定n n油区的危险区域是根据易燃气体存在的可能性进行分级的，分为三级：n n“0”区是指长期或连续存在易燃气体混合物的区域；n n“1”区是指在正常操作条件下能产生易燃气体混合物的区域；n n“2”区是指在不正常操作的条件下会产生易燃气体混合物的区域油轮上的电器设备n n应符合船级社和国家规范，或根据国际电气技术委员会的建议配备以下类别的电器设备：n n本质安全型n n防火防爆型n n增加安全型n n加压（或驱气）型本质安全型n n在这类设备中，线路释放的能量极低，不会产生足够点燃易燃混合气的火花。实际上这类设备在设计上使线路产生的能量超过易燃气体的最小点火能量的部分耗散到其他地方而不产生高能量的火花。防火防爆型n n这类电器设备主要设计成封闭形式，使产生的火花被限制在设备内部，因此对外界的易燃气体不会造成影响。如：防火电机、接线盒和断路器等属于这类。增加安全型n n这类设备主要用于电动机和照明装置，设计上能消除过热和火花。加压或驱气型n n在这类设备中用惰性气体驱除内部的气体，并保持一定的压力，使外界气体不能进入设备内。油轮的惰性气体系统n n是为防止油轮火灾为目的而设置的。n n分成两大部分：惰性气体发生装置n n 惰性气体分配系统系统的典型布置惰性气体n n油轮上使用的惰气气体，主要来源于：贮存于高压容器中的氮气；惰性气体发生装置或主、副锅炉的烟道气（含N2、CO2、H2O、O2、SO2、CO、NO+NO2和烟垢颗粒），经处理（烟道气须经降温和控制含氧量）而制得的。惰性气体的使用n n在卸油和排放压载水时充注惰性气体；n n压载航行时油舱上部充注惰性气体；n n洗舱时维持惰性化气氛；n n装油前，油舱的惰性化；n n装油后，在货油上部空间充注惰性气体甲板水封n n甲板水封和逆止阀共同构成货舱内油气倒流的屏障。n n甲板水封有3种型式：湿式、半干式和干式。湿式水封半干式水封干式水封充液式压力/真空断路器惰性气体的使用1.在卸油和排放压载水时，货舱或压载舱的负压需要用惰性气体补充。2.压载航行时油舱或压载舱上部空间需要填充惰性气体。3.洗舱时需要对货舱内维持惰性化气氛。4.装油前，对货舱的惰性化处理。5.装油后，在货舱上部填充惰性气体。8.4货油运输有关作业n n装卸与压载n n洗舱n n货油舱的驱气和除气n n维修作业油舱清洗的目的n n进坞修理或油舱内部检验；n n控制油舱内沉积物的量；n n防止污染的目的，装入清洁的压载水；n n换装油种；n n洗舱方式：水洗舱、清洗液洗舱和原油洗舱。洗舱的各种气氛n nA气氛是指不加控制的气氛；n nB气氛油气浓度在爆炸下限的50%以下的气氛；n nC气氛惰性化的气氛；n nD气氛是油气浓度过浓的气氛。原油洗舱n n是指以船舶所载货油中的一部分原油作为洗舱介质，在卸货的同时或两个卸货港之间的航行途中，通过洗舱机以较高压力喷射到货油舱的内表面，依靠原油本身的溶解作用，将附着在舱壁、舱底及各构件上的油渣清洗掉，并同货油一起卸到岸上。n n分为：一段式和多段式油舱的驱气和除气n n油舱卸油或污压载水后，或经清洗后，其中充满危险的易燃蒸气。为了安全、更换货品、进坞修理和检验等，必须将油舱的油气驱除。分两步进行：n n驱气：又称惰性化（防火目的）。用惰性气体驱除舱内的油气，使油气浓度降至2%以下；n n除气：用新鲜空气注入货舱，清除货舱内的惰气，使舱内气氛达到人员可以进入的标准，即油气浓度低于1%、氧气浓度接近21%。驱气和除气的方法n n置换法n n稀释法注意应将管路插入油舱底部油轮上应测定的气体n n惰性气体中的氧含量；n n油舱中的含氧量；n n油舱中的油气浓度；8.5油船的消防n n火灾类型及使用的灭火剂n n灭火设备防火防爆的一般规定n n油船技术条件处于适航状态；n n正常作业时的安全措施；n n特殊操作的安全措施；n n油船上修理工作应遵循的规定；火灾分类n n1.可燃物质失火:(水)n n2.液体石油失火（泡沫、水雾）n n3.液化石油气失火n n4.电气设备失火油船和油码头的消防设备油船上的消防设备：n n1.冷却型：消防水系统n n2.窒息型：二氧化碳灭火系统n n 泡沫灭火系统n n 水雾、水幕n n 惰性气体系统油码头灭火设备n n1.便携式消防设备：n n 泡沫灭火器、化学干粉灭火器n n 二氧化碳灭火器n n2.固定消防设备：n n 消防水总管和消防泵、消防水枪和消防炮n n 消防泡沫总管、固定的水雾或喷淋装置n n3.水上消防设备8.6成品油和成品油油轮n n成品油：白油（清洁油CLEAN OIL）；黑油（污油DIRTY OIL OR BLACK OILDIRTY OIL OR BLACK OIL）润滑油虽然比重与黑油相近，但因为要求纯净，在运输中列入清洁油一类。润滑油虽然比重与黑油相近，但因为要求纯净，在运输中列入清洁油一类。成品油油轮：清洁油轮 污油油轮