Объемно–массовые характеристики леса

Свойства древесины зависят от породы дерева и от ее влажности. В документах указывают абсолютную влажность, т. е. влажность в процентах абсолютно сухой древесины.

По влажности древесина делится на: мокрую – (более 100 %), свежесрубленную (50 – 100 %), воздушно-сухую (15 – 20 %), комнатно-сухую (8 – 10 %), абсолютно сухую – около 0 %. Транспортная влажность – до 25 %, более – повышенная.

Объемная масса свежесрубленной древесины 0,68 –0,99 т/м³, а УПО = 1,5 –3,3 (в пакетах и без).

Маркируются: бревна D больше 14 см и L более 2 м (назначение, сорт, диаметр), пиломатериалы Н более 22 мм и L более 1 м (символы отправителя, знаки сорта, порт отгрузки).

Плотный метр кубический – единица объема чистой древесины. Складочный метр кубический – единица объема чистой древесины с учетом пустот. Их отношение – коэффициент полнодревесности.

Приемка-сдача лесных грузов: пакетированных – по счету пакетов; не пакетированных – счет штук данного сортимента; не пакетированные балансы, пропсы, дрова – по объему, заявленному отправителем.

Единицы измерения леса – м³ (межпортовые сообщения), куб. футы и стандарты (импорт, экспорт). Ленинградский стандарт – 165 куб. фут, масса 2,4 – 3,2 т. Гетеборгский стандарт – 180 куб. фут. В США – бодсовый фут. 1000 бордсовых футов –IM. Шпалы, слипперы и другой тесаный лес – штуками и лодами. Капбалки – тульты. Круглый лес в заграничных перевозках измеряется в аксах, русских кубических саженях (РКС), стерах.

Основные опасности при перевозке и хранении леса:

возможность смещения;

пожароопасность;

уменьшение кислорода в помещениях;

образование взрывоопасных смеси газов;

токсичность антисептиков, которыми обрабатывают лес;

зараженность микроорганизмами, насекомыми.

Хранение леса: открытое, навес, крытое. Круглый лес – влажное и сухое хранение.

 

Наливные грузы

Подразделяются на 4 класса: нефть и нефтепродукты, пищевые (прочие), химические, сжиженные газы.

Транспортные характеристики:

объемно-массовые: плотность, вязкость давление, фракционный состав, органолептические характеристики;

теплофизические: температуры плавления, застывания, испаряемость, тепло– и температуропроводность, теплоемкость, диэлектрические свойства;

характеристики опасности: температуры вспышки, воспламенения, самовоспламенения, концентрационные и температурные пределы воспламенения, скорость выгарания, давление взрыва, коррозионность, токсичность, октановое, цетановое и йодной число, экологическая опасность.

Плотность определяется при помощи ареометра или гидростатических весов. Точность измерения плотности нефтепродуктов ареометром состав­ляет 0,05 %, а в лабораторных условиях с помощью гидростатиче­ских весов или пикнометра – до 0,005 %. Плотность высоковязких нефтепродуктов определяется расчетами. Пробу исследуемого продукта смешивают с таким же количеством маловязкого растворителя, плотность кото­рого известна, и определяют плотность смеси. Часто относительную плотность наливных грузов называют «удельным весом», что неправильно. Для определения ко­личества (массы) груза необходимо знать плотность, а для определения плотности значение относительной плотности (удельного веса) нужно умножить на величину стандартной плотности воды: r^t = d^t ×r_ст.

Относительная плотность – плотность по отношению к стандартному веществу. В СНГ стандартной является плотность воды при температуре 4°С, приравненная 1 т/м³ (0,999973), поэтому относительная плотность (удельный вес) нефтепродукта численно равна истинной плотности d^t₄ = r^t, т. е. не требует пересчетов. В некоторых странах приводится удельный вес жидкостей d, отнесенный к плотности воды при температуре 15, 20°С или 60°F.

Удельный вес жидкостей d, отнесенный к плотности воды при температуре 15, 20°С или стандартная плотность в пересчете на воду при 4°С определяется из следующих выражений:

r²⁰ = d²⁰₄ = 1,00564 × d¹⁵₁₅ – 0,00908;

r²⁰ = 0,99823 × d²⁰₂₀

При температуре 60°F (15,56°С):

r²⁰ = 1,00477 × d⁶⁰₆₀ – 0,00799

По шкале API:

r²⁰ = 142,175 / (API – 131,5) – 0,00799

В справочниках стран СНГ приводится плотность при 20°С (см. лаб. раб. 8). Пересчет для нужной температуры производится по формуле:

r_н = r + b (t – t_н)

Вязкость определяет подвижность (текучесть) жидкости и оказывает существенное влияние на условия транспортирования, перекачки и выполнения операций по сливу и наливу. Различают динамическую, кинематическую и условную вяз­кость. Вязкость зависит от температуры и давления.

Динамическая вязкость – сопротивление внешним силам, вызывающим течение жидкости. Эта сила прямо пропорциональна скорости сдвига, коэффициент пропорциональности – коэффициент динамической вязкости. Его отношение к плотности – кинематическая вязкость.

Возникновение пузырьков газа (паров) при большой скорости перекачки – кавитация.

Давление определяется наличием легких (низко кипящих) компонентов.

Октановое число определяет детонационную стойкость, за 100 % принят изооктан.

Цетановое число характеризует дизельное топливо по способности его к самовоспламенению при впрыскивании его в камеру сгорания. При высоком значении этого числа (45 –50) топливо сгорает полностью и равномерно.

Йодное число характеризует химическую стабильность (наличие в топливе непредельный углеводородов).

Химическая и физическая стабильность означает постоянство химического и физического состава в течение определенного перио­да времени. Нефть и нефтепродукты в процессе хранения вступают в контакт с кислородом, металлом, светом, повышенной темпера­турой и другими факторами, которые обусловливают процессы окисления, полимеризации и конденсации. Наибольшие изменения свойств наблюдаются в результате окисления кислородом воздуха химически наиболее неустойчивых соединений, входящих в состав нефтепродуктов (например, непредельных углеводородов крекинг–бензина). Образующиеся при этом смолы и нерастворимые осадки резко ухудшают качество топлива. Процесс окисления – самоускоряющийся процесс, так как образовавшиеся кислые соединения становятся в свою очередь катализаторами и увеличивают скорость реакции. Катализаторами окислительного процесса являются также вода, механические примеси и сернистые соединения. Содержащийся в бензине тетраэтилсвинец способствует повышению активности окисления, а под действием температу­ры, солнечного света и других агрессивных факторов разлагается, образуя белый осадок – двуокись свинца. Скорость окисления за­висит от объема резервуара хранения или тары и с уменьшением объема увеличивается. Наиболее быстро теряют химическую и фи­зическую стабильность бензины. Дизельное топливо более устой­чиво сохраняет свои свойства.

Химическая стабильность характеризуется йодным числом и индукционным периодом (временем, в течение которого испытуемое топливо, на­ходящееся в условиях, регламентированных стандартами, практически не подвергается окислению). Индукционный период бензи­нов, например, должен составлять не менее 450 – 900 мин. Для увеличения срока годности топлива в него добавляют спе­циальные антиокислительные присадки. На основе химической ста­бильности установлены предельные сроки хранения нефтепродук­тов (0,5 – 6 лет) в зависимости от типа топлива, хранилища и кли­матической зоны. Физическая стабильность означает постоянство фракционного состава и упругости паров, что достигается хранением и перевозкой в герметических емкостях, исключающих потери легких фракций.

В зависимости от температуры вспышки жидкости делятся на: легковоспламеняймые (кратковременный источник воспламенения (искра)), средневоспламеняймые (длительный источник (спичка)), трудновоспламеняймые (мощный источник (костер)).

 

Нефть и нефтепродукты

Нефть и продукты ее переработки представляют обширную группу грузов, находящих­ся в различных агрегатных состояниях и имеющих специфические свойства.

Сырая нефть представляет собой горючую маслянистую жид­кость, обладающую характерным запахом, цвет которой меняется от светло–желтого до коричневого, почти черного. Физические и хи­мические свойства нефти зависят от ее месторождения и даже го­ризонта залегания.

Нефть – это сложная смесь различных веществ, поэтому для ее характеристики необходимо выяснить химический, групповой и фракционный состав. Химический состав нефти: углерод 83 – 87 %, водород 11 – 14 %, кислород и азот 0,1 – 1,5 %, сера 0,05 – 5,0 %. Групповой состав нефти характеризует количественное содер­жание парафиновых (10 – 70 %), нафтеновых (25 – 75 %), аромати­ческих (5 – 30 %) углеводородов и различных гетероорганических соединений. По групповому составу определяют способы переработ­ки нефти и назначение полученных нефтепродуктов.

Сырая нефть делится: по плотности: на легкую (0,65 –0,87 г/см³(т/м³)), среднюю (0,871 –0,91) и тяжелую (0,911 –1,05);

по содержанию серы: мало–, средне– и высокосернистой (опасно обводнение).

Фракционный состав определяет количество продукта в процен­тах от общего объема, выкипающее в определенных температурных режимах. В нефти различают легкие (светлые) фракции, выкипаю­щие при температуре до 350°С, и тяжелые (темные) с температу­рой кипения выше 350°С. Легкие являются основой для получения светлого топлива (бензин различного назначения, керосин и т. д.), тяжелые – для получения мазута и продуктов его переработки. Содержание легких фракций в объеме нефти составляет не более 30 – 50 %. Фракционный состав существенно влияет на плотность и испаряемость, которые характеризуют эффективность использова­ния нефтепродуктов и величину потерь от испарения.

Наиболее важной физической характеристикой нефти являет­ся ее высокая теплотворная способность, достигающая 46 МДж/кг, поэтому в настоящее время нефть перерабатывают в основном для получения различных сортов топлива.

Процесс переработки нефти состоит из трех этапов: подготов­ки к переработке, переработки и очистки полученных нефтепродук­тов. В зависимости от состава нефти и необходимости получения продуктов определенного качества различают физические и химические способы переработки.

В процессе физического способа (прямой перегонки) нефть разделяют на фракции по температу­рам кипения без разрушения молекулярной структуры. Техноло­гический процесс прямой перегонки состоит из нагревания, испа­рения, конденсации и охлаждения при атмосферном давлении. В результате получают: бензин (3 – 15 %), лиг­роин (7 – 10 %), керосин (8 – 20 %), газойль (7 – 15 %), масляные дистилляты (20 – 25 %) и мазут (65 – 90 %).

Разгонка мазута на фракции производится на аппаратах, работающих в условиях ва­куума, что позволяет снизить температуру кипения с 450 – 500 до 220°С и избежать разложения углеводородов. В результате полу­чают тяжелый газойль, соляр, масляные дистилляты и гудрон. Сравнительно небольшой выход бензинов при прямой перегон­ке нефти вызвал необходимость внедрения химиче­ских способов переработки: крекинг (термический и каталитиче­ский), пиролиз и др.

Термический крекинг (процесс расщепления длинных молекул тяжелых углеводородов на более короткие мо­лекулы низкокипящих фракций) протекает в условиях высоких температур (до 500 – 700°С) и высокого давления (4 – 6 МПа). В результате термического крекинга получают светлое топливо из мазута или нефтяных остатков (гудрона и полугудрона): крекинг–бензин (30 – 35 %), крекинг–газы (10 – 15 %), крекинг–остатки (50 – 55 %). Полученные крекинг–бензины нестабильны, а поэтому используются только как составные части моторного топлива.

Каталитический крекинг протекает при высоких температурах и присутствии катализаторов (алюмосиликатов), что позволяет снизить давление до 0,2 – 0,3 МПа. При таком способе переработки значительно повышается качество полученных нефтепродуктов, а выход крекинг–бензинов достигает 35– 40 %, однако подготовка исходного сырья достаточно сложная.

Пиролиз – процесс получения жидкой смолы и газов из керо­сина при температуре 650°С. Из жидкой смолы в последующих стадиях переработки извлекают ценные ароматические углеводо­роды (бензол, толуол и др.).

Последним этапом переработки нефти является очистка полу­ченных полуфабрикатов (особенно светлых) с целью удаления смолистых веществ, кислородных и сернистых соединений, явля­ющихся вредными примесями и снижающих качество нефтепро­дуктов. Товарные нефтепродукты получаются компоновкой одно­родных полуфабрикатов, полученных различными способами пере­работки нефти с введением в смесь специальных присадок и до­бавок, обеспечивающих необходимые эксплуатационные качества.

Продукты переработки нефти (светлые и темные) в зависимо­сти от назначения условно делятся на три группы: топливо, сма­зочные материалы, прочие продукты.

К светлым относятся: бензин, керосин, лигроин, топливо для реактивных двигателей, некоторые сорта дизельного топлива; к темным – сырая нефть, мазут, моторное топливо.

К группе топлива относятся: топливные газы, моторное топли­во, дизельное, топливо для реактивных двигателей, газотурбинных установок, котельное (в основном малосернистые и сернистые ма­зуты) и печное топливо. Наличие серы повышает токсичность и коррозионность мазута. Мазуты делятся на топочные, флотские и топливо для мартеновских печей. Вязкие мазуты при перевозке необходимо подогревать.

Группа смазочных материалов в зависимости от агрегатного состояния подразделяется на жидкие масла и пластичные (кон­систентные) смазки. Жидкие масла используются для смазки тру­щихся деталей и узлов установок, работающих в самых различ­ных режимах и условиях. Кроме того, жидкие масла могут ис­пользоваться как диэлектрики, охлаждающие жидкости при закалке, как жидкости в гидравлических системах и т. д. Основ­ным свойством смазочных масел является способность образовы­вать на поверхности трущихся тел достаточно прочную масляную пленку, прочность которой тем больше, чем выше вязкость масла., Масла должны быть стабильными, стойкими против окисления, обладать антикоррозионными свойствами. Пластичные смазки имеют мазеобразную консистенцию. По назначению они подраз­деляются на антифрикционные, защитные (антикоррозионные) и уплотнительные. Пластичные смазки получают введением в жид­кие нефтяные масла специальных загустителей.

К группе прочих нефтепродуктов относится большой ассорти­мент продуктов, имеющих самое различное применение – это рас­творители и осветительные керосины; парафины и церезины, би­тумы нефтяные и пек; электродный кокс и сажа; специальные продукты узкого применения (нефтяные кислоты, пенообразовате­ли для литейных форм, смягчители для резины и др.). К группе прочих относятся также нефтепродукты, служащие сырьем для нефтехимической и химической промышленности: низкомолекуляр­ные предельные углеводороды (метан, этан, пропан, бутан), низ­комолекулярные омфины (этилен, пропилен, бутилен), ароматиче­ские углеводороды (бензол, толуол, ксилол, нафталин), а также сернистые и кислотные соединения.

Коэффициенты объемного расширения b в зависимости от плотности нефтепродуктов приведены в лаб. раб. 8.

Температура при наливе должна быть на 5°С меньше температуры вспышки, если нет или температура вспышки меньше 61°С – то жидкость относится к легко воспламеняемым жидкостям (ЛВЖ).

Жидкие химические грузы

Международная палата судоходства издала в 1971 г. “Руководство по безопасности танкеров (химические продукты)”. Ассамблея Международной морской консультативной организации (ИМКО) (сейчас ИМО) утвердила “Свод по конструкции и оборудованию судов, перевозящих опасные химические грузы наливом”. В котором все химические наливные грузы и суда по виду и степени опасности разделены на три группы: наиболее опасные, менее опасные, умеренно опасные. Все жидкие химические грузы относятся к вредным (ядовитым) веществам.

В соответствии с Марпол 73/78 к ядовитым жидким веществам относятся вещества: 1. давление паров, которых при температуре 37,8°С не превышает 0,28 МПа; 2. перечисленные в специальном Дополнении или отнесенные к категориям A, B, C, D по степени опасности:

А – наиболее опасные. Биоаккумулируемые и опасные для живых организмов, здоровья человека или высоко токсичные для организмов моря (TL_m < 1 г/м³) и вещества умерено токсичные (10 > TL_m ³ 1), но обладающие дополнительной опасностью (ТЭС, сероуглерод);

В – опасные для морских ресурсов или здоровья. Ухудшают условия отдыха на море и сохраняют опасность не более недели. Умеренно токсичные (10 > TL_m ³ 1) и мало токсичные (100 > TL_m ³ 10) с дополнительной опасностью;

С – незначительная опасность для морских организмов и людей, незначительно ухудшают отдых на море, но требуют специальных условий эксплуатации судов. Мало токсичные (100 > TL_m ³ 10) и практически нетоксичные (1000 > TL_m ³ 100);

D – представляют определенную опасность. Практически не токсичные (1000 > TL_m ³ 100) или вызывающие появление осадков на дне, поглощающие кислород, опасные для здоровья человека (LD₅₀ < 5 мг/кг) и умеренно опасные (50 > LD₅₀ ³ 5).

Наливные химические грузы по степени опасности для здоровь я находящихся на судне людей классифицируются на четыре класса. По степени образования зарядов статического электричества грузы делятся в зависимости от способности аккумулировать эти заря­ды на два подразряда: аккумулирующие статическое электричество; не аккумулирующие статическое электричество. По степени опасности вступления в реакцию грузов друг с другом, с водой и материалами судовых конструкций грузы делятся на четыре группы.

При перевозке жидких ядовитых веществ особыми районами считаются Балтийское и Черное моря.

Противотоксичный режим – порядок выполнения работ и использования защитного снаряжения, при котором обеспечивается безопасность.

Реакционная способность – свойство груза вступать в опасную реакцию с другими веществами, водой и конструкциями судна.

По степени реакционной опасности грузы делятся на 4 группы:

реакции приводят к катастрофическим последствиям для судна, экипажа или для других судов, береговых объектов и людей, находящихся на расстоянии от судна;

вызывают повышение температуры более 50°С (начальная 20°С), с выделением газа;

приводит к порче (повреждению) самого груза, других грузов или и то и другое одновременно;

теряют качество при длительном хранении (полимеризация, окисление, разложение).