- •Перевозка сжиженных газов морем
- •Оглавление
- •Основы химии газов строение атома. Периодическая таблица элементов
- •Масса атома
- •Закон авогадро
- •Классификация углеводородов
- •Основные химические свойства углеводородов полимеризация
- •Полимер
- •- (СнсНз-сн2)n –
- •Катализаторы
- •Ингибиторы
- •Пахучие вещества
- •Реакция углеводородов с водой - образование гидратов (slush)
- •Химическая совместимость газов
- •Неорганические газы
- •Транспортные характеристики газов общие положения
- •Основные группы газов, перевозимых морем
- •Химические грузы
- •Основные физические свойства газов
- •Воздействие низких температур (brittle fracture)
- •Переворачивание груза (rollover)
- •Статическое электричество
- •Основные опасности на танкерах и газовозах статическое электричество на танкерах и газовозах
- •IBce переносное оборудование, которое используется при работе в танках, должно быть надежно заземлено перед тем, как опускать его в танк или использовать в опасных зонах.
- •Способы уменьшения возникновения статических зарядов
- •Пожароопасность
- •Воспламеняемость
- •Классификация опасных грузов
- •Токсичность сжиженных газов и сопутствующих веществ
- •Предельно допустимая концентрация
- •Классификация токсинов
- •Пути проникновения токсинов в организм
- •Побочные опасности
- •Приборы контроля атмосферы танков типы приборов контроля атмосферы
- •Приборы для измерения взрывоопасных концентраций газов
- •Эксплозиметры
- •Интерферометр
- •Анализаторы содержания кислорода
- •Приборы и устройства для измерения концентрации токсичных газов
- •Перевод концентраций, выраженных в мг/м3, в ррм осуществляется следующим образом:
- •Молярная масса (г)
- •Перевод объемных концентраций, выраженных в ррм, в весовые осуществляется следующим образом:
- •Молярный объем (24,1 л)
- •Приборы для измерения точки росы
- •Состав сухого воздуха, %
- •Типы газовозов типы и группы газовозов
- •Газовозы напорного типа
- •Газовозы полунапорного типа
- •Газовозы-химовозы
- •Суда рефрижераторного типа
- •Суда для перевозки природного газа - метановозы
- •Конструктивные особенности газовозов
- •Защита грузовых емкостей от повреждений
- •Материал, используемый для изготовления танков
- •Изоляция грузовых танков
- •Основные системы газовозов
- •Специальные системы газовозов
- •Оборудование. Инструменты
- •Основы термодинамики сжиженных газов идеальный газ
- •Основы термодинамики
- •Расчет температуры смеси жидкой фазы груза
- •Взаимные превращения жидкостей и газов
- •Работа при изменении объема газа
- •Энтропия
- •Теплопроводность
- •Расчет изоляции грузовых танков
- •Диаграмма молье
- •Установки повторного сжижения газов принципы искусственного охлаждения
- •Циклы упсг
- •Каскадная упсг
- •Насосы грузовых систем газовозов основные понятия и определения
- •Математические основы расчета рабочих параметров насосов
- •Типы насосов грузовых систем газовозов
- •Напорные характеристики насосов
- •Напорные характеристики трубопроводов
- •Работа центробежных насосов в составе трубопроводов
- •Особенности действия грузовых насосов
- •Меры предосторожности при эксплуатации грузовых систем
- •Меры безопасности на газовозах общие принципы обеспечения безопасности на газовозах
- •Конструктивное обеспечение пожарной безопасности
- •1. Оборудование конструктивно безопасного типа исключает искрообразование в процессе его нормальной эксплуатация и питается от сетей пониженного напряжения.
- •Оборудование газовоза активными средствами пожаротушения
- •Системы обнаружения пожаров
- •Переносные средства пожаротушения
- •Дыхательные аппараты
- •Организационные мероприятия по обеспечению пожаробезопасности
- •Меры безопасности при выполнении судовых работ
- •Разрешение на выполнение «горячих» работ
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Комментарии к «Разрешению на выполнение горячих работ»
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Разрешение на выполнение холодных работ
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Комментарии к «Разрешению на выполнение холодных работ»
- •Меры безопасности при выполнении судовых работ
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Раздел 4. Записи о вошедших (подлежит заполнению лицом, контролирующим вход)
- •Раздел 5. Завершение работы (подлежит заполнению лицом, контролирующим вход)
- •Грузовые операции основные этапы обработки груза на борту судна
- •Расчет времени на погрузку
- •Выгрузка
- •Специальные правила
- •Замеры и подсчет груза. Грузовая документация общие положения
- •Особенности подсчета груза на газовозах
- •Плотность груза
- •Стандартные способы подсчета груза
- •Общие правила определения веса груза
- •Расчет газовой фазы груза
- •Перевод процентных соотношений смесей в весовые или объёмные соотношения, и наоборот
- •Подсчет линейной скорости потока жидкости
- •Грузовая документация
- •Методы замены атмосферы танка
- •Метод разбавления атмосферы (dilution method)
- •II Повторный запуск всего оборудования — дело долгое и хлопотное.
- •Организация процесса замены атмосферы танков
- •Смена груза и условия предъявления судна под погрузку
- •Мойка танков
- •Заключительная обработка поверхности танка
- •Аварийные мероприятия на газовозах аварийное планирование
- •Организация борьбы с пожарами
- •Инциденты с грузом
- •Операции с грузом
- •Подвижка судна у причала
- •Посадка на мель
- •Касание грунта
- •Столкновение
- •Аварийная перекачка груза с судна на судно
- •Подготовка экипажа к оставлению судна
- •Словарь терминов общепринятые сокращения
- •Приложения
- •Спецификации сюрвейерской компании sgs на некоторые сжиженные химические газы (можно использовать только как справочные данные)
- •Сжиженные и химические газы, включенные в igc кодекс
II Повторный запуск всего оборудования — дело долгое и хлопотное.
Количество вакуумных циклов при разбавлении атмосферы этим способом
n = ln CTP – ln CH
ln k
где k = pH /p K — коэффициент разряжения (сжатия), pH — первоначальное (абсолютное) давление в танке перед вакуумированием или опрессовкой (абсолютное давление = атмосферное + манометрическое); pK — конечное давление цикла (абсолютное) в танке после опрессовки или вакуумирования; CTP, CH — требуемая и начальная концентрация газа в атмосфере танка соответственно.
Пример: На судне вместимостью 8000 м3 по данным визуальной инспекции, имеется воздух в танках с содержанием (С H) 21% кислорода по объему. Рабочие компрессоры могут создать в танках вакуум 50% (-0,5 бара манометрическое давление или 0,5 бара абсолютное давление). По окончании продувки танков азотом атмосфера в танках должна содержать не более (С TP) 1% кислорода объема танка.
Определить, какое количество вакуумных циклов необходимо выполнить и какое количество азота при этом потребуется.
Решение: Рассчитаем количество вакуумных циклов:
n = ln l – ln 2l H = 0-3,04 = 4,41.
ln 1,0 0,69
0,5
Таким образом, достичь 1%-ного содержания кислорода в атмосфере танка можно примерно за 4,5 вакуумных цикла.
Поскольку степень вакуумирования составляет 50%, за каждый вакуумный цикл будет происходить смена 50% объема танка (в нашем случае 4000 м3).
Соответственно за 4,5 цикла будет израсходовано азота:
4,5 • 4000 = 18 000 м3.
Эту задачу можно решить «шаг за шагом», используя соотношение
СK (%) = pH ∙С H %,
p K
где С H — концентрация газа в начале каждого цикла; С K — концентрация газа в конце каждого цикла.
В нашем случае за первый вакуумный цикл концентрацию кислорода можно снизить до следующего
значения: (0,5/1,0) • 21% = 10,5%,
а за второй цикл: (0,5/1,0) . 10,5% = 5,25%,
за третий цикл: (0,5/1,0) • 5,25% = 2,63%,
за четвертый цикл: (0,5/1,0) • 2,63% = 1,31% и т. д.
Расход азота за 4 цикла составит: 8000 м3 • 50% = 4000 м3 - 4 = 16 000 м3.
Непрерывное разбавление. Сменить атмосферу в танке можно методом непрерывного разбавления. К сожалению, только такой метод применим на судах с танками типа «А», поскольку они характеризуются очень ограниченными величинами избыточного давления (250 мбар) и вакуума (3 мбар).
Для разбавления абсолютно не имеет значения, в каком месте танка подается азот и где происходит сброс смеси в атмосферу. Поэтому целесообразно инертный газ подавать с большой скоростью по газовой магистрали в нижнюю часть танка, а сбрасывать смеси газов через газовую магистраль танка в его верхней части.
Для танков типа «С» такой метод можно улучшить, отсасывая смесь газов из танка с помощью компрессоров и поддерживая небольшой вакуум в танке.
Инертизацию танков методом разбавления можно также выполнять последовательно, перепуская газ из одного танка в другой, но при этом значительно снижается скорость разбавления и, следовательно, увеличивается время. Поэтому лучший вариант — продувка в параллель.
Выбор метода замещения атмосферы в танке во многом зависит от конструктивных и технологических особенностей каждого судна. Как бы то ни было, важно при любом методе продувки танка регулярно контролировать атмосферу в нем и продувать все системы и механизмы.
Рассчитать время инертизации танков непрерывным разбавлением можно по специальной формуле. Если в танке однородная газовая среда (пары груза, азот, инертный газ, воздух), то количество обменов атмосферы танка, необходимое для полной смены его газовой среды, можно определить как
n = In C H + 1,
C K
где n — количество обменов объёма; In — натуральный логарифм; СH — процентное содержание кислорода до инертизации /вентиляции; СK — процентное содержание кислорода после инертизации/вентиляции.
Для более точных расчетов можно использовать следующую формулу:
V общ = V T • (n + p T )
p a
где n — количество смен объемов; р T — давление в танке (абс.); рa — атмосферное давление; V общ — общий объем азота, необходимый для продувки; V T - объем танков.
Пример: Содержание кислорода в танке объемом 4000 м3 до начала инертизации составляет 21% объема. Необходимо продуть танк до содержания кислорода 3% по объему.
Решение: Отношение процентного содержания кислорода до инертизации и после нее будет равно 7. Натуральный логарифм числа 7 составляет 1,95, необходимо произвести два полных обмена атмосферы танка, чтобы содержание кислорода в нем понизилось до 3% процентов. Это справедливо при наличии однородной смеси газов в танке, однако если сработает «эффект поршня», то число обменов будет меньше.
Вышеуказанную формулу используют при расчете времени инертизации танков азотом, т. е. если содержание кислорода в продувочном газе принято равным «0». Что же произойдет, если мы будем продувать атмосферу танка с помощью инертного газа, который содержит некоторое количество кислорода. В таком случае вышеуказанная формула примет вид
n = ln C H - O2иг +1,
СK - O2 иг
где O2 иг — содержание кислорода в инертном газе.
Эту формулу можно использовать для расчета числа обменов объёма при вентиляции танков воздухом.
Значения натуральных логарифмов для некоторых чисел приведены в табл. 37.
Таблица 37. Натуральные логарифмы ряда чисел
Число
|
Натуральный логарифм
|
Число
|
Натуральный логарифм
|
5
|
1,609
|
15
|
2,708
|
6
|
1,792
|
16
|
2,773
|
7
|
1,946
|
17
|
2,833
|
8
|
2,079
|
18
|
2,890
|
9
|
2,197
|
19
|
2,944
|
10
|
2,303
|
20
|
2,996
|
11
|
2,398
|
30
|
3,401
|
12
|
2,485
|
40
|
3,689
|
13
|
2.565
|
50
|
3,910
|
14
|
2,639
|
60
|
4,094
|
Для определения более низких концентраций кислорода в атмосфере можно использовать приведенный ниже график (рис. 130) зависимости соотношения первоначальной концентрации кислорода к требуемой его концентрации в танке от числа смен объемов атмосферы в нем. На практике расход азота будет несколько выше, чем рассчитанный вышеописанным методом.
На практике рекомендуется к расчетной величине количества смен объёмов атмосферы танков добавлять еще 10% этого количества.
Для нашего примера необходимое количество смен объемов — 1,95, на практике необходимо увеличить эту величину на 10%:
1,95 + 0,20 = 2,15, т. е. расход азота будет выше на 10%.
Дегазация танков после замены атмосферы в них. Дегазация грузовых танков — это замещение атмосферы танка чистым воздухом. Однако, прежде чем подать воздух в танк, его необходимо продуть инертным газом (см. выше). После того как содержание паров груза в атмосфере танка будет ниже нижнего предела взрываемости, можно считать продувку его инертным газом завершенной и приступать к дегазации (или вентиляции) грузовых танков.
! Важно помнить, что вентиляция танков воздухом будет наиболее эффективной только в том случае, если температура атмосферы танков выше точки росы воздуха.
Рис. 130. Зависимость количества смен объёмов атмосферы от соотношения начального и конечного содержания кислорода в танке
Для вентиляции танков можно использовать установку сухого воздуха, специальные воздуходувки, бловеры установки инертного газа, грузовые компрессоры. Во время вентиляции необходимо проводить замеры состава атмосферы танка, чтобы избежать возникновения взрывоопасных концентраций.
В случае дегазации танков после аммиака нельзя использовать инертный газ, поскольку аммиак вступает в реакцию с углекислым газом с образованием карбонатов и карбамидов аммония, вследствие чего в танке появляется белый налет. Зачастую при продувке танков после аммиака напрямую используется воздух, поскольку воспламенение взрывоопасной концентрации аммиака требует подвода значительной энергии. Однако такая операция небезопасна. Поэтому благоразумнее использовать азот для продувки танков, который не вступает в реакцию с аммиаком.