3.2. Нефть и нефтепродукты.

Указанные грузы разделены на три группы: сырая нефть, светлые нефтепродукты и темные нефтепродукты.

Сырая нефть представляет собой горючую маслянистую жидкость, обладающую характерным запахом, цветом от светло-желтого до коричневого, черного.

Химический состав нефти: углерод 83–87 %, водород 11–14 %, кислород и азот 0,1–1,5 %, сера 0,05–5 %.

Фракционный состав определяет количество продукта в процентах от общего объема, выкипающие в определенных температурных режимах.

В зависимости от состава нефти и необходимости получения продуктов определенного качества различают физические и химические способы переработки. Технологический процесс прямой перегонки состоит из нагревания, испарения, конденсации и охлаждения при атмосферном давлении. В результате прямой перегонки получают бензин 3 – 15 %, лигроин 7–10 %, керосин 8–20 %, газойль 7–15 %, масляные дистилляты 20–25 % и мазут 65–90%.

Сравнительно небольшой выход бензинов при прямой перегонке нефти вызвал необходимость разработки и внедрения химических способов переработки: крекинг, (термический и каталитический), пиролиз и др.

Термический крекинг – это процесс расщепления длинных молекул тяжелых углеводородов на более короткие молекулы низкокипящих фракций.

Каталитический крекинг протекает при высоких температурах и присутствии катализаторов (алюмосиликатов) и позволяет большой выход крекинг–бензинов.

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

Свойства нефтепродуктов влияют на условия транспортирования, хранения и выполнения операций по наливу и сливу. К ним относятся: плотность, вязкость, температура плавления и вспышки, испаряемость, давление насыщенных паров и некоторые другие.

Плотность нефти зависит от содержания легких фракций, изменяется от 650 до 1060 кг/м³ и является качественной и количественной характеристикой. Плотность влияет на скорость истечения нефтепродуктов при сливе, наливе (см. табл. 3). Измеряется специальным прибором – ареометром.

Вязкость определяет подвижность (текучесть) нефтепродуктов и оказывает существенное влияние на условия транспортирования, перекачки и выполнения операций по сливу и наливу (табл. 3.1.).

Т а б л и ц а 3.1.

Нефтепродукт	Плотность, кг/м3	Температура самовоспламенения, °С	Температура вспышки, °С	Пределы взрываемости, °С
				нижний	верхний
Керосин Бензин А-74 Топливо Т-1 Мазут флотский «20» Масло автотракторное АК-15	819 730 813 935 930	260 300 345 385 340	+28 -36 +28 +128 +217	+26 -36 +25 +124 +187	+65 -7 +57 +145 +225

Температура плавления (застывания) для нефтепродуктов изменяется от –80 °С для некоторых бензинов до +150 °С для битумов. Температура плавления характеризует температурные пределы применения топлива без предварительного подогрева. Температура застывания топлива должна быть на 5–10 °С ниже температуры, при которой предлагается его использование.

Температура вспышки зависит от химического состава нефтепродуктов и характеризует его пожарную опасность. По температуре вспышки все нефтепродукты делятся на две группы: легковоспламеняющиеся (до 45 °С) и горючие (более 45 °С). Температура вспышки определяет предельно допустимую температуру разогрева нефтепродуктов перед производством операций по сливу, которая должна быть ниже температуры вспышки не менее чем на 10 °С. Температура вспышки является также показателем чистоты отбора фракций нефтепродукта и отсутствия смешения разных продуктов. Температурные характеристики некоторых нефтепродуктов приведены в табл. 3.1.

Пределы взрываемости определяют минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) содержание паров нефтепродукта в воздухе, способных взорваться при воздействии открытого огня. Зона взрываемости лежит в пределах 1–10 %:

Нефтепродукт Бензин . . . . . Бензол . . . . . Керосин . . . .

Верхний предел 1,0 1,5 1,4

Нижний предел 6,0 9,5 7,5

Пределы взрываемости могут определяться также температурой, при которой произойдет взрыв, при этом нижний предел взрываемости соответствует температуре вспышки (см. табл. 3.1.).

Испаряемость – способность жидкости переходить в парообразное состояние в результате того, что плотность паров нефтепродуктов больше плотности воздуха. Испаряемость главным образом зависит от фракционного состава, упругости паров и вязкости. Наибольшая испаряемость – у бензинов, у которых данный показатель в 50–100 раз выше, чем у других светлых продуктов. Темные нефтепродукты и смазочные масла испаряются слабо.

Статическое испарение приводит к потере количества, а главное качества нефтепродукта, оставшегося в резервуаре. Объясняется это тем, что с поверхности жидкости в первую очередь улетучиваются легкие фракции, а жидкая фаза нефтепродуктов при этом становится более тяжелой. Скорость испарения сильно увеличивается и достигает максимального значения в вакууме. Поэтому для сохранения легкоиспаряющихся нефтепродуктов наиболее благоприятным является хранение под давлением, несколько превышающим упругость их паров.

Изменение давления паро-воздушной смеси в газовом пространстве резервуаров, которое происходит в результате суточных колебаний температуры воздуха, его давления, солнечной радиации, приводит к необходимости устройства в резервуарах специальных дыхательных клапанов, через которые происходит вытеснение паро-воздушной смеси при повышении давления и впуск атмосферного воздуха при его понижении. Это явление носит название «малое дыхание» в отличии от «большого дыхания», которое происходит при сливе и наливе резервуаров.

При наливе нефтепродуктов образуется статическое электричество и особенно у светлых продуктов: бензин, керосин, дизельное топливо. Наполнение статического электричества и возможность образования искрового разряда обуславливают необходимость заземления цистерн для предупреждения возможных взрывов и пожаров. Статическое электричество, кроме пожароопасности, отрицательно влияет на организм человека, ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Сернистые соединения в составе нефти и нефтепродуктов, водо-растворимых минеральных кислот и щелочей, органических кислот и воды вызывают коррозийную способность на металлы.

Нефть и нефтепродукты окисляются под воздействием кислорода воздуха и влиянием других факторов, поэтому срок хранения их ограничен (см. табл. 3.2.).

Т а б л и ц а 3.2.

Нефть и нефтепродукты	Срок хранения, годы, для климатических поясов
	Северный	Средний	Южный

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 топлива, хранилища и климатической зоны (табл. 3.2.).

Период хранения может быть продлен, если к концу установленного срока нефтепродукты по всем показателям соответствуют стандарту и имеют запас качества по показателям, наиболее склонным к изменению при длительном хранении.

Физическая стабильность означает постоянство фракционного состава и упругости паров, что достигается хранением и перемещением в герметических емкостях, исключающих потери легких фракций.

Токсичность (ядовитость) нефтепродуктов выражается во вредном воздействии на организм человек, в загрязнении окружающей среды. В организм человека токсичные вещества попадают через дыхательные пути, пищевой тракт, кожные покровы. Частое попадания бензина на кожу сушит ее, приводит к шелушению и экземе, всасываясь через кожу, может привести к общему отравлению. Продолжительное вдыхание паров бензина при повышенной концентрации вредно влияет на нервную систему, вызывает головную боль и общее недомогание. Токсичность действия паров нефтепродуктов на человеческий организм приводит к необходимости ограничения их допустимого содержания в рабочей зоне:

Нефтепродукт	Допустимая концентрация, кмг/м3
Бензин . . . . . . . . . Бензол . . . . . . . . . Керосин . . . . . . . . Сероводород . . . . . Толуол. . . . . . . . . Фенол . . . . . . . . .	200 50 300 10 100 5

Существуют также предельно допустимые концентрации паров нефтепродуктов в атмосфере населенных пунктов, нормируется предельная концентрация нефтепродуктов в водоемах для обеспечения нормальной жизнедеятельности живых организмов.

Наиболее токсичными являются этилированные бензины из-за входящего в их состав сильного ядовитого вещества – тетраэтилсвинец.