第八章水运散装油类物质
? 第一节石油及制品的特性
? 第二节油轮上存在的危险
? 第三节油轮上有关货油安全的结构和设备
? 第四节货油运输有关作业
? 第五节消防
? 第六节成品油运输
8.1石油、原油及石油制品
? 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。
? 原油 是指从地下开采出来而未经炼制加
工的石油。
? 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
? 元素组成:
? 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
? 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。
? 按“结构族组成”原油分为 3类:
? 直链基原油
? 环烷基原油
? 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
? 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。
? 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
? 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
? 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:
? 酸性硫化物 (硫醇、硫酚、硫化氢);
? 对热不稳定硫化物 (硫醚、二硫醚)
? 对热稳定硫化物 (噻吩、烷基噻吩、苯
并噻吩等)
? 含硫化合物主要有 毒性和腐蚀性
胶质
? 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。
? 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。
? 胶质主要影响原油的 凝固性和流动性 。
沥青质
? 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
? 物理方法:蒸馏(分馏)
? 化学方法:裂化、重整和烷基化
石油制品
? 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。
? 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。
? 石油制品一般分为:清洁成品油(白油)
? 黑油和润滑油。
危险性质
? 挥发性强( 蒸气压 大、沸点低);
? 易燃易爆(闪点低、爆炸极限、自燃点低);
? 易感静电(导电性差);
? 毒性和窒息性;
表征石油挥发性的蒸气压
? 饱和蒸气压( SVP)
? 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。
? 真蒸气压( TVP)
装卸管理特性
? 胀缩性(体积温度系数即膨胀系数);
? 黏结性(运动黏度);
? 凝结性(凝点和倾点);
? 稳定性;
? 相容性;
胀缩性
? 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。
? 体积温度系数(膨胀系数)可根据 15° C
下的标准数据查出,再换算成装卸温度
下的数据。
黏结性
? 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。
? 衡量流体内摩擦力大小的物理量是黏度。
? 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。
? 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。
? 可通过粘 -温曲线查出在某温度下的黏度。
动力黏度
? 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;
? 1g/cm.s=1p=100cp
运动黏度
? 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).
? 该黏度是国际标准化组织推荐使用的。
恩格勒黏度
? 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
20° C时流出同体积蒸馏水所需时间之比。
温度常用 20° C,50° C,80° C和 100° C。
雷氏黏度
? 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
? 油品的凝固有两种原因:
? 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;
? 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;
? 衡量油品的凝结性用 凝点或倾点 。
凝点和倾点
? 凝点,是油品在一定的条件下失去流动
性的最高温度。
? 倾点,是某一油品保持流动性的最低温
度。
? 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
? 油气
? 油气和空气混合
? 火源
油气的挥发
? 货油舱油气层中油气数量和浓度的取决因素:
? —— 货油的真蒸汽压( TVP)
? —— 货油装舱时喷溅的程度
? —— 货油装舱花费的时间
? —— 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:
? 1,扩散过程
? 2,风速
? 3,油气气流的速度
? 4,油气浓度
? 5,排出口的横截面积
? 6,排气口的设计
? 7,排气口的位置
油气与空气的混合
? 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。
? 一般来说,油气的爆炸范围是 1-10%。
? 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
? 明火:如吸烟、电焊和热烟灰;
? 机械火花:如金属工具、打火机或重物坠落;
? 化学能:涂料的氧化、物质的自燃、硫化物垢层的氧化;
? 电器设备:
? 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
? 在某些区域限制油气量
? 油舱惰性化,防止油气和空气混合
? 杜绝火源
? 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
? 结构特点 (尾机型)
? 油密的货舱和隔离舱
? 货舱的双道纵向隔舱壁
? 中央舱和边舱的容积和设计比重
? 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
? 分 3个区域:首部操作区、中部货油区和
尾部机舱及生活区。
? 首部:首尖舱
? 中部:货油舱
? 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
? 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
? 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
? 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1 2 3




5
10
1
电气设备
? 油船危险区划分
? 危险区内使用的电气设备
油区危险区的划定
? 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:
?, 0”区是指长期或连续存在易燃气体混
合物的区域;
?, 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;
?, 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
? 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:
? 本质安全型
? 防火防爆型
? 增加安全型
? 加压(或驱气)型
本质安全型
? 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
? 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
? 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
? 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
? 是为防止油轮火灾为目的而设置的。
? 分成两大部分:惰性气体发生装置
? 惰性气体分配系统
系统的典型布置
惰性气体
? 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
? 在卸油和排放压载水时充注惰性气体;
? 压载航行时油舱上部充注惰性气体;
? 洗舱时维持惰性化气氛;
? 装油前,油舱的惰性化;
? 装油后,在货油上部空间充注惰性气体
甲板水封
? 甲板水封和逆止阀共同构成货舱内油气
倒流的屏障。
? 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
? 装卸与压载
? 洗舱
? 货油舱的驱气和除气
? 维修作业
油舱清洗的目的
? 进坞修理或油舱内部检验;
? 控制油舱内沉积物的量;
? 防止污染的目的,装入清洁的压载水;
? 换装油种;
? 洗舱方式:水洗舱、清洗液洗舱和原油
洗舱。
洗舱的各种气氛
? A气氛是指不加控制的气氛;
? B气氛油气浓度在爆炸下限的 50%以下的
气氛;
? C气氛惰性化的气氛;
? D气氛是油气浓度过浓的气氛。
原油洗舱
? 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。
? 分为:一段式和多段式
油舱的驱气和除气
? 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:
? 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;
? 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
? 置换法
? 稀释法 注意应将管路插入油舱底部
油轮上应测定的气体
? 惰性气体中的氧含量;
? 油舱中的含氧量;
? 油舱中的油气浓度;
8.5油船的消防
? 火灾类型及使用的灭火剂
? 灭火设备
防火防爆的一般规定
? 油船技术条件处于适航状态;
? 正常作业时的安全措施;
? 特殊操作的安全措施;
? 油船上修理工作应遵循的规定;
火灾分类
? 1,可燃物质失火,(水 )
? 2,液体石油失火(泡沫、水雾)
? 3,液化石油气失火
? 4,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:
? 1,冷却型:消防水系统
? 2,窒息型:二氧化碳灭火系统
? 泡沫灭火系统
? 水雾、水幕
? 惰性气体系统
油码头灭火设备
? 1.便携式消防设备:
? 泡沫灭火器、化学干粉灭火器
? 二氧化碳灭火器
? 2.固定消防设备:
? 消防水总管和消防泵、消防水枪和消防炮
? 消防泡沫总管、固定的水雾或喷淋装置
? 3.水上消防设备
8.6成品油和成品油油轮
? 成品油,白油 (清洁油 CLEAN OIL);
黑油 (污油 DIRTY 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。
成品油油轮:清洁油轮
污油油轮