Основные виды цистерн для перевозки наливных грузов
/ Автор: admin / Грузоперевозки/ 0 комментариев

Основные виды цистерн для перевозки наливных грузов

Транспортная характеристика наливных грузов

К наливным грузам относят жидкие грузы, перевозимые в цистернах, контейнерах и полувагонах-бункерах. Основную массу (более 90%) наливных грузов, перевозимых железнодорожным транспортом, составляют нефтепродукты (керосин, бензин, дизельное топливо, лигроин, мазуты, минеральные масла и др.), в меньшей степени — сырая нефть, которая транспортируется главным образом по трубопроводам. Кроме того, в категорию наливных грузов входят продукты пищевой промышленности (растительные масла, спирт, патока, животный жир, саломас и др.), а также химические грузы (кислоты, щелочи, красители, лаки, сжиженные газы и др.).

В зависимости от воздействия на окружающую среду и жизнедеятельность человека все наливные грузы делятся на опасные и неопасные. Неопасные грузы перевозят на общих основаниях, а при перевозке опасных, кроме общих правил и норм, необходимо выполнять специальные требования по обеспечению безопасных перевозок, указанные в Правилах перевозок опасных грузов по железным дорогам.

Наливные грузы в зависимости от свойств и назначения объединены в три основные группы:

  • нефть и нефтепродукты;

  • химические грузы (кислоты, щелочи, сжиженные газы);

  • пищевые продукты (растительные масла, спирты, патока).

Нефтепродукты. Виды и назначение

Все нефтепродукты можно разделить на пять групп:

  • сырая нефть;
  • темные нефтепродукты (мазут и моторное топливо);
  • светлые нефтепродукты (дизельное топливо, керосин и топливо для реактивных двигателей);
  • бензин (автомобильный и авиационный);
  • масла (от консистентных смазок до трансформаторных масел).

 

Нефтяные грузы обладают специфическими свойствами, определяющими характер их налива, транспортирования и хранения. Это плотность, вязкость и способность застывать не только при отрицательных, но и плюсовых температурах, легкая воспламеняемость и испаряемость, взрывоопасность, электризация (накапливание опасных зарядов статического электричества) и ядо­витость. От плотности зависит использование грузоподъемности цистерн. Наибольшую плотность имеют мазут (935 кг/м3) и масло автотракторное (930 кг/м3).

Свойства наливных грузов

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц под влиянием действующих на них сил. Наибольшая вязкость присуща большинству темных нефтепродуктов.

Температура застывания — это температура, при которой нефтепродукт теряет подвижность (густеет) и не меняет своей поверхности при наклоне сосуда.

Плотность, вязкость и способность застывать при низких температурах влияют на процессы налива и слива. Некоторые жидкие грузы застывают даже при температуре выше +20 °С (например, гудрон +45 °С, нефтяная смола +40 °С, нефтяные битумы +28 °С). В обычных условиях, чтобы слить, их необходимо предварительно разогреть или перевозить в специализированных цистернах и полувагонах-бункерах.

Испаряемость нефтегрузов объясняется наличием в них значительного количества летучих веществ; интенсивность испарения зависит от температуры груза и воздуха, поверхности испарения, атмосферного давления и времени года.

Температура вспышки — это наименьшая температура, при которой пары нефтепродуктов образуют с окружающим воздухом смесь, способную воспламеняться при поднесении к ней открытого пламени. По температуре вспышки все нефтяные грузы делят на четыре класса:

  • первый — температуры вспышки ниже 28 °С (бензин, лигроин, сырая нефть);
  • второй — от 28 до 45 °С (керосин, некоторые сорта дизельного топлива и т. п.);
  • третий — от 45 до 120 °С (некоторые сорта дизельного топлива, моторное топливо, флотский мазут и т. п.);
  • четвертый — свыше 120 °С (мазут, масла, смазки и т. п.).

 

Нефтепродукты, у которых температура вспышки паров:

  • до +60 °С, называют легковоспламеняющимися (или летучими);
  • свыше 60 °С —горючими (или нелетучими).
  • Авиационный и автомобильный бензины имеют отрицательную температуру вспышки (-34 и -36 °С).

 

При наливе температура нефтепродукта должна быть ниже температуры вспышки не менее чем на 5 °С.

Температура воспламенения — это самая низкая температура, до которой при нагревании жидкости, газа или твердого тела возникает самовозгорание без использования искры или пламени.

Предел взрываемости (воспламеняемости) — это минимальное или максимальное содержание паров нефтепродуктов в воздухе, способных при воздействии искры, пламени, раскаленных металлических предметов взрываться (воспламеняться).

Заряды статического электричества накапливаются в процессе перекачки нефтепродуктов по трубопроводам, при этом на поверхности трубопровода возникает заряд противоположного знака. Чтобы избежать возникновения электрического разряда, скорость движения нефтепродуктов по трубопроводу не должна превышать 12 м/с, а также должно быть устроено соответствующее заземление.

Нефть и нефтепродукты составляют основную долю объема грузов (более 90 %), перевозимых по железной дороге наливом в цистернах и бункерных полувагонах. На основе специфических свойств и характеристик эти грузы делятся на три подгруппы:

  • нефть сырая,
  • светлые нефтепродукты,
  • темные нефтепродукты.

 

Нефть сырая — горючая масленичная жидкость с характерным запахом и цветом, содержащая парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды, различные органические вещества, сернистые и кислотосодержащие соединения. Нефть сырая перевозится с мест добычи на нефтеперерабатывающие заводы, где после специальных производственных процессов, происходящих при высокой температуре, получают нефтепродукты светлые (выкипающие при температуре до 350°С) и темные (с температурой кипения выше 350°С). К светлым нефтепродуктам относятся: бензин, керосин, лигроин, а к темным – газойль, мазут и продукты переработки мазута.

Нефтепродукты (светлые и темные) делятся на следующие подгруппы: топлива, масла, прочие продукты.

К топливу относятся: автомобильные бензины, авиационные керосины, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей и другие виды топлива. Характеристиками моторных бензинов и авиакеросинов являются детонационная стойкость, определяемая октановым числом; фракционный состав; малое содержание смолистых веществ и сернистых соединений; высокая теплота сгорания. Важнейшим показателем дизельного топлива является способность к самовоспламенению при впрыскивании его в камеру сгорания, что характеризуется цетановым числом. Для топлива быстроходных дизелей существенное значение имеют такие свойства, вязкость, температура вспышки и зольность.

В группу масел входят: моторные масла, индустриальные смазочные масла, консистентные смазки, специальные масла и др. Основным свойством смазочных масел является способность образовывать на поверхности трущихся деталей масляную пленку, прочность которой зависит от вязкости масла, а вязкость, в свою очередь, от температуры; кроме того, масла должны быть стойкими против окисления, обладать антикоррозионными и другими специфическими свойствами.

К группе прочих нефтепродуктов относится большой ассортимент продуктов: растворители, осветительные керосины, нефтяные битумы, гудроны, нефтяной пек и др. К этой же группе относятся нефтепродукты, служащие сырьем для нефтехимической и химической промышленности.

Наливные химические грузы

Химические грузы, перевозимые наливом в цистернах, включают следующие группы грузов: кислоты, щелочи, спирты, газы (сжатые и сжиженные), а также красители, лаки и другие вещества.

Кислоты различных видов составляют основную долю в объеме перевозок жидких химических продуктов. Они относятся к опасным грузам. Кислоты могут вызывать тяжелые химические ожоги, взрывы и другие аварийные ситуации. Кроме того, они обладают окисляющими и разъедающими свойствами, могут вызывать коррозию внутренних металлических поверхностей котла цистерны. Условия перевозки конкретных видов кислот зависят от их химико-физических характеристик. Цистерны для перевозки кислот, относящихся к опасным грузам, должны иметь соответствующую окраску и предупреждающие трафареты.

Серная кислота – бесцветная прозрачная маслянистая жидкость, способная растворять металлы. Она гигроскопична, может соединяться с водой в любых пропорциях с выделением большого количества тепла. Перевозится серная кислота только в специальных цистернах. Олеум (серная дымящаяся кислота) перевозится в специальных олеумных утепленных цистернах-термосах, принадлежащих грузоотправителю.

Соляная кислота относится к опасным едким веществам, способна растворять металлы; ее температура замерзания ниже — 40оС; перевозится в специальных гуммированных цистернах. Ингибированная соляная кислота перевозится в сернокислотных цистернах.

Азотная кислота является продуктом окисления аммиака, кипит при температуре +86оС, действует на все металлы, кроме золота, платины, титана, и более слабое действие оказывает на алюминий. Техническая азотная кислота дымит на воздухе при обычной температуре, является сильным окислителем. Азотная кислота перевозится в цистернах с алюминиевым внутренним покрытием котла цистерны, которая имеет с обеих сторон щиты, предохраняющие от случайного истечения продукта.

Смесь азотной кислоты с серной – меланж, представляет собой едкую жидкость, перевозится в специальных сернокислотных цистернах. Температура ее налива должна быть не выше + 300С, а в летних условиях не выше + 400С, обладает ядовитыми свойствами. Концентрация и состав наливаемой в цистерну кислоты должны отвечать требованиям действующих стандартов.

Спирты как грузы имеют многие свойства, присущие светлым нефтепродуктам: огнеопасность, взрывоопасность, способность к накоплению заряда статического электричества, интенсивное испарение, токсичность, наркотические свойства, способность к температурному расширению. Спирты слабо растворяют масла, битумы и воски, но отлично воздействуют на многие смолы и красящие вещества.

Метанол (метиловый спирт) – легковоспламеняющаяся, очень ядовитая бесцветная прозрачная легкоподвижная жидкость; кипит при температуре +66оС, температура вспышки + 6оС; с воздухом пары метанола образуют взрывчатую смесь. По цвету, запаху и вкусу метанол напоминает винный спирт, но прием его внутрь вызывает отравление, нередко с потерей зрения и часто с летальным исходом; перевозится в сопровождении военизированной охраны. Метиловый спирт применяют в качестве растворителя антифриза, для синтеза химических веществ, производства формалина и других продуктов. Для таких же целей используются пропиловый и бутиловый спирты.

Технический этиловый спирт получают сбраживанием гидролизаторов древесины или сульфатных щелоков (отходы производства целлюлозы). Этиловый спирт применяется в производстве синтетического каучука, уксусной кислоты, хлороформа, пороха, синтетических красителей, лаков и т.д.

Газы природные и попутные являются важным источником энергетического и химического сырья. Природный газ добывается при разработке газовых месторождений, содержит до 99 % метана и незначительную долю примесей (азот, сероводород, бутан и др.). Попутные газы получают при добыче и переработке нефти. В зависимости от структуры нефти попутные газы содержат метан, пропан, этан в разных количественных соотношениях. Природные и попутные газы используются как топливо и химическое сырье.

Наливные пищевые продукты

Пищевые, жидкие продукты делятся на следующие группы: растительные масла и жиры, спирты и виноматериалы, плодоовощные соки, патока, молоко.

Растительные масла представляют собой продукты, полученные путем экстракции либо прессования семян масличных культур или зернобобовых растений и подразделяются в зависимости от способа обработки на нерафинированные, гидратированные, рафинированные без дезодорации и рафинированные с дезодорацией, а в зависимости от качественных показателей – на пищевые и технические. Масла используются в пищевой, консервной, парфюмерной, лакокрасочной промышленности, для медицинских и технических целей. Растительные масла к опасным грузам не относятся, но являются горючими веществами, выделяют и поглощают запахи, при изменении кондиционных показателей температуры и влажности прогорают, окисляются и теряют товарные свойства.

Жиры различных животных (китовый, тюлений, рыбий) характеризуются большой вязкостью; наибольшую вязкость имеет технический жир, вязкость которого более 40 градусов Энглера, а температура застывания более 30оС. Данная группа грузов относится к застывающим и требует значительных затрат времени на разогрев перед сливом из цистерны.

К застывающим вязким грузам относятся патока и меласса. Патока — это продукт, получаемый осахариванием (гидролиз) крахмала, главным образом картофельного и маисового, разбавлением его кислотами с последующей фильтрацией и увариванием. Патока кондитерская перевозится в специальных цистернах с внутренними стационарными змеевиками, площадь поверхности которых 34 м2. Меласса— это отходы свекольных производств, служит как корм в животноводстве, ее свойства с точки зрения влияния на транспортный процесс аналогичны свойствам патоки.

Этиловый спирт (этанол, винный спирт) – бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Этиловый спирт с большим содержанием примесей называется сырцом, очищенный – ректификатом. При перевозке винного спирта и других виноматериалов важно обеспечить сохранность и качество (крепость) продукта, т.е. необходимо учитывать такие свойства, как температурное расширение и испарение винного спирта. Рекомендуемая температура налива винного спирта зимой + 8оС, а летом не более + 16оС.

Конструкционные особенности цистерн для железной дороги

В зависимости от свойств перевозимых грузов цистерны делятся на универсальные (общего назначения) и специальные для отдельных видов грузов.

Универсальные цистерны предназначены для перевозки нефтепродуктов (нефть, мазут, бензин), могут быть четырехосные и восьмиосные, грузоподъемностью от 60 до 120 тс. Для предупреждения смешения различных нефтепродуктов и снижения их качества, особенно при наливе светлых нефтепродуктов в цистерны, где ранее перевозились темные (мазут-бензин), необходимо производить промывку и пропарку цистерн. Особо тщательно в подобных случаях готовятся цистерны под налив авиакеросинов.

Специальные цистерны предназначены для перевозки сжиженных газов, высоковязких и застывающих, скоропортящихся, порошковых и химических грузов. В зависимости от агрессивных свойств указанных грузов и для обеспечения сохранности цистерн, котлы цистерн изготавливаются из следующих материалов: углеродистой стали, низколегированной стали, двухслойной стали, коррозионностойкой стали, алюминиевых сплавов. Для некоторых грузов внутренняя поверхность котла цистерны покрывается специальным защитным слоем.

Для перевозки хлора, аммиака, этиловой жидкости, ацетальдегида необходимы цистерны с теневой защитой. Теневая защита – это металлический выгнутый лист толщиной 1.5 мм, прикрепленный на каркасе над верхней частью котла и защищающий груз от солнечной радиации (перегрева) и связанных с этим явлением потерь груза через предохранительные клапаны, предупреждает создание аварийных ситуаций.

Скоропортящиеся грузы (винный спирт, плодоовощные соки, молоко) перевозятся в цистернах с термоизоляцией, что позволяет обеспечить качество груза в процессе перевозки.

Высоковязкие и застывающие наливные грузы перевозятся в цистернах, котлы которых имеют не только термоизоляцию, но и паровую рубашку (кожух), что позволяет сохранить температуру груза и при необходимости производить подогрев его перед сливом. В таких цистернах перевозятся следующие виды грузов: кондитерская патока, олеум, желтый фосфор и другие. Битумы перевозят в полувагонах-бункерах. Твердые нефтебитумы, нефтяные кокс и воск, пек нефтяной, асфальты перевозят в крытых вагонах, полувагонах и на платформах. Полувагоны-бункера, предназначенные для перевозки битума, имеют двойные стенки, которые образуют паровую «рубашку»; они поворачиваются на полуосях и удерживаются в вертикальном положении крючками. На внешней стене каждого бункера имеется проходящий «рубашку» патрубок для впуска пара. Верхняя часть бункера закрывается двустворчатыми крышками. В пунктах слива к патрубкам присоединяют рукава, по которым в пространство между стенками подается пар; тонкий слой соприкасающегося с нагретыми стенами высоковязкого груза подплавляется, и при опрокидывании бункера содержимое его отдельными глыбами вываливается в приемную яму или на площадку. Существенный недостаток полувагонов-бункеров — тяжелая тара. Для перевозки других высоковязких грузов используют цистерны конструкции ВНИИЖТ. Принцип действия этих цистерн аналогичен бункеру, нижняя часть котла и сливной прибор имеют паровую «рубашку», а дно — небольшой наклон к сливному прибору.

Для перевозки серы и нефтяного пека, устанавливается термоизоляция с электроподогревом. Электронагреватель устанавливается под котлом цистерны, но изолирован от непосредственного контакта с днищем котла для предупреждения местного перегрева.

Наливные грузы перевозят также в специальных контейнерах, в зависимости от рода перевозимого груза их подразделяют на следующие группы:

  • для грузов текучих, не требующих специальных устройств для подогрева перед наливом и сливом (кислоты, спирт этиловый и метиловый, органические растворители и др.);
  • для грузов средней вязкости, требующих устройств для подогрева перед наливом и сливом (масла осветительные и минеральные, некоторые нефтепродукты);
  • для грузов весьма большой вязкости, заливаемых в горячем состоянии, и затвердевающих даже при температуре выше 0 °С с превращением в монолит (парафин, фенол синтетический и др.).

 

Для улучшения использования вместимости и грузоподъемности цистерн продукты целесообразно загружать в охлажденном состоянии, так как при охлаждении нагретых нефтепродуктов в котле цистерны образуется значительное свободное пространство. Исследованиями ВНИИЖТа доказано, что погрузка мазута в охлажденном виде позволяет увеличить загрузку цистерны примерно на 2,5 тонны, т.е. при перевозке 1 млн. тонн груза высвободить более 1000 цистерн. Установлено, что в теплый период года мазут должен иметь температуру 25 °С (в цистернах мазут в зависимости от марок подогревают до температур 25-60°С либо с помощью паровых рубашек, либо непосредственно острым паром), а в холодный +5 °С. Бункерные полувагоны заполняют с недоливом на 250 мм до верхних кромок бортов. Температура наливаемого груза не должна превышать 150 °C.

Основные виды автомобильных цистерн:

При автомобильной перевозке жидких грузов часто используются специальные автомобильные цистерны, в которых и перевозится транспортируемая жидкость. Для каждого вида жидкого груза применяются свои цистерны, различные форме и размерам. Цистерна может быть цилиндрической и прямоугольной, некоторые автоцистерны оснащаются дополнительным оборудованием, например, водяным насосом или мотопомпой, сливным рукавом, а также электрооборудованием.

Основные виды автомобильных цистерн (автоцистерн):

  • Автоцистерна для перевозки наливных грузов без температурного режима. Этот вид автомобильных цистерн имеет металлический корпус и используется для перевозок наливных грузов только при плюсовой температуре.
  • Автомобильная цистерна-изотерма (изотермическая цистерна). Такие автоцистерны сохраняют температуру груза в течение суток с момента полной загрузки. Во время перевозки потери температуры груза минимальны и составляют от 1 до 3 градусов по Цельсию за каждые сутки перевозки груза. В основном этот вид автомобильных цистерн используется для перевозки скоропортящихся пищевых продуктов (это может быть, например, молоко).
  • Автомобильная изотермическая цистерна с «паровой рубашкой». Этот вид автомобильных цистерн обладает абсолютно всеми свойствами автомобильной цистерны-изотермы. Однако поскольку цистерна-изотерма дополнительно оснащена «паровой рубашкой», этот вид цистерн обладает возможностью подогрева груза, если, например, температура перевозимого груза слишком низкая и его выгрузка затруднена. Груз подогревается при помощи горячего пара.
  • Автомобильная цистерна с автономным подогревом. Этот класс автоцистерн оснащен специальным оборудованием, которое служит для поддержания необходимого температурного режима на все время транспортировки груза.
  • Автомобильные цистерны для перевозки опасных грузов (цистерны ADR). Такие автоцистерны предназначены для перевозки опасных грузов согласно их товарному коду. Данный тип автомобильных цистерн делится на классы опасности перевозимых грузов – ADR от 1 до 9.

    О том, какие наливные грузы мы берем к перевозке, какие документы для этого необходимы и как осуществляется перевозка наливных грузов можно уточнить у наших специалистов по телефону +372 880 3989 или по почте: info@reartek.com. Мы готовы к обсуждению проектов практически любой сложности.