Мазут. Области применения

Мазут - пока незаменимый для экономики нефтепродукт

Мазут - это густая жидкость тёмно-коричневого цвета, смесь тяжелых остатков после отгонки бензинов, керосинов и газойля (выкипающих при температуре менее 350-360°С) из нефти или продуктов её вторичной переработки.
Также мазут можно получать из каменного угля и горючих сланцев, но такие виды мазута выгодно использовать только в месте производства, поэтому они не производятся в больших объемах.

Свойства мазута

Мазут – это, по сути, смесь углеводородов (имеющих молекулярную массу 400-1000), нефтяных смол (молек. массой 500-3000), карбенов, карбоидов, асфальтенов и органических соединений, содержащих металлы (такие, как V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Физико-химические свойства конкретной пробы мазута зависят от качества конкретной партии поступившего на завод сырья (нефть высокосернистая или высокопарафиновая), режима переработки, условий компаундирования и хранения.

Химический состав мазутов: углерод, водород, кислород, азот, сера и зола. В составе вязких мазутов – до 88,5% углерода, до 11,5% водорода, а также повышенный процент серы и азота. В составе маловязких мазутов доля углерода меньше, что снижает такие параметры, как вязкость и плотность.

Мазут легко отличить по виду

Мазуты имеют следующие свойства:

вязкость 8-80 мм?/с (при 100 град C)
плотность 0,89-1 г/см? (при 20 град C),
температура застывания 10-40 град С,
содержание серы 0,5-3,5 %,
содержание золы до 0,3 %,
наименьшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль.

Плотность мазута

Таблица 1. Плотность мазутов при 20 градусах С

	Марки мазута
	Флотский		Малосернистый		Сернистый		Высокосернистый
	Ф 5	Ф 12	М 40	М 100	М 40	М 100	М 40	М 100
Плотность при 20 о C, г/см 3 , не более	—	—	0,91	1,015	0,931	1,015	0,944	1,015

Таблица 2. Максимальная плотность мазутов, кг/м 3

Применение мазутов

Основные потребители мазута – морской и речной флот, сфера ЖКХ, промышленность.
Сфера применения мазутов:

как топливо для паровых котлов, всевозможных котельных установок и промышленных печей ( , например, );
как сырье для производства , тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизелей и бункерного топлива;
как сырье для производства моторных масел, кокса, битумов, смазочных масел.

Выход мазута по массе – около 50% от исходной нефти. Поскольку нефть нуждается во все большей глубине переработки, остаток ее в виде мазута также перерабатывают как можно полнее путем отгонки под вакуумом дистиллятов, выкипающих в пределах 350-500 град С. Из таких вакуумных дистиллятов получают моторные топлива, а их остатки используют для получения остаточных смазочных масел и гудрона, который далее перерабатывается на битум.

Мазут на рынке и экспорт из России

В 2009 — 2012 годы потребление мазута на российском рынке – примерно 11 миллион тонн в год. Мировые цены на мазут превышали внутренние более чем в 1,5 раза, поэтому экспорт мазута вырос на 13,9%. Так, средняя цена мазута в России в 2012 году была $355,8 за тонну, что ниже средней мировой цены на 77,4%. В 2009 г. доля мазута в структуре экспорта нефтепродуктов из России составляла 53% (63,85 млн т), в 2010 г. – 55% (72 млн т), а в 2011 г. Россия отгрузила на экспорт 53 миллиона тонн мазута.

Мазут представляет собой жидкообразный продукт темно-коричневого цвета. Он является остатком выделения нефти и ее производных: бензина, керосина, различных смол, выкипающих при температуре +360 0 С и выше. В состав мазута входят нефтяные смолы, имеющие молекулярную массу в 500–3000 г/моль и больше. Также встречаются углеводороды, имеющие молекулярную массу 400 до 1000г/моль, карбен, карбоид, асфальтен и органические соединения, содержащие металлы V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca.

Показатели мазута

Физико-химические показатели мазута напрямую зависят от нескольких факторов. Огромную роль играют вещества, входящие в исходный состав нефти, а также различные дистиллятные фракции. В результате чего мазут характеризуется следующими параметрами: уровень плотности при +20 0 С составляет 0,89–1г/см. Уровень плотности мазута, как и уровень плотности любого другого вещества, меняется в зависимости от давления, температуры воздуха, а на открытом пространстве – еще и направления ветра (даже человеческое тело изменяется согласно этим факторам).

Значимым показателем является и уровень вязкости, поэтому при +100 0 С составляет 8–80 мм/с, содержание серы 0,5–3,5%, содержание золы – максимум 0,3%, температура застывания от +10 0 С до 4 0 С и низший порог уровня теплоты сгорания составляет от 39,4 до 40,7 МДж/моль.

Основным предназначением мазута является его использование в котельных установках, в различных паровых котлах и промышленных печах. Используют его как топливо, горючее, а также в качестве исходного материала для производства флотского мазута, бункерного топлива и тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизельных установок. Из расчета количества исходной нефти выход мазута составляет 50% по массе. В силу необходимости углубления процедуры переработки нефти, мазут подвергают дальнейшей переработке посредством отгона вакуумом дистилляторов, выкипающих при температуре в диапазоне от +350 0 С до 500 0 С.

Вакуумные дистилляторы служат основным исходным материалом для создания различных смазочных масел, моторного топлива и горючки. Производство происходит с использованием каталитического крекинга. Иногда применяют и гидрокрекинг. Остающийся в процессе вакуумной перегонки остаток мазута можно использовать для вторичной переработки, а можно изготовить на основе этого остатка гудрон. Получается своего рода непрерывная конвейерная цепь вторичного использования. Ведь гудрон впоследствии перерабатывают в битум, который представляет собой популярнейший материал для настила кровли и ее ремонта. В качестве основных потребителей мазута выступают промышленность, жители как высотных, так и частных домов и, разумеется, военно-морской флот.

Свойства мазута

Флотский мазут, получаемый в результате смешивания остаточных нефтепродуктов и, в частности, мазута, гудрона, тяжелых газойлей вторичных процессов, а также прямогонных и вторичных дизельных фракций, в отличие от топочного аналога имеет более низкий уровень вязкости, зольности, температуры застывания и калорийности. Основным предназначением флотского мазута является использование в качестве топлива для судовых котельных, а также для мало- и среднеоборотных дизельных установок и газотурбинных агрегатов. В данное время наиболее распространенной маркой мазута является М–100, которая при добавлении дизельного топлива трансформируется в марку М–40. Мазут марки М – 200 характеризуется высоким уровнем вязкости, делающим его затруднительным для применения. Топочный мазут, получаемый в результате вакуумной и атмосферной перегонки с добавлением в состав тяжелых газойлевых фракций, применяется в качестве топлива для технологических установок и стационарных котельных.

Основным предназначением мазута (и в том числе марки М–100) является применение в качестве котельного топлива. Кроме того, данный вид горючего получил широкое применение в качестве топлива для судовых силовых агрегатов, а также отопительных систем различных сфер назначения. Для отопительных систем, на данный момент существует 2 вида мазута, различающихся как составом, так и уровнем вязкости, М–100 и М–40, среди которых наибольшим потребительским спросом пользуется мазут марки М–100. Кроме как топливо, мазут применяется в качестве исходного или добавочного материала при производстве множества видов продукции, и в частности: кокса, битума, моторных и смазочных масел и прочего.

Сырье для производства

Исходным материалом для производства мазута могут служить как нефтепродукты, так и каменный уголь, и горючие сланцы. Однако тут нужно учесть, что данные виды мазута предназначены для применения непосредственно в местах производства и поэтому не изготавливаются в промышленных объемах. В состав мазута входит большое количество различных компонентов. Среди них присутствуют нефтяные смолы, углеводороды с молекулярной массой 400–1000г/моль, а также карбены и некоторые соединения органического происхождения. Все существующие на сегодняшний день виды мазута имеют темно-коричневый цвет и жидкую консистенцию.

Виды мазута:

Прямогонный;
Крекинговый;
Флотский;
Топочный;
Бытовое печное топливо.

Применяя нефть различного состава, возможно получать мазут с различными физико-химическими свойствами, качество которого напрямую зависит от содержания в его составе серы, а также от уровня плотности и вязкости. Уровень плотности мазута определяется только при температуре воздуха не ниже +20 0 С с обязательным условием, что плотность материала должна составлять 0,89–1 г/см 3 .

Переработка мазута

В последние годы специалисты отмечают значительное сокращение запасов природных ресурсов планеты, что обусловливает острую необходимость максимально рационального использования не только основных природных ресурсов, но и более тщательной и эффективной переработки их отходов с целью максимального извлечения полезных веществ. Данное положение относится и к нефтяной промышленности, так как значительное сокращение количества залежей природных углеводородных видов сырья диктует тот факт, что переработка мазута и других нефтяных остатков должна быть более углубленной и эффективной. Максимально эффективная переработка мазута должна привести к значительному сокращению производства котельных видов топлива, так как мазут в большей мере будет применяться для производства моторных видов топлива.

Переработка мазута для производства масел предусматривает три рабочих этапа:

Производство различных масляных фракций в процессе переработки мазута;
Изготовление из полученных масляных фракций основных масляных составляющих;
Смешивание масляных фракций с применением различных присадок методом компаундирования.

Классификация нефти по пригодности в изготовлении масел

Для нефти и мазута существуют несколько категорий, имеющих индивидуальный индекс, в соответствии с которым и можно определить пригодность какого-либо вида сырья для производства масла, а также установить шифр нефти. Присвоенный к каждой категории нефти шифр позволяет определить ее класс, а также уровень содержания в ней серы и масляных фракций. Подгруппа нефти определяется в соответствии с уровнем вязкости масляных фракций, в то время как вид нефти определяется в соответствии с уровнем содержания в ее составе парафина.

Переработка мазута для получения масла

Процесс переработки мазута для получения масла начинается с процедуры вакуумной перегонки, результатом которой является получение гудрона и трех видов масляных фракций и, в частности, масляного дистиллята маловязких свойств, аналога высоковязких свойств, и широкой масляной фракции. Затем гудрон подвергается процедуре деасфальтизации пропаном с целью извлечения остатков масляных фракций и асфальта. Впоследствии все масляные фракции подвергаются процедуре селекционной очистки, в результате чего добываются экстракты, а очищенные фракции подвергаются процедуре депарафинизации. На заключительном этапе масляные фракции подвергаются процедуре доочистки, повторному делению на фракции и компаундированию с добавлением в состав различных примесей.

Мазут это один из продуктов переработки нефти. В результате дистилляции сырой нефти из нее выделяются и отводятся бензиновые, керосиновые и газойливые (дизельное топливо и различные смазочные материалы) фракции. Самой тяжелой и неочищенной от примесей фракцией переработки сырой нефти является жидкий мазут. Тяжелее мазутов в цепи отгоняемых фракций только гудрон.

Состав мазута

Химически, мазуты включают в себя:

углерод, водород, азот, серу в различном процентном содержании;
высокомолекулярные компоненты, как асфальтены, карбоиды, карбены;
примеси металлов, таких как, железо, марганец, никель, кальций, натрий.

Свойства и содержание конкретного мазута зависит от нефтяного месторождения с которого поступает сырье, режима переработки и компаундирования (технологического смешения нефти различного качества).

Виды мазута

В настоящее время промышленностью освоено производство двух видов мазутов: топочного (от слова «топка») и флотского. Как следует из названия, первые используются как печное и котельное топливо, вторые, как топливо судовых энергетических установок.

Свойства мазута

Мазуты представляют собой буро-черную маслянистую горючую массу, получаемую в результате переработки нефти.

Температура мазута в высокой степени влияет на текучесть, пластичность и вязкость мазута. Как следствие, транспортировка и складирование требуют соблюдения температурных режимов. На практике, при транспортировке масса требует подогрева до температур 80-120 градусов Цельсия, в зависимости от вида.

Мазут обладает высокими загрязняющими свойствами. Загрязнения кожных или волосяных покровов трудноудаляемы. При попадании на грунт мазут не вымывается, практически, годами и для санации земляных покровов требуется их полная замена.
Мазут плавуч. Загрязнение водных акваторий ведет к экологическим катастрофам, массовой гибели флоры и фауны. Замазученные воды — неизбежный продукт отходов при эксплуатации любого судна, машина которого работает на флотском мазуте. Слив замазученных вод за борт строжайше запрещен. Современные средства мониторинга морской среды позволяют неизбежно выявлять вольное или невольное загрязнение не только в портах или прибрежных водах, но и в открытом океане. Штрафы за несоблюдение экологических норм объектами транспорта весьма велики.

Пары мазутов токсичны. Работа с мазутом требует использования индивидуальных средств защиты глаз, кожных покровов, особенно органов дыхания.

При сжигании мазута на открытом пространстве выделяется значительное количество черной копоти, которая наносит ущерб окружающей среде и токсична для человека. Копоть несет в себе не вступившие в процесс горения остатки углеводородов и все металлические включения.

Невзирая на перечисленные отрицательные свойства мазута и опасности связанные с его использованием, он используется в подавляющем числе судовых энергетических установок по причине низкой стоимости.

Температура кипения мазута, в зависимости от марки разная, но, начиная с 430 градусов Цельсия, закипает, практически любой мазут, в независимости от марки.
Важной характеристикой является температура застывания. Она во многом определяет марку.

В зависимости от химических и физических свойств мазуты делятся на марки. Основные из показателей:

Условная вязкость мазута
Зольность
Доля механических примесей
Процентное содержание воды
Содержание кислот и щелочей
Содержание серы
Температура вспышки мазута
Температура застывания
Плотность мазута
Теплота сгорания

Мазуты относятся к малоопасным химвеществам четвертого класса. Несмотря на это, температура горения мазута в топке порядка 1800 градусов.

Марки мазута

Топочный мазут М-100

Самая распространенная марка топочного мазута, наиболее дешевая и востребованная.

Цифры в обозначение марки отображают расчетную вязкость мазутов при определенных температурах.

Перевозка мазута производится специализированными железнодорожными вагонами-цистернами или автоспецтехникой — битумовозами. По запросу заказчика для транспортировки возможно растаривание в бочки, что удобно при разовых или незначительных потребностях.

Топочный мазут М-40

В отличие от марки М-100 , мазут марки М-40 обладает значительно более высокими потребительскими свойствами. Рецептура его приготовления подразумевает добавление дизельных фракций, что значительно повышает вязкость продукта.

Большая, в сравнении с М-100 , текучесть позволяет транспортировать мазут этой марки без дополнительного подогрева при температурах до плюс 10-ти градусов, тогда как марка М-100 застывает уже при плюс 25-ти градусах.

Кроме того, М-40 обладает значительно более низкой температурой вспышки, что весьма критично в ряде технологических процессов.

Флотский мазут Ф-12

Топочные мазуты в просторечии принято называть тяжелым топливом, флотские легким топливом.

Флотские мазуты приготавливаются с обязательной добавкой дизельного топлива.

Отличительной особенностью флотских от топочных мазутов является требование низкой температуры застывания. Для марки Ф-12 она составляет минус 8 градусов Цельсия.

Вторым обязательным требованием к флотским мазутам является низкая зольность. Этот параметр отражает процент отходов после использования топлива. При современных требованиях к экологии выброс продуктов сгорания в открытое море запрещен, а возможности утилизации ограничиваются объемами судовых хранилищ. Зольность мазута марки Ф-12 не более десятой процента, величина несопоставимая с параметрами зольности топочных мазутов.

Флотские мазуты требовательны к пониженному содержанию серы. Для Ф-12 процент ее содержания не должен превышать одного.

Флотский мазут Ф-5

Технические характеристики мазута Ф-5 несколько занижены в сравнении с Ф-12 . Это более грубое топливо.

Температура застывания — -5 градусов Цельсия.
Допускается содержание серы до двух процентов.
Требование к зольности не более одной десятой процента.

Применение мазута

Химические свойства мазута регламентируются ГОСТ 10585-99
Мазуты М-100 широко применяют в качестве топлива котельных, промышленных печей, теплоэлектроцентралей.

Мазуты М-40 , как продукт более универсальный, помимо сжигания в котельных, используется в транспорте и технологических установках.

Основная ниша применения мазута флотского Ф-5 — питание энергетических установок судов морского и речного флота. Используется, преимущественно, в дальних океанских переходах, где требования к маневрированию минимальны.

Использование мазута марки Ф-12 ограничивается сравнительно высокой стоимостью. Его потребитель, прежде всего, военно-морской флот и крупные государственные структуры.

Использование нефти и продуктов ее переработки для производства электричества составляет, оценочно, пять процентов в мировом производстве электроэнергии.

Из остаточных фракций перегонки мазута извлекают смазочные масла и гудрон. Гудрон перерабатывается в битум, который широко применяется в жилищном и дорожном строительстве.

В нашей стране мазут занимает четвертую строку по экспорту (в денежном выражении) после нефти, газа и дизельного топлива.

При производстве многих продуктов, таких как моторные масла, кокс, битумы, смазочные масла и т.д., используется мазут. Кроме этого, мазут применяется и в качестве котельного топлива.

Мазут представляет собой нефтепродукт, но при этом он может производиться и из каменных углей, а также горючих сланцев, однако такие варианты мазута предназначаются для потребления в месте производства, а потому не изготавливаются в больших количествах.

Мазут является смесью большого количества различных компонентов, среди которых имеются некоторые органические соединения, нефтяные смолы, карбены, углеводороды с молекулярной массой 400-1000 г/моль. Консистенция мазута жидкая, а цвет темно-коричневый.

В настоящее время известны следующие виды мазута: топочные, прямогонные, крекинг-мазут, флотский, печное бытовое топливо.

Мазут представляет собой остаток первичной перегонки нефти и может применяться в качестве котельного топлива - облегченный мазут (выше 330?С), а также в качестве сырья, в последующем перерабатываемого на масляные фракции до гудрона, который применяется при производстве масел - утяжеленный мазут (выше 360?С).

Кроме этого, если раньше мазут использовался как сырье установок термического крекинга, то на сегодняшний день он применяется и в качестве сырья установок гидрокрекинга и каталитического крекинга.

Используя разные составы и физико-химические свойства исходного материала, имеется возможность получать мазут, обладающий различными свойствами. В зависимости от плотности, вязкости и содержания в составе мазута серы производится оценка его качества. Плотность мазута определяют при температуре 20?С, и она должна составлять 0,89 - 1 грамм на кубический сантиметр.

Не менее важным параметром оценки качества является температура застывания, которая варьируется от 10 до 50?С, но исключением являются флотские мазуты, для которых данная температура составляет от минус 5 до минус 10?С. Вязкость мазута должна находиться в пределах 8-80 мм2/с и измеряется при температуре 100?С.

На сегодняшний день большое количество мазута перерабатывается, и в результате переработки получаются дистиллятные смазочные материалы и моторные топлива. Несмотря на то, что мазут применяется во многих отраслях, основными его потребителями являются предприятия промышленности, а также жилищно-коммунальные хозяйства.

Мазут применяется в двигателях морских судов и тепловозов, но наиболее широко используется как топливо для паровых котлов, промышленных печей и котельных установок.

Пик потребления мазута выпадает на зимний сезон, однако, это не означает, что на него нет спроса в остальное время года.

В современное время наиболее популярен мазут М-100.

1. Область применения мазута

2. Физико-химические свойства мазута

3. Способы получения мазута и особенности выбранного метода

4. Описание схемы производства

Раздел 1. Информация о топочном мазуте.

Мазут - это жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций.

Мазут - это смесь углеводородов, нефтяных смол, асфальтенов, карбонов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca). Свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций. Основные потребители мазута - промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство.

Топочный мазут - это вид нефтяного топлива, получаемого из тяжёлых остатков переработки нефти, угля и горючих сланцев.

Информация о топочном мазуте

Используется в качестве котельного топлива в энергетике, судоходстве и промышленности.

Топочные мазуты различаются по следующим показателям:

Индекс вязкости (возможность перекачки, распыление в топке)

Температура застывания

Зольность (отложения золы на котлоагрегатах)

Плотность

Температура вспышки (пожароопасность).

1. Мазут топочный малосернистый

Для снижения вязкости мазуты перед сжиганием подогревают, в топке дополнительно турболизуют острым паром.

Российская нефтепереработка выпускает следующие марки топочного мазута (ГОСТ 10585-99):

Наиболее распространена марка М-100, из неё можно получить мазут М-40 добавлением дизельного топлива. М-200 очень вязкий, поэтому его применение вызывает ряд затруднений.

Топочный мазут используется для стационарных котельных и технологических установок. Вырабатывается на базе остатков атмосферной и вакуумной перегонки с добавлением тяжелых газойлевых фракций.

Мазут, в том числе и его марка М100, используется в качестве котельного топлива. Широкое распространение этого вида горючего получили в качестве топлива для некоторых судовых двигателей и для отопительных систем различного назначения. Мазут для отопительных систем бывает двух видов: марки М-40 и марки М-100. Основными отличиями этих сортов является их вязкость и состав. Мазут марки М-100 пользуется наибольшим спросом.

2. Мазут М100

Основные требования к физико-химическим свойствам.

Рассмотрим основные физико-химические свойства котельных топлив. Вязкость - основной показатель, входящий в обозначение марок. Вязкостью определяются:

· распыление топлива (т.е. полнота его сгорания);

· условия слива и налива при транспортировке топлива;

· схема топливных систем у потребителя (обогрев, перекачка, гидравлические сопротивления при транспортировке топлива по трубопроводам, эффективность работы форсунок).

От вязкости в значительной мере зависят скорость осаждения механических примесей при хранении, а также способность топлива отстаиваться от воды.

В США для определения вязкости используют вискозиметр Сейболта универсальный (для маловязких мазутов) и Сейболта - Фурола (для высоковязких мазутов), а в Англии - вискозиметр Редвуда. Между определенными в различных единицах значениями вязкости существует зависимость. В ряде спецификаций указывают вязкость, найденную экспериментально и пересчитанную в кинематическую.

На практике часто используют вязкостно-температурные кривые. С повышением температуры различие в вязкости топлив существенно уменьшается.

Для мазутов, как и для всех темных нефтепродуктов, зависимость вязкости от температуры приближенно описывается уравнением Вальтера:

lglg(v*10-6 + 0,8) = A – B*lgT,

где v - кинематическая вязкость, мм2/с; А и В- коэффициенты; T - абсолютная температура, К.

Вязкость не является аддитивным свойством и при смешении различных котельных топлив ее следует определять экспериментально.

Нормы по вязкости при 50 °С составляют от 5 до 12°ВУ (36 и 89 мм2/с), а при 80 °С для М-40 и М-100 - 8 и 16 °ВУ (59 и 118 мм2/с). Экспортные топлива - более маловязки и для них допускается вязкость ВУ80 не более 2-5 °ВУ.

Котельные и тяжелые моторные топлива являются структурированными системами, поэтому при сливно-наливных операциях для их характеристики помимо ньютоновской вязкости необходимо учитывать реологические свойства (напряжение сдвига и динамическую вязкость, определяемую на вискозиметре «Реотест»). Для всех остаточных топлив характерна аномалия вязкости: после термической обработки или механического воздействия повторно определяемая вязкость при той же температуре оказывается ниже начальной.

Мазут - вид нефтяного топлива, используемого в качестве котельного топлива в энергетике, судоходстве и промышленности. Мазут топочный применяется как котельное топливо для различных тепловых генераторов, как основной источник тепловой энергии в отопительных системах, котельных. К котельным топливам относят топочные мазуты марок 40 и 100. Технические условия на мазут топочный нормированы ГОСТ 10585-99.

3. Протокол испытаний, топочный мазут

Печное бытовое топливо предназначено для сжигания в отопительных установках небольшой мощности, расположенных непосредственно в жилых помещениях, а также в теплогенераторах средней мощности, используемых в сельском хозяйстве для приготовления кормов, сушки зерна, фруктов, консервирования и других целей.

Требования, предъявляемые к качеству котельных, тяжелых моторных и судовых топлив, устанавливающие условия их применения, определяются такими показателями качества, как вязкость, содержание серы, теплота сгорания, температуры застывания и вспышки, содержание воды, механических примесей и зольность.

Стандарт на котельное топливо - ГОСТ 10585-99 предусматривает выпуск четырех его марок: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12, которые по вязкости классифицируются как легкие топлива, топочных мазутов марки 40 - как среднее и марки 100 - тяжелое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50 °С.

Топочные мазуты марок 40 и 100 изготовляют из остатков переработки нефти. В мазут марки 40 для снижения температуры застывания до 10 °С добавляют 8-15 % среднедистиллятных фракций, в мазут марки 100 дизельные фракции не добавляют.Флотские мазуты марок Ф-5 и Ф-12 предназначены для сжигания в судовых энергетических установках. По сравнению с топочными мазутами марок 40 и 100 они обладают лучшими характеристиками: меньшими вязкостью, содержанием механических примесей и воды, зольностью и более низкой температурой застывания.

Флотский мазут марки Ф-5 получают смешением продуктов прямой перегонки нефти: в большинстве случаев 60-70 % мазута прямогонного и 30-40 % дизельного топлива с добавлением депрессорной присадки. Допускается использовать в его составе до 22 % керосино-газойлевых фракций вторичных процессов, в том числе легкого газойля каталитического и термического крекинга. Флотский мазут марки Ф-12 вырабатывают в небольших количествах на установках прямой перегонки нефти. Основными отличиями мазута Ф-12 от Ф-5 являются более жесткие требования по содержанию серы (0,6 % против 2,0 %) и менее жесткие требования по вязкости при 50 °С (12 °ВУ против 5 °ВУ).

Область применения мазута

Мазут (возможно, от арабского мазхулат – отбросы), жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350-360°С. Мазут это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных с мол (с молекулярной массой 500-3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Са).

Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. B связи с необходимостью углубления ее дальнейшей переработки мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты, выкипающие в пределах 350-420, 350-460, 350-500 и 420-500°С. Вакуумные дистилляты применяют как сырье для получения моторных топлив и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум.

Основные потребители мазута - промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство. B 2005 году из России было экспортировано 45,8 млн. тонн мазута на 10,2 млрд. долл. Мазут занимает четвёртое место после нефти, газа и дизельного топлива в структуре экспорта России (в денежном выражении).

Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла для смазки различных механизмов. Перегонку ведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипения углеводородов и избежать разложения их при нагревании. После перегонки мазута остаётся нелетучая тёмная масса - гудрон, идущая на асфальтирование улиц.

Топливо мазутное суперлегкое используется в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, на предприятиях теплоснабжения, а также на судах морского и речного флота.

Физико-химические свойства мазута

Мазут относится к группе остаточных фракций углеводородов, получаемых в процессе переработки нефти. Свойства мазута зависят от исходных свойств сырой нефти и глубины ее переработки на нефтеперерабатывающих заводах. В мазуте, как конечном продукте нефтепереработки, сосредоточивается балласт − негорючая часть, состоящая из минеральной массы, воды. В процессах крекинга нефти легкие углеводородные фракции, бензин, керосин, дизельное топливо насыщаются содержащимся в нефти водородом в большей степени, поэтому в мазуте содержание водорода по сравнению с сырой нефтью уменьшается, что приводит к снижению его теплотворной способности.

Снижение теплотворной способности мазута обусловливается повышенным содержанием в его составе серы, азота, кислорода, смол, асфальтенов, золы, механических примесей.

В минеральной массе мазута присутствует значительное количество различных металлов, в том числе и ванадия. Ванадий сосредоточивается в нефтяных смолах, асфальтенах, являющихся и основными серосодержащими компонентами. Окислы ванадия вызывают как низкотемпературную, так и высокотемпературную, при 600-700°С, коррозию металлов, приводящую к разрушению поверхностей нагрева, уплотняющих поверхностей выпускных клапанов и лопаток газовых турбин.

Согласно международным стандартам качества минеральная масса, содержащаяся в мазуте, не должна превышать 0,1-0,3%, но, несмотря на малое ее содержание, образующаяся при сжигании мазута зола, отлагаясь на поверхностях нагрева котлоагрегатов, значительно уменьшает передачу тепла от продуктов сгорания. Отложения золы на поверхностях деталей поршневой группы дизелей вызывают ускоренный износ трущихся поверхностей, затрудняют отвод тепла к охлаждающим средам.

При транспортировке и хранении в емкостях качество мазута изменяется. В результате постоянного окисления, полимеризации, химических реакций, углеводороды мазута превращаются в твердые продукты, выпадающие в осадок.

В холодную погоду во время разогрева железнодорожных цистерн острым паром, содержание воды в мазуте может достигать 10-15%. Во время дальнейшего хранения мазут дополнительно обводняется атмосферной влагой. Анализы качества мазута, хранящегося в емкостях на одной из нефтебаз, показали, что содержание воды в пробах, отобранных на уровне 4-5 м от днища, достигает 5%, а в придонных слоях −12%.

Бункерные компании производят подогрев мазута в емкостях до температуры, при которой обеспечивается перекачивание, смешивание мазута. При недостаточном подогреве отстаивание воды в высоковязком мазуте, обладающем высокой плотностью, становится практически невозможным и с большой вероятностью можно полагать, что к потребителям поступает чрезмерно обводненный мазут. Качество мазута может ухудшиться и при смешивании его в емкостях нефтебаз с мазутом, в котором вследствие длительного хранения качественные характеристики не отвечают стандартным требованиям. Бункерующие компании приобретают партии топлива от различных поставщиков и смешивают их, выдерживая только стандарты качества по вязкости, и почти не учитывают другие показатели. Действуя таким образом, они основываются на международных стандартах качества, которые не включают в себя проверку на степень очистки от посторонних включений и на стабильность топлива, не определяют расчетный углеродный ароматический индекс /CCAI/, оказывающий существенное влияние на способность топлива к воспламенению. При индексе CCAI более 850-890 способность топлива к воспламенению резко ухудшается.

Это приводит к аварийному загрязнению продуктами сгорания цилиндро-поршневой группы, выпускных клапанов, газотурбонагнетателей. Несгоревшее топливо может накапливаться в газовыпускном тракте, что приводит к повышению давления сгорания, стукам в цилиндрах, взрывам, пожару в выпускном тракте. Повышенное содержание ароматических фракций наиболее возможно у топлива с пониженной вязкостью от 180 сСт до 220 сСт, полученных при смешивании дистиллятных топлив с высоковязким мазутом. Смешивание же углеводородов различного природного происхождения, имеющих несовместимое структурное строение молекул, может привести к быстрой потере стабильности топлива. Использование нестабильного топлива в энергетических установках вызывает быстрое отложение нефтешлама в трубопроводах, непроходимость фильтров, приводит к аварийному загрязнению продуктами сгорания деталей цилиндро-поршневой группы и узлов газовыпускного тракта дизелей.

Бункерующие компании принимают меры по предотвращению поставки некачественного топлива, но их возможности в повышении качества хранящегося мазута ограничены, и они вынуждены производить его поставку потребителю в состоянии "как есть". Поэтому каждая операция по смешиванию топлива несет в себе неопределенность по качеству конечного продукта.

Учитывая все факторы риска, судовой экипаж должен использовать для проверки качества находящуюся в его распоряжении судовую экспресс лабораторию, привлекать сторонние теплотехнические лаборатории и принимать другие необходимые меры по предотвращению приемки некачественного топлива. Конечная ответственность за последствия использования некачественного топлива всегда возлагается на судовую администрацию. Для предотвращения негативных последствий судовая система топливоподготовки должна быть снабжена эффективными техническими средствами, позволяющими до сжигания мазута в энергетических установках улучшать его качественные характеристики.

Улучшение физико-химических свойств мазута на судах достигается в результате применения различных гомогенизирующих устройств. Например, наше гидродинамическое оборудование успешно применяется в топливных системах судовых энергетических установок для гомогенизации топлива, приготовления высокодисперсной водотопливной эмульсии с 1985 года.

Топливо мазутное суперлегкое содержит 25-50% стабилизированного газового конденсата с содержанием в нем фракции C1-C4 в количестве не более 0,3-1,0% и остальное мазут топочный марки М100 и/или М40.

Физико-химические свойства мазута зависят от химического состава исходной нефти и степени отгона дистиллятных фракций и характеризуются следующими данными: вязкость 8-80 мм2/с (при 100 °С), плотность 0,89-1 г/см3 (при 20 °С), температура застывания 10-40°С, содержание серы 0,5-3,5 %, золы до 0,3 %, низшая теплота сгорания 39,4-40,7 МДж/моль.

Основными характеристиками мазута является: плотность, вязкость, и температура застывания

Способы получения мазута и особенности выбранного метода

Подготовленная на ЭЛОУ нефть поступает на установки первичной перегонки для разделения на дистиллятные фракции и мазут или гудрон. Полученные фракции и остаток, как правило, не соответствуют требованиям ГОСТ на товарные нефтепродукты. Поэтому для их облагораживания, а также углубления переработки нефти продукты, полученные на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки, используются в качестве сырья вторичных (деструктивных) процессов в соответствии с вариантом переработки нефти.

Технология первичной перегонки нефти имеет целый ряд принципиальных особенностей, обусловленных природой сырья и требованиями к получаемым продуктам. Нефть как сырье для перегонки обладает следующими свойствами: имеет непрерывный характер вскипания, невысокую термическую стабильность тяжелых фракций и остатков, содержащих значительное количество сложных малолетучих и практически нелетучих смолистоасфальтеновых и серо-, азот- и металлорганических соединений, резко ухудшающих эксплуатационные свойства нефтепродуктов и затрудняющих последующую их переработку.

Поскольку температура термической стабильности тяжелых фракций примерно соответствует температурной границе деления нефти между дизельным топливом и мазутом по кривой ИТК, первичную перегонку нефти до мазута проводят обычно при атмосферном давлении, а перегонку мазута - в вакууме. Выбор температурной границы деления нефти при атмосферном давлении между дизельным топливом и мазутом определяется не только термической стабильностью тяжелых фракций нефти, но и технико-экономическими показателями процесса разделения в целом.

В некоторых случаях температурная граница деления нефти определяется требованиями к качеству остатка. Так, при перегонке нефти с получением котельного топлива температурная граница деления проходит около 300 0С, т.е. примерно половина фракции дизельного топлива отбирается с мазутом для получения котельного топлива низкой вязкости.

Однако такой вариант в настоящее время не является основным. В последние годы для расширения ресурсов дизельного топлива, а также сырья каталитического крекинга–наиболее важного и освоенного процесса, углубляющего переработку нефти–на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки (АТ и АВТ) осуществляется все более глубокий отбор дизельной фракции и вакуумного газойля соответственно. Для получения же котельного топлива заданной вязкости используется процесс висбрекинга тяжелого остатка вакуумной перегонки.

Таким образом, вопрос обоснования и выбора температурной границы деления нефти зависит от вариантов технологических схем перегонки нефти и мазута и вариантов переработки нефти в целом.

Обычно перегонку нефти и мазута ведут соответственно при атмосферном давлении и в вакууме при максимальной (без крекинга) температуре нагрева сырья с отпариванием легких фракций водяным паром. Сложный состав остатков перегонки требует также организации четкого отделения от них дистиллятных фракций, в том числе и высокоэффективной сепарации фаз при однократном испарении сырья. Для этого устанавливают отбойные элементы, что и позволяет избежать уноса капель паровым потоком.

Описание схемы производства

В конце 40-х годов установки АВТ имели производительность 500- 600 тыс. т/год. Вскоре эти мощности оказались недостаточными для удовлетворения растущей потребности в массовых нефтепродуктах. С 1950 г. ускоренными темпами начали строить установки АВТ, работающие по схеме двукратного испарения, мощностью 1, 1,5 и 2 млн. т/год.

Температура и давление в аппаратах установки приведены ниже:

Температура 0С:

подогрева нефти в теплообменниках 200–230

подогрева отбензиненной нефти в змеевиках трубчатой печи 330–360

паров, уходящих из отбензинивающей колонны 120–140

внизу отбензинивающей колонны 240–260

паров, уходящих из основной колонны 120–130

внизу основной колонны Давление, МПа:

в отбензинивающей колонне 0,4–0,5

в основной колонне 0,15–0,20

В колоннах создается разное давление. Как известно, давление в колонне определяется фракционным составом головного погона и, в конечном счете - остаточным давлением насыщенных паров жидкости после конденсации паров головного погона и их отделения в емкости (газосепараторе).

В К-1 в паровой фазе отбирается легкая (головная) бензиновая фракция н.к. – 62 0С или н.к. – 85 0С, а в К-2 - тяжелая бензиновая фракция, выкипающая выше 62 0С или 85 0С, поэтому давление в К-1 выше, чем в К-2 (0,4-0,5 МПа по сравнению с 0,15-0,20 МПа). Это вызвано необходимостью после конденсации паров сохранения фракций в жидкой фазе при температуре окончательного охлаждения 30-35 0С. Однако для более легкой фракции полная конденсация затруднительна. Более полная конденсация достигается применением дополнительного водяного охлаждения (после воздушного). При этом удается полнее сконденсировать легкие бензиновые фракции (особенно это важно в летнее время и в жарком климате).

Источники

Википедия – Свободная энциклопедия, WikiPedia

altexp.ru – Алтекс плюс

eurobitum.ru – Евробитум

aex.com.ua – Авто экспедиция

Глаголева, О.Ф. Технология переработки нефти. Часть первая. Первичная переработка нефти / О.Ф.Глаголева; Под ред. В.М.Капустина, Е.А.Чернышева.– М.: Химия, КолосС, 2005.–400 с.

Рудин, М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика [Текст]/ М.Г.Рудин;– Л.: Химия, 1989.–464 с.

diseltoplivo.ru Дизельное топливо

revolution.allbest.ru Реферат

ko4egar.ru Кочегар

blackgold.com.ua Чёрное золото

ru.wikipedia.org Вкипедия – свободная энциклопедия