Мазут (Mazut) - это. Переработка мазута

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 – это один из видов топлива, получаемый при дистилляции сырой нефти. Также известное как котельное топливо, этот материал может подразделяться на различные категории в зависимости от его химического состава, цели использования и температуры кипения. В сравнении с другими нефтепродуктами, мазут - это наиболее неочищенный от примесей и сильно загрязняющий окружающую среду продукт.

После того, как нефть была добыта из недр земли и доставлена на нефтеперерабатывающий завод, она проходит процесс переработки под названием фракционная перегонка. При фракционной перегонке нефть нагревается, и разные типы масел, содержащиеся в ней, начинают отделяться, т.к. имеют разную точку кипения. Как правило, фракционная перегонка происходит в дистилляционной колонне, где осуществляется откачка различных, выпадающих в осадок фракций. Во время фракционной перегонки, нефтеперерабатывающие заводы могут также применять катализаторы для «разбиения» углеводородной цепочки нефти с целью создания специфических масляных фракций.

Нефтепродукты с небольшими молекулами, такие, например, как пропан, бензин и авиационный керосин, имеют относительно низкую температуру кипения и отделяются вначале фракционной перегонки. Более тяжелые нефтепродукты (дизельное топливо , различные смазочные материалы), отделяются гораздо медленнее. Мазут отделяется дольше всех, и в буквальном смысле находится на самом дне этой колонны. Единственный продукт, еще более плотный чем мазут, это гудрон, который смешивается со смолой и используется при строительстве дорог и ремонте крыш зданий и сооружений.

Углеводородные цепи мазута очень длинные, что и делает этот вид топлива тягучим и вязким. В нём также присутствует очень много различных примесей, которые нельзя удалить, и поэтому, при сжигании, мазут сильно дымит и загрязняет окружающую среду. Густое топливо тяжело использовать в двигателях внутреннего сгорания, т.к. для эффективного горения его требуется предварительно разогреть, поэтому мазут чаще всего используют в больших двигателях, типа тех, что устанавливаются на кораблях и в мощных котельных различного назначения. На кораблях имеется достаточно места для установки котлов предварительного разогрева мазута с его последующей подачей в двигатель, который способен сжигать различные виды топлива, включая и низкокачественный мазут.

Многие случившиеся разливы нефтепродуктов не обошлись без присутствия среди них мазута, что заставило различные природоохранные организации обратиться к правительствам разных стран с просьбой о запрете его использования. Из-за своей высокой плотности и вязкости, мазут очень прочно закрепляется на поверхностях, включая береговые линии и представителей животного мира, и очень трудно поддается отчистке, а учитывая то, что в его составе содержится множество загрязняющих веществ, то его разливы могут нести катастрофические последствия для окружающей среды. Но, несмотря на это, мазут – это очень дешевое топливо, и многие судоходные компании приложат все усилия чтобы не допустить его запрет, а следовательно, и резкое удорожание эксплуатации своих судов.

1. 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.

2. Физико-химические свойства мазута

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 мм 2 /с (при 100 °С), плотность 0,89-1 г/см 3 (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. Типичное распределение смолисто-асфальтеновых веществ в мазуте представлено в табл. 2.

Таблица 2.

Основными характеристиками мазута является: плотность, вязкость, и температура застывания, которые более детально описаны в табл. 3.

Таблица 3.

Показатель	Норма по маркам
	Флотские		Топочные
Вязкость: при 50 0 С, не более условная, 0 ВУ кинематическая, сСт при 80 0 С, не более условная, 0 ВУ кинематическая, сСт
Температура, 0 С: застывания, не выше	-7/-5	-8	10	25
Плотность при 20 0 С, кг/м 3 , не менее	910/955	930/960	965/1015	1015

Опытных партий топлива успешно завершены и дали положительные результаты . 2. Экономический анализ и оценка конкурентной среды ОАО "ТАИФ-НК" 2.1 Технико-экономическая характеристика предприятия Историческая необходимость создания в Татарстане нефтеперерабатывающей отрасли диктовалась экономической целесообразностью. Республика, обладающая большими запасами углеводородного сырья и...

Через отпарные колонны или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркуляционных орошений. Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рисунке 2. Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока AT (см. рис.1), прокачивается параллельными потоками через печь 2 в вакуумную колонну 1. Смесь...

ВОПРОСЫ РЕФОРМИРОВАНИЯ И РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ. Несколько лет назад в качестве одной из мер решения проблемы спада производства возник вариант реформирования и реструктуризации предприятий с привлечением консультантов. Появились и отдельные примеры существенного улучшения финансово-экономического состояния предприятия за счет активизации и использования его внутренних возможностей. К...

Выпуска и реализации продукции, однако необходимо при этом сохранить достигнутый уровень затрат на производство. 3. Основные направления снижения издержек на предприятии на примере ОАО «ТАИФ-НК НПЗ» 3.1 Пути уменьшения постоянных издержек на предприятии Деятельность любой фирмы предполагает осуществление затрат. Для получения максимально возможной прибыли необходимо снижать затраты на...

Журнал "Новости теплоснабжения", № 6 (10) июнь 2001, С. 15 – 18, www.ntsn.ru

Я.М. Щелоков

Мазут обладает рядом несомненных качеств как топливо:

1. Высокая теплотворность -9500 ккал/кг.

3. Возможность получения светящегося пламени, обеспечивающего высокий радиационный теплообмен в топочном пространстве.

4. Возможность организации при определенных условиях, его сжигание в малых по габаритам топках.

Но мазут, как топливо, имеет ряд серьезных недостатков:

1. Нестабильный состав каждой партии мазута - от близкого к нефти до преимущественно в виде высоковязких крекинг-остатков. В последнем случае быстро закоксовываются форсунки, затягивается процесс горения.

2. Повышенные требования к технике безопасности. Например, температура вспышки не выше 100-120°С.

3. Высокое содержание серы, около 3,5%>

4. Высокая температура застывания +(25-30 °С).

5. Высокая цена, особенно в последнее время.

Но, на наш взгляд, наиболее существенные недостатки мазута следующие: неудобство в эксплуатации, вызванное многоступенчатостью в подготовке мазута к использованию: разогрев, слив, организация хранения без расслоения на мазут и воду, разогрев и перемешивание в баках, транспортировка по трубопроводам, дополнительный подогрев перед форсунками, распыл, сжигание, предотвращение коррозионных процессов в котлах и экологических последствий по составу выбросов в атмосферу и по сливу замазученных вод, обеспечение требований техники безопасности. И по каждому этапу подготовки и использования должно быть обеспечено высокое качество исполнения. Это требование не допускает исключений.

Высокозатратный механизм использования мазута:

Только норматив тепловых потерь на собственные нужды более 10% (у природного газа - 3%);

Затраты электроэнергии на перекачку;

Дополнительный персонал на слив мазута, организацию его хранения и т.д.;

Повышенные температуры для дымовых газов за котлом, для снижения их коррозионной активности и др.

То есть мазут требует к себе ответственного, квалифицированного и трезвого отношения на всех этапах его использования.

Подготовка мазута к сжиганию

Подготовка мазута к использованию начинается с одной из самых важных операций - разогрев его в цистернах и слив для хранения. Разогрев в этом случае производится подачей свежего пара в слой мазута с помощью штанг или гибких металлических рукавов. При этом происходят большие утечки пара и обводнение мазута. Причем основная часть влаги попадает в мазут в период зачистки цистерн. За это время мазут обводняется на 2-4,5%. Основные показатели работы устройств при разогреве мазута марки М-100 свежим паром с параметрами 12 ати и 280 °С (объем цистерны 50 м 3 , температура воздуха-10 °С):

Обеспечение оптимальной температуры для слива не ниже 60 °С при общем расходе пара на цистерну около 2,7 тонны при продолжительности слива - 5,5 часов.

В случае применения пара с более низкими параметрами его расход увеличивается на 15-20%.

В этом случае большую часть топлива до начала зачистки цистерны рекомендуется сливать в основные мазутные резервуары. А обводненный мазут при зачистке цистерны сливать в специальный промежуточный бак. В этом случае количество конденсата, подаваемого с топливом в основные мазутные резервуары, можно сократить в 2-5 раз, т.е. уменьшить обводненность до 0,5-1,0%. Такое разделение топлива по влажности позволит дифференцирование подойти к вопросу организации его сжигания. Вода в мазуте влияет на эффективность его использования. В случае подачи в форсунки плохо перемешанного обводненного мазута наблюдаются пульсации горения, которые приводят и к срыву пламени. Наблюдается также перерасход топлива за счет недожога.

Вместе с тем при сжигании мазута с хорошо диспергированной в нем водой, при ее содержании 5-10% и даже более, усиливается эффективность распыливания, повышается устойчивость горения, снижается содержание вредных выбросов (оксиды азота, углерода и др). Поэтому при подготовке мазута к сжиганию следует обеспечить:

Невысокое (до 3%) содержание воды в мазуте;

Глубокое перемешивание воды с мазутом;

Необходимые температуры подогрева мазута.

О снижении содержания воды было сказано выше. При невысокой степени обводнения необходимое перемешивание мазута можно обеспечить при реализации циркуляционного его подогрева. В этом случае топливо из резервуара подается насосом в специальный внешний подогреватель и затем подогретым возвращается в резервуар. При наличии подогревателей внутри бака, как правило, достаточна организация рециркуляция мазута в баке перед подачей его к форсункам.

Желателен дополнительный подогрев мазута перед форсунками, особенно при механическом распыливании. Но при этом следует следить за тем, чтобы трубы теплообменника обеспечивали необходимую паровую плотность, для избежания дополнительного обводнения мазута.

Параметры температурного режима при подогреве мазута приведены в табл.1.

На всех этапах подготовки мазута должна быть обеспечена возможность замера и контроля его температуры.

Мазутопроводы

Для исключения забивания мазугопроводов и особенно форсунок следует предусматривать установку фильтров грубой и тонкой очистки. Должен быть обеспечен 100% запас по их пропускной способности.

Размеры подводящих мазутопроводов зависят от расхода топлива (см. табл. 2).

При расчете подводящих паре- и воздухопроводов рекомендуется принимать следующие скорости движения среды (м/с): для насыщенного пара 20-30, перегретого пара 30-60, вентиляторного и компрессорного воздуха - соответственно 10-15 и 15-20.

Трубопроводы мазута прокладываются со спутниками-паропроводами в одной изоляции. Обязательно предусматривать возможность продувки мазутопроводов паром.

Сжигание мазута

Температурные параметры мазута перед его сжиганием указаны в табл.1. В котлах для распыла мазута используются паровые (паромеханические) или механические форсунки. Какие требования по их выбору?

В настоящее время на котлах чаще всего предусматривается установка механических форсунок. Минимально допустимое давление мазута перед ними - 18 атм. В табл.3 приводятся необходимые размеры сопла форсунки в зависимости от расхода мазута (давление мазута 18 атм).

Диаметр выходного сечения мазутного сопла следует принимать во избежание засорения и закоксовывания не менее 3 мм, даже если по расчету получено меньшее значение. То есть все форсунки с расходом менее 500-550 кг/ч должны иметь сопло не менее 3 мм диаметром, и следовательно должны быть по своей конструкции паромехаиическими или паровыми с расходом пара до 10% от расхода мазута. Скорость мазута из сопла должна быть около 60-80 м/с. В случае применения на водогрейных котлах паромеханических форсунок следует максимально ограничивать расход пара для избежания сернистой коррозии экранных труб.

Из табл. 3 видно также, что при изменении диаметра сопла на 0,5 мм расход мазута увеличивается с 500 до 680 кг/ч, то есть почти на 40%. Поэтому необходима обязательная тарировка форсунок на стенде при подаче воды, что позволяет:

Подобрать форсунки, одинаковые по расходу;

Обеспечить визуальное качество распыления;

Определить угол раскрытия факела;

Обеспечить соответствие расхода топлива через форсунку требуемому по параметрам горелки (котла).

Скорость воздуха в горелке должна быть около 40 м/с. В этом случае удается избежать химического недожога. Целесообразно при этом обеспечивать высокую степень турбулентности воздушного потока из горелки (применение лопаточных аппаратов). В этом случае обеспечивается отсутствие механического недожога. Целесообразен также и подогрев воздуха до температуры 15б-200°С.

Для горелок с расходом мазута 450 - 550 кг/ч длина факела в топке не должна превышать 2,5 м. Если длина факела больше, следует искать причину (распыл плохой, форсунка нетарированная и т.д.). Допускается увеличение визуальной длины факела примерно на 1 м на каждые 200 кг/ч роста расхода топлива через горелку. Мазутный факел не должен ударять в обмуровку и тем более в поверхности нагрева. Это недопустимо.

На мазутных котлах обязательно необходимо обеспечить безнакипный режим работы котлов за счет умягчения воды или обработки ее антинакипином СК-110. Одно только это позволяет снизить расход топлива на 20-25%, сократить объем ремонтных работ.

Если на мазутном котле имеются конвективные поверхности нагрева, воздухоподогреватель, то температура уходящих газов не должна быть ниже155- 160 °С с целью избежания сернокислотной коррозии. Недопустимы локальные "переохлаждения" труб, металлической обмуровки и тд. за счет приео-сов холодного воздуха в газоход и т.п. В этих местах неизбежны коррозионные повреждения.

Заключение

В советское время мазут был нормативно (в СНиП, ОСТ, ГОСТ) прописан как основное, резервное, аварийное, технологическое топливо. В результате появилось большое число объектов, где мазут был единственным и незаменимым топливом. Что и пытаются многие сохранить до сих пор. Но ситуация в корне изменилась:

Цена на мазут в 3-5 раз выше средней по топливам;

Мазут не распределяется, а приобретается на т.н. рынке;

Использование его становится многозатратным (большие собственные нужды, высокое содержание серы и т.д.).

Поэтому мазут практически по всем своим параметрам не отвечает требованиям, которые должно обеспечивать одновременно основное и резервное топливо. Отсюда следует:

Эксплуатация теплоисточников, на которых мазут и основное и резервное топливо не может быть надежной с точки зрения исключения чрезвычайных ситуаций;

Мазут теперь сам требует наличия резервного топлива, а в отдельных случаях и полной его замены на местные виды топлив.

В табл. 4 для сравнения приведены примерные показатели работы водогрейной котельной с котлами с номинальной мощностью 6,5-10 Гкал/час в зависимости от вида сжигания топлива. Экономические показатели местных видов топлив выше, чем по угольному топливу, да и мазуту, а по экономическим показателям у местных топлив потенциальная вредность (опасность) продуктов сгорания находится практически на уровне опасности продуктов сгорания природного газа.

Дата публикации: 02-02-16

Мазут является смесью углеводородов и нефтяных смол с наличием асфальтенов, карбоидов, карбенов и различных металлов (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca), присутствующих в органических соединениях. Получают этот нефтепродукт путем переработки нефти, а также подмешивания тяжелых остатков, получившихся после первичной перегонки или каких-либо вторичных процессов.

На сегодня разработаны технологии получения различных видов мазута:

• - М-40
• - М-100
• - прямогонный
• - топочный
• - флотский Ф-5
• - флотский Ф-12
• - котельное топливо
• - мазут-Т
• - технологическое топливо
• - негостированный мазут

Мазут 1 и 2 вида используется в транспортных средствах, технологических установках и стационарных мазутных котельных. 5 и 6 вид применяется в двигателях и агрегатах судов.

Виды мазута топочного

Топочный мазут - наиболее распространенная разновидность тяжёлого жидкого топлива. Его принято классифицировать на флотский мазут (используемый в двигателях и прочих энергетических установках морских судов) и топливо для печей. Последнее применяется не только в промышленных печах, но и в системах стационарных паровых котлов.

Получить топочный мазут можно уже при первой перегонке сырой нефти. В зависимости от способа производства готовый продукт бывает прямогонным и крекингом. Первый - является смесью тяжёлых остатков нефти и маловязких фракций после её прямой перегонки. Крекинг-мазут является более тяжёлым и высоковязким остатком крекинг-процесса.

Топочное топливо бывает двух марок (ГОСТ 10585-75):

• - М-40 (обладает меньшей температурой застывания благодаря добавлению среднедистиллятных фракций)
• - М-100 (среднедистиллятные фракции отсутствуют)

Флотские мазуты Ф-5 и Ф-12 относят к тяжёлому моторному топливу, равно как и топливо марки ДТ и ДМ. Еще одна разновидность судового топлива - дистиллятное ТМС.

Отдельная категория - печное бытовое топливо, которое применяется для сжигания в обогревающих жилые дома отопительных установках. Это устройства небольшой мощности, которые, как и промышленные теплогенераторы, нуждаются в топливе, несколько более тяжелом, нежели дизельное. Его расход относительно низок, к тому же печное топливо имеет низкую себестоимость производства.

Флотские мазуты

Для получения флотского мазута Ф-5 применяется смесь обычного прямогонного мазута (60-70%), а также дизельного топлива с депрессорной присадкой (30-40%). Нефтепродукт марки Ф-12 обычно вырабатывается в относительно небольших количествах при помощи технологии прямой перегонки нефти. В этом флотском мазуте отмечается пониженное содержание серы (0,6% при 2,0% в марке Ф-5), а также большая вязкость (12 °ВУ при 50 °С при 5 °ВУ в марке ф-5).