Мазут (Mazut) - это. Что такое мазут и какой он бывает Использование мазута

Многие сталкивались с названием мазута, но в жизни лишь небольшой процент знает, что это такое. В основном это люди, работающие на старых электростанциях либо в сельском хозяйстве. Среднестатистический житель, выросший и живущий в большом развивающемся городе, не сталкивался с мазутом и слышал о нем немного.

Как производится и где используется мазут?

Мазут - это тяжелое вещество, входящее в состав нефти и оседающее на дно при переработке. Нефть легче мазута, но мазут сохраняет частично ее свойства. Это как осадок, который ухудшает качество нефти, для дальнейших переработок, но и сохраняет горючесть. Стоит в разы дешевле, нежели бензин, дизельное топливо либо керосин. В связи с этим ранее пользовался большим спросом.

Мазут используется на старых электростанциях, тепловозах, теплоходах, котельных, а также прочих двигателях и установках, которые были сделаны, в основном, в прошлом и веке. Но и мазут имеет ряд больших недостатков, в связи с чем сейчас очень редко используется. Главные недостатки мазута это:

Большой нагар при сгорании.
Маленький КПД работы.
Очень едкий.
Пятна от мазута крайне сложно выводить из вещей. На производствах, чтоб отстирать рабочую одежду от мазута использовались агрессивные вещества, которые разъедали пуговицы.
Мазут сложно найти и купить.
Его закупали в основном крупные предприятия, а уже после чего «умные» рабочие и бригадиры списанный мазут, который не числился, воровали и перепродавали либо присваивали.

Есть ли перспектива широкого использования у мазута?

Существует много разновидностей мазута. В зависимости от предназначения его также дополнительно очищают и перегоняют, отдельно - для котельных, отдельно - для электростанций, отдельно - для тепловозов. Как октановое число в бензине, для определенных машин нужно пониженное, для некоторых - повышенное, так и в мазуте есть разные марки.

Пока есть нефть мазут всегда будет, потому что спрос на бензин и другие продукты из нефти всегда есть. Но, в связи с большой копотью, происходящей от мазута, а также сложностью в очистке пятен и маленьким КПД, он используется лишь на старых электростанциях и крупных устаревших моторах, котельных.

С каждым годом все меньше остается таких предприятий. Электростанции заменяют гидроэлектростанции и экологически безвредные ветровые электростанции. Котельные переходят на газ, либо более продуктивный уголь, у которого нет такой копоти, и больший КПД.

Тепловозы и пароходы, работающие на мазуте, сейчас встречаются крайне редко. Они используют много ресурсов, значительно загрязняют окружающую среду и они менее эффективны по сравнению с дизельными, бензиновыми и угольными двигателями.

Если экологи трубят о большом вреде для окружающей среды от выхлопных газов простых машин, то на тепловозы они вовсе смотрят сквозь пальцы. Одним словом, мазут пользовался большим спросом при маленькой цене на нефть и незначительном количестве первых машин. На фоне последних теплоход ничем не отличался по выбросам углекислого газа, копоти и КПД.

Но современные экономичные машины, и большая цена на нефть оставили в прошлом мазут. Даже дизельный двигатель, славящийся своими выбросами, в современных машинах ничем не уступает бензиновому, благодаря современным фильтрам. Электростанции, и двигатели, работающие на мазуте, остались лишь в бедных странах.

Там, где проще закупить мазут, чем переоборудовать и закупать более экологичное и современное оборудование. В скором будущем цены на экономичную технику упадут, а стоимость нефти возрастет, что окончательно поставит крест на всей мазутной промышленности.

Мазутом называют особый материл, получаемый из продуктов нефтеперароботки или являющийся остатком ее выгонки. В состав этого вида топлива входят в основном смолы, имеющие молекулярную массу 500-3000 г/моль, а также углеводороды с массой от 400 до 100 г/моль. Это могут быть карбен, асфальтен, карбоид, а также разного рода органические соединения.

Виды топочного мазута

В настоящее время в промышленности используются в основном такие типы этого материала:

крекинговый;

прямогонный;

флотский;

топочный.

Последняя разновидность является очень популярной. Как уже можно судить по названию, используется она в основном для отопления помещений.

Виды топочного мазута и область его применения

Сама эта разновидность подразделяется еще на две большие группы:

Собственно топочный мазут.

Дизельное топливо.

Мазуты первой группы по своей природе являются тяжелой формой нефти. Чаще все такой материал применяется в старых котельных разного рода сельхозпредприятий. Иногда его используют и коммерческие предприятия для отопления офисов или отделов. обычно приобретают для обогрева частных или даже многоэтажных домов в разных (в основном отдаленных) регионах России, например, на Северном Урале, в Заполярье и т. д. От сугубо топочного мазута (красного дизеля) он отличается большей степенью очистки и легкостью.

Оправдано использование этого материала в качестве обычно в тех случаях, когда в той местности, где расположено жилое здание или производственный цех, нет магистрали газопровода. Стоит мазут очень недорого, однако его сжигание сильно загрязняет окружающую среду. К тому же такой вид топлива из-за его горючести довольно-таки сложно хранить, и обходится это зачастую недешево.

Основные характеристики

При выборе такого материала, как топочный мазут, для котельной, обычно обращают внимание на такие показатели, как:

вязкость материала;

его уровень плотности;

температура вспышки;

процентное содержание серы;

температура застывания.

Вязкость топочного мазута

По этому показателю различают две основные разновидности материала. Топочный мазут 40 и 40В считается средневязкими, 100 и 100В — тяжелым. Легкие материалы для отопления разного рода помещений не используются. Применяют их в основном только на флоте в качестве дизельного топлива и маркируют как Ф5 и Ф12.

Выражают вязкость мазута чаще всего в градусах (° ВУ). Определяется этот параметр вискозиметром Энглера. При этом учитывается время прохождения мазута через тарированное отверстие при определенной температуре. Для топочного мазута 40 последний параметр составляет 80 градусов, для материала марки М100 — 100 гр. Изменение вязкости мазута при разных температурах объясняется прежде всего наличием в нем ряда.

Плотность

Этот параметр характеризует такое важное свойство материала, как способность отстаивания от воды. Последняя может попадать в топочный мазут при его подогреве с использованием сухого пара или при его транспортировке на старых судах.

Для отбора воды из материала используются специальные установки, повышающие его плотность. Каким же должен быть этот показатель для той или иной марки такого материала, как мазут топочный? ГОСТом предусмотрены стандартные нормативы для каждой из них (при температуре 20 о С). Узнать конкретный показатель для каждой марки можно из представленной ниже таблицы.

Плотность мазута топочного, таким образом, это один из важнейших параметров, на который при покупке этого материала обращать внимание следует обязательно. Иначе можно приобрести не слишком качественный продукт.

Температура вспышки

Это свойство мазута определяется в открытом тигле, помещенном в железную чашку с песком. Замеряют температуру вспышки специальным термометром во время возгорания его паров, смешанных с окружающим воздухом, при поднесении к ним открытого огня. Колебаться этот параметр у разных видов мазутов может в пределах 90-170 о С. Для топочного материала М100, по стандарту, должна составлять 110 о С. Для М40 — 90 о С. То есть последний при хранении может считаться более безопасным. При выполнении такой операции, как разогрев мазута, по нормативам положено придерживаться температуры, которая на 10 градусов ниже t вспышки.

Зольность мазута

Этот параметр также является важной характеристикой топлива. Повышение зольности мазута ведет к снижению его теплоотдачи при сгорании. В результате:

повышается расход топлива, необходимого для сжигания;

увеличивается степень загрязнения окружающей среды.

Температура застывания

Этот показатель напрямую зависит от вязкости. Определяется температура застывания мазута просто. Материл наливают в пробирку и наклоняют последнюю на 45 градусов. Далее смотрят, при какой минимальной температуре его уровень будет оставаться стабильным в течение одной минуты.

Какой должна быть t застывания такого материала, как мазут топочный? ГОСТ предписывает следующее:

Для материала марки М40 этот показатель должен составлять 10 о С.

Для мазута других марок температура может повышаться до 36 о С.

Определяется этот показатель в основном степенью содержания в материале парафина. Чем выше температура застывания мазута, тем сложнее транспортировать его по трубопроводам.

По этому показателю также различают несколько видов мазутов. Сернистость материала зависит в первую очередь от того, какая нефть была использована для его изготовления. Диапазон содержания упомянутого вещества в мазуте составляет 0.5-3.5 %. Больше всего серы входит в состав материала марки М100. Эта примесь считается вредной, поскольку увеличивает металлических частей котлов. К тому же использование мазута с высоким содержанием серы способствует очень сильному загрязнению атмосферы. Снизить процент содержания этого вещества в топливе можно путем его гидрирования или пропускания через сорбенты. Иногда мазут просто разбавляют другим, более чистым.

Стоимость

На настоящий момент мазут считается одним из самых экономичных видов топлива. В этом плане он значительно превосходит даже дешевый природный газ. Марка — это то, что в первую очередь определяет стоимость такого материала, как мазут топочный. Цена на материал М40 обычно не превышает 9-13 тыс. рублей за тонну. Стоимость наиболее популярного топочного мазута М100 составляет обычно 6-10 тыс. рублей за тонну (в зависимости от поставщика). При покупке этого вида топлива, помимо всего прочего, следует обращать внимание и на то, включен ли в его цену НДС.

Итак, характеристики топочного мазута были рассмотрены нами во всех подробностях. Таким образом, при покупке этого недорогого материала в первую очередь следует обращать внимание на такие показатели, как вязкость, плотность и температура вспышки. Также следует узнать, какое количество серы содержится в мазуте, и какова степень его зольности.

От 400 до 1000), нефтяных смол (с молекулярной массой 500-3000 и более), асфальтенов , карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы ( , , , , , ). 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 °C), плотность 0,89-1 г/см³ (при 20 °C), 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 таблице 1.

Применение

Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей (см. Котельные топлива), для производства флотского мазута , тяжелого моторного топлива для крейцкопфных дизелей и бункерного топлива. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. В связи с необходимостью углубления её 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, в процессах каталитического крекинга , гидрокрекинга 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 .

Примерный компонентный состав товарного мазута может включать в себя:
1. Мазут атмосферной перегонки нефти
2. Гудрон
3. Вакуумные газойли
4. Экстракты масляного производства
5. Керосино-газойлевые фракции (первичные и вторичные)
6. Тяжелые газойли каталитического крекинга и коксования
7. Битумы
8. Остатки висбрекинга
9. Тяжелая смола пиролиза

Основные потребители мазута - промышленность, флот и жилищно-коммунальное хозяйство.

В процессе переработки нефти образуется осадок - мазут. Он является тяжелым веществом, ухудшающим качество ископаемого. Именно поэтому мазут из него удаляют. Между тем он сохраняет горючие свойства, а его стоимость намного меньше, чем у бензина, керосина и дизельного топлива.

Получение мазута

Основной способ получения мазута - переработка нефти или ее продуктов. Полученная густая темно-коричневая жидкость представляет собой смесь тяжелых веществ. Реже применяется способ обогащения каменного угля и других полезных ископаемых, обладающих горючими свойствами.

На сегодняшний день все большую популярность обретает переработка шин в мазут, точнее, в маслянистую жидкость, схожую с ним по всем показателям.

Преимущества

Мазут является относительно безопасным горючим веществом. Если утечка природного газа создает серьезную угрозу взрыва, то пожар, возникший в результате розлива нефти или продуктов ее переработки, ликвидируется намного легче.

Кроме того, мазут имеет следующие преимущества:

невысокая стоимость;
способен вырабатывать большое количество электроэнергии;
может использоваться в сочетании с биотопливом.

Недостатки

Главным недостатком мазута является урон, наносимый окружающей среде. При его сгорании образуются такие же отходы, как при использовании угля. Далеко не каждая страна может себе позволить приобрести современные системы, уменьшающие степень токсичности выбросов.

Помимо этого, в перспективе ожидается увеличение цены на мазут, т. к. она напрямую зависит от стоимости сырой нефти.

Виды мазута

На сегодняшний день известны и широко применяются технологии получения следующих видов мазута:

М-40, М-100;
флотский Ф-5 и Ф-12;
прямогонный;
топочный;
котельный;
технологический;
мазут-Т;
негостированный.

Как правило, они применяются в котельных, различных установках и для транспортных средств.

Самым широко используемым видом мазута является топочный. Он образуется уже после первичной обработки нефти. Остальные виды вырабатываются в гораздо меньших количествах. Это обусловлено переходом на другое, более экологичное топливо.

Переработка

Масляная жидкость, полученная после первичной или вторичной перегонки нефти, используется в чистом виде как топочное масло или отправляется на установку для дальнейшего разделения его на составляющие (фракции).

Переработка мазута осуществляется вакуумным методом. Его суть состоит в следующем: в установке сырье нагревается до 430 °С. Под воздействием высоких температур начинается испарение тяжелых углеводородов. Установка по переработке мазута представляет собой ректификационную колонну. Это своеобразный сосуд, предназначенный для разделения жидкостей на отдельные фракции.

По завершению процесса крекинга в верхней части колонны образуется соляровый дистиллят, ниже - составляющие, которые служат основой для производства различных товарных масел. Для переработки мазута в топливо данные масляные фракции подвергаются дальнейшей очистке. На завершающем этапе они повторно разделяются на составляющие. Затем фракции дополнительно очищаются и в каждую часть добавляются различные примеси. В результате этого получаются масла, готовые к реализации конечному потребителю.

В самой нижней части ректификационной колонны скапливается остаток нефтепродукта. Возможно 2 варианта дальнейших действий - запускается вторичная переработка мазута либо он используется для изготовления гудрона, который, в свою очередь, нужен для производства битума и остаточных масел. Эти вещества также необходимы. К примеру, битум является материалом, который широко применяется в бытовом и дорожном строительстве. Также на его основе производятся изоляционные материалы.

Таким образом, переработка мазута является практически безотходным процессом. Ведь всем его составляющим находится применение.

Продукты переработки, их применение

Основными продуктами переработки мазута являются:

Котельное топливо. Самый массовый вид горючего, производимый для котельных, различных судовых установок и технологических печей. Образуется в результате первичной перегонки мазута. Критериями оценки качества служат: вязкость, содержание серы, коксуемость, температура застывания и сгорания, плотность, наличие воды и различных примесей.
Моторное топливо. Является горючим для двигателей внутреннего сгорания. Отличается хорошими экологическими свойствами, небольшой химической активностью и отсутствием примесей. Последние влияют на уровень вредных отложений в двигателе.
Дистиллятные и остаточные масла. Смазочные материалы, используемые, в основном, для уменьшения трения деталей различных механизмов и производства гидравлических жидкостей.
Битум. Востребованный в бытовом и дорожном строительстве материал, обладающий множеством преимуществ. Отличительная особенность битума - сопротивляемость к возгоранию. Кроме того, он имеет высокую степень устойчивости к воздействию агрессивных веществ, воды и высоких температур. Характеристики битума могут совершенствоваться за счет добавления различных химических соединений.

В современном мире значение нефти очень велико. Продукты переработки уникального полезного ископаемого используются в крупнейших отраслях промышленности. Мазут - масляная жидкость, полученная в процессе перегонки нефти, сохранившая ее горючие свойства и отличающаяся низкой стоимостью. Вещество применяется в качестве топлива для котельных или подвергается дальнейшей переработке для производства различных масел и битума.

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.