Мазут – это любая из различных фракций , получаемых при перегонке нефти (сырой нефти). К таким маслам относятся дистилляты (более легкие фракции) и остатки (более тяжелые фракции). К мазутам относятся мазут (бункерное топливо), судовой мазут (МФО), печной мазут (ФО), газойль (газойль), печное топливо (например, бытовое печное топливо), дизельное топливо и другие.
Термин «мазут» обычно включает в себя любое жидкое топливо , которое сжигается в печи или котле для выработки тепла ( топливо ) или используется в двигателе для выработки электроэнергии (в качестве моторного топлива ). Однако сюда обычно не входят другие жидкие масла, например, с температурой вспышки около 42 °C (108 °F), или масла, сжигаемые в горелках с хлопчатобумажным или шерстяным фитилем. В более строгом смысле мазут относится только к самым тяжелым коммерческим видам топлива, которые может дать сырая нефть, то есть к топливам тяжелее бензина (бензина) и нафты .
Мазут состоит из длинноцепочечных углеводородов , особенно алканов , циклоалканов и ароматических соединений . Малые молекулы, такие как молекулы пропана , нафты, бензина и керосина , имеют относительно низкие температуры кипения и удаляются в начале процесса фракционной перегонки . Более тяжелые масла, полученные из нефти, такие как дизельное топливо и смазочное масло , гораздо менее летучи и отгоняются медленнее.
.svg/1280px-DOT_hazmat_class_3_(alt_2).svg.png)
Масло имеет множество применений; он обогревает дома и предприятия, а также заправляет топливом грузовики , корабли и некоторые автомобили . Небольшое количество электроэнергии производится с помощью дизельного топлива, но оно более загрязняющее окружающую среду и более дорогое, чем природный газ . Его часто используют в качестве резервного топлива на пиковых электростанциях в случае прерывания поставок природного газа или в качестве основного топлива для небольших электрогенераторов . В Европе использование дизельного топлива обычно ограничивается легковыми автомобилями (около 40%), внедорожниками (около 90%), а также грузовиками и автобусами (более 99%). Рынок отопления домов с использованием мазута сократился из-за широкого проникновения природного газа , а также тепловых насосов . Однако в некоторых регионах, например на северо-востоке США , это очень распространено .
Остаточный мазут менее полезен, поскольку он настолько вязкий , что перед использованием его необходимо нагревать с помощью специальной системы нагрева, и он может содержать относительно большое количество загрязняющих веществ , особенно серы , которая при сгорании образует диоксид серы . Однако его нежелательные свойства делают его очень дешевым. Фактически, это самое дешевое жидкое топливо. Поскольку перед использованием остаточный мазут требует подогрева, его нельзя использовать в дорожных транспортных средствах, лодках или небольших судах, поскольку нагревательное оборудование занимает ценное пространство и утяжеляет транспортное средство. Нагрев масла также является деликатной процедурой, которая непрактична на небольших, быстро движущихся транспортных средствах. Однако электростанции и крупные корабли могут использовать остаточный мазут.
В прошлом использование мазута было более распространенным. Он приводил в действие котлы , железнодорожные паровозы и пароходы . Однако локомотивы стали работать на дизельном или электрическом топливе; пароходы не так распространены, как раньше, из-за их более высоких эксплуатационных расходов (большинство перевозчиков СПГ используют паровые установки, поскольку «выпарный» газ, выделяющийся из груза, может использоваться в качестве источника топлива); и большинство котлов теперь используют мазут или природный газ. Некоторые промышленные котлы до сих пор используют его, как и некоторые старые здания, в том числе в Нью-Йорке . В 2011 году в Нью-Йорке подсчитали, что 1% зданий, в которых сжигалось мазут № 4 и № 6, ответственны за 86% загрязнения сажей, создаваемого всеми зданиями города. Нью-Йорк сделал поэтапный отказ от этих сортов топлива частью своего экологического плана PlaNYC из-за опасений по поводу последствий для здоровья, вызванных мелкими частицами, [1] и все здания, использующие мазут № 6, были переведены на менее загрязняющее топливо конец 2015 года. [2]
Использование остаточного топлива в производстве электроэнергии также сократилось. В 1973 году мазут производил 16,8% электроэнергии в США. К 1983 году она упала до 6,2%, а по состоянию на 2005 год [обновлять]производство электроэнергии из всех видов нефти, включая дизельное и мазутное топливо, составляет лишь 3% от общего объема производства. [ нужна цитата ] Снижение является результатом ценовой конкуренции с природным газом и экологических ограничений на выбросы. Для электростанций затраты на нагрев нефти, дополнительный контроль загрязнения и дополнительное техническое обслуживание, необходимое после сжигания, часто перевешивают низкую стоимость топлива. Сжигание мазута, особенно мазута, приводит к одинаково более высоким выбросам углекислого газа , чем природный газ. [3]
Тяжелые мазуты по-прежнему используются для «разжигания» котлов на многих угольных электростанциях. Это использование примерно аналогично использованию растопки для разжигания огня. Без выполнения этого действия трудно начать крупномасштабный процесс горения.
Главным недостатком мазута является его высокая начальная вязкость, особенно в случае нефти № 6, которая требует правильно спроектированной системы хранения, перекачки и сжигания. Хотя он обычно легче воды (с удельным весом обычно от 0,95 до 1,03), он намного тяжелее и вязкее, чем масло № 2, керосин или бензин. Фактически, масло № 6 необходимо хранить при температуре около 38 °C (100 °F) и нагреть до 65–120 °C (149–248 °F), прежде чем его можно будет легко перекачивать, а при более низких температурах оно может замерзнуть и превратиться в смолистое полутвердое вещество. Кстати, температура вспышки большинства смесей масла № 6 составляет около 65 °C (149 °F). Попытка перекачивать высоковязкую нефть при низких температурах часто приводила к повреждению топливопроводов, печей и сопутствующего оборудования, которое зачастую было рассчитано на более легкие виды топлива.
Для сравнения, тяжелое топливо BS 2869 класса G ведет себя аналогичным образом: его необходимо хранить при температуре 40 °C (104 °F), перекачивать при температуре около 50 °C (122 °F) и доводить до сжигания при температуре около 90–120 °C ( 194–248 °F).
Большинство объектов, на которых исторически сжигалось № 6 или другие остатки нефти, представляли собой промышленные предприятия и аналогичные объекты, построенные в начале или середине 20 века или перешедшие с угля на нефтяное топливо в тот же период. В любом случае остаточная нефть рассматривалась как хорошая перспектива, поскольку она была дешевой и легкодоступной. Большинство этих объектов впоследствии были закрыты и снесены, либо же топливо было заменено на более простое, такое как газ или нефть № 2. Высокое содержание серы в масле № 6 — до 3% по массе в некоторых крайних случаях — оказывало коррозионное воздействие на многие системы отопления (которые обычно проектировались без должной защиты от коррозии), сокращая их срок службы и увеличивая загрязняющие воздействия. . Особенно это наблюдалось в печах, которые регулярно отключали и оставляли остывать, поскольку в результате внутренней конденсации образовывалась серная кислота .
Очистка окружающей среды на таких объектах часто осложняется использованием асбестовой изоляции на линиях подачи топлива. Масло № 6 очень стойкое и не разлагается быстро. Его вязкость и липкость также очень затрудняют устранение подземных загрязнений, поскольку эти свойства снижают эффективность таких методов, как очистка воздуха .
При попадании в воду, например, в реку или океан, остатки нефти имеют тенденцию распадаться на пятна или комки смолы – смеси нефти и твердых частиц, таких как ил и плавающие органические вещества, – а не образовывать единое пятно. В среднем около 5-10% материала испаряется в течение нескольких часов после выброса, в первую очередь более легкие фракции углеводородов. Остаток часто опускается на дно толщи воды.
Из-за низкого качества бункерного топлива оно при сжигании особенно вредно для здоровья человека, вызывая тяжелые заболевания и смерть. По оценкам, до введения ИМО в 2020 году ограничения на серу загрязнение воздуха в судоходной отрасли ежегодно вызывало около 400 000 преждевременных смертей от рака легких и сердечно-сосудистых заболеваний, а также 14 миллионов случаев детской астмы каждый год. [4]
Даже после введения правил более чистого топлива в 2020 году загрязнение воздуха судами, по оценкам, по-прежнему является причиной около 250 000 смертей каждый год и около 6,4 миллиона случаев детской астмы каждый год.
Странами, наиболее пострадавшими от загрязнения воздуха с судов, являются Китай, Япония, Великобритания, Индонезия и Германия. В 2015 году загрязнение воздуха судоходством унесло жизни примерно 20 520 человек в Китае, 4 019 человек в Японии и 3 192 человека в Великобритании. [5]
Согласно исследованию ICCT, страны, расположенные на основных морских путях, особенно подвержены этому воздействию, и в них на долю судоходства приходится высокий процент общих смертей от загрязнения воздуха в транспортном секторе. На Тайване в 2015 году на долю судоходства пришлось 70% всех смертей от загрязнения воздуха, связанных с транспортом, за ним следуют Марокко с 51%, Малайзия и Япония с 41%, Вьетнам с 39% и Великобритания с 38%. [5]
Помимо коммерческого судоходства, круизные лайнеры также загрязняют воздух в большом количестве, нанося вред здоровью людей. До 2019 года сообщалось, что суда крупнейшей круизной компании Carnival Corporation & plc выбрасывали в атмосферу в десять раз больше диоксида серы, чем все автомобили Европы вместе взятые. [6]
Хотя следующие тенденции в целом справедливы, разные организации могут иметь разные числовые характеристики для шести сортов топлива. Температура кипения и длина углеродной цепи топлива увеличиваются с увеличением количества мазута. Вязкость также увеличивается с числом, и самое тяжелое масло необходимо нагреть, чтобы оно потекло. Цена обычно снижается по мере увеличения количества топлива. [7]
Мазут номер 1 представляет собой летучий дистиллят, предназначенный для испарительных горелок и высокопроизводительных/чистых дизельных двигателей. [8] Это фракция нефтепереработки керосина , которая выкипает сразу после фракции тяжелой нафты, используемой для производства бензина . Это топливо широко известно как дизельное топливо. 1 , керосин и топливо для реактивных двигателей . Прежние названия включают: каменноугольное масло, печное масло и горючее масло. [7]
Мазут номер 2 представляет собой дистиллят домашнего печного топлива . [8] В грузовиках и некоторых легковых автомобилях используется аналогичный дизельный двигатель. 2 с предельным значением цетанового числа , характеризующим качество воспламенения топлива. Оба типа нефти обычно получают из фракции легкого газойля. Название газойль относится к первоначальному использованию этой фракции в конце 19 - начале 20 веков - фракция газойля использовалась в качестве обогащающего агента при производстве карбюраторного водяного газа . [7]
Мазут номер 3 представлял собой дистиллятное масло для горелок, требующих маловязкого топлива. ASTM объединило эту марку со спецификацией номер 2, и с середины 20 века этот термин использовался редко. [8]
Мазут номер 4 представляет собой товарный печной мазут для горелочных установок, не оборудованных предварительным подогревателем. [8] Его можно получить из фракции тяжелого газойля. [7] Это топливо иногда называют бункером А в спецификации ВМФ .
Мазут номер 5 представляет собой промышленное печное топливо остаточного типа, требующее предварительного нагрева до 77–104 ° C (171–219 ° F) для правильного распыления на горелках. [8] Его можно получить из фракции тяжелого газойля, [7] или это может быть смесь остаточной нефти с достаточным количеством нефти номер 2 для регулирования вязкости до тех пор, пока ее можно будет перекачивать без предварительного нагрева. [8] Это топливо иногда называют бункером B в спецификации ВМФ .
Мазут номер 6 представляет собой высоковязкое остаточное масло, требующее предварительного нагрева до 104–127 ° C (219–261 ° F). Остаток означает материал, оставшийся после выкипания более ценных фракций сырой нефти. Остаток может содержать различные нежелательные примеси, в том числе 2% воды и 0,5% минерального масла . Это топливо может называться остаточным мазутом (RFO) по спецификации ВМФ « Бункер C » или по Тихоокеанской спецификации PS-400. [8]
Британский стандарт BS 2869 « Топливо для сельскохозяйственных, бытовых и промышленных двигателей» определяет следующие классы топлива:
Топливо классов C1 и C2 относится к топливу типа керосина. C1 предназначен для использования в приборах без дымохода (например, в лампах ). C2 предназначен для испарительных или распылительных горелок в приборах, подключенных к дымоходам.
Топливо класса А2 подходит для мобильной внедорожной техники , где требуется использовать топливо, не содержащее серы . Топливо класса D аналогично классу А2 и подходит для использования в стационарных установках, таких как бытовое, коммерческое и промышленное отопление. Стандарт BS 2869 разрешает топливу классов A2 и D содержать до 7% (по объему) биодизеля ( метилового эфира жирных кислот , FAME) при условии, что содержание FAME соответствует требованиям стандарта BS EN 14214.
Классы от E до H представляют собой остаточные масла для распылительных горелок котлов или, за исключением класса H, некоторых типов более крупных двигателей внутреннего сгорания. Классы от F до H всегда требуют нагрева перед использованием; Топливо класса Е может потребовать предварительного подогрева в зависимости от условий окружающей среды.
Мазут представляет собой мазут, который часто получают из российских нефтяных источников и либо смешивают с более легкими нефтяными фракциями, либо сжигают непосредственно в специализированных котлах и печах. Он также используется в качестве нефтехимического сырья. Однако в российской практике «мазут» является обобщающим термином, примерно синонимом мазута в целом, который охватывает большинство упомянутых выше типов, за исключением американских марок 1 и 2/3, для которых существуют отдельные термины ( керосин и дизельное топливо) . топливо /солярка соответственно — российская практика не делает различий между дизельным топливом и мазутом). Далее он разделяется на два сорта: «военно-морской мазут», аналогичный сортам 4 и 5 в США, и «печной мазут», самая тяжелая остаточная фракция сырой нефти, почти точно соответствующая мазуту номер 6 в США и дополнительно сортируемая по вязкости и вязкости. содержание серы.
В морской отрасли для жидкого топлива используется другой тип классификации:
Судовое дизельное топливо содержит немного тяжелого мазута, в отличие от обычных дизелей.
CCAI и CII — это два индекса, которые описывают качество воспламенения мазута, причем CCAI особенно часто рассчитывается для судового топлива. Несмотря на это, судовое топливо по-прежнему котируется на международных бункерных рынках с максимальной вязкостью (которая установлена стандартом ISO 8217 – см. ниже) в связи с тем, что судовые двигатели рассчитаны на использование топлива различной вязкости. [9] Используемая единица измерения вязкости — сантистокс (сСт), а наиболее часто упоминаемые виды топлива перечислены ниже в порядке стоимости, начиная с самого дешевого.
Плотность также является важным параметром для мазута, поскольку судовое топливо перед использованием очищается от воды и грязи из масла . Поскольку в очистителях используется центробежная сила , масло должно иметь плотность, существенно отличающуюся от плотности воды. Старые очистители работают с топливом с максимальным содержанием 991 кг/м3; с помощью современных очистителей можно также очищать нефть плотностью 1010 кг/м3.
Первый британский стандарт на мазут появился в 1982 году. Последним стандартом является ISO 8217, выпущенный в 2017 году. [10] Стандарт ISO описывает четыре качества дистиллятного топлива и 10 качеств остаточного топлива. С годами стандарты стали более строгими в отношении таких экологически важных параметров, как содержание серы. Последний стандарт также запрещает добавление отработанного смазочного масла (ULO).
Некоторые параметры судового топлива согласно ISO 8217 (3-е изд. 2005 г.):
Бункерное топливо или бункерная нефть технически представляет собой любой тип мазута, используемый на борту водных судов . Его название происходит от угольных бункеров, где изначально хранилось топливо. В 2019 году крупные суда израсходовали 213 миллионов тонн бункерного топлива. [12] Австралийская таможня и Австралийская налоговая служба определяют бункерное топливо как топливо, которое приводит в действие двигатель корабля или самолета. Бункер А — мазут №4, бункер Б — №5, бункер С — №6. Поскольку №6 является наиболее распространенным, «бункерное топливо» часто используют как синоним №6. 5 мазут также называют специальным мазутом военно-морского флота ( NSFO ) или просто специальным мазутом военно-морского флота ; № 5 или 6 также обычно называют тяжелым мазутом ( HFO ) или печным мазутом ( FFO ); высокая вязкость требует нагрева, обычно с помощью системы рециркуляции пара низкого давления , прежде чем нефть можно будет перекачивать из бункерного резервуара. В современной морской практике бункеры редко обозначаются таким образом.
С 1980-х годов Международная организация по стандартизации (ISO) является признанным стандартом для судового топлива (бункеров). Стандарт указан под номером 8217, последние обновления были внесены в 2010 и 2017 годах. Последним изданием спецификации бункерного топлива является ISO 8217: 2017. В стандарте топлива делятся на остаточное и дистиллятное. Наиболее распространенными остаточными топливами в судоходстве являются RMG и RMK. [13] Различия между ними в основном заключаются в плотности и вязкости: RMG обычно поставляется при 380 сантистоксах или меньше, а RMK - при 700 сантистоксах или меньше. Суда с более совершенными двигателями могут перерабатывать более тяжелое, более вязкое и, следовательно, более дешевое топливо. Руководящие органы по всему миру, например , в Калифорнии и Европейском Союзе, создали зоны контроля выбросов (ECA), которые ограничивают максимальное содержание серы в топливе, сжигаемом в своих портах, чтобы ограничить загрязнение, снижая процентное содержание серы и других твердых частиц с 4,5% м/м. до всего лишь 0,10% по состоянию на 2015 год внутри ЕЦА. По состоянию на 2013 год 3,5% по-прежнему разрешено за пределами ECA, но Международная морская организация планировала снизить требования к содержанию серы за пределами ECA к 2020 году до 0,5% м/м. [14] Именно здесь применяются морские дистиллятные топлива и другие альтернативы. [15] на использование тяжелого бункерного топлива. Они имеют свойства, аналогичные дизельному топливу №2, которое используется в качестве дорожного дизельного топлива по всему миру. Наиболее распространенными марками, используемыми в судоходстве, являются DMA и DMB. [16] Выбросы парниковых газов в результате использования международного бункерного топлива в настоящее время включены в национальные кадастры. [17] [18]
Тяжелый мазут по-прежнему является основным топливом для круизных лайнеров , туристического сектора, который ассоциируется с чистым и дружелюбным имиджем. Напротив, выбросы выхлопных газов из-за высокого содержания серы в HFO приводят к значительно худшему экологическому балансу, чем для индивидуальной мобильности. [19] [20] [21]
Термин « бункеровка » в широком смысле относится к хранению нефтепродуктов в резервуарах (среди других значений). Точное значение может быть дополнительно уточнено в зависимости от контекста. Возможно, наиболее распространенное и более специализированное употребление относится к практике и бизнесу заправки судов. Бункеровочные операции осуществляются в морских портах и включают в себя хранение бункерного (судового) топлива и подачу топлива на суда. [22]
В качестве альтернативы «бункеровка» может применяться к судовой логистике загрузки топлива и его распределения по доступным бункерам (бортовым топливным бакам). [23]
Наконец, в контексте нефтяной промышленности Нигерии бункеровка [24] стала относиться к незаконному перенаправлению сырой нефти (часто впоследствии перерабатываемой на самодельных установках в более легкое транспортное топливо) путем несанкционированного вырезания отверстий в транспортных трубопроводах, часто очень грубыми и опасными способами, что приводит к разливам .
По состоянию на 2018 год для бункеровки судов используется около 300 миллионов тонн мазута. С 1 января 2020 года правила, установленные Международной морской организацией (ИМО), все морские суда будут требовать использования мазута с очень низким содержанием серы (0,5% серы) или установки систем очистки выхлопных газов для удаления избытка диоксида серы. Выбросы с судов обычно контролируются с помощью следующих предельных значений содержания серы для любого мазута, используемого на борту: 3,50% с 1 января 2012 года и после этой даты и 0,50% с 1 января 2020 года и после этой даты. [25] Дальнейшее удаление серы приводит к получению дополнительной энергии. и капитальные затраты [26] и могут повлиять на цену и доступность топлива. При правильной цене избыток дешевого, но грязного топлива найдет свой путь на другие рынки, в том числе вытеснит часть берегового производства энергии в странах с низким уровнем защиты окружающей среды. [27]
Мазут транспортируется по всему миру флотами нефтяных танкеров , осуществляющих поставки в стратегические порты подходящего размера, такие как Хьюстон , США; Сингапур ; Фуджейра , Объединенные Арабские Эмираты ; Бальбоа, Панама , Кристобаль , Панама; Саха, Египет ; Альхесирас , Испания и Роттердам , Нидерланды. Там, где нет удобного морского порта, внутренний транспорт может осуществляться с использованием барж . Более легкие виды топлива также можно транспортировать по трубопроводам . Основные физические цепочки поставок в Европе проходят вдоль реки Рейн .
Выбросы от сжигания бункерного топлива на судах способствуют изменению климата и повышению уровня загрязнения воздуха во многих портовых городах, особенно там, где выбросы от промышленности и дорожного движения находятся под контролем. Перевод вспомогательных двигателей с тяжелого топлива на дизельное топливо на причале может привести к значительному сокращению выбросов, особенно SO 2 и ТЧ . Выбросы CO 2 от проданного бункерного топлива не добавляются к национальным выбросам парниковых газов. Для небольших стран с крупными международными портами существует важная разница между выбросами в территориальных водах и общими выбросами проданного топлива. [18] На Третьей конференции сторон 1997 года в Киото, Япония, страны согласились освободить бункерное топливо и многосторонние военные операции от национальных общих выбросов после того, как делегация США по изменению климата настояла на таких исключениях. [28]
Контроль выбросов SOx и твердых частиц применяется ко всему мазуту.
разработка, которая приведет к переходу на «гораздо более разнообразный топливный поддон»
Круизные компании создают имидж яркого, чистого и экологически чистого туристического сектора.
Но верно и обратное.
Один круизный лайнер выбрасывает столько же загрязнителей воздуха, сколько пять миллионов автомобилей, проходящих такое же расстояние, потому что эти суда используют тяжелое топливо, которое на суше пришлось бы утилизировать как опасные отходы».… «Тяжелый мазут может содержать в 3500 раз больше серы, чем дизельное топливо, используемое в наземных транспортных средствах.
На судах нет технологий очистки выхлопных газов, таких как сажевые фильтры, которые входят в стандартную комплектацию легковых и грузовых автомобилей.
{{cite web}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )