Мазут — это любая из различных фракций, полученных путем перегонки нефти (сырой нефти ). Такие масла включают дистилляты (более легкие фракции) и остатки (более тяжелые фракции). Мазуты включают тяжелое топливо (флотское топливо), судовое топливо (MFO), печное топливо (FO), газойль (газойль), печное топливо (например, домашнее печное топливо), дизельное топливо и другие.
Термин «топливо» обычно включает любое жидкое топливо , сжигаемое в печи или котле для получения тепла ( печное топливо ) или используемое в двигателе для получения энергии (как моторное топливо ). Однако он обычно не включает другие жидкие масла, такие как те, у которых температура вспышки около 42 °C (108 °F), или масла, сжигаемые в горелках с хлопковым или шерстяным фитилем. В более строгом смысле, мазут относится только к самым тяжелым коммерческим топливам, которые может дать сырая нефть, то есть к тем топливам, которые тяжелее бензина (бензина) и нафты .
Мазут состоит из длинноцепочечных углеводородов , в частности алканов , циклоалканов и ароматических соединений . Небольшие молекулы, такие как в пропане , нафте, бензине и керосине , имеют относительно низкие температуры кипения и удаляются в начале процесса фракционной перегонки . Более тяжелые нефтяные масла, такие как дизельное топливо и смазочное масло, гораздо менее летучи и перегоняются медленнее.
.svg/1280px-DOT_hazmat_class_3_(alt_2).svg.png)
Нефть имеет множество применений; она обогревает дома и предприятия, а также заправляет грузовики , корабли и некоторые автомобили . Небольшое количество электроэнергии вырабатывается дизельным топливом, но оно более загрязняет окружающую среду и дороже природного газа . Его часто используют в качестве резервного топлива для пиковых электростанций в случае прекращения подачи природного газа или в качестве основного топлива для небольших электрогенераторов . В Европе использование дизельного топлива, как правило, ограничивается автомобилями (около 40%), внедорожниками (около 90%), грузовиками и автобусами (более 99%). Рынок отопления домов с использованием мазута сократился из-за широкого распространения природного газа , а также тепловых насосов . Однако в некоторых регионах, таких как северо-восток США , оно очень распространено .
Остаточное топливо менее полезно, поскольку оно настолько вязкое , что его необходимо нагревать с помощью специальной системы нагрева перед использованием, и оно может содержать относительно большое количество загрязняющих веществ , в частности серы , которая образует диоксид серы при сгорании. Однако его нежелательные свойства делают его очень дешевым. Фактически, это самое дешевое жидкое топливо из имеющихся. Поскольку оно требует нагрева перед использованием, остаточное топливо нельзя использовать в дорожных транспортных средствах, лодках или небольших судах, поскольку нагревательное оборудование занимает ценное пространство и делает транспортное средство тяжелее. Нагрев масла также является деликатной процедурой, которая непрактична для небольших, быстро движущихся транспортных средств. Однако электростанции и большие суда могут использовать остаточное топливо.
Использование остаточного мазута было более распространено в прошлом. Он приводил в действие котлы , железнодорожные паровозы и пароходы . Однако локомотивы стали работать на дизельном топливе или электроэнергии; пароходы не так распространены, как раньше, из-за более высоких эксплуатационных расходов (большинство газовозов используют паровые установки, поскольку «испарительный» газ, выделяемый грузом, может использоваться в качестве источника топлива); и большинство котлов теперь используют печное топливо или природный газ. Некоторые промышленные котлы все еще используют его, как и некоторые старые здания, в том числе в Нью-Йорке . В 2011 году Нью-Йорк подсчитал, что 1% его зданий, в которых сжигалось мазут № 4 и № 6, были ответственны за 86% загрязнения сажей, производимого всеми зданиями в городе. Нью-Йорк сделал отказ от этих видов топлива частью своего экологического плана PlaNYC из-за опасений относительно воздействия на здоровье мелких частиц [1], и все здания, использующие мазут № 6, были переведены на менее загрязняющее топливо к концу 2015 года [2].
Использование остаточного топлива в производстве электроэнергии также сократилось. В 1973 году остаточное топливо производило 16,8% электроэнергии в США. К 1983 году оно упало до 6,2%, а по состоянию на 2005 год [обновлять]производство электроэнергии из всех видов нефти, включая дизельное топливо и остаточное топливо, составляет всего 3% от общего объема производства. [ требуется ссылка ] Снижение является результатом ценовой конкуренции с природным газом и экологическими ограничениями на выбросы. Для электростанций затраты на нагревание нефти, дополнительный контроль загрязнения и дополнительное обслуживание, требуемое после ее сжигания, часто перевешивают низкую стоимость топлива. Сжигание мазута, особенно остаточного топлива, производит равномерно более высокие выбросы углекислого газа , чем природный газ. [3]
Тяжелые мазуты продолжают использоваться в котлах «поджигания» на многих угольных электростанциях. Такое использование примерно аналогично использованию растопки для разжигания огня. Без выполнения этого действия трудно начать крупномасштабный процесс горения.
Главным недостатком остаточного мазута является его высокая начальная вязкость, особенно в случае нефти № 6, которая требует правильно спроектированной системы для хранения, перекачки и сжигания. Хотя она все еще обычно легче воды (с удельным весом обычно в диапазоне от 0,95 до 1,03), она намного тяжелее и вязче, чем нефть № 2, керосин или бензин. Фактически, нефть № 6 должна храниться при температуре около 38 °C (100 °F) и нагреваться до 65–120 °C (149–248 °F), прежде чем ее можно будет легко перекачивать, а при более низких температурах она может застыть в смолистое полутвердое вещество. Температура вспышки большинства смесей нефти № 6, кстати, составляет около 65 °C (149 °F). Попытка перекачать высоковязкую нефть при низких температурах была частой причиной повреждения топливных линий, печей и соответствующего оборудования, которые часто были разработаны для более легких видов топлива.
Для сравнения, тяжелое жидкое топливо класса G BS 2869 ведет себя аналогичным образом, требуя хранения при температуре 40 °C (104 °F), перекачки при температуре около 50 °C (122 °F) и окончательной подготовки к сжиганию при температуре около 90–120 °C (194–248 °F).
Большинство объектов, которые исторически сжигали № 6 или другие остаточные масла, были промышленными заводами и аналогичными объектами, построенными в начале или середине 20-го века, или которые перешли с угля на нефтяное топливо в тот же период времени. В любом случае остаточное масло рассматривалось как хорошая перспектива, поскольку оно было дешевым и легкодоступным. Большинство этих объектов впоследствии были закрыты и снесены или заменили свои топливные запасы на более простые, такие как газ или масло № 2. Высокое содержание серы в масле № 6 — до 3% по весу в некоторых экстремальных случаях — оказывало коррозионное воздействие на многие системы отопления (которые обычно проектировались без учета адекватной защиты от коррозии), сокращая их срок службы и увеличивая загрязняющие эффекты. Это было особенно актуально для печей, которые регулярно останавливались и остывали, поскольку внутренняя конденсация производила серную кислоту .
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 сильно затрудняют очистку подземных загрязнений, поскольку эти свойства снижают эффективность таких методов, как продувка воздухом .
При попадании в воду, например, в реку или океан, остаточная нефть имеет тенденцию распадаться на пятна или смолистые шарики — 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 основном более легкие углеводородные фракции. Оставшаяся часть затем часто опускается на дно водной толщи.
Из-за низкого качества бункерного топлива, при сжигании оно особенно вредно для здоровья людей, вызывая серьезные заболевания и смерть. До введения ИМО предельного уровня серы в 2020 году загрязнение воздуха судоходной отраслью, по оценкам, приводило к приблизительно 400 000 преждевременных смертей в год от рака легких и сердечно-сосудистых заболеваний, а также к 14 миллионам случаев детской астмы в год. [4]
Даже после введения правил использования более чистого топлива в 2020 году загрязнение воздуха судоходством по-прежнему, по оценкам, является причиной около 250 000 смертей в год и около 6,4 миллиона случаев заболевания астмой у детей в год.
Наиболее пострадавшими от загрязнения воздуха судами странами являются Китай, Япония, Великобритания, Индонезия и Германия. В 2015 году загрязнение воздуха судами унесло жизни примерно 20 520 человек в Китае, 4 019 человек в Японии и 3 192 человек в Великобритании. [5]
Согласно исследованию ICCT, страны, расположенные на основных судоходных путях, особенно подвержены этому, и в них на судоходство приходится высокий процент от общего числа смертей от загрязнения воздуха транспортным сектором. На Тайване на судоходство приходится 70% всех смертей от загрязнения воздуха транспортом в 2015 году, за ним следуют Марокко с 51%, Малайзия и Япония с 41%, Вьетнам с 39% и Великобритания с 38%. [5]
Помимо коммерческого судоходства, круизные суда также выбрасывают в атмосферу большое количество загрязняющих веществ, 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 спецификации для шести марок топлива. Температура кипения и длина углеродной цепи топлива увеличиваются с номером мазута. Вязкость также увеличивается с номером, и самую тяжелую нефть необходимо нагреть, чтобы она текла. Цена обычно уменьшается с увеличением номера топлива. [7]
Мазут № 1 — это летучее дистиллятное масло, предназначенное для испарительных горелок горшкового типа и высокопроизводительных/чистых дизельных двигателей. [8] Это фракция керосинового завода, которая выкипает сразу после тяжелой фракции нафты, используемой для бензина . Это топливо обычно известно как дизельное топливо № 1 , керосин и реактивное топливо . Прежние названия включают: каменноугольное масло, печное масло и топливо для диапазонов. [7]
Мазут № 2 — это дистиллятное домашнее отопительное масло . [8] Грузовики и некоторые автомобили используют похожее дизельное топливо № 2 с пределом цетанового числа , описывающим качество воспламенения топлива. Оба обычно получают из легкой газойлевой фракции. Название газойль относится к первоначальному использованию этой фракции в конце 19-го и начале 20-го веков — газойлевая фракция использовалась в качестве обогащающего агента для производства карбюраторного водяного газа . [7]
Топливо № 3 представляло собой дистиллятное масло для горелок, требующих маловязкого топлива. ASTM объединила этот сорт со спецификацией № 2, и этот термин редко использовался с середины 20-го века. [8]
Мазут № 4 — это коммерческое печное топливо для горелочных установок, не оборудованных подогревателями. [8] Его можно получить из тяжелой газойлевой фракции. [7] Это топливо иногда называют по военно-морской спецификации Bunker A.
Мазут № 5 — это остаточное промышленное печное топливо, требующее предварительного нагрева до 77–104 °C (171–219 °F) для надлежащего распыления в горелках. [8] Его можно получить из тяжелой газойлевой фракции, [7] или это может быть смесь остаточного масла с достаточным количеством масла № 2 для регулировки вязкости до тех пор, пока его можно будет перекачивать без предварительного нагрева. [ 8] Это топливо иногда называют по спецификации ВМФ Bunker B.
Мазут № 6 — это высоковязкое остаточное масло, требующее предварительного нагрева до 104–127 °C (219–261 °F). Остаток означает материал, остающийся после выкипания более ценных фракций сырой нефти. Остаток может содержать различные нежелательные примеси, включая 2% воды и 0,5% минерального масла . Это топливо может быть известно как остаточное топливо (RFO) по спецификации ВМФ Bunker C или по тихоокеанской спецификации PS-400. [8]
Британский стандарт BS 2869 « Топливные масла для сельскохозяйственных, бытовых и промышленных двигателей » определяет следующие классы топливных масел:
Топливо класса C1 и C2 представляет собой топливо типа керосина. C1 предназначено для использования в приборах без дымохода (например, лампах ). C2 предназначено для испарительных или распылительных горелок в приборах, подключенных к дымоходам.
Топливо класса A2 подходит для мобильных внедорожных применений , которым требуется топливо без содержания серы . Топливо класса D похоже на класс A2 и подходит для использования в стационарных применениях, таких как бытовое, коммерческое и промышленное отопление. Стандарт BS 2869 разрешает топливу классов A2 и D содержать до 7% (об./об.) биодизеля ( метиловый эфир жирной кислоты , FAME) при условии, что содержание FAME соответствует требованиям стандарта BS EN 14214.
Классы E–H — это остаточные масла для распылительных горелок, обслуживающих котлы или, за исключением класса H, определенные типы более крупных двигателей внутреннего сгорания. Классы F–H всегда требуют подогрева перед использованием; топливо класса E может потребовать предварительного подогрева в зависимости от условий окружающей среды.
Мазут — это остаточное топливо, часто получаемое из российских нефтяных источников и либо смешанное с более легкими нефтяными фракциями, либо сжигаемое напрямую в специализированных котлах и печах. Он также используется в качестве нефтехимического сырья. Однако в российской практике «мазут» — это обобщающий термин, примерно синонимичный топливу в целом, который охватывает большинство типов, упомянутых выше, за исключением американских марок 1 и 2/3, для которых существуют отдельные термины ( керосин и дизельное топливо /соляровое масло соответственно — российская практика не делает различий между дизельным топливом и печным топливом). Он далее разделяется на два сорта: «флотский мазут», аналогичный американским маркам 4 и 5, и «печной мазут», самая тяжелая остаточная фракция сырой нефти, почти точно соответствующая американскому топливу № 6 и далее сортируемая по вязкости и содержанию серы.
В морской отрасли для мазутов используется другой тип классификации:
В отличие от обычного дизельного топлива судовое дизельное топливо содержит некоторое количество тяжелого топлива.
CCAI и CII — два индекса, описывающие качество воспламенения остаточного мазута, и CCAI особенно часто рассчитывается для судового топлива. Несмотря на это, судовое топливо по-прежнему котируется на международных рынках бункеровки с максимальной вязкостью (которая установлена стандартом ISO 8217 — см. ниже) из-за того, что судовые двигатели рассчитаны на использование топлива с разной вязкостью. [9] Единицей измерения вязкости является сантистокс (сСт), а наиболее часто цитируемые виды топлива перечислены ниже в порядке убывания стоимости, сначала самые дешевые.
Плотность также является важным параметром для нефтяного топлива, поскольку судовое топливо очищается перед использованием для удаления воды и грязи из масла. Поскольку очистители используют центробежную силу , масло должно иметь плотность, которая существенно отличается от плотности воды. Старые очистители работают с топливом, имеющим максимальную плотность 991 кг/м3; с помощью современных очистителей также можно очищать масло с плотностью 1010 кг/м3.
Первый британский стандарт для мазута появился в 1982 году. Последний стандарт — 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 по экологически важным параметрам, таким как содержание серы. Последний стандарт также запретил добавление отработанного смазочного масла (ULO).
Некоторые параметры судовых топлив согласно ISO 8217 (3-е изд. 2005 г.):
Бункерное топливо или бункерная нефть технически является любым типом мазута, используемого на борту водных судов . Его название происходит от угольных бункеров, где изначально хранилось топливо. В 2019 году крупные суда потребили 213 миллионов метрических тонн бункерного топлива. [12] Австралийская таможня и австралийское налоговое управление определяют бункерное топливо как топливо, которое питает двигатель корабля или самолета. Бункер A — это мазут № 4, бункер B — № 5, а бункер C — № 6. Поскольку № 6 является наиболее распространенным, «бункерное топливо» часто используется как синоним № 6. Топливный мазут № 5 также называют специальным топливом ВМС ( NSFO ) или просто военно-морским специальным ; № 5 или 6 также обычно называют тяжелым топливом ( HFO ) или печным топливом ( FFO ); высокая вязкость требует нагрева, обычно с помощью рециркуляционной паровой системы низкого давления, прежде чем нефть можно будет перекачать из бункерного резервуара. В современной морской практике бункеры редко маркируются подобным образом.
С 1980-х годов Международная организация по стандартизации (ISO) является общепринятым стандартом для судового топлива (бункеров). Стандарт указан под номером 8217, с последними обновлениями в 2010 и 2017 годах. Последняя редакция спецификации бункерного топлива — ISO 8217: 2017. Стандарт делит топливо на остаточное и дистиллятное. Наиболее распространенными остаточными топливами в судоходной отрасли являются RMG и RMK. [13] Различия между ними в основном заключаются в плотности и вязкости, при этом RMG обычно поставляется при 380 сантистоксах или менее, а RMK — при 700 сантистоксах или менее. Суда с более совершенными двигателями могут обрабатывать более тяжелое, более вязкое и, следовательно, более дешевое топливо. Руководящие органы по всему миру, например , Калифорния, Европейский союз, создали зоны контроля выбросов (ECA), которые ограничивают максимальное содержание серы в топливе, сжигаемом в их портах, чтобы ограничить загрязнение, снижая процент серы и других твердых частиц с 4,5% м/м до всего лишь 0,10% по состоянию на 2015 год внутри ECA. По состоянию на 2013 год 3,5% по-прежнему разрешалось за пределами ECA, но Международная морская организация запланировала снизить требования к содержанию серы за пределами ECA до 0,5% м/м к 2020 году. [14] Именно здесь в игру вступают судовые дистиллятные топлива и другие альтернативы [15] использованию тяжелого бункерного топлива. Они имеют схожие свойства с дизельным топливом № 2, которое используется в качестве дорожного дизельного топлива по всему миру. Наиболее распространенными сортами, 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]
Тяжелое топливо по-прежнему является основным топливом для круизных судов , туристического сектора, который ассоциируется с чистым и дружелюбным образом. В резком контрасте, выбросы выхлопных газов - из-за высокого содержания серы в HFO - приводят к экологическому балансу, значительно худшему, чем для индивидуальной мобильности. [19] [20] [21]
Термин « бункеровка » в широком смысле относится к хранению нефтепродуктов в резервуарах (среди прочих, разрозненных значений). Точное значение может быть дополнительно уточнено в зависимости от контекста. Возможно, наиболее распространенное, более специализированное использование относится к практике и бизнесу заправки судов. Бункеровочные операции проводятся в морских портах и включают хранение бункерного (судового) топлива и поставку топлива судам. [22]
В качестве альтернативы «бункеровка» может применяться к судовой логистике загрузки топлива и распределения его по имеющимся бункерам (бортовым топливным бакам). [23]
Наконец, в контексте нефтяной промышленности Нигерии бункеровка [24] стала означать незаконный отток сырой нефти (часто впоследствии перерабатываемой на импровизированных предприятиях в более легкое транспортное топливо) путем несанкционированного проделывания 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 метрических тонн мазута. С 1 января 2020 года правила, установленные Международной морской организацией (ИМО), требуют от всех морских судов использовать мазут с очень низким содержанием серы (0,5% серы) или устанавливать системы очистки выхлопных газов для удаления избыточного диоксида серы. Выбросы с судов, как правило, контролируются следующими пределами содержания серы в любом мазуте, используемом 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 дополнительным энергетическим и капитальным затратам [26] и может повлиять на цену и доступность топлива. При правильной оценке избыточное дешевое, но грязное топливо найдет свой путь на другие рынки, в том числе вытесняя часть берегового производства энергии в странах с низкой защитой 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, внутренняя транспортировка может осуществляться с использованием барж . Более легкие виды мазута также могут транспортироваться 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 контролируются выбросы от промышленности и дорожного движения . Переключение вспомогательных двигателей с тяжелого мазута на дизельное топливо на причале может привести к значительному сокращению выбросов, особенно для SO 2 и PM . Выбросы CO 2 от проданного бункерного топлива не добавляются к национальным выбросам парниковых газов. Для небольших стран с крупными международными портами существует важное различие между выбросами в территориальных водах и общими выбросами проданного топлива. [18] На Третьей конференции сторон 1997 года в Киото, Япония, страны согласились исключить бункерное топливо и многосторонние военные операции из общих национальных выбросов после настояния делегации США по изменению климата на таких исключениях. [28]
выбросов SOx и твердых частиц применяется ко всему топливу
, которое побудит перейти на «гораздо более разнообразный топливный поддон»
компании создают образ яркого, чистого и экологически чистого сектора туризма. Но все наоборот. Одно круизное судно выбрасывает в атмосферу столько же загрязняющих веществ, сколько пять миллионов автомобилей, проезжающих то же расстояние, потому что эти суда используют тяжелое топливо, которое на суше пришлось бы утилизировать как опасные отходы».... «Тяжелое нефтяное топливо может содержать в 3500 раз больше серы, чем дизельное топливо, которое используется для наземных транспортных средств. На судах нет технологий очистки выхлопных газов, таких как фильтры твердых частиц, которые являются стандартными для легковых и грузовых автомобилей
{{cite web}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )