Что такое мазут: марки, производство и применение

Мазут - один из важнейших нефтепродуктов, широко используемый в промышленности и энергетике. От того, насколько эффективно происходит его производство, транспортировка и использование, зависит работа многих предприятий и даже целых отраслей.

Определение мазута, его состав и свойства

Мазут представляет собой темно-коричневую или почти черную вязкую жидкость, которая образуется в процессе переработки нефти. Это один из остаточных нефтепродуктов, получаемых после отгонки легких фракций (бензин, керосин, дизельное топливо).

Точное определение мазута дано в ГОСТ 10585-2013:

Мазут - жидкий нефтепродукт, получаемый в результате перегонки нефти или нефтепродуктов и выкипающий при температуре выше 350 °C.

Основными компонентами мазута являются:

• Углеводороды с молекулярной массой 400-1000
• Нефтяные смолы с молекулярной массой 500-3000
• Асфальтены и карбены
• Металлоорганические соединения (V, Ni, Fe и др.)

Кроме того, в состав мазута всегда входит некоторое количество:

• Воды
• Механических примесей
• Минеральных солей

Основные физико-химические свойства мазута:

• Плотность - 0,89-1 г/см3
• Вязкость - 8-80 мм2/с
• Температура застывания - 10-40 °C
• Содержание серы - 0,5-3,5%
• Зольность - до 0,3%
• Низшая теплота сгорания - 39,4-40,7 МДж/кг

Эти характеристики напрямую зависят от состава исходной нефти. Чем выше содержание смол и асфальтенов, тем больше плотность и вязкость мазута, ниже температура застывания.

Способы производства мазута

Основной технологический процесс получения мазута - перегонка (ректификация) нефти. Сырая нефть поступает в ректификационную колонну, где при нагревании и пониженном давлении происходит выделение легких фракций с наименьшей температурой кипения.

Затем в процессе вакуумной перегонки выделяются более тяжелые фракции, вплоть до мазута. Мазут отбирается из нижней части колонны при температуре 350-360°C. Дальнейший нагрев и выделение фракций нецелесообразно, так как образуется твердый остаток - гудрон.

Помимо нефти, мазут в небольших объемах можно получать из:

• Горючих сланцев
• Бурых углей
• Торфа

Однако подобные технологии пока не получили широкого распространения.

Марки мазута и их характеристики

В зависимости от плотности при температуре 50°C, мазут подразделяется на следующие марки:

• М-100 - плотность более 940 кг/м3
• М-40 - плотность 860-940 кг/м3
• Ф-5 (флотский мазут) - плотность менее 860 кг/м3

Как видно, наиболее легким является флотский мазут Ф-5. Он используется в качестве топлива на морских и речных судах. М-40 применяется главным образом для бытового отопления в частном секторе. А М-100 - самый тяжелый и вязкий мазут топочный, он используется на крупных промышленных котельных.

Транспортировка и хранение мазута

Из-за высокой вязкости основные трудности при работе с мазутом возникают на этапах его транспортировки и хранения. Чтобы облегчить эти процессы, мазут предварительно разогревают до температуры 60-80°C.

Основные способы перевозки мазута:

• Железнодорожным транспортом в специальных цистернах
• Морским транспортом в танкерах
• Автомобильным транспортом в цистернах и термосах
• По трубопроводам

Для длительного хранения используют стальные резервуары вместимостью от 100 до 5000 м3. Обычно их размещают под землей. Температура мазута при хранении не должна опускаться ниже 40°C.

Применение мазута

Жидкое топливо мазут широко используется:

• На тепловых электростанциях
• В промышленных и отопительных котельных
• Как сырье для производства битума
• В судовых двигателях (флотский мазут Ф-5)
• Для нужд железнодорожного транспорта

Кроме того, мазут иногда применяют в качестве топлива в частном секторе для автономного отопления домов и хозпостроек (марка М-40).

Меры безопасности при работе с мазутом

Несмотря на широкое применение, мазут относится к опасным и токсичным веществам. Пары нефтепродукта обладают наркотическим и канцерогенным действием. Кроме того, мазут обладает высокой адгезией (способностью прилипать) к различным поверхностям, его очень сложно удалить с одежды, инструментов и оборудования.

Поэтому при любых работах, связанных с мазутом, обязательно использование средств индивидуальной защиты (СИЗ):

• Защитный комбинезон или фартук из плотной ткани
• Перчатки
• Защитные очки
• Респиратор

Если все же произошло загрязнение одежды или кожных покровов мазутом, необходимо использовать специальные моющие средства, чем отстирать мазут:

• Дизельное топливо
• Керосин
• Растворители 646, 647, 649

Затем загрязненные участки тщательно промыть теплой водой с мылом.

Утилизация отработанного мазута

Отработанный мазут, который больше не пригоден для использования по прямому назначению, подлежит регенерации или утилизации.

Для регенерации применяют метод вакуумной перегонки, который позволяет выделить из отработанного мазута ценные фракции и использовать их повторно в качестве топлива.

Если регенерация невозможна, применяют следующие методы утилизации:

1. Сжигание в специальных печах
2. Закачка в глубокие подземные горизонты
3. Использование в дорожном строительстве

Тенденции на мировом и российском рынках мазута

На мировом рынке в последние годы наблюдается тенденция к снижению спроса на мазут. Это связано с переходом многих стран на использование более экологичных видов топлива, таких как природный газ.

Крупнейшими импортерами мазута в мире являются Сингапур (доля 10,2%), Китай (9,9%), США, Нидерланды, Франция. В то же время экспорт российского мазута за рубеж в 2020 году сократился на 13% по сравнению с предыдущим годом.

На внутреннем российском рынке также наблюдается тенденция к снижению производства и потребления мазута топочного. Во многом это обусловлено переходом промышленных предприятий и коммунальных служб на использование природного газа.

Перспективы развития производства и использования мазута

Несмотря на общую тенденцию к снижению спроса, мазут еще долго будет оставаться востребованным энергоносителем. Это связано с его относительной дешевизной по сравнению с другими видами топлива.

Крупнейшими потребителями мазута останутся предприятия металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Для них переход на альтернативные источники энергии потребует колоссальных капиталовложений.

Перспективным направлением также является использование мазута в качестве сырья для производства различных нефтехимических продуктов - масел, битумов, кокса и других.

Стоимость мазута на российском рынке

Цены на мазут в России подвержены значительным колебаниям и зависят от многих факторов: стоимости нефти, объемов поставок, времени года, региона и других.

В среднем по стране цена за тонну мазута 100 в 2022 году составляла около 15 000 рублей. Для сравнения, в 2021 году аналогичный показатель не превышал 9500 руб./т.

Как видно из таблицы, наибольшая цена за тонну мазута 100 сложилась в Уральском федеральном округе, наименьшая - в Центральном.

Влияние пандемии COVID-19 на рынок мазута

Пандемия коронавируса и связанные с ней ограничения также не могли не отразиться на мировой торговле мазутом. Из-за снижения промышленного производства резко упал спрос, что привело к падению цен более чем на 50%.

Однако уже к концу 2020 года ситуация стабилизировалась, а в 2021-2022 годах наметилась тенденция к восстановлению объемов потребления и производства мазута.

Экологические аспекты производства и использования мазута

Мазут относится к числу экологически "грязных" видов топлива. При его сжигании в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ:

• Оксиды серы и азота
• Твердые частицы (сажа)
• Полиароматические углеводороды
• Тяжелые металлы

Особенно велико загрязнение воздуха в районах расположения крупных ТЭС и промышленных предприятий, использующих мазутное топливо.

Чтобы снизить негативное воздействие на окружающую среду, осуществляется постепенный перевод котельных на более экологичные виды топлива (газ), а также применяются различные методы очистки дымовых газов.

Требования промышленной безопасности при работе с мазутом

Любая деятельность, связанная с производством, транспортировкой и хранением мазута должна осуществляться в соответствии с требованиями промышленной безопасности и охраны труда.

К таким требованиям относятся:

• Наличие разрешительной документации
• Аттестация персонала
• Соблюдение правил транспортировки и хранения
• Использование средств индивидуальной защиты
• Проведение инструктажей по охране труда
• Регулярный контроль состояния оборудования

В случае разлива мазута оперативно принимаются меры по локализации и ликвидации последствий.

Для отстирки загрязненных нефтепродуктом поверхностей и оборудования применяют специальные моющие средства, нейтрализующие токсичное воздействие.

Перспективы замены мазута на альтернативные виды топлива

Несмотря на масштабы производства и потребления, в долгосрочной перспективе ожидается постепенный отказ от использования мазута как топлива.

Это связано как с экологическими соображениями, так и стремлением многих стран к энергонезависимости.

К основным альтернативам мазуту относятся:

• Природный газ
• Атомная энергетика
• Возобновляемые источники (солнце, ветер, геотермальная энергия)

Однако полностью отказаться от мазута в ближайшие 10-15 лет вряд ли получится по экономическим соображениям. Потребуются колоссальные инвестиции для перевода всех мазутных котельных на альтернативные виды топлива.