Архив за ноября, 2014

Виды мазута

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).

Содержание серы

Данный нефтепродукт классифицируют и по содержанию серы, которая оказывает определяющее влияние на состав дымовых газов при сгорании вещества. В таблице указана максимальная массовая доля серы в процентах для каждого вида топлива:

Свойства нефтепродуктов

Нефтепродукты применяются практически везде: изготовление топлива, резины, пластика, медикаментов, косметики и пр. Такая универсальность обусловлена тем, что сырая нефть и продукты ее перегонки обладают уникальными характеристиками, определенный набор которых позволяет получать самые разные по назначению вещества. Основные свойства нефтепродуктов, в том числе физико-химические, вытекают из их плотности, вязкости, температуры вспышки и плавления, коэффициента объемного расширения, испаряемости и др.

Физические свойства нефтепродуктов

Представляя собой маслянистую жидкость определенной консистенции, нефтепродукты практически всегда имеют темно-коричневый цвет. Они не растворяются в воде, не проводят электрический ток и независимо от своей относительной и абсолютной плотности являются горючими. Важнейший физический параметр любого нефтепродукта – вязкость. Так называют силу трения, возникающую между несколькими слоями жидкости при их движении. На величину вязкости нефтепродукта влияют следующие факторы:

• химический состав
• плотность вещества
• температура

Все эти факторы являются переменными, поскольку с повышением температуры уменьшаются плотность и вязкость, а в некоторых случаях меняется даже химический состав продукта.

Химические свойства нефти

Любые нефтепродукты, рассматриваемые по элементарному составу, будут во многом схожи между собой. Прежде всего, в каждом из них можно обнаружить углерод и водород, которые образуют углеводородные группы различного строения. Из последних образуются газы (углероды С1-С4), жидкости (С5-С16 жидкости) и парафины (от С17).

К примеру, образование одновременно из 5 углеводородных групп позволяет получить более плотные нафтены, используемые при создании смазочных и моторных масел. С6H6 – цепочка из 6 групп с двойными связями – это бензолы, плотность которых гораздо больше плотности воды, что позволяет им выступать в качестве растворителей.

Опасные свойства нефтепродуктов

Некоторые специфические свойства нефтепродуктов относят к опасным свойствам. К примеру, данные вещества являются огнеопасными, что объясняется присущей для них горючестью и легковоспламеняемостью. Определяет степень этой опасности температура вспышки паров – минимальная температура, при которой смесь мгновенно вспыхивает при контакте с огнем.

Еще одно опасное свойство – взрывоопасность. В данном случае речь идёт о высоком процентном содержании паров нефтепродукта, которое при поднесении открытого огня приводит к взрыву. Также стоит упомянуть электризацию нефтяных продуктов, т.е. образование статического электричества в результате действия сил трения нефти о стенки трубопровода при транспортировке. Данный эффект возможен и при трении веществ о воздух (так называемый эффект Ленарда).

Среди опасных свойств данных веществ специалисты упоминают испаряемость, с которой борются при помощи использования герметизированных резервуаров; вязкость, которая приводит к затруднению ее транспортировки; и вредность паров, которые являются ядовитыми, в частности, если речь идет о тяжелых или этилированных бензинах.

Проектирование складов нефтепродуктов

Ввиду наличия у нефтепродуктов опасных свойств у производителей и потребителей различных видов топлива нередко стоит проблема строительства складских помещений, в которых можно безопасно хранить бензин, мазут, битум, дизельное топливо, растворители и т.д.  Сегодня проектирование складов нефти и нефтепродуктов осуществляется по нормам, указанным в СНиП 2.11.03-93, пришедшем на замену СНиП II-106-79. Его полное название – «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы».

В начале этого документа оговариваются объекты, к которым данные нормы не применимы ввиду их особой спецификации: подземные хранилища, склады сжиженных газов, синтетических жирозаменителей, а также нефтепродуктов негражданского назначения, где давление насыщенных паров при t 20°C превышает 93,1 кПа (700 мм рт.cт.) Все остальные склады нефти и нефтепродуктов должны возводиться согласно действующему СНиП.

Требования к складам нефтепродуктов

Прежде чем разработать требования к подобным объектам, специалисты выделили несколько категорий складов нефтепродуктов:

• I кат. – общая вместимость более 100000 м³
• II кат. – 20000-100000 м³
• IIIа кат. – 10000-20000 м³
• IIIб кат. – 2000-10000 м³
• IIIв кат. – менее 2000 м³

Под общей вместимостью склада понимается суммарный объем хранимого в таре и резервуарах продукта (номинальный объем).

В зависимости от категории объекта СНиП устанавливает нормы минимального расстояния от зданий и сооружений, от наземных резервуаров, от сливоналивных устройств и т.д. К примеру, склады нефти и нефтепродуктов I категории следует располагать на расстоянии минимум 100 м от сооружений и зданий соседних предприятий, 100 м – от лесных массивов, 150 м – от железнодорожных станций, 75 м – от автомобильных дорог, 200 м – от жилых зданий, 200 м – от водопроводных сооружений и т.д. Соответственно, к объектам II и III категорий предъявляются более «мягкие» требования. Нормы расстояний, указанные в СНиП 2.11.03-93, также касаются минимально возможных расстояний до собственных технологических объектов и территорий склада нефтепродуктов.

Нормы проектирования складов нефтепродуктов

Расходные склады и нефтебазы возводятся не только с учетом их физического месторасположения. Отдельные нормы касаются видов используемых резервуаров для хранения нефтепродукта. Они могут иметь плавающую крышу, стационарную крышу и понтон. В каждом конкретном случае выработаны требования к номинальному объему резервуаров, которые устанавливаются группами, допустимой общей вместимости такой группы, минимальному расстоянию между ними, а также видам разрешенных к хранению нефтепродуктов.

Например, для наземных резервуаров, объем которых не превышает 400 м³, сооружается площадка (обычно на одном фундаменте), где ёмкости объединяются в группы вместимостью не более 4000 м³. Минимальное расстояние между двумя резервуарами соседних групп должно составлять не менее 15 метров.

Если речь идет о подземных резервуарах, то расстояние между стенками двух соседних ёмкостей может составлять всего один метр. При этом площадь зеркала одного подземного резервуара не должна превышать 7000 м².

Транспортировка нефтепродуктов

Нефтепродукт – это жидкое, достаточно тяжелое, но при этом пожаро- и взрывоопасное вещество, перевозка которого требует соблюдения особых условий. Еще одним критерием, значительно влияющим на особенности транспортировки жидких нефтепродуктов, является необходимость доставки достаточно больших объемов вещества. Всё это обуславливает выбор вида транспортировки, который может включать один или одновременно несколько способов:

• автомобильный транспорт (автоцистерны)
• железнодорожный транспорт
• морской танкер
• нефтепровод

Организация транспортировки нефтепродуктов

Самым оптимальным и высокоэффективным способом транспортировки нефтепродуктов принято считать использование нефтепроводов. Они могут быть наземными и подземными, состоять из труб диметром до полутора метров. Движение среды в них обеспечивается мощными насосными станциями, которые обеспечивают разность давлений на разных концах трубопровода. Чтобы понять, какой объем продукта может доставить нефтепровод потребителю, достаточно знать, что независимо от диаметра труб скорость движения среды может достигать 3 м/с (10,8 км/ч).

Еще один способ перевозки больших объемов нефти – применение морского танкера. Данное судно обычно имеет большое водоизмещение: самые крупные могут принимать на борт до 400 тысяч тонн нефтепродукта. Такой вид транспортировки отличается дешевизной, поэтому в наши дни обеспечивает основной объем всех международных перевозок нефти.

Транспортировка нефтепродуктов железнодорожным транспортом менее востребована, поскольку требует относительно больших трудозатрат. Вместе с тем, это идеальный вариант доставки больших объемов нефти в регион, куда проложена железная дорога.

Наконец, самые малые объемы нефтепродукта доверяют перевозить автомобильному транспорту. Цистерны вместимостью 20-25 тонн позволяют доставлять бензин, дизельное топливо, мазут на автозаправочные станции, автобазы, военные части и т.д.

Потери при транспортировке нефтепродуктов

Перевозка нефтепродуктов всегда связана с таким явлением, как естественная убыль. Речь идет о потерях вещества, то есть уменьшении его массы, что происходит в результате воздействия определенных внешних факторов (течь емкости, налипание нефти и пр.), а также физико-химических свойств самих углеводородов (например, испарение). Применяемые сегодня нормы естественной убыли предусматривают все возможные варианты потери продукта, включая те, которые возникают в результате проведения товарно-транспортных операций, использования технологического оборудования и даже кражи вещества. Кроме того, учитываются возможные потери в результате стихийных бедствий и технологических аварий.

Стоит отметить, что применять нормы естественной убыли нефтепродуктов при их транспортировании можно в любых случаях, не связанных с нарушениями требований технических условий, действующих стандартов и правил технической эксплуатации специального транспорта, используемого в работе.

Цистерны для нефтепродуктов

Цистерна – лучший вариант емкости для хранения и транспортировки нефти. Подобная тара применяется и на автомобильном, и на ж/д транспорте, используют её и для хранения больших объемов нефти и производных веществ. Сегодня отдельно разрабатываются цистерны под нефтепродукты светлые и темные.

Цистерны для светлых нефтепродуктов

В этом случае речь идет об автоцистернах, которые обеспечивают транспортировку и временное хранение керосина, бензина, печного и дизельного топлива. Изготавливают данную тару из алюминиевых листов марки Амг5 (по ГОСТу 21631) либо из стали марки 09Г2С (по ГОСТу 19281). Непременные атрибуты цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов:

• заливная горловина
• запорные элементы
• дыхательный клапан

При необходимости на ёмкость может устанавливаться дополнительное оборудование:

• счетчики
• насосы
• система вывода паров
• усовершенствованный узел выдачи топлива и пр.

Основное предназначение данных цистерн – использование в составе специализированных транспортных средств, осуществляющих транспортировку, а также слив и налив жидких опасных грузов 3 класса.

Цистерны для темных нефтепродуктов

К темным нефтепродуктам относят мазут, битум, сырую нефть и прочие углеводородные вещества, которые требуют постоянного подогрева, без которого их транспортировка может быть серьезно затруднена. Причина – высокая плотность и вязкость продукта, которая может быть уменьшена только увеличением температуры вещества.

Для перевозки таких веществ используются специальные цистерны – битумовозы, устанавливаемые на автомобильное шасси или площадку железнодорожного вагона. В целом, это та же цистерна, но имеющая дополнительное оборудование:

• систему подогрева
• обязательную теплоизоляцию
• поддерживающее обогрев электрооборудование

В качестве основного материала изготовления цистерны используется высококачественная и коррозионно-стойкая конструкционная сталь либо специальный алюминиевый сплав. Теплоизоляция цистерны для темных нефтепродуктов обычно выполняется из пенополиуретана. Здесь также присутствуют все атрибуты, обеспечивающие слив нефтепродуктов из железнодорожных и автомобильных цистерн, которые могут быть в виде прицепов, полуприцепов и ж/д цистерн.

Цистерны для хранения

Это особая категория тары, которая предназначена для длительного хранения и последующей выдачи горюче-смазочных материалов. Она представлена двустенными резервуарами, обладающими повышенной надежностью и герметичностью. Здесь также обязательно присутствие дыхательных клапанов, а также систем контроля герметичности. Обычно такие емкости делают из стали, которая снаружи покрывается двухкомпонентной диэлектрической антикоррозионной полиуретановой краской. В результате, цистерна получает своеобразную пластиковую капсулу, которая не имеет даже малейших пор. Все это позволяет полностью изолировать емкость, например, при её размещении под землёй.

Нефтяные компании мира

В связи с тем, что нефтяная отрасль во многом не поддается привычным критериям, применимым к производственной сфере, разработка методик определения уровня достижений нефтяных компаний продолжается и поныне. Основные активы отрасли – это наличие месторождений с достаточными запасами. При этом следует учитывать, что запасы имеют тенденцию к уменьшению. Как это учесть в оценках?

Если за основу рейтинга брать ежедневный объем добычи нефтепродуктов, то в 20-ке наиболее значимых нефтяных компаний мира в 2013 г. лидерство сохранилось за Saudi Aramco, «Газпромом», Национальной нефтяной компанией Ирана и ExxonMobil. Догоняя лидеров, наращивает присутствие в нефтяном мире «Роснефть». В прошлом году ежесуточно топ-нефтяные компании наращивали добычу в среднем до 4 млн. баррелей в нефтяном эквиваленте (цифра предшествующего года – 3,4 млн. баррелей).

Рейтинг-2013

Подобный тип рейтинга 2013 года представляет список крупнейших газо-нефтяных компаний мира в таком виде:

1. Saudi Aramco (Саудовская Аравия) – 12,7 млн. баррелей
2. Газпром (Россия) – 8,1 млн. баррелей
3. Национальная нефтяная компания Ирана – 6,1 млн. баррелей
4. ExxonMobil (США) – 5,3 млн. баррелей
5. Роснефть (Россия) – 4,6 млн. баррелей
6. Royal Dutch Shell (Голландия, Великобритания) – 4 млн. баррелей
7. PetroChina (Китай) – 3,9 млн. баррелей
8. Pemex (Мексика) – 3,6 млн. баррелей
9. Chevron (США) – 3,5 млн. баррелей
10. Kuwait Petroleum Company (Кувейт) – 3,4 млн. баррелей.

В последующую 10-ку вошли британская ВP, французская Тотал, бразильская Petrobras, российский «Лукойл» и др.

Если же применить иной критерий, как это делает журнал Fortune, а именно: за основу взять полученную компанией выручку, то места будут распределены по-иному. Некоторые из лидеров, указанные ранее в данном рейтинге, вполне могут оказаться далеко от первой десятки. Например, Royal Dutch Shell, не попавшая в двадцатку, в данном рейтинге прошлого года оказалась на втором месте, компания PetroChina – на четвертом, будучи на седьмом в двадцатке. Роснефть – 46-я.

Рейтинг нефтяных компаний России 2014 г.

В международных рейтингах российские компании регулярно присутствуют в 10-20-ке лучших. В этом году Газпром и Роснефть пока в ТОП-10 по среднесуточной добыче в нефтяном эквиваленте. Есть еще рейтинг Forbes Global 2000, который рассчитывается по выручке, прибыли, активам и рыночной стоимости с учетом дочерних предприятий. Затем специалисты подсчитывают общую сумму баллов. Чтобы попасть в список журнала Forbes в 2014 г. российским компаниям нужно было преодолеть порог в $4,04 млрд. выручки, $250,9 млн. прибыли, $8,20 млрд. активов и $4,86 млрд. рыночной стоимости.

Это сумели сделать Газпром, Роснефть, Лукойл, Сургутнефтегаз, Транснефть, Новатэк, Татнефть, т.е. в  рейтинговом списке Forbes Global 2000 оказалось семь компаний нефтегазовой отрасли России. Первой среди нефтедобывающих компаний стала Лукойл, второй – «Сургутнефтегаз» В целом, в рейтинге всей совокупности попавших в список компаний России 24,7% выручки принадлежит именно нефтегазовым структурам.

Государственные стандарты (ГОСТ) на мазут

Мазут, который получается путем переработки нефти, а также газоконденсатного сырья и продуктов вторичной переработки нефтепродуктов, в переводе с арабского неблагозвучно звучит как «отбросы», но, тем не менее, широко распространен в качестве топлива. Это нефтяное топливо используется:

• в паровых котлах
• в котельных установках
• в промышленных печах
• в качестве моторного топлива
• как бункерное топливо
• как флотский мазут
• для крейцкопфных дизелей

Наиболее известные и используемые сегодня виды мазута относятся к топочным, прямогонным, крекинг-мазутам, флотскому и печному бытовому топливу. Каждый из них имеет определенные характеристики, которые обеспечивают его безопасность для жизнедеятельности людей, экологии, т.е. их конечные качества соответствуют ГОСТ.

Общие требования ГОСТ

К числу наиболее характерных требований ГОСТ 10585-99 «Топливо нефтяное. Мазут» следует отнести: санитарно-гигиенические, пожаро- и взрывоопасность, обеспечение защиты работающих на производстве и транспортировке мазута (особенно органов дыхания, рук и ног рабочих), охрану атмосферы. Для мазута важны стандарты текучести и застываемости, определение высшей теплоты сгорания.

Основной показатель – вязкость, от которой зависит полнота сгорания, возможность загрузки в цистерны, эффективность действия форсунок и т.п. Содержание серы в топливе – еще один важный параметр: чем меньше серы в мазуте, тем лучше качество продукта и меньше дымовых газов. Стандарт вязкости колеблется от 8 до 80 мм²/с и измеряется при температуре 100°С. Сера в составе мазута не должна превышать 3,5%. В зависимости от данных стандартов, а также от того, где и в какой среде будет использоваться мазут, каково в нем содержание серы и зольности разрабатываются определенные его марки.

Мазут М100 ГОСТ 10585-75

Марка М-100 – топливная, применяется для транспорта и различных котельных установок. Нефтепродукту этой марки присущи: незначительное число примесей, малозольность, отсутствие водорастворимых кислот и щелочей. Температура застывания топочного мазута по ГОСТУ 10585-99 определена в 25°С, а вспышки – в 110°С. Сера здесь содержится в предельных значениях 3,5%. Транспортировать данную марку топлива можно в цистернах по железной дороге и битумовозах.

В отличие от М-100 мазут флотский обладает более низкими вязкостью, температурой застывания, зольностью и калорийностью, поскольку представляют собой смесь продуктов первичной и вторичной перегонки нефти, включая дизельные фракции. Это обусловлено применением флотского мазута в судовых дизелях и газотурбинных установках. В соответствии с ГОСТ производятся марки флотского мазута Ф5 и Ф12, где цифры обозначают условную вязкость при t=50°C. При этом существуют иные параметры, специально подобранные для конкретных морей.

Из М-100 получают марку М-40, добавив в него дизельное топливо. Основные качественные характеристики топочного мазута М 40 по ГОСТ намного превосходят М-100. Он обладает меньшей вязкостью, поскольку дизельные «добавки» на 10-15% увеличивают его «текучесть» и снижают температуру застывания. Ниже у него и температура вспышки.

Вязкость мазута

Мазут, являющийся продуктом первичной перегонки нефти, может быть маловязким и высоковязким. Во втором случае в веществе отмечается относительно большее содержа­ние парафина и смолистых веществ, которое уменьшается при увеличении температуры. Вязкость мазута – это важнейший эксплуатационный критерий нефтепродукта, который определяет свойства слива мазута, его транспортировки, сжигания и перекачки. Облегчить протекание всех этих операций можно при уменьшении вязкости, то есть при постоянном подогреве вещества.

Единица измерения данного параметра – условная вязкость (ВУ), которая выражается в условных градусах. При этом данное значение равно отношению времени, необходимого для выхода 200 мл мазута из вискозиметра при определенной температуре ко времени выхода 200 мл дистиллированной воды, имеющей температуру 20°С. В зависимости от значения вязкости различают несколько марок мазута, где каждой из них присуща своя температура застывания вещества. Сорта наиболее высокой вязкости застывают при 25°С, поэтому такой мазут нередко подогревают до t 60-70°С, позволяющей осуществлять перекачивание продукта.

Динамическая и кинематическая вязкость

Для любой жидкости, в том числе для мазута, технологи рассчитывают значение динамической и кинематической вязкости. В первом случае значение, измеряемое в Н*с/м2 или Па*с, можно получить по формуле:

Динамическая вязкость = сила трения двух слоев*расстояние между слоями/разность скоростей этих движущихся слоев

Чтобы получить кинематическую вязкость, измеряемую в м2/с, используют следующее соотношение:

Кинематическая вязкость = Динамическая вязкость/плотность жидкости

Для этого значения была придумана своя специальная единица измерения – стокс. Однако на практике удобнее всего применять единицу в 100 раз меньшую — сантистокс (10−6 м²/с). Сравним вязкость мазута в сантистоксах с вязкостью других жидкостей:

• вода – 1,011 сСТ
• топочный мазут М-100 – 118 сСТ при 80^оС, 50 сСТ при 100^оС
• дизель – 3-6 сСт

Изменение ВУ

Влияние температурного фактора становится наиболее заметным при относительно небольших температурах. Так, подогрев с 40°С до 60°С способен уменьшить ВУ в 4 раза, в то время как на промежутке 100-120°С изменение значения произойдет всего вдвое. Согласно ГОСТ 6258-85 условная вязкость топлива определяется при t 50^оС и 80°С с использованием вискозиметра.

Большинство марок данного нефтепродукта (кроме флотских мазутов) имеют ВУ, находящуюся в пределах 5-12 (при t=50°С). Этого недостаточно не только для эффективного распыления топлива перед его подачей на форсунку, но и для обычной транспортировки или перекачки топлива из железнодорожных цистерн. Вследствие этого нефтепродукт постоянно подвергается предварительной термической обработке, которая преследует понижение вязкости мазута.

В подогреваемом мазуте начинается плавление церезинов и твердых парафинов, что снижает ВУ, однако прекращение термической обработки снова приводит к повышению ВУ: уже спустя несколько дней она возвращается на прежний уровень.