Технология производства и потребительские свойства мазута

 

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ……………………………………………………...3

Введение……………………………………………………4

  1. Область применения мазута……………………6
  2. классификационные признаки мазута………….8
  3. ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА МАЗУТА………………10
  4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МАЗУТА И ЕЁ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ............................................13
  5. НТД на мазут, нормируемые показатели   Качества в соответствии с требованиями стандартов……………………………………………………………….19
  6. контроль качества мазута. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ НА ПРАВИЛА ПРИЕМКИ, ХРАНЕНИЯ, ИСПЫТАНИЯ, ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И МАРКИРОВКИ……………………………………………………………21
  7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………...27
  8. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……….......28
 
 
 
 
 
 

 

     РЕФЕРАТ  

Работа содержит:   28 страниц, 1 табл., 1 рис.,  1 блок-схему.

Ключевые слова: мазут, технология производства мазута, показатели качества, потребительские свойства, контроль качества, стандарты.

Определены потребительские  свойства мазута.

При изучении и  описании технологии производства мазута дана характеристика сырья для их получения, основные стадии производства, приведена блок – схема производства, выявлено влияние технологии, сырья на качество продукции.

Для определения  нормируемых показателей качества мазута изучены соответствующие  стандарты.

Изучены вопросы контроля качества мазута, правила приёмки, транспортирования и хранения готовой продукции 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Уже второе столетие нефть играет решающую роль в снабжении человечества энергией. Кроме того, она является ценнейшим  сырьем для нефтехимического синтеза, а также для производства продуктов различного назначения - от растворителей до кокса и технического углерода. Беларусь - одна из тех стран мира, которые не обладают запасами нефтяного сырья, и нефтеперерабатывающая отрасль нашей страны работает в основном за счёт поставок сырья из России и Венесуэлы. Логично, что в отсутствие богатой местной сырьевой базы проблема рациональной глубокой переработки нефти, получения качественных продуктов с улучшенными экологическими свойствами весьма актуальна. В этой связи подготовка нефти к переработке и первичная переработка - прямая перегонка - имеют огромное значение. Разделение нефти на фракции на атмосферно-вакуумных установках - важная стадия в общей схеме переработки, обеспечивающая сырьем все технологические установки нефтеперерабатывающего предприятия.

     Превращение отечественной нефтеперерабатывающей промышленности в наукоемкую отрасль экономики XXI века трудно представить себе без дипломированных инженеров-технологов, владеющих современными представлениями о природе нефтяного сырья, новейшими мировыми достижениями в области теории и практики технологии переработки нефти, нефтезаводского оборудования и т. д. Структура переработки нефти в различных регионах и странах отличается, несмотря на общемировые тенденции в развитии отрасли. Она в значительной степени зависит от экономических и экономико-географических особенностей потребления разных нефтепродуктов в каждой конкретной стране (или группы стран в регионах); наличия самой нефти, других энергоносителей, степени автомобилизации, потребностей химических производств в углеводородных полупродуктах, совершенства техники, технологии нефтеперерабатывающих предприятии.

       Одним из продуктов переработки  нефти является мазут (возможно, от арабского мазхулат — отбросы) . С одной стороны это лишь остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензина, керосина, дизельного топлива. Но с другой - мазут является котельным топливом, а также сырьём для производства ряда продуктов, таких как смазочные масла, кокс, битумы и моторные масла. Полезность мазута и как сырья для переработки, и как вида топлива не может подвергаться сомнению и является очевидным фактом, особенно в современных условиях мирового экономического кризиса и стремления максимально рационально использовать все имеющиеся ресурсы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                     

        1. Область применения мазута 

Мазут - жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350-360°С. Мазут - это смесь углеводородов (с молекулярной массой от 400 до 1000 г/моль), нефтяных с мол (с молекулярной массой 500-3000 и более г/моль), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Са).

     Мазуты  применяются в качестве топлива  для паровых котлов, котельных  установок и промышленных печей. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчете на исходную нефть. B связи с необходимостью углубления ее 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 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.

     Основные  потребители мазута - промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство. Беларусь производит на основе поставляемого сырья около 1,7 млн. тонн мазута в год. Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла для смазки различных механизмов. Перегонку ведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипения углеводородов и избежать разложения их при нагревании. После перегонки мазута остаётся нелетучая тёмная масса — гудрон, идущая на асфальтирование улиц.

     Топливо мазутное суперлегкое используется в качестве технологического топлива на промышленных предприятиях, на предприятиях теплоснабжения, а также на судах речного флота.

     Основным  аналогом-конкурентом мазута является природный газ. Это обусловлено  тем, что газ более экологичен в сравнении с мазутом, а также тем, что из-за скачков цен на нефть на рынке вышла такая ситуация, что использовать газ в качестве топлива оказалось дешевле, чем нефтепродукты, в том числе и мазут.

     Однако  те же скачки цен могут делать и  наоборот - мазут  дешевле газа, в  этом случае активность его использования в экономике неуклонно растёт даже несмотря на то, что мазутное топливо «грязнее» своего аналога. Более того, мазут также используется и как продукт дальнейшей переработки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. классификационные  признаки мазута

Классификация мазута производится в зависимости  от таких показателей, как: назначение, содержания серы, зольности, вязкости, температуры застывания. Именно в зависимости от этих показателей осуществляется определяется уровень качества, а вследствие чего происходит определение марки мазута. 

В зависимости от назначения, содержания серы и  зольности устанавливаются  следующие марки  мазута: 

  • Флотский  Ф5 видов: II, IV
  • Флотский Ф12                                                       
  • Топочный 40, видов: малозольный, зольный
 
  • Топочный 100, видов: малозольный, зольный                                                     

В обозначение  мазута должна входить марка и  дополнительно:

для флотского  мазута Ф5 - классификация по сере;

для топочных мазутов - классификация по сере, зольности и температуре застывания. 

Примеры обозначения:

- флотский мазут  Ф12;

- флотский мазут  Ф5, II вида;

- топочный мазут  100, IV вида, малозольный, с температурой  застывания 25°С.

Мазут марки  Ф5 получают из продуктов прямой перегонки нефти с добавлением до 22% керосино-газойлевых фракций каталитического или термического крекинга.

Разрешается добавлять  в мазуты депрессорную присадку, допущенную к применению в установленном  порядке. При поставке флотского  мазута Ф5 ВМФ в паспорте указывают наличие депрессорной присадки. 
 

Классификация мазута по ТН ВЭД:

  • Раздел V: Минеральные продукты.
  • Группа 27: Топливо минеральное, нефть и продукты их перегонки, битуминозные вещества, воски минеральные.
  • Товарная позиция 27.10: Нефть и нефтепродукты, полученные из битуминозных пород, кроме сырых; продукты, в другом месте не поименованные или не включённые, содержащие 70 мас % или более нефти или нефтепродуктов, полученных из битуминозных пород, причём эти нефтепродукты являются основными составляющими продуктов; отработанные нефтепродукты.
  • Субпозиция 27.10.19: Прочие.
  • Подсубпозиция 27.10.19.550.0 Топлива жидкие для химических превращений в процессах, кроме указанных в подсубпозиции 27.10.19.510.0.
 

     Классификация мазута по ОКПРБ:

  • Секция D: Продукция перерабатывающей промышленности
 
  • Подсекция DF: Кокс, продукты переработки нефти и ядерное топливо
  • Раздел 23: Кокс продукты переработки нефти и ядерное топливо
  • Группа 23.1:    Продукция коксовых печей
  • Класс 23.10:    Продукция коксовых печей
  • Категория 23.20.1: Продукты переработки нефти
  • Подкатегория 23.20.17: Топливо нефтяное (мазут), не включенное в другие группировки
  • Вид 23.20.17.30: Топливо нефтяное (мазут), применяемое для дальнейшей переработки на нефтеперерабатывающих заводах
  • Подвид 23.20.17.300: Топливо нефтяное (мазут), применяемое для дальнейшей переработки на нефтеперерабатывающих заводах
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3. ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ  СВОЙСТВА МАЗУТА 

   Вязкость  мазута (как и любой другой жидкости) – это свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость мазута зависит от температуры. В настоящее время кинематическая вязкость мазута измеряется при трёх температурах (40°С , 50°С, 100°С) в сантистоксах (сокращенно cST или сСт). Она и измеряется, например, в капилляр - визкозиметрах, как время вытекания определенного количества мазута из очень узкого сосуда при воздействии силы тяжести в мм2/с. Вязкость зависит от содержания смол в нефти, а от содержания смол зависит и само качество мазута  - чем более смолистый мазут, тем более сложным является процесс его сжигания. Соответственно, более качественный мазут-тот, у которого меньше вязкость.

Зольность мазута - это содержание в процентах негорючего (на безводную массу) вещества, которое создаётся из минеральных примесей топлива при его полном сгорании. С повышением вязкости мазута увеличивается зольность, что обусловлено с углублением отбора от нефти малозольных фракций. Высокая зольность мазута характеризует его как менее качественный.

Содержание  серы – это количественная процентная характеристика наличия примесей серы в мазуте. Содержание серы напрямую связано с сернистостью исходной нефти. Чем больше сернистость мазут, тем он более низкого качества. При высокой сернистости мазута происходит коррозия аппаратуры, а при сжигании такого мазута – наносится более серьёзный вред экологии.

Температура застывания – это та температура, при которой налитый в пробирку стандартных размеров нефтепродукт при охлаждении застывает настолько, что при наклоне ее на 45оС уровень жидкости остается неподвижным в течение 1 мин. Температура застывания даёт представление об условиях хранения и транспортировки нефтепродукта.

Массовая  доля механических примесей – это массовая доля тех инертных включений, которые попадают в нефть, из которой получают мазут, во время её добычи. Содержание их колеблется от сотых долей до целых процентов, примеси могут частично оседать на стенках труб, аппаратуры, ускоряя процессы их износа. Соответственно, чем больше механических примесей в мазуте, тем более низким котируется его качество, и наоборот.

Коксуемость мазута характеризуется количеством твёрдого остатка, образующегося при коксовании навески мазута в строго определённых условиях, представляет собой массовую долю, выраженную в процентах. Коксуемость – косвенный показатель содержания в топливе высокомлекулярных смолистых и нестабильных соединений. Чем выше коксуемость топлива, тем меньше процент его сгорания, тем оно более низкого качества.

Массовая  доля воды – количественная мера содержания воды в нефтепродукте. Вода в мазуте оказывает влияние на эксплуатационные его качества, поэтому её содежание в нефтепродуктах нормировано.

Содержание  водорастворимых  кислот и щелочей – это наличие их в нефтепродукте, причём этих веществ в мазуте не должно быть по определению – этим характеризуется качество мазута.

Температура вспышки – это та температура, при которой мазут, нагреваемый в строго определённых условиях, начинает выделять достаточное количество паров для того, чтобы смесь их с окружающим воздухом могла вспыхнуть при поднесении к ней пламени. При этом горение сразу прекращается. Помимо определения температуры вспышки, у мазута определяется ещё и температура воспламенения, которая обычно выше температуры вспышки примерно на 70 оС градусов. Эти температуры, обязательные для определения любого огнеопасного вещества, помогают определить оптимальные и безопасные условия хранения и транспортировки мазута.

Плотность мазута – показатель плотности вещества, от которого зависит время отстоя мазута. 

Влияние мазута на человека, окружающую среду, взрывоопасность, пожароопасность мазута.

Мазут является малоопасным продуктом по степени воздействия на организм человека. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов в воздухе рабочей зоны - 300 мг/м3. Мазут раздражает слизистую оболочку и кожу человека, вызывая ее поражение и возникновение кожных заболеваний. Длительный контакт с мазутом увеличивает степень риска заболевания органов дыхания у человека.

Мазут не обладает способностью образовывать токсичные соединения в воздушной  среде и сточных водах в присутствии других веществ или факторов при температуре окружающей среды.

В соответствии с «ГОСТ 12.1.044-89 ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ, НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ» мазут представляет собой горючую жидкость с температурой самовоспламенения 350°С, температурными пределами распространения пламени 91-155°С. Взрывоопасная концентрация паров мазута в смеси с воздухом составляет: нижний предел - 1,4%, верхний - 8%. При загорании мазута применяют следующие средства пожаротушения: углекислый газ, химическую пену, распыленную воду, порошок ПСБ-3; в помещениях - объемное тушение. 
 
 
 
 
 
 

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МАЗУТА И ЕЁ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Характеристика  производства мазута

Подготовленная  нефть поступает на установки первичной перегонки для разделения на дистиллятные фракции и мазут или гудрон. Полученные фракции и остаток, как правило, не соответствуют требованиям ГОСТ на товарные нефтепродукты. Поэтому для их облагораживания, а также углубления переработки нефти продукты, полученные на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки, используются в качестве сырья вторичных (деструктивных) процессов в соответствии с вариантом переработки нефти.

     Технология  первичной перегонки нефти имеет  целый ряд принципиальных особенностей, обусловленных природой сырья и требованиями к получаемым продуктам. Нефть как сырье для перегонки обладает следующими свойствами: имеет непрерывный характер вскипания, невысокую термическую стабильность тяжелых фракций и остатков, содержащих значительное количество сложных малолетучих и практически нелетучих смолистоасфальтеновых и серо-, азот- и металлорганических соединений, резко ухудшающих эксплуатационные свойства нефтепродуктов и затрудняющих последующую их переработку, что говорит о том, что экономически целесообразнее использовать для перегонки нефть более высокого качества.

     Поскольку температура термической стабильности тяжелых фракций примерно соответствует  температурной границе деления  нефти между дизельным топливом и мазутом по кривой ИТК, первичную перегонку нефти до мазута проводят обычно при атмосферном давлении, а перегонку мазута — в вакууме. Выбор температурной границы деления нефти при атмосферном давлении между дизельным топливом и мазутом определяется не только термической стабильностью тяжелых фракций нефти, но и технико-экономическими показателями процесса разделения в целом. В некоторых случаях температурная граница деления нефти определяется требованиями к качеству остатка. Так, при перегонке нефти с получением котельного топлива температурная граница деления проходит около 300 0С, т.е. примерно половина фракции дизельного топлива отбирается с мазутом для получения котельного топлива низкой вязкости.

     Однако  такой вариант в настоящее  время не является основным в силу своей относительной нерациональности с точки зрения использования потенциала сырья. В последние годы для расширения ресурсов дизельного топлива, а также сырья каталитического крекинга–наиболее важного и освоенного процесса, углубляющего переработку нефти на установках атмосферной и атмосферно-вакуумной перегонки (АТ и АВТ) осуществляется все более глубокий отбор дизельной фракции и вакуумного газойля соответственно. Для получения же котельного топлива заданной вязкости используется процесс висбрекинга тяжелого остатка вакуумной перегонки.

     Таким образом, вопрос обоснования и выбора температурной границы деления  нефти зависит от вариантов технологических  схем перегонки нефти и мазута и вариантов переработки нефти  в целом.

     Обычно  перегонку нефти и мазута ведут соответственно при атмосферном давлении и в вакууме при максимальной (без крекинга) температуре нагрева сырья с отпариванием легких фракций водяным паром. Сложный состав остатков перегонки требует также организации четкого отделения от них дистиллятных фракций, в том числе и высокоэффективной сепарации фаз при однократном испарении сырья. Для этого устанавливают отбойные элементы, что и позволяет избежать уноса капель паровым потоком.

     Прямая  гидрогенизационная переработка мазута сопряжена с созданием стойких катализаторов, применением дорогостоящих аппаратуры и конструкционных материалов, рассчитанных на работу в среде водорода под высоким давлением. Это обуславливает весьма значительные капитальные, эксплуатационные и энергетические затраты.  

Технология  производства мазута и её технико-экономическая  оценка

В основном, при перегонке нефти используют установки АВТ с  системой двукратного  испарения и мощностью от 1 до 3 млн. тонн в год. Схема одной из таких установок приведена ниже.

                                                                                                                  Рис. 4.1 Принципиальная схема типовой установки двукратного испарения нефти на промышленной АВТ

1-сырьевой  насос; 2-теплообменник для нагрева  сырья; 3-первая ректификационная колонна; 4- конденсатор-холодильник; 5-насос полуотбензиненной нефти; 6-печь; 7-основная ректификационная колонна; 8-отпарные колонны; 9-теплообменники; 10-холодильники;

     I–обессоленная  нефть; II–легкая фракция; III–острое  орошение; IV–горячая струя–теплоноситель; V–смесь водяных и бензиновых паров; VI–VIII–компоненты светлых нефтепродуктов; IX–мазут; X–водяной пар: XI–промежуточное циркуляционное орошение.

     Температура и давление в аппаратах установки  приведены ниже:

     Температура 0С:

     подогрева нефти в теплообменниках 200–230

     подогрева отбензиненной нефти в змеевиках  трубчатой печи 330–360

     паров, уходящих из отбензинивающей колонны 120–140

     внизу отбензинивающей колонны 240–260

     паров, уходящих из основной колонны 120–130

     внизу основной колонны Давление, МПа:

     в отбензинивающей колонне 0,4–0,5

     в основной колонне 0,15–0,20

     В колоннах создается разное давление. Как известно, давление в колонне  определяется фракционным составом головного погона и, в конечном счете - остаточным давлением насыщенных паров жидкости после конденсации  паров головного погона и их отделения в емкости (газосепараторе).

     В К-1 в паровой фазе отбирается легкая (головная) бензиновая фракция н.к. – 62 0С или н.к. – 85 0С, а в К-2 - тяжелая бензиновая фракция, выкипающая выше 62 0С или 85 0С, поэтому давление в К-1 выше, чем в К-2 (0,4-0,5 МПа по сравнению с 0,15-0,20 МПа). Это вызвано необходимостью после конденсации паров сохранения фракций в жидкой фазе при температуре окончательного охлаждения 30-35 0С. Однако для более легкой фракции полная конденсация затруднительна. Более полная конденсация достигается применением дополнительного водяного охлаждения (после воздушного). При этом удается полнее сконденсировать легкие бензиновые фракции (особенно это важно в летнее время и в жарком климате). 
 
 
 
 

                                                                                                                       Рис.  4.2                          

                                                                                          Блок-схема производства мазута

 
 
 
 
 

                                                                    

                                                            

                                                                                                                                                                                                                             
 
 

                       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                            
 
 
 
 
 
 
 

      

     Принципиально схема прямой перегонки нефти выглядит так: предварительно обезвоженная и обессоленная нефть забирается насосом  и после нагрева за счет тепла горячих потоков в теплообменнике подается в первую ректификационную колонну 1. За этим следует процесс (1) разложения нефти на лёгкие бензиновые пары с температурой (40-200 оС), которые конденсируются и охлаждаются в холодильнике (2). Также выделяются  «другие продукты» (лигроин 110-230 оС, керосин 140-300оС, газойль 230-330 оС). И, наконец, тяжёлые фракции, т.е. мазут. Его в дальнейшем нагревают примерно до 350оС, а затем отправляют на дальнейшее разложение в ректификационную колонну 2, откуда выходят: соляровый дистиллят, веретенный дистиллят, цилиндровый дистиллят и гудрон.

     На  этом процесс одноступенчатой перегонки  нефти закончен.

     Дальнейшая перегонка нефти рассчитана на повышение количества и качества бензиновых фракций. Для этого мазут, полученный в прямой перегонке нефти используется для дальнейшей переработки в целях получения лёгких фракций. Двухступенчатая перегонка нефти является экономически более выгодной и рациональной в сравнении с одноступенчатой.

     В целом, можно сделать вывод, что  производство мазута не является первоочередной целью перегонки нефти. В частности, сам мазут становится сырьём для  вторичной перегонки для получения  светлых фракций.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5. НТД на мазут, нормируемые показатели   Качества в соответствии с требованиями стандартов 

Технические требования по ГОСТ 10585-99 «ТОПЛИВО НЕФТЯНОЕ. МАЗУТ. Технические  условия» 

Мазут должен изготовляться по технологии, утвержденной в установленном порядке.

         Мазут марок Ф5 и Ф12 для Военно-Морского Флота изготовляют по технологии, из сырья и компонентов, которые применялись при выработке образцов, прошедших испытания с положительными результатами и допущенных к применению в установленном порядке.