Технология производства и потребительские свойства мазута

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 140-300^оС, газойль 230-330 ^оС). И, наконец, тяжёлые фракции, т.е. мазут. Его в дальнейшем нагревают примерно до 350^оС, 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.