Мазут – это тяжелый нефтепродукт, обладающий относительно высокой плотностью. Эта величина непостоянна, поскольку она меняется в зависимости от смены температурных условий: повышение температуры практически пропорционально уменьшает относительную плотность мазута. При этом уменьшается и вязкость нефтепродукта, что в целом можно объяснить осуществлением процесса отделения влаги. Отсюда и возможность определения оптимальной температуры отстоя воды от топлива, поскольку при увеличении вязкости мазута отделение воды, обладающей меньшей плотностью, протекает более быстро.

Таблица плотности мазута

Как известно, существует 4 вида мазута:

• авиационные марки – Ф-5 и Ф-15
• топочные марки- М-40 и М-100

Говоря о плотности продукта в каждом конкретном случае, нельзя назвать её неким показателем группового состава. Точнее будет считать её значением, определяющим возможность расслоения нефтепродукта, то есть его отделения от молекул воды, попадающих в мазут в момент пароподогрева топлива. Таблица плотности мазута показывает максимальное значение для каждой марки:

Прямая перегонка сырья позволяет получить мазут плотностью 880-950 кг/м3. Постепенное увеличение температуры (подогрев продукта) способствует уменьшению значения на величину 6 кг/м 3 при каждых 10 о С. Необходимо отметить, что более высокая плотность, а значит, и вязкость вещества будут означать меньшее процентное содержание молекул водорода. Следовательно, в более плотном мазуте содержание углерода, азота, кислорода и серы будет повышено. Всё это способно серьезно поменять эксплуатационные характеристики мазута, как топлива.

Почему для технологов так важен показатель плотности? Одна из основных проблем, которые приходится решать потребителям данного нефтепродукта – это его отстаивание от воды, которая попадает как при подогреве вещества (с использованием открытого пара), так и при транспортировке мазута на старых судах, страдающих водотечностью. Чтобы избавить сильно обводнённый материал от молекул воды применяется специальная технология отработки вещества при помощи специальных установок.



Для удобства проведения замеров плотность принято указывать при температуре вещества в 20°С. При этом данная величина является отношением физической плотности нефтепродукта к плотности воды, температура корой должна составлять 4°С. Числовое значение этого отношения для прямогонных мазутов всегда меньше 1. Для крекинг-мазутов (полученных путем разложения нефтяного продукта в специальной установке при t 450-550°С) это значение больше 1.

Если плотность нефтепродукта заметно меньше плотности воды, то готовое к эксплуатации вещество может полностью отстояться за 200 часов. Если же значение находится в пределах 0,98-1,01, это время значительно увеличивается. При этом показатель, равный 1,05, сделает отстой мазута от воды практически невозможным.

Характеристики мазута.

Качество мазута оказывает сильное влияние на конструкцию и работу котельной установки.

Качество мазута, кроме его общих характеристик, выражается в следующих специальных показателях: изменение вязкости от температуры, плотность мазута, температура вспышки и воспламенения.

Рис.3.5. Зависимость вязкости мазутов от температуры

Вязкость. Важнейшей технической характеристикой, определяющей текучесть и условия применения мазута, является вязкость, которая существенно зависит от температуры (рис.3.5). В логарифмических координатах эта зависимость выражается прямой линией.

Вязкость мазута оказывает сильное влияние на продолжительность сливно-наливных операций, эффективность транспортировки по трубопроводам, качество распыления мазута перед сжиганием в топках и полноту его сжигания, а также на способность отстаивать содержащуюся в нем воду.

Кроме энергетических М40, М40В, М100, М100В на рис. 3.5 показана характеристика транспортных мазутов, применяемых для судовых установок (флотский мазут Ф5).

Повышение вязкости мазута с понижением температуры определяется содержанием парафинов.

Плотность. Обычно пользуются относительной плотностью мазута (плотностью по отношению к плотности воды при температуре 20°С). Относительная плотность составляет ρ 20 = 0,99…1,06. С повышением температуры относительная плотность уменьшается и может быть определена по формуле

(3.15)

где ρ t - относительная плотность мазута при определяемой температуре; β - коэффициент объемного расширения топлива при нагреве на 1 °С, для мазута β = (5,1…5,3)·10 -4 .

Температура вспышки и воспламенения. Температурой вспышки считается такая температура, при которой пары мазута над поверхностью жидкой фазы кратковременно воспламеняются при поднесении источника огня. Температурой воспламенения считается такая температура паров в смеси с воздухом, при которой после вспышки продолжается устойчивое горение не менее 5 с. Эта температура обычно на 15…20°С выше, чем при вспышке.

Мазут, сжигаемый на электростанциях, имеет температуру вспышки 135…245°С. Во избежание пожара температура подогрева мазута в открытых системах всегда должна быть ниже температуры вспышки, причем недогрев должен составлять не менее 10°С. Закрытая система подогрева - в теплообменниках под давлением - допускает подогрев мазута выше температуры вспышки.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.018-93 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования
ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 12.4.011-89 Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация
ГОСТ 12.4.021-75 Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования
ГОСТ 12.4.034-2001 (ЕН 133-90) Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Классификация и маркировка
ГОСТ 12.4.068-79 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты дерматологические. Классификация и общие требования
ГОСТ 12.4.103-83 Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация
ГОСТ 12.4.111-82 Система стандартов безопасности труда. Костюмы мужские для защиты от нефти и нефтепродуктов. Технические условия 1)
ГОСТ 12.4.112-82 Система стандартов безопасности труда. Костюмы женские для защиты от нефти и нефтепродуктов. Технические условия 1) (Измененная редакция, Изм. № 1).
ГОСТ 17.2.3.02-2014 Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями (Измененная редакция, Изм. № 1).
ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости (Измененная редакция, Изм. № 1).
ГОСТ ISO 3733-2013 Нефтепродукты и битуминозные материалы. Определение содержания воды с помощью перегонки
ГОСТ 33198-2014 Топлива нефтяные. Определение содержания сероводорода. Экспресс-методы жидкофазной экстракции 2)
ГОСТ ISO 8754-2013 Нефтепродукты. Определение содержания серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии 2)
ГОСТ ISO 10370-2015 Нефтепродукты. Определение коксового остатка (микрометод) 2)
ГОСТ ISO 12185-2009 Нефть и нефтепродукты. Определение плотности с использованием плотномера с осциллирующей U-образной трубкой 2) (Измененная редакция, Изм. № 1).
ГОСТ 1437-75 Нефтепродукты темные. Ускоренный метод определения серы
ГОСТ 1461-75 Нефть и нефтепродукты. Метод определения зольности
ГОСТ 1510-84 Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 2477-65 Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды
ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб
ГОСТ ISO 2719-2013 Нефтепродукты. Методы определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски-Мартенса
ГОСТ 4333-2014 (ICO 2592:2000) Нефтепродукты. Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле (Измененная редакция, Изм. № 1).
ГОСТ 6258-85 Нефтепродукты. Метод определения условной вязкости
ГОСТ 6307-75 Нефтепродукты. Метод определения наличия водорастворимых кислот и щелочей
ГОСТ 6356-75 Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле
ГОСТ 6370-83 Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей
ГОСТ 19932-99 (ИСО 6615-93) Нефтепродукты. Определение коксуемости методом Конрадсона
ГОСТ 20287-91 Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания
ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания
ГОСТ 31072-2002 Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром (На территории Российской Федерации не действует)
ГОСТ 31391-2009 Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Метод определения кинематической вязкости и расчет динамической вязкости (На территории Российской Федерации не действует)
ГОСТ 31392-2009 Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности (удельного веса) и плотности в градусах API ареометром (На территории Российской Федерации не действует)
ГОСТ 32139-2013 Нефть и нефтепродукты. Определение содержания серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии
ГОСТ 32392-2013 Нефтепродукты. Определение коксового остатка микрометодом
ГОСТ 32505-2013 Топлива нефтяные жидкие. Определение сероводорода

П р и м е ч а н и е - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному справочному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

1) На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.290-2013 "Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная для защиты работающих от воздействия нефти, нефтепродуктов. Технические требования".
2) На территории Российской Федерации не действует.

Мазутом называется особая густая темно-коричневая субстанция, получаемая путем переработки нефти. В процессе перегонки последней происходит активное выделение разного рода легких летучих веществ (керосиновых, бензиновых, газойлевых). В конечном итоге остается только темная вязкая масса, называемая мазутом. Физико-химические свойства этого продукта напрямую зависят от состава использованной для его изготовления нефти. Маркируется он в соответствии с его техническими характеристиками. Самым популярным его видом на сегодняшний день является мазут марки М100.

Разновидности

Современной промышленностью выпускается в основном два вида мазута: топливный и флотский. Первый обозначается буквой М, второй — Ф, ТМС, СВС и т. д. В качестве топлива для судов обычно применяют мазуты Ф5 и Ф12. Изготавливаются они по ГОСТ 10585-75. В промышленности же и в сфере ЖКХ в основном используется марка М100. Объемы производства этой разновидности значительно превышают объемы выпуска мазута любого другого состава. Причем сфера ее применения на предприятиях разного профиля довольно-таки широка. Определяет необходимые качества такого продукта, как мазут М100, ГОСТ 10585-75. То есть регулируется процесс его производства теми же нормативами, что и Ф5/Ф12.

Сфера применения мазута М100

Используют продукт нефтепереработки этой марки:

В сфере ЖКХ при отоплении многоэтажных жилых домов, а также зданий социального назначения. Коммунальное хозяйство на данный момент является основным потребителем мазута М100. Также котлы малой мощности, работающие на этом виде топлива, иногда используются владельцами загородных частных домов.

В промышленных печах и паровых котлах. Основным преимуществом оборудования, работающего на этом виде топлива, является довольно-таки высокий КПД,

На железнодорожном транспорте.

В качестве топлива для генераторов средней мощности в сельском хозяйстве при изготовлении кормов для животных, консервировании фруктов, сушке зерна.

Также мазут М100 часто используют для приготовления довольно-таки популярной разновидности М40 (путем добавления дизельного топлива). Эта марка отличается от М100 меньшей вязкостью и температурой застывания. Используется этот продукт также в качестве промышленного топлива и при обогреве жилых многоэтажных домов в зимнее время. Мазут М100 застывает уже при температуре 25 градусов. Продукт марки М40 сохраняет вязкость при температуре 10 градусов. Поэтому он гораздо более удобен в транспортировке. Перемещать его при благоприятных условиях можно без подогрева.

Используют мазут М100 и для приготовления флотских разновидностей этого продукта нефтепереработки. Иногда его применяют и в процессе изготовления тяжелого моторного или бункерного топлива.

Что означает маркировка М100

Производится мазут М100 на специальной установке висбрекинга гудрона. Получаемый на ней крекинг - остаток с целью доведения до нормативных требований смешивается с газойлем и некоторыми другими компонентами. Цифра 100 в маркировке показывает ориентировочную вязкость мазута при температуре 50 градусов. 100 в данном случае — довольно-таки высокий показатель. А поэтому мазут М100 относят к тяжелым видам топлива.

Достоинства материала

Мазут марки М100, в сравнении со многими другими разновидностями, отличается следующими преимуществами:

Низкой зольностью. Это означает то, что при его использовании остается довольно-таки мало твердых продуктов сгорания. То есть чистить котлы и другие топливные промышленные установки в процессе производства приходится не слишком часто.

Не слишком высоким содержанием разного рода механических примесей. Такие вещества, как ванадий, алюминий и кремний, часто присутствующие в продуктах нефтепереработки, могут оказывать негативное влияние на их горение. В мазуте М100 их не особенно много.

Довольно-таки высокой температурой застывания.

Мазут М100: характеристики

Разумеется, к мазуту, в том числе и марки М100, как и к любому другому виду топлива, предъявляются определенные требования в плане физико-химических характеристик. Нормативы относительно состава этого продукта, как уже упоминалось, регулируются ГОСТ 10585-75.

Какими конкретно характеристиками должен отличаться мазут М100, можно посмотреть в представленной ниже таблице.

Показатель	Норма
Зольность (%)	Для малозольного — не более 0.05, для зольного — не более 14
Температура вспышки в открытом тигле (С)	Не ниже 110 г
Массовая доля серы (%)	Не более 1.8
Температура застывания (С)	Не ниже 25 г
Плотность при 20 С (кг/см3)	Не нормируется
Массовая доля примесей механических (%)
	По массе не более 0.3-1
Вязкость при 80 С

Как определяется стоимость

При покупке такого продукта, как мазут марки М100, на указанные в таблице характеристики следует обращать внимание прежде всего. Иначе можно выбрать некачественный материал. Приобрести мазут подешевле можно летом. В это время спрос в связи с простоем отопительного оборудования ЖКХ и стоимость значительно снижается. Однако при покупке мазута следует учитывать и тот факт, что чем он «свежее», тем качественнее. При длительном хранении технические характеристики у этого вида топлива значительно ухудшаются. В мазуте увеличивается массовая доля воды, а также возрастает количество разного рода примесей. К тому же лежалый продукт хуже воспламеняется, а расход его на отопление значительно возрастает.

По этим же причинам не следует приобретать сразу большое количество такого вида топлива, как мазут М100. Цена при покупке крупным оптом будет, конечно же, меньше. Однако экономия в последующем наверняка сойдет на нет из-за высоких расходов материала при использовании для отопления.

Нефтеперерабатывающие предприятия, специализирующиеся на производстве мазута, обычно продают его через дилерские сети. Помимо сезонного, на стоимость этого вида топлива может оказывать влияние и такой фактор, как мировые цены на нефть. Это также следует учитывать. В среднем цена на мазут М100 может колебаться в пределах 3000-15 000 рублей за тонну.

Разумеется, приобретать топливо этой марки, как и любой другой, следует у проверенных поставщиков. Специалисты таких компаний обычно дополнительно предоставляют и профессиональные консультации по всем возникающим у клиентов вопросам. Ну и, разумеется, в перечень услуг коммерческих фирм этого профиля входит в том числе и доставка мазута до места назначения. Транспортные затраты, конечно же, также оказывают влияние на конечную стоимость продукта. Поэтому потребителям мазута стоит выбирать поставщика поближе.

Вязкость . Кактехническая характеристика вязкость является важнейшим показателем качества мазута и положена в основу маркировки мазута. В соответствии с ГОСТ мазуты разделяются на легкие, средние и тяжелые топлива. К легким относятся флотские мазуты (Ф5 и Ф12), а средние и тяжелые мазуты являются топочными. Топочные мазуты в зависимости от их вязкости и других характеристик разделяются на марки: с государственным Знаком качества 40 В и 100 В и топочные 40 и 100. Мазуты марок 100 В и 100 являются тяжелыми.

Вязкость мазутов выражают в единицах кинематической вязкости (в сантистоксах – сСт) или в градусах условной вязкости (°ВУ), которая определяется как отношение времени истечения из вискозиметра Энглера типа ВУ 200 мл испытуемого нефтяного топлива (мазута) при стандартной температуре (для тяжелых мазутов – 80 °С) ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20 °С.

Значение этого отношения выражают числом условных градусов.

Для нормального транспорта по трубопроводам и тонкого распыливания мазута в механических форсунках необходимо поддерживать его вязкость на уровне 2-3,5 °ВУ.

Вязкость мазута сильно зависит от температуры. Изменение вязкости мазутов с температурой определяется присутствием в них углеводородов парафинового ряда. Для транспорта мазута по трубопроводам и нормальной работы мазутных насосов его температура должна поддерживаться около 60-70 °С.

Реологические свойства. При невысокой температуре (10 – 25 °С) сильно вязкий мазут обладает свойством налипать на стенки емкостей, труб, аппаратуры и прочно удерживаться на них тем большим слоем, чем ниже температура. Это явление определяется реологическим свойством мазута, т.е. способностью перестройки структуры углеводородных молекул с температурой. При нагреве мазута до 70 °С и выше он не налипает на стенки.

Плотность. Обычно пользуются относительной плотностью мазутов (плотностью по отношению к плотности воды при температуре 20 °С). Она составляет 20 = 0,99 ÷ 1,06. С повышением температуры относительная плотность мазутов уменьшается и может быть определена по формуле:

,

где t , 20 – относительная плотность мазута при определяемой температуре и температуре 20 °С.

-коэффициент объемного расширения топлива при нагреве на 1 °С; для мазута = (5,1 ÷ 5,3) 10 -4 .

Зольность. При переработке нефти содержащиеся в ней минеральные примеси концентрируются в основном в тяжелых фракциях, главным образом в мазуте. Золовой остаток после сжигания мазута невелик и составляет на сухую массу не более 0,1 %. Особенностью золы мазута является наличие в ней ванадия, содержание которого может достигать 50 % и более.

Влажность. Содержание воды в мазуте не превосходит норм, предусмотренных ГОСТ, и обычно составляет 1 – 3 %. Значительное его обводнение (до 10 – 15 %) может происходить в процессе разогрева мазута перед сливом из цистерн за счет конденсации пара низкого давления. Влага в небольшом количестве способствует распылу мазута и улучшает характеристики воспламенения. При повышенном содержании влаги растет опасность коррозионных процессов в конвективных поверхностях нагрева и увеличиваются потери теплоты с продуктами сгорания.

Сернистость. Нефть и твердое топливо содержат серу в виде сложных серосодержащих соединений. При переработке нефти подавляющая часть сернистых соединений (70 – 90 %) концентрируется в высококипящих фракциях, составляющих основную часть мазута. В процессе сжигания мазута и твердого топлива сера окисляется до SO 2 и небольшая ее часть при избытке кислорода в зоне горения образует полный окисел SO 3 , создающий коррозионную среду для низкотемпературных поверхностей нагрева. Количество серы в мазуте (S P = 0,5 ÷ 3,5 %) находится на уровне твердого топлива, но коррозионная опасность газовой среды после сжигания мазута в несколько раз выше. Это определяется тем, что твердое топливо содержит в золе компоненты, обладающие способностью нейтрализации кислых сред.

Мазут всех марок по содержанию серы делят: на малосернистый – содержание серы не более 0,5 %; сернистый – 0,6 ÷ 1,0 %; высокосернистый – 1,1 ÷ 3,5 %.

Температура застывания. Согласно ГОСТ за температуру застывания принимают температуру нефтепродукта, при которой он загустевает настолько, что в пробирке при ее наклоне под углом 45 °С остается неподвижным в течение 1 мин. Высокой температурой застывания (25-35 °С) характеризуются высокосернистые мазуты с большим содержанием парафинов (марок М-100 и М-100 В). Температура застывания оказывает непосредственное влияние на выбор технологической схемы хранения мазута и его транспорта.

Температура вспышки. За температуру вспышки принимают температуру, при которой пары мазута в смеси с воздухом вспыхивают при контакте с открытым пламенем. Мазут, сжигаемый на электрических станциях, имеет температуру вспышки 90 – 140 °С, у парафинистых мазутов она может снизиться до 60 °С, у сырой нефти составляет 20-40 °С. Во избежание пожара температура подогрева мазута в открытых системах должна быть ниже температуры вспышки и не выше 95 °С во избежание вскипания влаги, находящейся в толще мазута.