Кіріспе
Нефть өнімі қозғаушы күш немесе жылу өндіру үшін жағылады. Отын майы – шикі мұнайды (жарғы мұнайды) дистилляциялаудан алынатын әртүрлі фракциялардың бірі. Мұндай майлар дистилляттарды (жеңіл фракциялар) және қалдықтарды (ауыр фракциялар) қамтиды. Отын майларына ауыр отын (бункерлік отын), теңіз отыны (МТО), пешке арналған отын (ПО), газ майы (газойль), жылыту майы (мысалы, үй жылыту майы), дизель отыны және басқалары жатады. Отын майы термині, әдетте, пеште немесе қазандықта жылу өндіру үшін (жылыту майы) жағылатын немесе қозғалтқышта қуат өндіру үшін (мотор отыны ретінде) қолданылатын кез келген сұйық отынды қамтиды. Дегенмен, оған әдетте басқа сұйық майлар кірмейді, мысалы, шамамен 0,7 градус тұтану температурасы бар майлар немесе мақта немесе жүн фитильдік шамдарда жағылатын майлар. Нақтырақ айтқанда, отын майы шикі мұнайдан алынатын ең ауыр коммерциялық отындарды, яғни бензиннен (бензин) және нафтадан ауыр отындарды білдіреді. Отын майы ұзын тізбекті көмірсутектерден, әсіресе алкандардан, циклоалкандардан және ароматтардан тұрады. Пропан, нафта, бензин және керосин сияқты шағын молекулалардың қайнау температурасы салыстырмалы түрде төмен және олар фракциялық дистилляция процесінің басында бөлініп алынады. Дизель отыны және майлау майы сияқты мұнайдан алынған ауыр майлар өте ұшпайды және баяу дистилляцияланады.
Fuel oil is any of various fractions obtained from the distillation of petroleum (crude oil). Such oils include distillates (the lighter fractions) and residues (the heavier fractions). Fuel oils include heavy fuel oil (bunker fuel), marine fuel oil (MFO), furnace oil (FO), gas oil (gasoil), heating oils (such as home heating oil), diesel fuel, and others. The term fuel oil generally includes any liquid fuel that is burned in a furnace or boiler to generate heat (heating oils), or used in an engine to generate power (as motor fuels). However, it does not usually include other liquid oils, such as those with a flash point of approximately , or oils burned in cotton or wool wick burners. In a stricter sense, fuel oil refers only to the heaviest commercial fuels that crude oil can yield, that is, those fuels heavier than gasoline (petrol) and naphtha. Fuel oil consists of long chain hydrocarbons, particularly alkanes, cycloalkanes, and aromatics. Small molecules, such as those in propane, naphtha, gasoline, and kerosene, have relatively low boiling points, and are removed at the start of the fractional distillation process. Heavier petroleum derived oils like diesel fuel and lubricating oil are much less volatile and distill out more slowly.
Қолданылуы
Мұнайдың көптеген қолданыс орындары бар: ол үйлерді және кәсіпорындарды жылытады, жүк көліктеріне, кемелерге және кейбір автомобильдерге отын береді. Дизель отынынан аз көлемде электр энергиясы өндіріледі, бірақ ол табиғи газға қарағанда қоршаған ортаны көбірек ластайды және қымбатқа соғады. Ол көбінесе табиғи газбен жабдықтау тоқтап қалған жағдайда, қуаттылықтың ең жоғары деңгейіне жеткен электр станциялары үшін қосалқы отын ретінде немесе кішкентай электр генераторларының негізгі отыны ретінде қолданылады. Еуропада дизель отыны көбінесе жеңіл автомобильдерде (шамамен 40%), жол талғамайтын көліктерде (шамамен 90%) және жүк көліктері мен автобустарда (99% астам) қолданылады. Үйді отынмен жылыту нарығы табиғи газдың кеңінен таралуына байланысты азайды. Дегенмен, ол кейбір аймақтарда, мысалы АҚШ-тың Солтүстік-Шығысында, әлі де кең таралған. Қалдық мазуттың пайдасы аз, себебі оны қолдану алдында арнайы жылыту жүйесімен қыздыру қажет, сондай-ақ оның құрамында салыстырмалы түрде көп мөлшерде ластаушы заттар, әсіресе күкірт болуы мүмкін, ол жану кезінде күкірт диоксидін бөліп шығарады. Бірақ оның бұл жағымсыз қасиеттері оны өте арзан етеді. Шындығында, ол ең арзан сұйық отын. Оны қолдану алдында қыздыру қажет болғандықтан, қалдық мазутты автомобильдерде, қайықтарда немесе кішкентай кемелерде пайдалануға болмайды, себебі жылыту жабдығы бағалы орынды алып, көлікті ауырлатады. Мұнайды қыздыру да күрделі процедура, ол шағын, жылдам қозғалатын көліктерде тиімсіз. Дегенмен, электр станциялары мен үлкен кемелер қалдық мазутты пайдалана алады. Бұрын қалдық мазутты көбірек қолданған. Ол қазандықтарға, теміржолдың булы локомотивтеріне және булы кемелерге қуат берді. Бірақ локомотивтер енді дизельдік немесе электр қуатымен жұмыс істейді, булы кемелер бұрынғыдай көп қолданылмайды, себебі олардың жұмыс істеу шығындары жоғары (көбінесе сұйытылған табиғи газ тасымалдаушылар бу қондырғыларын қолданады, себебі жүк бөліп шығаратын газды отын ретінде пайдалануға болады), ал қазіргі қазандықтардың көпшілігі жылу майы немесе табиғи газды қолданады. Кейбір өнеркәсіптік қазандықтар әлі де оны қолданады, сондай-ақ Нью-Йорк қаласындағы кейбір ескі ғимараттар. 2011 жылы Нью-Йорк қаласы өзінің ғимараттарының 1%-ы No.4 және No.6 жанар-жағар майларын жақты, олар қаладағы барлық ғимараттардан бөлінетін саңның 86%-ына жауапты екенін есептеді. Нью-Йорк осы отын түрлерін қоршаған ортаны қорғау жоспарының бір бөлігіне айналдырды, PlaNYC, себебі ұсақ бөлшектердің салдарынан денсаулыққа тигізетін әсерлерге алаңдады, және No.6 отынын пайдаланатын барлық ғимараттар 2015 жылдың соңына дейін аз ластайтын отынға ауыстырылды. Қалдық отынды электр энергиясын өндіруде қолдану да азайды. 1973 жылы қалдық мазут АҚШ-тағы электр энергиясының 16,8%-ын өндірді. 1983 жылы ол 6,2%-ға дейін төмендеді, ал 2005 жылы мұнайдың барлық түрлерінен, соның ішінде дизель және қалдық отыннан өндірілетін электр энергиясы жалпы өндірістің 3%-ын ғана құрады. Бұл төмендеу табиғи газбен баға бәсекелесуінің және шығарындыларға экологиялық шектеулердің нәтижесінде болды. Электр станциялары үшін мұнайды қыздыру, қосымша ластануды бақылау және оны жаққаннан кейін қажетті қосымша техникалық қызмет көрсету шығындары көбінесе отынның төмен бағасынан асып түседі. Отын жағу, әсіресе қалдық отынды жағу, табиғи газға қарағанда көмірқышқыл газын біркелкі түрде көбірек бөліп шығарады. Ауыр мазутты көптеген көмірмен жұмыс істейтін электр станцияларында қазандықты "қосу" үшін пайдаланады. Бұл әдіс отты жағу үшін отынды пайдаланумен шамамен ұқсас. Бұл әрекетті орындамаса, ірі көлемдегі жану процесін бастау қиын. Қалдық мазуттың басты кемшілігі оның жоғары бастапқы тұтқырлығы, әсіресе No.6 мұнайы, оны сақтау, сорғылау және жағу үшін дұрыс жобаланған жүйе қажет. Ол судан жеңіл болса да (оның меншікті салмағы әдетте 0,95-тен 1,03-ке дейін), No.2 мұнайынан, керосинінен немесе бензинінен әлдеқайда ауыр және тұтқыр. No.6 мұнайын, шындығында, оны оңай сорғылау үшін қыздыру қажет, ал салқын температурада ол қатып, жартылай қатты қышқылға айналуы мүмкін. No.6 мұнайының көптеген қоспаларының тұтану температурасы шамамен ... градусқа жетеді. Төмен температурада жоғары тұтқырлықтағы мұнайды сорғылауға тырысу отын құбырларына, пештерге және жиі жеңіл отынға арналған жабдықтарға зақым келтірудің жиі себебі болды. Салыстыру үшін, BS 2869 G класының ауыр мазуты ұқсас түрде әрекет етеді, оны сақтау қажет ... градуста, сорғылау шамамен ... градуста және жағу үшін түпкілікті өңдеу ... градуста. Тарихи түрде No.6 немесе басқа қалдық мұнайларды XX ғасырдың басында немесе ортасында салынған немесе сол уақытта көмірден мұнайға ауысқан өнеркәсіптік кәсіпорындар мен ұқсас нысандар қолданды. Екі жағдайда да қалдық мұнай арзан және оңай қол жетімді болғандықтан жақсы перспектива ретінде қарастырылды. Көптеген мұндай нысандар кейін жабылып, бұзылды немесе отын жабдықтауын газ немесе No.2 мұнай сияқты қарапайым отынға ауыстырды. No.6 мұнайының жоғары күкірт мөлшері – кейбір жағдайларда салмағының 3%-ына дейін – көптеген жылыту жүйелеріне (әдетте жеткілікті коррозиядан қорғаусыз жобаланған) коррозиялық әсер етті, олардың қызмет ету мерзімін қысқартып, ластану әсерін күшейтті. Бұл әсіресе пештерде жиі тоқтатылып, суытылатын жағдайларда болды, себебі ішкі конденсация күкірт қышқылын түзілді. Мұндай нысандардағы қоршаған ортаны тазалау жиі отын беру желілеріндегі асбесттің оқшаулағышының болуымен қиындатылады. No.6 мұнайы өте тұрақты және тез ыдырамайды. Оның тұтқырлығы мен жабысқақтығы жер астындағы ластануды жоюды да қиындатады, себебі бұл қасиеттер әуемен тазарту сияқты әдістердің тиімділігін азайтады. Суға түскен кезде, мысалы өзенге немесе мұхитқа, қалдық мұнай бір жабысқан немесе қара шары сияқты бөліктерге ыдырайды – мұнай мен шөкей және жүзбелі органикалық заттар сияқты бөлшектердің қоспасы – бірыңғай жабын түзбейді. Бөлінгеннен кейін бірнеше сағат ішінде материалдың шамамен 5-10% буланып кетеді, негізінен жеңіл көмірсутек фракциялары. Қалғаны әдетте су бағанының түбіне шөгіп кетеді.
Most of the facilities which historically burned No. 6 or other residual oils were industrial plants and similar facilities constructed in the early or mid 20th century, or which had switched from coal to oil fuel during the same time period. In either case, residual oil was seen as a good prospect because it was cheap and readily available. Most of these facilities have subsequently been closed and demolished, or have replaced their fuel supplies with a simpler one such as gas or No. 2 oil. The high sulfur content of No. 6 oil—up to 3% by weight in some extreme cases—had a corrosive effect on many heating systems (which were usually designed without adequate corrosion protection in mind), shortening their lifespans and increasing the polluting effects. This was particularly the case in furnaces that were regularly shut down and allowed to go cold, because the internal condensation produced sulfuric acid. Environmental cleanups at such facilities are frequently complicated by the use of asbestos insulation on the fuel feed lines. No. 6 oil is very persistent, and does not degrade rapidly. Its viscosity and stickiness also make remediation of underground contamination very difficult, since these properties reduce the effectiveness of methods such as air stripping. When released into water, such as a river or ocean, residual oil tends to break up into patches or tarballs – mixtures of oil and particulate matter such as silt and floating organic matter – rather than form a single slick. An average of about 5 10% of the material will evaporate within hours of the release, primarily the lighter hydrocarbon fractions. The remainder will then often sink to the bottom of the water column.
Денсаулыққа әсері
Бункерлік отынның сапасы төмен болғандықтан, жағу кезінде ол адам денсаулығына ерекше зиян келтіреді, ауыр сырқаттар мен өлімге себеп болады. Халықаралық теңіз ұйымының (IMO) 2020 жылғы күкірт шегіне дейін, кеме қатынасы индустриясының ауа ластануынан әр жылы өкпе қатерлі ісігі және жүрек-қан тамырлары ауруларынан шамамен 400 000 адам ертерек қайтыс болды деп есептелді, сондай-ақ жыл сайын 14 миллион баланың астмасы тіркелді. 2020 жылы таза отын қағидалары енгізілгеннен кейін де, кеме қатынасынан туындаған ауа ластануы әр жылы шамамен 250 000 адамның өліміне және 6,4 миллион баланың астмасына себеп болады деп бағаланады. Кемелердің ауа ластануынан ең көп зардап шеккен елдер – Қытай, Жапония, Ұлыбритания, Индонезия және Германия. 2015 жылы кеме қатынасынан туындаған ауа ластануы Қытайда 20 520 адамның, Жапонияда 4019 адамның және Ұлыбританияда 3192 адамның өліміне әкелді. ICCT жүргізген зерттеуге сәйкес, маңызды теңіз жолдарында орналасқан елдер ерекше тәуекелге ұшырайды, және көлік секторының ауа ластануынан туындаған өлімнің үлкен үлесі кеме қатынасына байланысты болуы мүмкін. 2015 жылы Тайваньда көлікпен байланысты ауа ластануынан болған өлімнің 70%-ы кеме қатынасының нәтижесінде болды, одан кейін Марокко – 51%, Малайзия мен Жапония – 41%, Вьетнам – 39% және Ұлыбритания – 38% көрсеткіштерді тіркеді.
Бункерлік отын
Бункерлік отын немесе бункерлік шикізат – су кемелерінде қолданылатын отынның кез келген түрі. Оның атауы көмір бункерлерінен шыққан, онда отын бастапқыда сақталған. 2019 жылы ірі кемелер 213 миллион тонна бункерлік отын тұтынды. Австралия кеден және салық басқармасы бункерлік отынды кеме немесе ұшақтың қозғалтқышына қуат беретін отын деп анықтайды. Бункер A – No. 4 отын майы, Бункер B – No. 5, ал Бункер C – No. 6. No. 6 ең көп таралғандықтан, «бункерлік отын» көбінесе No. 6 синонимі ретінде қолданылады. No. 5 отын майы сондай-ақ Әскери-теңіз күштерінің арнайы отын майы (NSFO) немесе жай ғана әскери-теңіз арнайы отыны деп аталады; No. 5 немесе 6 отын майлары ауыр отын майы (HFO) немесе пеш отын майы (FFO) деп те жиі аталады; оның жоғары тұтқырлығы отынды бункерлік бактан сорғылау алдында, әдетте, төмен қысымды бу жүйесі арқылы қыздыруды талап етеді. Қазіргі теңіз тәжірибесінде бункерлер осылай таңбаланбайды. 1980 жылдан бері Халықаралық стандарттау ұйымы (ISO) теңіз отындарына (бункерлерге) қабылданған стандарт болып табылады. Стандарт 8217 нөмірімен тізімделген, соңғы жаңартулары 2010 және 2017 жылдары жасалды. Бункерлік отынның ең соңғы нұсқасы ISO 8217:2017. Стандарт отынды қалдық және дистиллят отындарына бөледі. Кеме жүргізу саласында ең көп таралған қалдық отындар – RMG және RMK. Олардың арасындағы ерекшеліктер негізінен тығыздық және тұтқырлықта, RMG әдетте 380 центристокқа дейін немесе одан аз, ал RMK 700 центристокқа дейін немесе одан аз мөлшерде жеткізіледі. Көбінесе кемелердің жаңартқыш қозғалтқыштары ауыр, тұтқыр және осылайша арзан отынды өңдей алады. Әлемдік басқару органдары, мысалы, Калифорния, Еуропалық Одақ, порттарындағы отынның күкірт мөлшерін шектейтін, ластануды азайту үшін күкірт пен басқа да бөлшектердің пайызын 4,5% м/м-ден 2015 жылдан бастап 0,10%-ға дейін төмендететін Шығарындыларды Бақылау Аймақтарын (ECA) құрды. 2013 жылдан бастап 3,5% ECA-дан тыс жерлерде рұқсат етілді, бірақ Халықаралық теңіз ұйымы ECA-дан тыс жерлерде күкірт мөлшерін 2020 жылға дейін 0,5% м/м-ге дейін төмендетуді жоспарлап отыр. Осы орайда теңіз дистилляты және ауыр бункерлік отынды пайдалануға арналған басқа да баламалар қолданысқа енеді. Олардың қасиеттері әлемде жол дизелі ретінде қолданылатын дизель отынына ұқсас. Кеме жүргізуде ең көп қолданылатын сұрыптар – DMA және DMB. Халықаралық бункерлік отыннан туындаған парниктік газдар эмиссиясы қазіргі уақытта ұлттық тізімдерге енгізілген. + Отын майлары кестесі Атауы Балама атауы Балама атауы Балама атауы Балама атауы Балама атауы Түрі Тізбек ұзындығы No. 1 отын майы No. 1 дистилляты No. 1 дизель отыны Керосин Аэропорттық отын Дистиллят 9 16 No. 2 отын майы No. 2 дистилляты No. 2 дизель отыны Жол дизелі Теміржол дизелі Теңіз газ майы Дистиллят 10 20 No. 3 отын майы No. 3 дистилляты No. 3 дизель отыны Теңіз дизель майы Дистиллят No. 4 отын майы No. 4 дистилляты No. 4 қалдық отын майы Бункер A Аралық отын майы Дистиллят/Қалдық 12 70 No. 5 отын майы No. 5 қалдық отын майы Ауыр отын майы Бункер B Әскери-теңіз арнайы отын майы Пеш отын майы Қалдық 12 70 No. 6 отын майы No. 6 қалдық отын майы Ауыр отын майы Бункер C Теңіз отын майы Пеш отын майы Қалдық 20 70 Ауыр отын майы әлі де круиздік кемелер үшін негізгі отын болып табылады, бұл туризм саласы таза және мейірімді имиджбен байланысты. Керісінше, HFO-ның жоғары күкірт мөлшерінен туындаған газдар эмиссиясы жеке көлікке қарағанда экологиялық теңгерімді нашарлатады.
Heavy fuel oil is still the primary fuel for cruise ships, a tourism sector that is associated with a clean and friendly image. In stark contrast, the exhaust gas emissions due to HFO's high sulfur content result in an eco balance significantly worse than that for individual mobility.
Бункерлеу
"Бункерлеу" термині кеңінен мұнай өнімдерін резервуарларда сақтаумен байланысты (басқа да, әртүрлі мағыналары бар). Нақты мағынасы контекстке байланысты одан әрі нақтылануы мүмкін. Ең көп таралған, мамандандырылған қолданысы – кемелерді жанармаймен толықтыру практикасы және осымен айналысатын бизнес. Бункерлеу операциялары теңіз порттарында жүзеге асырылады және бункерлік (кемелік) отынды сақтауды және кемелерге отын беруді қамтиды. Сондай-ақ, "бункерлеу" термині кемедегі отынды тиеу және оны қолжетімді резервуарларға (кемедегі отын бактерілеріне) бөлу логистикасына да қатысты. Соңында, Нигериядағы мұнай өнеркәсібінде "бункерлеу" термині көбінесе рұқсатсыз түрде мұнай құбырларына тесіктер жасау арқылы шикі мұнайды заңсыз бағыттап жіберуді (әдетте, кейіннен уақытша құрылғыларда оны жеңілдетілген отынға айналдыру) білдіреді. Бұл өте қауіпті және экологиялық апаттарға әкелуі мүмкін. 2018 жылғы мәліметтер бойынша, кемелерді жанармаймен толықтыру үшін шамамен 300 миллион метрикалық тонна отын майы қолданылды. 2020 жылдың 1 қаңтарынан бастап Халықаралық теңіз ұйымы (ХТҰ) бекіткен ережелерге сәйкес, барлық теңіз кемелері өте төмен күкіртті отынды (0,5% күкірт) пайдалануға немесе артық күкірт диоксидін жою үшін газды тазартатын жүйелерді орнатуға міндетті. Кемелерден шығарылатын газдардың мөлшері, әдетте, кемеде қолданылатын отынның күкірт мөлшерімен реттеледі: 2012 жылғы 1 қаңтардан бастап 3,50%, ал 2020 жылғы 1 қаңтардан бастап 0,50%. Күкіртті одан әрі азайту энергия және капитал шығындарын арттырады, сондай-ақ отын бағасы мен қолжетімділігіне әсер етуі мүмкін. Баға дұрыс белгіленсе, арзан, бірақ қолайсыз отын басқа нарықтарға өтеді, тіпті қоршаған ортаны қорғау шаралары нашар дамыған елдердегі құрлықтағы энергия өндірісін ығыстыруы мүмкін.
Көлік
Отын майы бүкіл әлем бойынша мұнай танкерлерінің флоты арқылы Хьюстон (АҚШ), Сингапур, Фуджейра (Біріккен Араб Әмірліктері), Балбоа, Кристобал (Панама), Саха (Египет), Алгесирас (Испания) және Роттердам (Нидерланды) сияқты тиісті өлшемдегі стратегиялық порттарға тасымалданады. Егер ыңғайлы теңіз порты болмаса, ішкі тасымалдау баржалардың көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін. Жеңіл отын майларын құбырлар арқылы да тасымалдауға болады. Еуропаның негізгі физикалық жабдықтау тізбектері Рейн өзені бойында құрылған.
Қоршаған орта мәселелері
Кемелерде жанатын жанар-жағар майдың шығарындылары климаттың өзгеруіне және көптеген порт қалаларындағы ауаның ластану деңгейіне әсер етеді, әсіресе өнеркәсіп және жол қозғалысынан шығатын шығарындылар бақылауға алынған жерлерде. Көмекші қозғалтқыштардың ауыр майдан дизель майына ауысуы кеме тоқтағанда, әсіресе күкірт диоксиді (SO2) және майлы бөлшектер (PM) үшін, шығарындыларды айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді. Сатылған бункерлік отыннан шығатын көміртегі диоксиді (CO2) ұлттық парниктік газдар тізіміне енгізілмейді. Ірі халықаралық порттары бар шағын елдер үшін, аумақтық сулардағы шығарындылар мен сатылған отынның жалпы шығарындылары арасындағы айырмашылық маңызды болып табылады.