К важным физическим свойствам мазута относят температурные показатели, при которых он начинает кипеть, может вспыхнуть или воспламениться. От этих параметров зависят свойства нефтепродукта, особенности его использования, транспортировки и хранения. Показатели во многом связаны между собой, но имеют и различия, которые определяются разницей в использованной нефти, составе фракций и марки мазута.
В соответствии с п. 3.1 ГОСТ 10585.2013 мазут имеет следующие марки:
М-100 и М-40 производят из остатков нефтепродуктов. Наибольшее распространение получила марка М-100. Ее используют в производстве марки М-40, для чего в состав добавляют дизельное топливо. Топочный мазут используется в отопительных системах, включая крупные и небольшие котельные установки. Флотский применяют в судовых газовых турбинах и двигателях. Марка Ф5 обладает улучшенными характеристиками: меньшей вязкостью, зольностью, содержанием воды и примесей.
От температуры кипения мазута, а точнее, фракции нефти зависит его вязкость. Чем выше значение, при котором кипит фракция, тем более вязкой структурой обладает мазут. Как тяжелый нефтепродукт он начинает кипеть при температуре от 430 °C. При ней происходит кипение практического любого мазута, он начинает терять бензиновые, газойлевые и керосиновые фракции. Конкретное значение зависит от марки. М-40 и М-100 в сравнении с Ф5 являются более тяжелым топливом. По этой причине температура кипения мазута М-100 и М-40 будет выше, чем Ф5.
Читайте также: «Виды топочного (котельного) мазута»
Температуры кипения разных продуктов перегонки нефти
Под температурой вспышки мазута М-100, М-40 и Ф5 понимают температурный показатель, при котором над поверхностью нефтепродукта образуется смесь его паров с воздухом, вспыхивающая в случае поднесения огня. Важно, что пары формируются с такой скоростью, которой хватает для вспышки, но недостаточно для устойчивого горения. Если после вспыхивания продолжать нагревать, то нефтепродукт будет гореть еще несколько секунд.
Температуру вспышки определяют двумя способами:
Схема аппарата для определения температуры вспышки в открытом тигле
По методу открытого тигля мазутом наполняют специальную емкость, которая ничем не закрывается сверху. Тигель нагревают до температуры примерно на 10 °C, чем ожидаемый показатель вспышки. Затем над поверхностью проводят источником огня. Это повторяют при нагревании на каждые 2 °C. Когда произойдет вспыхивание, это и будет температурным показателем вспышки.
Читайте также: «Область применения мазута»
Согласно таблице 1 ГОСТ 10585.2013, температура вспышки мазута М-100 и М-40 должна составлять не ниже 110 °C и не менее 90 °C соответственно. Это показатели, определяемые в открытом тигле. Для марки Ф5 значение вычисляют в закрытом тигле, и оно должно быть не менее 80 °C.
Температура вспышки важна с точки зрения обеспечения пожарной безопасности при использовании мазута и при осуществлении его хранения, перекачки и перевозки. Чтобы снизить вязкость, нефтепродукт постоянно подогревают. Важно выполнять нагрев до уровня минимум на 10 °C ниже, чем показатель вспышки. При хранении рекомендуется соблюдать температурный режим не более 80-90 °C.
Читайте также: «Резервуары для хранения мазута»
Необходимо отметить, что температура вспышки мазута выше, чем сгорания. Это говорит о том, что нефтепродукт начинает гореть в паровоздушной фазе, т. е. после достижения распыленного состояния. Причем при распылении важно добиться такой силы давления, которая была бы больше силы поверхностного натяжения капли. Только в таком случае удается достичь дробления жидкости. Одновременно с распылением мазут подогревают (для уменьшения вязкости) и смешивают с окислителями, в результате чего смесь воспламеняется и начинает гореть.
Температуры вспышки и кипения тесно связаны между собой. Более легкие фракции мазута вспыхивают при меньшем температурном показателе:
Температура воспламенения мазута составляет 91-355 °C. Под этим показателем понимают температуру, при которой в воздухе образуется смесь паров горючего и воздуха, начинающая гореть, если рядом находится источник огня.
Температура самовоспламенения мазута находится в пределах 500-600 °C. При таких значениях нефтепродукт может воспламениться без внешнего источника огня. Взрывоопасной концентрацией смеси паров мазута с воздухом считается 1,4-8%.
При перевозке учитывается еще один показатель – температура застывания. Достигая этой границы, нефтепродукт просто застывает, из-за чего становится невозможно выполнять транспортировку по трубопроводу, наполнение и слив из емкостей хранения.
Чтобы определить указанную температуру, мазут охлаждают до предполагаемого показателя застывания. Им считается значение в градусах, при котором нефтепродукт неподвижен в течение 1 мин. при условии нахождения в пробирке под углом 45°. Для М-100 этот показатель не должен превышать 25 °C, для М-50 – 10 °C, а для Ф5 – значения -5 °C. Для высокопарафинистого мазута М-100 максимальным считается значение 42 °C, а для марки М-40 – уже 25 °C.
Чтобы предотвратить застывание, при транспортировке регулируют вязкость мазута, которая измеряется в единицах условной вязкости (°ВУ). Оптимальным показателем для перевозки считают 2-3 °ВУ. При низкой температуре нефтепродукт становится более вязким, поэтому перед перекачкой по мазутопроводам, заполнением и ли сливом из емкостей продукт предварительно нагревают до нужной температуры. Но у каждого мазута своя оптимальная температура нагрева. С учетом состава она варьируется в пределах 80-140 °C.
Главное при перевозке – не достичь температуры начала кипения мазута, поскольку это приведет к образованию газов, которые вызовут пульсацию в трубопроводах. Также вскипание не допускается по требованиям пожарной безопасности.
Читайте также: «В чем перевозят мазут: правила и особенности транспортировки»
Зная, при какой температуре кипит и вспыхивает мазут, можно обеспечить режим, оптимальный для перекачки и слива нефтепродукта. Условия его использования напрямую зависят от температурных показателей. Они определяются составом и физико-химическими свойствами исходного сырья, а также считаются важными параметрами для оценки качества мазута.
