معرفی انواع مازوت و عوامل موثر بر کیفیت آنها

مازوت، که اغلب به عنوان نفت کوره نیز شناخته می‌شود، یکی از سوخت‌های فسیلی است که در دسته سوخت‌های سنگین قرار می‌گیرد و از فرآیند تقطیر نفت خام در برج‌های جداسازی گوناگون به دست می‌آید. این سوخت به دلیل گرانروی و چگالی بالا، کاربرد اصلی خود را در صنایع بزرگ و نیروگاه‌ها به عنوان منبع انرژی پیدا کرده است. در گذشته، استفاده از مازوت محدود به گرمایش خانه‌ها بود، اما امروزه با بهره‌گیری از کوره‌های مخصوص، امکان تبدیل آن به گازوئیل و سایر فرآورده های نفتی نیز فراهم شده است.  

این ماده که به دلیل رنگ تیره خود به «نفت سیاه» نیز شهرت دارد ، سنگین‌ترین سوخت تجاری محسوب می‌شود که از نفت خام به دست می‌آید، خواه از طریق فرآیند تقطیر و خواه به عنوان باقی‌مانده این فرآیند. مازوت در واقع جزء سنگین‌تری از نفت خام است که پس از جداسازی ترکیبات سبک‌تر مانند بنزین و سایر فراورده های نفتی سبک‌تر در پالایشگاه حاصل می‌شود.  

استفاده تاریخی از مازوت در مناطق سردسیر مانند شوروی سابق، نشان‌دهنده این است که در ابتدا این ماده به عنوان یک سوخت گرمایشی ارزان و به آسانی در دسترس، قبل از توسعه گسترده فناوری‌های پالایش پیشرفته‌تر، مورد توجه قرار داشت. این موضوع همچنین می‌تواند نشان دهد که بین میزان توسعه صنعتی یک کشور و میزان وابستگی آن به مازوت در مقایسه با سوخت‌های پاک‌تر، ارتباطی وجود دارد. به عبارت دیگر، در مناطقی که صنعتی‌سازی کمتری صورت گرفته بود، مازوت به دلیل فرآوری ساده‌تر مورد استفاده قرار می‌گرفت. با پیشرفت فناوری در اروپا و آمریکا، این کشورها به سمت شکستن ساختار مازوت برای تولید محصولات با ارزش‌تر مانند گازوئیل روی آوردند. این تغییر نشان‌دهنده یک روند است که در آن با پیشرفت‌های فناوری و افزایش نگرانی های زیست‌محیطی، میزان اتکا به مازوت کاهش می‌یابد.

درک دوگانه از مازوت به عنوان یک منبع سوخت ارزان و در عین حال یک عامل آلاینده مهم، یک چالش در استفاده از آن ایجاد می‌کند، به ویژه در کشورهایی که زیرساخت‌های قدیمی دارند یا دسترسی آن‌ها به جایگزین‌های پاک‌تر مانند گاز طبیعی محدود است. بررسی ها هم قیمت پایین و هم آلودگی بالای مازوت را نشان می دهند. این امر نشان‌دهنده یک مصالحه بین ملاحظات اقتصادی و تأثیرات زیست‌محیطی است که احتمالاً نقش کلیدی در تصمیم‌گیری‌های مربوط به سیاست‌های استفاده از این سوخت ایفا می‌کند.

2. بررسی انواع گریدهای مازوت

مازوت بر اساس ویژگی‌های مختلفی دسته‌بندی می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها گرانروی و میزان گوگرد موجود در آن است.

• طبقه‌بندی بر اساس گرانروی (Viscosity): انواع رایج مازوت شامل M100، M180، M230، M280 و M380 است. اعدادی که در نام این گریدها به کار رفته است، اغلب به میزان گرانروی جنبشی آن‌ها بر حسب سانتی‌استوک در دمای 50 درجه سانتی‌گراد اشاره دارد. به طور کلی، اعداد بالاتر نشان‌دهنده گرانروی و چگالی بیشتر هستند و در نتیجه، برای استفاده نیاز به پیش‌گرمایش دارند. برای مثال، مازوت M380 نسبت به مازوت M180 سنگین‌تر است. در کشور ایران، گریدهای متداول تولید شده شامل M180، M280 و M380 می‌شود.  
• سیستم درجه‌بندی مبتنی بر گرانروی تأثیر مستقیمی بر نحوه جابجایی و کاربرد مازوت دارد. گریدهایی که دارای گرانروی بالاتری هستند، به انرژی بیشتری برای فرآیندهای پمپاژ و احتراق نیاز دارند، که این امر ممکن است بخشی از مزایای اقتصادی ناشی از قیمت پایین‌تر آن‌ها را خنثی کند. به این ترتیب، گرانروی بالاتر به معنای غلیظ‌تر بودن مایع است و مایعات غلیظ‌تر برای حرکت کردن به نیروی بیشتری احتیاج دارند. این موضوع به مصرف انرژی بیشتر برای پمپاژ و احتمالاً استفاده از تجهیزات تخصصی برای احتراق منجر می‌شود که در نهایت به هزینه و پیچیدگی کلی استفاده از این گریدها می‌افزاید.

طبقه‌بندی بر اساس میزان گوگرد (Sulfur Content):

• یکی دیگر از عوامل تعیین‌کننده در درجه‌بندی مازوت، میزان گوگرد موجود در آن است. بر این اساس، مازوت به دسته‌های زیر تقسیم می‌شود:  
  • مازوت با گوگرد زیاد (High Sulphur): دارای 2 تا 3.5 درصد گوگرد.  
  • مازوت با گوگرد معمول (Normal Sulphur): دارای 1 تا 2 درصد گوگرد.  
  • مازوت با گوگرد کم (Low Sulphur): دارای 0.5 تا 1 درصد گوگرد.  
  • مازوت با گوگرد بسیار کم (Very Low Sulphur): دارای کمتر از 0.5 درصد گوگرد. میزان گوگرد موجود در مازوت به منبع اصلی نفت خام بستگی دارد. مازوت با میزان گوگرد کمتر عموماً به دلیل تأثیرات زیست‌محیطی کمتر و کاهش خوردگی تجهیزات، کیفیت بالاتری دارد و گران‌تر است. مازوت با گوگرد بسیار کم معمولاً از خوراک اولیه با حداقل میزان گوگرد تولید می‌شود و حجم تولید آن بسیار پایین است و کمتر صادر می‌گردد.  

• میزان گوگرد یک عامل تمایز اساسی در گریدهای مازوت به شمار می‌رود که نشان‌دهنده یک بده‌بستان بین هزینه و مسئولیت زیست‌محیطی است. میزان گوگرد بالاتر باعث ارزان‌تر شدن آن می‌شود اما آلودگی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. در واقع، گوگرد هنگام سوختن، اکسیدهای گوگرد تولید می‌کند که از آلاینده‌های اصلی هوا هستند و می‌توانند منجر به باران اسیدی شوند. کاهش میزان گوگرد نیازمند فرآوری پیچیده‌تری است که به افزایش هزینه می‌انجامد. این امر یک تقسیم‌بندی واضح در بازار بر اساس مقررات زیست‌محیطی و اولویت‌های مصرف‌کنندگان ایجاد می‌کند. وجود گریدهای مختلف گوگرد نشان می‌دهد که اگرچه مازوت عموماً به عنوان یک سوخت با کیفیت پایین در نظر گرفته می‌شود، تلاش‌هایی برای تولید نسخه‌های پاک‌تر آن صورت گرفته است، هرچند که این نسخه‌ها ممکن است از نظر اقتصادی جذابیت کمتری داشته باشند یا به آسانی در دسترس نباشند. دسته‌بندی بر اساس سطوح مختلف گوگرد نشان‌دهنده وجود تغییرات کیفی در مازوت است و گرید “گوگرد بسیار کم” تلاشی برای کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی آن را نشان می‌دهد که به طور ضمنی به این مشکلات اذعان دارد.
• سایر طبقه‌بندی‌ها: برخی از طبقه‌بندی‌ها بر اساس چگالی صورت می‌گیرد، به طوری که دسته‌های سبک (940-970 کیلوگرم بر متر مکعب) و سنگین (970-985 کیلوگرم بر متر مکعب) وجود دارد. همچنین، در گذشته طبقه‌بندی‌هایی مانند شماره 1، 2، 3، 4، 5 و 6 وجود داشت که اغلب به محدوده نقطه جوش و طول زنجیره کربنی مربوط می‌شد. اعداد بالاتر عموماً با گرانروی بیشتر و قیمت‌های پایین‌تر همراه بودند. لازم به ذکر است که شماره 6 در واقع همان مازوت است. در کاربردهای دریایی نیز طبقه‌بندی‌های سوخت بانکر (Bunker A, B, C) وجود دارد که بانکر C اغلب به سوخت سنگین مانند مازوت اشاره می‌کند. 

3. عوامل موثر بر کیفیت مازوت

کیفیت مازوت تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

میزان گوگرد:

• همانطور که پیش‌تر اشاره شد، میزان گوگرد یکی از شاخص‌های اصلی کیفیت مازوت است. میزان گوگرد کمتر به دلیل کاهش آلاینده‌ها و خوردگی تجهیزات، مطلوب‌تر است. میزان بالای گوگرد در مازوت تولیدی ایران (حدود 3.5 درصد) به طور قابل توجهی بالاتر از استانداردهای بین‌المللی برای سوخت کشتی‌ها در آب‌های آزاد (کمتر از 0.5 درصد) است و این موضوع چالش‌هایی را برای صادرات ایجاد کرده است.  
• اختلاف بین میزان گوگرد مازوت ایران و استانداردهای بین‌المللی، یک نابرابری رقابتی بالقوه در بازار جهانی را نشان می‌دهد و نیاز به فناوری‌های کاهش گوگرد در پالایشگاه‌های ایران را برجسته می‌کند. به این ترتیب، اگر مازوت ایران با استانداردهای بین‌المللی مطابقت نداشته باشد، پتانسیل صادرات آن به کشورهایی با مقررات سخت‌گیرانه‌تر یا کشورهایی که مجهز به پالایش بیشتر آن هستند، محدود می‌شود. این امر نشان‌دهنده نیاز به سرمایه‌گذاری در فرایندهای گوگردزدایی است.

گرانروی:

• گرانروی یا ویسکوزیته نشان‌دهنده مقاومت مایع در برابر جاری شدن است. گرانروی بالاتر برای جابجایی و احتراق نیاز به پیش‌گرمایش دارد. این ویژگی در واحد سانتی‌استوک (cSt) در دمای مشخص (معمولاً 50 درجه سانتی‌گراد) اندازه‌گیری می‌شود. گرانروی بر سهولت پمپاژ و نوع تجهیزات مورد نیاز برای استفاده از مازوت تأثیر می‌گذارد.  
• گرانروی نه تنها یک عامل درجه‌بندی بلکه یک ملاحظه عملیاتی حیاتی نیز هست. مصرف‌کنندگان باید تجهیزات و امکانات مناسب برای جابجایی گرید گرانروی خاص مازوتی که قصد استفاده از آن را دارند، داشته باشند. در واقع، گرانروی‌های مختلف به سیستم‌های پمپاژ و فناوری‌های احتراق متفاوتی نیاز دارند و انتخاب گرید اشتباه می‌تواند منجر به مشکلات عملیاتی و آسیب به تجهیزات شود.

چگالی:

• چگالی که به عنوان جرم در واحد حجم تعریف می‌شود، بر میزان انرژی موجود در واحد حجم و ملاحظات مربوط به جابجایی تأثیر می‌گذارد. چگالی مازوت معمولاً بین 940 تا 985 کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است.  

نقطه اشتعال:

• نقطه اشتعال پایین‌ترین دمایی است که در آن بخار سوخت می‌تواند مخلوط قابل اشتعال در هوا تشکیل دهد. برای گریدهای سنگین‌تر، نقطه اشتعال معمولاً حدود 65 درجه سانتی‌گراد است.  

نقطه ریزش:

• نقطه ریزش پایین‌ترین دمایی است که در آن سوخت می‌تواند جریان یابد. نقاط ریزش بالاتر می‌توانند در آب و هوای سرد مشکلات مربوط به جابجایی ایجاد کنند.  

باقی‌مانده کربن:

• میزان باقی‌مانده کربنی پس از تبخیر و احتراق سوخت، نشان‌دهنده تمایل آن به تشکیل رسوبات کک است.  

مقدار خاکستر:

• مواد غیر قابل احتراق باقی‌مانده پس از احتراق، که می‌تواند بر عملکرد و نگهداری تجهیزات تأثیر بگذارد.  

ارزش حرارتی:

• ارزش حرارتی مقدار گرمای آزاد شده در هنگام احتراق مقدار مشخصی از سوخت است و نشان‌دهنده میزان انرژی آن می‌باشد. این مقدار برای مازوت معمولاً بین 38 تا 42 مگاژول بر کیلوگرم متغیر است.  
• در حالی که مازوت ارزش حرارتی بالایی دارد و از این رو از نظر انرژی کارآمد است، سایر پارامترهای کیفیت آن، به ویژه میزان گوگرد، اغلب از این مزیت در زمینه تأثیرات زیست‌محیطی و هزینه‌های عملیاتی مهم‌تر هستند. در واقع، ارزش حرارتی بالا آن را برای تولید انرژی جذاب می‌کند، اما مشکلات زیست‌محیطی و مرتبط با تجهیزات ناشی از ناخالصی‌های آن به این معنی است که “کیفیت” کلی باید بیش از صرفاً خروجی انرژی را در نظر بگیرد.

4. جایگاه مازوت در میان فراورده های نفتی

مازوت به عنوان یک برش سنگین در فرآیند پالایش نفت خام به دست می‌آید. پس از جداسازی فراورده های نفتی سبک‌تر مانند گازها، نفتا، بنزین و سوخت جت که نوعی نفت سفید است، مازوت حاصل می‌شود. این ماده در انتهای سنگین طیف فراورده های نفتی قرار دارد و تنها قیر یک رسوب متراکم‌تر محسوب می‌شود.  

موقعیت مازوت در فرآیند تقطیر نفت خام، خواص آن را توضیح می‌دهد – به عنوان یک رسوب، به طور طبیعی حاوی غلظت‌های بالاتری از هیدروکربن‌های سنگین‌تر و ناخالصی‌هایی مانند گوگرد است. به این ترتیب، فرآیند تقطیر اجزا را بر اساس نقاط جوش جدا می‌کند و مازوت، به دلیل داشتن نقطه جوش بالا، در پایین باقی می‌ماند و ترکیبات کمتر فرار و اغلب نامطلوب را جمع می‌کند.

برش‌های سبک‌تر مانند نفت سفید و گازوئیل قبل از مازوت تقطیر می‌شوند. همچنین، مازوت را می‌توان بیشتر فرآوری کرد (شکستن) تا محصولات سبک‌تر و با ارزش‌تری مانند گازوئیل تولید شود. قیر سنگین‌ترین رسوب باقی‌مانده پس از استخراج مازوت است. در فرآیند پالایش، پس از حذف برش‌های سبک‌تر از جمله مازوت، ماده باقی‌مانده عمدتاً قیر است که برای آسفالت جاده‌ها و عایق‌بندی استفاده می‌شود. برخی از روش‌های تولید قیر نیز شامل فرآوری مازوت است.  

ارتباط نزدیک بین مازوت و قیر نشان می‌دهد که سودآوری مازوت به عنوان یک سوخت ممکن است تحت تأثیر تقاضا و قیمت‌گذاری قیر قرار گیرد، به ویژه اگر پالایشگاه‌ها انعطاف‌پذیری لازم برای تغییر تولید بر اساس شرایط بازار را داشته باشند. به این ترتیب، اگر قیمت قیر بالا باشد، پالایشگاه‌ها ممکن است ترجیح دهند بخش بیشتری از برش‌های سنگین‌تر را به سمت تولید قیر هدایت کنند و به طور بالقوه عرضه مازوت را کاهش داده یا قیمت آن را افزایش دهند.

روغن پایه یکی دیگر از فراورده های نفتی مهم است که در تولید روانکارها استفاده می‌شود. روغن پایه معمولاً از طریق فرآیندهای پالایش تخصصی‌تری نسبت به مازوت استخراج می‌شود که اغلب شامل استخراج با حلال یا هیدروفرآوری است. در حالی که هر دو از نفت خام منشأ می‌گیرند، اهداف اصلی متفاوتی را دنبال می‌کنند.  

5. کاربردهای مازوت در صنایع مختلف

مازوت به دلیل ویژگی‌های خاص خود، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد:

تولید برق:

• مازوت به طور گسترده در نیروگاه‌های حرارتی برای تولید برق استفاده می‌شود. ارزش حرارتی بالا و قیمت نسبتاً پایین آن، این سوخت را به یک گزینه جذاب برای تولید انرژی در مقیاس بزرگ تبدیل کرده است. این کاربرد به ویژه در کشورهایی مانند ایران برای گرم کردن دیگ‌های بخار در نیروگاه‌ها رایج است. با این حال، سوزاندن مازوت در نیروگاه‌ها مقادیر قابل توجهی مواد سمی را در هوا منتشر می‌کند که به آلودگی هوا کمک می‌کند.  
• اتکای شدید به مازوت برای تولید برق در برخی مناطق مانند ایران، یک چالش زیست‌محیطی قابل توجه، به ویژه در مناطق شهری که کیفیت هوا از قبل نگران‌کننده است، ایجاد می‌کند. این وابستگی اغلب ناشی از عوامل اقتصادی و در دسترس بودن جایگزین‌ها است. به این ترتیب، منابع خبری بارها به استفاده از مازوت در نیروگاه‌های ایران و سهم آن در آلودگی هوا، به ویژه در فصل زمستان، اشاره می‌کنند. این امر نشان‌دهنده یک مشکل سیستمی است که در آن جایگزین‌های پاک‌تر ممکن است یا خیلی گران باشند یا به مقدار کافی در دسترس نباشند.

دیگ‌های بخار و کوره‌های صنعتی:

• مازوت به عنوان سوخت در دیگ‌های بخار و کوره‌های صنعتی برای تولید گرما و بخار در فرآیندهای مختلف تولیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین در کوره‌های صنایع مانند سیمان و فولاد نیز کاربرد دارد.  

سوخت دریایی (سوخت بانکر):

• به دلیل قیمت پایین‌تر در مقایسه با سایر سوخت‌های دریایی، مازوت یک سوخت رایج برای کشتی‌ها محسوب می‌شود. اصطلاح “سوخت بانکر” از انبارهای زغال سنگ گرفته شده است که در آن سوخت در اصل در کشتی‌ها ذخیره می‌شد.  

گرمایش:

• در گذشته از مازوت برای گرمایش منازل استفاده می‌شد. امروزه نیز در برخی مناطق برای گرمایش ساختمان‌ها و در سیستم‌های گرمایشی نفتی به کار می‌رود.  

صنعت پتروشیمی:

• مازوت می‌تواند به عنوان ماده اولیه در تولید سایر محصولات پتروشیمی مورد استفاده قرار گیرد.  

6. تامین و تهیه فراورده های نفتی در ایران

• مروری بر تامین فراورده های نفتی: ایران تولیدکننده مهمی در زمینه فراورده های نفتی متنوع از جمله گاز مایع، نفت کوره (مازوت)، گوگرد، کک، دوده، لوب کات، گازوئیل، نفت سفید، بنزین و نفتا به شمار می‌رود. وزارت نفت بر بخش نفت و گاز نظارت دارد و چندین شرکت کلیدی در زمینه تولید، پالایش و توزیع فعالیت می‌کنند. این شرکت‌ها شامل شرکت ملی نفت ایران، شرکت ملی گاز ایران، شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران و شرکت ملی پالایش و پخش فراورده‌های نفتی ایران هستند. شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران (NIORDC) پالایشگاه‌های کشور و توزیع فراورده های نفتی در داخل ایران را مدیریت می‌کند. ایران قصد دارد ظرفیت پالایش و تولید فراورده های نفتی با ارزش افزوده بالاتر را افزایش دهد. زنجیره تامین شامل تولید توسط شرکت ملی نفت، پالایش توسط شرکت‌های خصوصی و نیمه‌خصوصی و انتقال توسط شرکت ملی پالایش و پخش است.  
• ساختار صنعت نفت و گاز ایران، با حضور قوی دولت و ترکیبی از نهادهای دولتی و خصوصی در بخش‌های مختلف زنجیره تامین، احتمالاً بر در دسترس بودن و قیمت‌گذاری مازوت و سایر فراورده های نفتی تأثیر می‌گذارد. به این ترتیب، سیاست‌های دولت، سهمیه‌های تولید و کارایی شبکه توزیع همگی در چگونگی سهولت و مقرون به صرفه بودن تهیه مازوت و محصولات مرتبط نقش دارند.

نتیجه‌گیری: درک مازوت در بخش انرژی

مازوت به عنوان یک سوخت سنگین و ویسکوز با ارزش حرارتی بالا اما میزان گوگرد قابل توجه، نقش مهمی در بخش انرژی ایفا می‌کند. کاربردهای اصلی آن در تولید برق، فرآیندهای صنعتی و حمل و نقل دریایی است. با این حال، احتراق مازوت نگرانی‌های زیست‌محیطی قابل توجهی را به همراه دارد، به ویژه به دلیل انتشار گوگرد که منجر به آلودگی هوا می‌شود. در ایران، مازوت جایگاه خاصی در میان فراورده های نفتی دارد و ارتباط نزدیکی با قیر، نفت سفید، گازوئیل و روغن پایه دارد. با وجود روند جهانی به سوی منابع انرژی پاک‌تر، مازوت همچنان در مناطقی با زیرساخت‌های موجود و ملاحظات اقتصادی، به ویژه در ایران، از اهمیت برخوردار است. درک ویژگی‌ها، انواع و عوامل مؤثر بر کیفیت مازوت برای فعالان صنعت انرژی و سیاست‌گذاران این حوزه ضروری است.