Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Смолоподобная консистенция мазута

Тяжелое жидкое топливо (HFO) - это категория жидкого топлива с гудроноподобной консистенцией. Также известно как бункерное топливо или мазут , ТНТ является результатом или остатка от перегонки и крекинга процесса нефти . По этой причине HFO загрязнен несколькими различными соединениями, включая ароматические соединения, серу и азот, что делает выбросы при сгорании более загрязняющими по сравнению с другими видами жидкого топлива. [1] HFO преимущественно используется в качестве источника топлива для двигателей морских судов из-за его относительно низкой стоимости по сравнению с более чистыми источниками топлива, такими как дистилляты. [2] [3]Использование и перевозка HFO на борту судов представляет несколько экологических проблем, а именно риск разлива нефти и выброс токсичных соединений и твердых частиц, включая черный углерод . В настоящее время использование ГФО в качестве источника топлива для судов, плавающих в Антарктике, запрещено в соответствии с Международным кодексом Международной морской организации (ИМО) для судов, работающих в полярных водах (Полярный кодекс). [4] По аналогичным причинам в настоящее время рассматривается вопрос о запрете HFO в арктических водах. [5]

Характеристики мазута [ править ]

HFO состоит из остатков или остатков источников нефти после извлечения углеводородов более высокого качества с помощью таких процессов, как термический и каталитический крекинг . Таким образом, HFO также обычно называют мазутом. Химический состав HFO сильно варьируется из-за того, что HFO часто смешивается или смешивается с более чистым топливом, смешанные потоки могут включать углеродное число от C 20 до более чем C 50.. HFO смешивают для достижения определенных характеристик вязкости и текучести для конкретного применения. В результате широкого спектра составов HFO определяется технологическими, физическими и конечными характеристиками использования. Являясь последним остатком процесса крекинга, HFO также содержит в различной степени смеси следующих соединений: «парафины, циклопарафины, ароматические соединения, олефины и асфальтены, а также молекулы, содержащие серу, кислород, азот и / или металлоорганические соединения». [1] HFO характеризуется максимальной плотностью 1010 кг / м 3 при 15 ° C и максимальной вязкостью 700 мм 2 / с (сСт) при 50 ° C в соответствии с ISO 8217. [6]

Горение и атмосферные реакции [ править ]

Учитывая повышенное загрязнение серы HFO (максимум 5% по массе) [6], реакция горения приводит к образованию диоксида серы SO 2, который в конечном итоге приведет к образованию кислотного дождя (серной кислоты или H 2 SO 4 ) в Атмосфера.

Сжигание HFO:

CH 4 + 2 O 2 + N 2 + H 2 S → 2 H 2 O + CO 2 + CO + NO + NO 2 + SO 2 + энергия [7]

В результате образуется кислотный дождь:

ОН + SO 2 → HOSO 2

HOSO 2 + O 2 → HO 2 + SO 3

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 [7]

В результате образуется азотная кислота (HNO 3 ), компонент кислотных дождей:

H 2 O + N 2 + NO 2 → HNO 3 + HNO 2

3 HNO 2 → HNO 3 + 2 NO + H 2 O и 4NO + 3 O 2 + 2 H 2 O → HNO 3

Использование и транспортировка мазута [ править ]

С середины 19-го века HFO использовалось в основном в судоходной отрасли из-за его низкой стоимости по сравнению со всеми другими жидкими топливами (до 30% дешевле), а также из-за исторически слабых нормативных требований по выбросам оксидов азота. (NO x ) и диоксид серы (SO 2 ) ИМО. [2] [3]По этим двум причинам HFO является единственным наиболее широко используемым моторным топливом на борту судов. Имеющиеся до 2007 года данные о глобальном потреблении HFO в международном морском секторе показывают, что общее использование жидкого топлива составляет 200 миллионов тонн, при этом потребление HFO составляет 174 миллиона тонн. Доступные до 2011 года данные о продажах мазута сектору международных морских перевозок показывают общий объем продаж мазута 207,5 млн тонн, из которых 177,9 млн тонн составляет HFO. [8]

Морские суда могут использовать различные виды топлива в качестве движителя, которые делятся на две большие категории: остаточные масла или дистилляты. В отличие от HFO, дистилляты - это нефтепродукты, получаемые при переработке сырой нефти и включающие дизельное топливо, керосин, нафту и газ. Остаточные масла часто смешивают в различной степени с дистиллятами для достижения желаемых эксплуатационных и / или экологических характеристик. В таблице 1 перечислены наиболее часто используемые категории судового мазута и смесей; все смеси, включая судовое жидкое топливо с низким содержанием серы, по-прежнему считаются тяжелым газом. [3]

Таблица 1: Типы и состав морского HFO [3]
Категория морских HFOСостав морского ГФО
Бункер С / Мазут №6остаточная нефть
Промежуточное жидкое топливо (IFO) 380дистиллят в сочетании с 98% остаточного масла
Промежуточное жидкое топливо (IFO) 180дистиллят в сочетании с 88% остаточного масла
Судовые топливные масла с низким содержанием серы (производное HFO)смесь дистиллята и остаточного масла (более высокое соотношение дистиллята)

Экологические проблемы Арктики [ править ]

Животный мир пострадал от разлива нефти с танкера. Смолистый HFO покрывает и устойчиво прилипает к перьям.

Использование и транспортировка HFO в Арктике - обычная практика в морской индустрии. В 2015 году более 200 судов вошли в арктические воды, перевезя в общей сложности 1,1 миллиона тонн топлива, при этом 57% топлива, израсходованного во время арктических рейсов, составляло HFO. [9] В том же году, согласно отчетам, объем перевозок тяжелого дизельного топлива составил 830 000 тонн, что представляет собой значительный рост по сравнению с 400 000 тонн в 2012 году. Отчет норвежского органа по сертификации типов Det Norske Veritas (DNV GL) за 2017 год.подсчитал, что общее использование топлива HFO по массе в Арктике превышает 75%, причем основными потребителями являются более крупные суда. В свете увеличения масштабов движения и учитывая, что Арктика считается чувствительной экологической зоной с более высокой интенсивностью реакции на изменение климата, экологические риски, связанные с тяжелым газом, вызывают озабоченность у экологов и правительств этого региона. [10] Двумя основными экологическими проблемами, связанными с HFO в Арктике, являются риск разлива или случайного сброса и выброс черного углерода в результате потребления HFO. [9] [3]

Воздействие на окружающую среду разливов мазута [ править ]

Из-за своей очень высокой вязкости и повышенной плотности HFO, выбрасываемый в окружающую среду, представляет большую опасность для флоры и фауны по сравнению с дистиллятом или другим остаточным топливом. В 2009 году Арктический совет определил разлив нефти в Арктике как самую большую угрозу местной морской среде. HFO, являющийся пережитком процессов дистилляции и крекинга, характеризуется повышенной общей токсичностью по сравнению со всеми другими видами топлива. Его вязкость предотвращает разложение в окружающей среде, свойство, которое усугубляется холодными температурами в Арктике, что приводит к образованию комков смолы и увеличению объема за счет эмульгирования. Его плотность, склонность к сохранению и эмульгированию может привести к загрязнению HFO как толщи воды, так и морского дна. [9]

Таблица 2: Характеристики морских разливов тяжелого нефтяного газа и воздействия [3]
Категория морских HFOНемедленное воздействие разливаВоздействие на окружающую средуХарактеристики очистки
Бункер С / Мазут №6Может превращаться в эмульсию, превращаться в шарики смолы, сохранять плавучесть или опускаться на морское дно.Смолистая консистенция HFO прилипает к перьям и меху, оказывает краткосрочное и долгосрочное воздействие на морскую флору и фауну (бентические, приливные и прибрежные виды)Сбор воды после разлива ограничен, очистка состоит в основном из очистки береговой линии и загрязненного грунта.
Промежуточное жидкое топливо (IFO) 380Эмульгирует до 3x первоначального объема разлива, может опускаться на морское дно или оставаться на плаву.Скиммеры используются для сбора разливов на воде до тех пор, пока нефть не превратится в эмульсию, что затрудняет ее удаление. После нанесения на поверхность масло трудно удалить с основания и отложений.
Промежуточное жидкое топливо (IFO) 180
Судовые топливные масла с низким содержанием серы (производное HFO)Нет наземных данных для определения немедленного воздействия разлива. Лабораторные тесты показывают поведение, аналогичное другим смесям HFO, а именно устойчивость к воздействию окружающей среды и эмульгирование.Ограниченная информация. Вероятно, будет иметь такое же воздействие, как и IFO, с повышенной начальной токсичностью из-за более высокого содержания дистиллятного компонента, вызывающего немедленное рассеивание и испарение.Ограниченная информация. Вероятно, будет иметь такое же воздействие, что и другие смеси HFO.

История аварийных разливов мазута с 2000 г. [ править ]

С 2000 года произошли следующие разливы HFO. Информация сгруппирована по годам, названию судна, количеству выпущенного судна и месту разлива:

  • 2011 Golden Traded (205 тонн в Скагерраке )
  • 2011 Годафосс, Малайзия (200 000 галлонов на островах Хвалер )
  • 2009 Full City , Панама (6 300-9 500 галлонов в Лангесунде )
  • 2004 Селенданг Аю, Малайзия (336 000 галлонов на острове Уналаска - недалеко от Арктики)
  • 2003 Fu Shan Hai, Китай (1680 тонн в Балтийском море )
  • 2002 Разлив нефти Prestige , Испания (17,8 миллиона галлонов в Атлантическом океане )
  • 2001 Baltic Carrier, Маршалловы острова (2350 тонн в Балтийском море)
  • 2000 г. Янра, Германия (40 тонн в Аландском море ) [11]

Влияние использования мазута на окружающую среду [ править ]

Сжигание HFO в судовых двигателях приводит к большему количеству выбросов черного углерода по сравнению со всеми другими видами топлива. Выбор судового топлива является наиболее важным фактором, определяющим коэффициенты выбросов сажи судовыми двигателями. Вторым по важности фактором выбросов черного углерода является грузоподъемность судна, при этом коэффициенты выбросов черного углерода увеличиваются до шести раз при низких нагрузках на двигатель. [12] Черный углерод является продуктом неполного сгорания и является компонентом сажи и мелких твердых частиц (<2,5 мкг). Он имеет короткое время жизни в атмосфере от нескольких дней до недели и обычно удаляется при выпадении осадков. [13] Хотя по поводу радиационного воздействия велись споры черного углерода, комбинации наземных и спутниковых наблюдений предполагают, что глобальное поглощение солнечной энергии составляет 0,9 Вт · м -2 , что делает его вторым по значимости фактором воздействия на климат после CO 2. [14] [15] Черный углерод влияет на климатическую систему следующим образом: альбедо снега / льда из-за темных отложений сажи и увеличения времени таяния снега, [16] уменьшение планетарного альбедо за счет поглощения солнечной радиации, отраженной облачными системами, земной поверхностью и атмосферой [15], а также прямое уменьшение альбедо облаков с помощью черного углерода обнаруженное загрязнение воды и льда. [15] [13]Наибольшее увеличение температуры поверхности Арктики на единицу выбросов черного углерода является результатом уменьшения альбедо снега / льда, что делает выбросы черного углерода в Арктике более пагубными, чем выбросы в других местах. [17]

ИМО и Полярный кодекс [ править ]

Международная морская организация (ИМО), специализированное подразделение Организации Объединенных Наций , ввела в действие 1 января 2017 года Международный кодекс судов, эксплуатируемых в полярных водах, или Полярный кодекс. Требования Полярного кодекса являются обязательными как в рамках Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ), так и Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) . Две широкие категории, охватываемые Полярным кодексом, включают безопасность и предотвращение загрязнения, связанные с судоходством как в арктических, так и в антарктических полярных водах. [4]

Перевозка и использование HFO в Арктике не поощряется Полярным кодексом, в то время как он полностью запрещен в Антарктике правилом 43 Приложения I к МАРПОЛ. [18] Запрет на использование и перевозку HFO в Антарктике предшествует принятию Полярного кодекса. На своей 60-й сессии (26 марта 2010 г.) Комитет по защите морской среды (КЗМС) принял Резолюцию 189 (60), которая вступила в силу в 2011 г. и запрещает использование топлива со следующими характеристиками [19] :

1. сырая нефть, имеющая плотность при 15 ° C более 900 кг / м 3  ;
2. масла, кроме сырой нефти, имеющие плотность при 15 ° C более 900 кг / м 3 или кинематическую вязкость при 50 ° C более 180 мм 2 / с; или
3. битум, гудрон и их эмульсии.

Комитет ИМО по защите морской среды (MEPC) поручил Подкомитету по предотвращению загрязнения (PPR) ввести запрет на использование и перевозку тяжелого топлива в арктических водах на своих 72-й и 73-й сессиях. Эта задача также сопровождается требованием правильно определить HFO с учетом его текущего определения в соответствии с правилом 43 Приложения I. МАРПОЛ. [18] Принятие запрета ожидается в 2021 году с повсеместным введением в действие к 2023 году. [20]

Устойчивость к отказу от мазута [ править ]

Альянс «Чистая Арктика» стал первой некоммерческой организацией с делегатами ИМО, которая выступила против использования тяжелого нефтяного газа в арктических водах. Однако в 2018 году MEPC официально предложили поэтапный отказ от тяжелого нефтяного топлива в Арктике и запрет на его использование в восьми странах: Финляндии, Германии, Исландии, Нидерландах, Новой Зеландии, Норвегии, Швеции и США. [9] [18]Хотя эти государства-члены продолжают поддерживать инициативу, несколько стран открыто заявили о своем сопротивлении запрету на ГФО в столь короткие сроки. Российская Федерация выразила обеспокоенность по поводу воздействия на морское судоходство и торговлю с учетом относительно низкой стоимости тяжелого нефтяного топлива. Вместо этого Россия предложила разработать и реализовать меры по смягчению последствий использования и перевозки тяжелого топлива в арктических водах. Канада и Маршалловы Острова представили аналогичные аргументы, подчеркнув потенциальное воздействие на арктические сообщества (а именно, удаленные коренные народы) и экономику. [5]

Чтобы успокоить опасения и сопротивление, на своем 6-м заседании в феврале 2019 года рабочая группа подкомитета PPR разработала «проект методологии анализа воздействия» HFO, который будет окончательно доработан на 7-м заседании PPR в 2020 году. Цель методологии - оценить запрет в соответствии с его экономическим и социальным воздействием на общины коренных народов Арктики и другие местные общины, чтобы измерить ожидаемые выгоды для местных экосистем и, возможно, учесть другие факторы, на которые запрет может положительно или отрицательно повлиять. [21]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Макки, Ричард; Рейтман, Фред; Шрайнер, Цейнвен; Уайт, Рассел; Чарлэп, Джеффри; О'Нил, Томас; Олавский Гояк, Кэти (2013). «Токсикологическое действие веществ категории тяжелого мазута» . Международный журнал токсикологии . 33 (1 приложение): 95–109. DOI : 10.1177 / 1091581813504230 . PMID  24179029 .
  2. ^ a b Bengtsson, S .; Андерссон, К .; Фриделл, Э. (13 мая 2011 г.). «Сравнительная оценка жизненного цикла судового топлива: сжиженный природный газ и три других ископаемых топлива». Труды Института инженеров-механиков, Часть M: Инженерный журнал для морской среды . DOI : 10.1177 / 1475090211402136 .
  3. ^ Б с д е е Decola, Elise; Робертсон, Тим (июль 2018 г.). «Постепенное прекращение использования и перевозки мазута в канадской Арктике: воздействие на северные сообщества» (PDF) . Отчет в WWF Канады .
  4. ^ a b «Полярный кодекс» . www.imo.org . Дата обращения 5 марта 2019 .
  5. ^ а б MEPC 72 (2018). Отчет Комитета по защите морской среды о работе его семьдесят второй сессии.
  6. ^ а б "HFO" . powerplants.man-es.com . Дата обращения 7 апреля 2019 .
  7. ^ a b "Нефть - Химия - Как горят углеводороды" . www.petroleum.co.uk . Проверено 8 апреля 2019 .
  8. ^ «Третье исследование парниковых газов ИМО, 2014 г.» (PDF) . 2014 г.
  9. ^ a b c d Приор, Сиан; Уолш, Дэйв (2 ноября 2018 г.). «Видение Арктики, свободной от мазута». Окружающая среда: наука и политика в интересах устойчивого развития . 60 (6): 4–11. DOI : 10.1080 / 00139157.2018.1517515 . ISSN 0013-9157 . 
  10. ^ Уиллис, Кэти Дж .; Бенц, Дэвид; Лонг, Питер Р .; Масиас-Фаурия, Марк; Седдон, Алистер WR (2016). «Чувствительность глобальных наземных экосистем к изменчивости климата». Природа . 531 (7593): 229–232. Bibcode : 2016Natur.531..229S . DOI : 10,1038 / природа16986 . hdl : 1956/16712 . ISSN 1476-4687 . PMID 26886790 .  
  11. ^ ПАМЕ (2016). «Проект HFO Этап III (а) Выбросы тяжелого мазута и другого топлива при судоходстве в Арктике и Приарктике» (PDF) .
  12. Перейти ↑ Lack, DA, & Corbett, JJ (2012). Черный углерод с судов: обзор влияния скорости судна, качества топлива и очистки выхлопных газов. Атмосферная химия и физика , 12 (9), 3985-4000.
  13. ^ a b Беллуэн, Николас; Бут, Бен (2015). «Изменение климата: черный углерод и обратная связь с атмосферой». Природа . 519 (7542): 167–168. Bibcode : 2015Natur.519..167B . DOI : 10.1038 / 519167a . ISSN 1476-4687 . PMID 25762278 .  
  14. ^ Густафссон, Ö., И Ramanathan, В. (2016). Конвергенция потепления климата аэрозолями черного углерода. Труды Национальной академии наук , 113 (16), 4243–4245.
  15. ^ a b c Раманатан, В., и Кармайкл, Г. (2008). Глобальные и региональные изменения климата из-за сажи. Природа Геонауки , 1 (4), 221.
  16. ^ Фланнер, Марк G .; Зендер, Чарльз С .; Рандерсон, Джеймс Т .; Раш, Филип Дж. (2007). «Современное воздействие на климат и реакция на черный углерод в снегу» . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 112 (D11): D11202. Bibcode : 2007JGRD..11211202F . DOI : 10.1029 / 2006JD008003 . ISSN 2156-2202 . 
  17. ^ Песок, М., Berntsen, ТЗ, фон Salzen, К., Flanner, М., Langner J., & Виктора, DG (2016). Реакция арктической температуры на изменение выбросов короткоживущих климатических факторов. Изменение климата природы , 6 (3), 286.
  18. ^ a b c "73-я сессия MEPC" . www.imo.org . Дата обращения 4 апреля 2019 .
  19. ^ МЕРС 60 (2010). Поправки к Приложению к Протоколу 1978 г. к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов, 1973 г. http://www.imo.org/blast/blastDataHelper.asp?data_id=28814&filename=189(60).pdf
  20. ^ «ИМО движется к запрету HFO от арктического судоходства | World Maritime News» . worldmaritimenews.com . Дата обращения 4 апреля 2019 .
  21. ^ "PPR 6-я сессия" . www.imo.org . Дата обращения 4 апреля 2019 .