موضوع مقاله: نفت کوره | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نفت کوره | مقدمه: این فرآورده‌ها دربرمی‌گیرند تقطیرشده‌ها (برش‌های سبک‌تر) و باقی‌مانده‌ها (برش‌های سنگین‌تر). | ## بخش 1: نفت کوره | از جمله سوخت‌های روغنی می‌توان به نفت سنگین (سوخت بانکر)، سوخت دریایی، نفت کوره صنعتی، گازوئیل، نفت گرمایشی و گازوئیل اشاره کرد. نفت کوره از هیدروکربن‌های بلندزنجیر به‌ویژه آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها و ترکیبات آروماتیک تشکیل شده است. واژهٔ نفت کوره به‌طور کلی هر سوخت مایعی را دربرمی‌گیرد که در کوره یا دیگ بخار برای تولید گرما سوزانده شود یا در موتور برای تولید نیروی محرکه به کار رود. در معنای دقیق‌تر، نفت کوره تنها به سنگین‌ترین سوخت‌های بازرگانی حاصل از نفت خام اشاره دارد؛ یعنی سوخت‌هایی سنگین‌تر از بنزین و نفتا. مولکول‌های کوچک مانند پروپان، نفتا، بنزین و نفت سفید نقطه جوش نسبتاً پایینی دارند و در آغاز فرایند تقطیر جزء به جزء جدا می‌شوند، درحالی‌که روغن‌های سنگین‌تر نفتی مانند گازوئیل و روان‌سازها فراریّت کمتری دارند. بخش اندکی از الکتریسیته با سوزاندن گازوئیل تولید می‌شود، اما این روش هم آلاینده‌تر و هم پرهزینه‌تر از گاز طبیعی است. از آنجا که گرم‌کردن آن فضای زیادی می‌طلبد و وزن شناور را افزایش می‌دهد، در خودروهای جاده‌ای، قایق‌ها و کشتی‌های کوچک قابل بهره‌گیری نیست؛ اما نیروگاه‌ها و کشتی‌های بزرگ می‌توانند از آن بهره ببرند. نفت سنگین در گذشته کاربرد گسترده‌تری داشت و دیگ بخارها، لوکوموتیو بخارهای راه‌آهن و کشتی‌های بخار را نیرو می‌بخشید. امروزه لوکوموتیوها عمدتاً دیزلی یا برقی شده‌اند و بیشتر دیگ‌های بخار از نفت گرمایشی یا گاز طبیعی بهره می‌گیرند. در نیویورک تخمین زده شد که در سال ۲۰۱۱، یک درصد ساختمان‌هایی که سوخت‌های شمارهٔ ۴ و ۶ می‌سوزاندند، مسئول ۸۶ درصد آلودگی دوده‌ای ناشی از همهٔ ساختمان‌های شهر بودند. تا پایان ۲۰۱۵ همهٔ ساختمان‌های بهره‌گیرنده از سوخت شمارهٔ ۶ به سوخت‌های کم‌آلاینده‌تر تبدیل شدند. کاهش کاربرد در تولید برق در سال ۱۹۷۳، سوخت باقی‌مانده ۱۶٫۸ درصد برق ایالات متحده را تأمین می‌کرد. تا ۱۹۸۳ این رقم به ۶٫۲ درصد کاهش یافت و تا ۲۰۰۵ تولید برق از همهٔ فرآورده‌های نفتی تنها ۳ درصد کل تولید بود. این افت برآیند رقابت قیمتی با گاز طبیعی و محدودیت‌های زیست‌محیطی بر انتشار آلاینده‌ها بوده است. سوزاندن نفت کوره، به‌ویژه سوخت باقی‌مانده، به‌طور یکنواخت کربن دی‌اکسید بیشتری نسبت به گاز طبیعی تولید می‌کند. پیامدهای بهداشتی به‌دلیل کیفیت پایین سوخت بانکر، سوختن آن به‌ویژه برای سلامت انسان زیان‌بار است و بیماری‌ها و مرگ‌ومیرهای جدی به بار می‌آورد. پیش از اعمال سقف گوگرد سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) در سال ۲۰۲۰، برآورد می‌شد که آلودگی هوای ناشی از صنعت کشتیرانی سالانه در حدود ۴۰۰٬۰۰۰ مرگ زودرس بر اثر سرطان ریه و بیماری‌های قلبی‌عروقی و نزدیک به ۱۴ میلیون مورد آسم کودکان ایجاد می‌کند. حتی پس از اجرای مقررات سوخت پاک‌تر در ۲۰۲۰، آلودگی هوای کشتیرانی همچنان سالانه در حدود ۲۵۰٬۰۰۰ مرگ و نزدیک به ۶٫۴ میلیون مورد آسم کودکان را در پی دارد. بر پایهٔ پژوهش شورای بین‌المللی حمل‌ونقل پاک (ICCT)، کشورهایی که بر مسیرهای اصلی کشتیرانی قرار دارند بیشترین آسیب را می‌بینند. در سال ۲۰۱۵ آلودگی هوای کشتیرانی در چین نزدیک به ۲۰٬۵۲۰ نفر، در ژاپن ۴٬۰۱۹ نفر و در بریتانیا ۳٬۱۹۲ نفر را به کام مرگ فرستاد. | ## بخش 2: نفت کوره | در تایوان، ۷۰ درصد همهٔ مرگ‌های مرتبط با آلودگی هوای حمل‌ونقل به کشتیرانی مربوط بود. تا ۲۰۱۹ گزارش شد که کشتی‌های شرکت کارنیوال کورپوریشن، بزرگ‌ترین شرکت کشتی‌رانی تفریحی جهان، ده برابر بیشتر از همهٔ خودروهای اروپا گوگرد دی‌اکسید منتشر می‌کردند. رده‌بندی عمومی ایالات متحده در ایالات متحده، نفت کوره بر پایهٔ نقطه جوش، طول زنجیرهٔ کربنی، گران‌روی و کاربرد به شش درجه رده‌بندی می‌شود. با افزایش شمارهٔ درجه، گران‌روی و نقطهٔ جوش بالا می‌رود و قیمت معمولاً کاهش می‌یابد. سوخت شمارهٔ ۱ — یک سوخت تقطیری فرّار برای مشعل‌های تبخیری و موتورهای دیزل پرکارآمد است. این سوخت همان برش نفت سفید پالایشگاهی است و با نام‌های دیزل شمارهٔ ۱، نفت سفید و سوخت جت نیز شناخته می‌شود. ASTM این درجه را در درجهٔ ۲ ادغام کرد و از اواسط سدهٔ بیستم به‌ندرت به کار می‌رود. سوخت شمارهٔ ۴ — سوخت گرمایشی بازرگانی برای تأسیسات فاقد پیش‌گرمکن است و گاه با نام مشخصات نیروی دریایی بانکر A شناخته می‌شود. سوخت شمارهٔ ۵ — سوخت صنعتی باقی‌مانده‌ای که برای اتمیزه‌سازی مناسب نیازمند پیش‌گرم‌شدن تا ۷۷ تا ۱۰۴ درجهٔ سلسیوس است. سوخت شمارهٔ ۶ — روغن باقی‌ماندهٔ بسیار گران‌رو که نیاز به پیش‌گرم‌شدن تا ۱۰۴ تا ۱۲۷ درجهٔ سلسیوس دارد. این سوخت ممکن است تا ۲ درصد آب و ۰٫۵ درصد روغن معدنی داشته باشد و با نام‌های بانکر C یا RFO شناخته می‌شود. رده‌های E تا H روغن‌های باقی‌ماندهٔ مورد بهره‌گیری در مشعل‌های اتمیزکننده برای دیگ‌های بخار یا موتورهای احتراقی بزرگ‌اند و رده‌های F تا H بدون استثنا نیاز به پیش‌گرمایش دارند. مازوت به دو درجهٔ «مازوت نیروی دریایی» (معادل درجه‌های ۴ و ۵ آمریکا) و «مازوت کوره‌ای» (معادل درجهٔ ۶ آمریکا) تقسیم می‌شود. رده‌بندی سوخت دریایی در حوزهٔ کشتیرانی رده‌بندی جداگانه‌ای برای سوخت‌های نفتی به کار می‌رود: نام شرح معادل در رده‌بندی آمریکایی MGO (گازوئیل دریایی) تنها از تقطیرشده‌ها ساخته می‌شود نزدیک به شمارهٔ ۲ MDO (دیزل دریایی) آمیزه‌ای از گازوئیل سنگین با مقادیر بسیار اندک مواد باقی‌مانده؛ گران‌روی تا ۱۲ سانتی‌استوکس نزدیک به شمارهٔ ۳ IFO (سوخت میانی) آمیزه‌ای از گازوئیل و نفت سنگین با گازوئیل کمتر از دیزل دریایی نزدیک به شمارهٔ ۴ HFO (نفت سنگین) روغن باقی‌مانده خالص یا نزدیک‌به‌خالص نزدیک به شمارهٔ ۵ و ۶ MFO (سوخت دریایی) — شمارهٔ ۶ HFO استاندارد ISO 8217 سوخت‌های دریایی بر پایهٔ استاندارد بین‌المللی ISO 8217 طبقه‌بندی می‌شوند. نخستین استاندارد بریتانیایی سوخت روغنی در ۱۹۸۲ منتشر شد و جدیدترین ویرایش ISO 8217 در ۲۰۱۷ صادر شده است. در طول سال‌ها، استانداردها بر سنجه‌های زیست‌محیطی مهم مانند میزان گوگرد سخت‌گیرتر شده‌اند. چگالی نیز سنجهٔ مهمی برای سوخت‌های دریایی است، زیرا این سوخت‌ها پیش از مصرف برای جداسازی آب و آلاینده‌ها با جداسازهای گریز‌از‌مرکز خالص‌سازی می‌شوند. جداسازهای قدیمی‌تر تا چگالی بیشینهٔ ۹۹۱ کیلوگرم بر مترمکعب کار می‌کنند، اما جداسازهای نوین توانایی خالص‌سازی روغن با چگالی ۱۰۱۰ کیلوگرم بر مترمکعب را نیز دارند. از ژانویهٔ ۲۰۲۰، بیشینهٔ مجاز گوگرد در اقیانوس آزاد ۰٫۵ درصد و در مناطق ویژهٔ کنترل انتشار از ژانویهٔ ۲۰۱۵، ۰٫۱ درصد تعیین شده است. ترکیبات هتروسیکلی نیتروژن‌دار و گوگرددار نیز در آن وجود دارند (نیتروژن: ۰٫۵ درصد و بیشتر / گوگرد: تا نزدیک به ۶ درصد). | ## بخش 3: نفت کوره | در روغن‌های باقی‌مانده، ناخالصی‌های فلزی نفت خام مانند نیکل، وانادیم، سدیم و کلسیم تغلیظ شده‌اند. ترکیب عنصری نفت کوره خانگی بر پایهٔ کسر جرمی: + ترکیب عنصری نفت کوره خانگی عنصر کسر جرمی (٪) کربن ۸۶٫۵ هیدروژن ۱۳٫۳ گوگرد < ۰٫۲ نیتروژن ۵۰–۴۰۰ ppm اکسیژن ناچیز ارزش گرمایی پایین (PCI) نفت کوره خانگی در حدود ۱۲ کیلووات‌ساعت بر کیلوگرم و ارزش گرمایی بالای آن نزدیک به ۱۲٫۸ کیلووات‌ساعت بر کیلوگرم است. گران‌روی و دمای نگهداری اصلی‌ترین چالش فنی نفت سنگین (شمارهٔ ۶)، گران‌روی آغازین بسیار بالای آن است. این سوخت باید در دمای نزدیک به ۳۸ درجهٔ سلسیوس نگهداری شود، برای پمپاژ تا ۶۵ تا ۱۲۰ درجهٔ سلسیوس گرم شود و در دماهای پایین‌تر ممکن است به نیمه‌جامدی قیرگون تبدیل شود. بر پایهٔ استاندارد بریتانیایی BS 2869 رده G نیز نفت سنگین رفتاری مشابه دارد و نیازمند نگهداری در ۴۰، پمپاژ در ۵۰ و آماده‌سازی نهایی در ۹۰ تا ۱۲۰ درجهٔ سلسیوس است. ساخت و فرآوری نفت سنگین عمدتاً به‌عنوان باقی‌ماندهٔ فرایندهای تقطیر و کراکینگ نفت خام تولید می‌شود. از نظر فنی میان باقی‌ماندهٔ اتمسفری ، باقی‌ماندهٔ خلأ و باقی‌ماندهٔ ویسبریکینگ تفاوت گذاشته می‌شود. این باقی‌مانده‌ها گران‌روی بسیار بالایی دارند (۳۰۰ تا ۳۰٬۰۰۰ mm²/s در ۱۰۰ درجهٔ سلسیوس) و با رقیق‌کننده‌هایی (دیلوئنت) مانند نفت سفید، روغن چرخهٔ سبک (LCO) یا روغن چرخهٔ سنگین (HCO) از واحد شکست کاتالیزوری سیّال (FCC) آمیخته شده و به گران‌روی مشخصاتی می‌رسند. هنگام بهره‌گیری از فرآورده‌های FCC، سوخت ممکن است به ذرات ریز کاتالیزوری آغشته شود که شامل زئولیت‌های حاوی آلومینیوم و سیلیسیم‌اند. وجود این فلزات برای موتور خطرناک است و به همین دلیل استاندارد ISO 8217 بیشینهٔ مجاز آلومینیوم+سیلیسیم را محدود کرده است. در کوره‌هایی که به‌طور منظم خاموش و سرد می‌شوند، میعان درونی سولفوریک اسید تولید می‌کند. هنگام رهاشدن در آب، سوخت باقی‌مانده به‌جای تشکیل لکهٔ واحد، به تکه‌ها یا گلوله‌های قیری (آمیختهٔ نفت و ذرات رسوبی) تبدیل می‌شود. در حدود ۵ تا ۱۰ درصد مواد طی چند ساعت تبخیر می‌شود و مابقی اغلب به ته ستون آب فرو می‌نشیند. گران‌روی و چسبندگی آن پاکسازی آلودگی‌های زیرزمینی را نیز بسیار دشوار می‌سازد، زیرا روش‌هایی مانند هوادهی بر آن کم‌اثر هستند. پاکسازی‌های زیست‌محیطی در تأسیساتی که سوخت شمارهٔ ۶ مصرف می‌کردند، اغلب به‌دلیل بهره‌گیری از عایق پنبه نسوز بر خطوط سوخت‌رسانی پیچیده‌تر می‌شود. سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) با تصویب کنوانسیون MARPOL در ۱۹۷۳ و اصلاحیه‌های ۱۹۷۸، ضوابطی سخت‌گیرانه برای کاهش آلودگی ناشی از کشتی‌ها وضع کرده است. سازمان‌های زیست‌محیطی کاربرد نفت سنگین در موتورهای کشتی را به‌شدت نکوهش می‌کنند و خواستار جایگزینی آن با سوخت‌های پاک‌تر هستند. نفت کوره و آلودگی ذرات معلق بر پایهٔ داده‌های مقایسه‌ای، نفت کوره خانگی در هر واحد انرژی تولیدشده ذرات معلق PM۱۰ بیشتری نسبت به گاز طبیعی ولی بسیار کمتر از زغال‌سنگ یا چوب منتشر می‌کند. نفت سنگین (فیول لورد) نیز از نفت کوره خانگی آلاینده‌تر اما از زغال‌سنگ کم‌آلاینده‌تر است. بازار و قیمت‌گذاری قیمت سوخت‌های دریایی در بازارهای بین‌المللی بانکر بر پایهٔ بیشینهٔ گران‌روی آن‌ها نرخ‌گذاری می‌شود. | ## جمع‌بندی | متداول‌ترین سوخت‌های مورد معامله عبارت‌اند از: IFO 380 — سوخت میانی با بیشینهٔ گران‌روی ۳۸۰ سانتی‌استوکس (گوگرد < ۳٫۵٪) IFO 180 — سوخت میانی با بیشینهٔ گران‌روی ۱۸۰ سانتی‌استوکس (گوگرد < ۳٫۵٪) LS 380 — سوخت میانی کم‌گوگرد (< ۱٫۰٪) با بیشینهٔ گران‌روی ۳۸۰ سانتی‌استوکس LS 180 — سوخت میانی کم‌گوگرد (< ۱٫۰٪) با بیشینهٔ گران‌روی ۱۸۰ سانتی‌استوکس MDO — دیزل دریایی MGO — گازوئیل دریایی LSMGO — گازوئیل دریایی کم‌گوگرد (< ۰٫۱٪) ULSMGO — گازوئیل دریایی فوق‌العاده کم‌گوگرد قیمت‌ها در بازارهای اروپایی بر پایهٔ نرخ‌های روتردام و در سطح جهانی بر پایهٔ نرخ‌های هیوستون، فجیره و سنگاپور تعیین می‌شود و به دلار آمریکا به ازای هر تن ($/t) معامله می‌گردد.