نفت کوره چیست؟ فرآیند تولید مازوت در پالایشگاه

نفت کوره چیست؟

آیا می‌دانستید که در هر بشکه نفت خام که استخراج می‌شود، بخش قابل‌توجهی از آن پس از جداسازی سوخت‌های باارزش مانند بنزین و گازوئیل، به صورت یک ماده سنگین و تیره باقی می‌ماند که دنیای صنعت و حمل‌ونقل دریایی بدون آن فلج خواهد شد؟ این ماده حیاتی و در عین حال بحث‌برانگیز، نفت کوره یا همان Fuel Oil نام دارد. برخلاف تصور عمومی که تنها بنزین و گازوئیل را محصولات اصلی پالایشگاه‌ها می‌دانند، نفت کوره یکی از کلیدی‌ترین برش‌های نفتی است که چرخ‌های صنایع سنگین و پره‌های عظیم کشتی‌های اقیانوس‌پیما را به حرکت درمی‌آورد. این فرآورده که در ادبیات عامه و رسانه‌های ایران بیشتر با نام مازوت شناخته می‌شود، در واقع سنگین‌ترین، ویسکوزترین و پیچیده‌ترین محصولی است که از برج تقطیر پالایشگاه‌ها به دست می‌آید. اهمیت شناخت این ماده تنها به مهندسان شیمی محدود نمی‌شود؛ بلکه درک ماهیت آن، ما را با چالش‌های انرژی، اقتصاد جهانی حمل‌ونقل و مسائل زیست‌محیطی گره‌خورده با آن آشنا می‌کند.
از منظر فنی و شیمیایی، نفت کوره به هر نوع سوخت مایعی اطلاق می‌شود که در کوره‌ها یا بویلرها برای تولید گرما سوزانده می‌شود یا در موتورهای احتراق داخلی سنگین برای تولید نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده حاصل باقی‌مانده‌های سنگین برج تقطیر در خلاء یا اتمسفریک است که زنجیره‌های هیدروکربنی بسیار طویلی دارد. طول زنجیره هیدروکربنی در نفت کوره بسیار بیشتر از بنزین یا نفت سفید است و همین امر باعث می‌شود که گرانروی (ویسکوزیته) بسیار بالایی داشته باشد. به عبارت ساده‌تر، این سوخت به راحتی جاری نمی‌شود و برای انتقال یا استفاده در مشعل‌ها، معمولاً نیاز به پیش‌گرمایش دارد. این ویژگی فیزیکی، تفاوت اصلی آن با سوخت‌های سبک‌تر است. در بازارهای جهانی، این سوخت با گریدهای مختلفی معامله می‌شود که هر کدام مشخصات فنی دقیقی از نظر میزان گوگرد، نقطه اشتعال و چگالی دارند.
تولید نفت کوره در پالایشگاه‌ها یک انتخاب نیست، بلکه یک نتیجه اجتناب‌ناپذیر از فرآیند پالایش نفت خام است. زمانی که نفت خام وارد برج تقطیر می‌شود، اجزای سبک آن در دماهای پایین‌تر بخار شده و جدا می‌شوند. آنچه در انتهای برج باقی می‌ماند، مخلوطی از هیدروکربن‌های سنگین، آسفالتین‌ها و ناخالصی‌های فلزی است. پالایشگاه‌های مدرن با استفاده از واحدهای تبدیل کاتالیستی و کراکینگ، تلاش می‌کنند تا حد امکان این ته مانده‌ها را به محصولات سبک‌تر تبدیل کنند، اما همواره بخشی از آن به عنوان نفت کوره باقی می‌ماند. این محصول به دلیل قیمت پایین‌تر نسبت به دیزل و بنزین، سوخت محبوب نیروگاه‌های حرارتی در کشورهای در حال توسعه و کشتی‌های تجاری است. با این حال، وجود ترکیباتی مانند گوگرد و نیتروژن در ساختار مولکولی آن، چالش‌های زیست‌محیطی فراوانی را ایجاد کرده است که در ادامه مقاله به صورت تخصصی به آن‌ها خواهیم پرداخت.

فرآیند تولید نفت کوره در پالایشگاه‌های مدرن

   

تولید نفت کوره فرآیندی پیچیده و چندمرحله‌ای است که در قلب پالایشگاه‌های نفت رخ می‌دهد. بر خلاف استخراج مستقیم، این ماده محصول نهایی زنجیره‌ای از عملیات‌های فیزیکی و شیمیایی است که بر روی نفت خام انجام می‌شود. هدف اصلی در پالایشگاه، شکستن و جداسازی مولکول‌های نفت خام بر اساس نقطه جوش آن‌هاست. نفت کوره عمدتاً از ته‌مانده‌ها (Residue) تشکیل می‌شود؛ یعنی بخشی از نفت خام که حتی در دماهای بسیار بالا نیز بخار نمی‌شود. کیفیت و کمیت نفت کوره تولیدی به نوع نفت خام ورودی (نفت خام سبک یا سنگین) و پیچیدگی تجهیزات پالایشگاه (ضریب پیچیدگی نلسون) بستگی دارد. در پالایشگاه‌های ساده، درصد تولید مازوت بالاست، در حالی که پالایشگاه‌های پیشرفته با استفاده از فناوری‌های تبدیل، سعی در کاهش حجم این محصول و تبدیل آن به فرآورده‌های باارزش‌تر دارند. در ادامه به مراحل دقیق و تکنیک‌های مهندسی تولید این سوخت استراتژیک می‌پردازیم.

تقطیر جز به جز و جداسازی برش‌های سنگین

اولین و مهم‌ترین گام در تولید نفت کوره، فرآیند تقطیر در فشار اتمسفریک و سپس تقطیر در خلاء است. نفت خام پس از نمک‌زدایی و گرم شدن تا دمای حدود 350 تا 400 درجه سانتی‌گراد، وارد برج تقطیر اتمسفریک می‌شود. در این برج، اجزای سبک مانند گازها، نفتا، بنزین و نفت سفید جدا می‌شوند. آنچه در انتهای برج باقی می‌ماند، ته‌مانده اتمسفریک نام دارد که ماده اولیه برای تولید برخی از انواع نفت کوره سبک است. اما برای تولید مازوت سنگین و جداسازی بیشتر، این ته‌مانده به واحد تقطیر در خلاء فرستاده می‌شود. در این واحد، با کاهش فشار محیط، نقطه جوش مواد کاهش می‌یابد و امکان جداسازی برش‌های سنگین‌تر بدون تجزیه حرارتی (کراکینگ) فراهم می‌شود. خروجی پایین برج خلاء، سنگین‌ترین و غلیظ‌ترین برش نفتی است که پایه اصلی نفت کوره سنگین یا همان مازوت را تشکیل می‌دهد. این ماده حاوی بالاترین غلظت گوگرد، فلزات سنگین و آسفالتین است.

نقش کراکینگ و ویسبریکینگ در تنظیم کیفیت مازوت

برای بهبود خواص نفت کوره و کاهش ویسکوزیته آن جهت قابل پمپاژ شدن، از فرآیندهایی نظیر ویسبریکینگ (Visbreaking) استفاده می‌شود. ویسبریکینگ یک فرآیند کراکینگ حرارتی ملایم است که در آن، باقی‌مانده‌های سنگین برج تقطیر در خلاء تحت دمای حدود 450 تا 500 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرند. این شوک حرارتی باعث شکسته شدن برخی از مولکول‌های بسیار بزرگ و بلند هیدروکربنی به مولکول‌های کوچک‌تر می‌شود. نتیجه این عمل، کاهش گرانروی محصول نهایی است که باعث می‌شود مازوت تولیدی راحت‌تر در خطوط لوله جریان یابد و برای استفاده در مشعل‌ها مناسب‌تر باشد. علاوه بر این، در واحدهای کراکینگ کاتالیستی بستر سیال (FCC)، برش‌های سنگین نفتی در مجاورت کاتالیزور زئولیتی شکسته می‌شوند تا بنزین تولید شود، اما لجن‌ها و روغن‌های سنگین باقی‌مانده از این فرآیند (Slurry Oil) نیز اغلب به مخازن نفت کوره افزوده می‌شوند تا حجم نهایی محصول را افزایش دهند. ترکیب دقیق این جریان‌های مختلف، گرید نهایی نفت کوره را تعیین می‌کند.

انواع نفت کوره و طبقه‌بندی‌های استاندارد جهانی

در بازار جهانی انرژی، واژه نفت کوره یک اصطلاح عمومی است که طیف وسیعی از سوخت‌های مایع سنگین را پوشش می‌دهد. این سوخت‌ها بر اساس ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نظیر گرانروی، چگالی و میزان گوگرد طبقه‌بندی می‌شوند. شناخت دقیق این دسته‌بندی‌ها برای خریداران، مهندسان کشتی و مدیران نیروگاه‌ها ضروری است، زیرا استفاده از نوع نامناسب سوخت می‌تواند منجر به آسیب‌های جدی به تجهیزات، گرفتگی فیلترها و یا جریمه‌های سنگین زیست‌محیطی شود. استانداردهای بین‌المللی مختلفی برای طبقه‌بندی این سوخت‌ها وجود دارد که معتبرترین آن‌ها استاندارد ISO 8217 است. این استاندارد سوخت‌ها را به دو دسته کلی تقطیری (Distillate) و باقی‌مانده (Residual) تقسیم می‌کند. هر کدام از این دسته‌ها زیرمجموعه‌هایی دارند که کاربرد و قیمت آن‌ها را متمایز می‌سازد. در این بخش به بررسی دقیق این طبقه‌بندی‌ها و تفاوت‌های ساختاری آن‌ها می‌پردازیم.

نفت کوره سبک و ویژگی‌های آن

نفت کوره سبک که گاهی با نام‌های نفت کوره شماره 1 یا شماره 2 نیز شناخته می‌شود، شباهت زیادی به گازوئیل صنعتی دارد و از برش‌های میان‌تقطیر به دست می‌آید. این نوع سوخت برخلاف انواع سنگین، حاوی مقادیر کمتری از باقی‌مانده‌های برج تقطیر است و بیشتر شامل برش‌های تقطیری می‌باشد. ویژگی بارز این سوخت، گرانروی پایین آن است که باعث می‌شود در دماهای معمولی محیط سیال باشد و نیازی به پیش‌گرمایش برای پمپاژ نداشته باشد. نفت کوره سبک تمیزتر می‌سوزد، دوده کمتری تولید می‌کند و میزان ناخالصی‌های فلزی و گوگرد در آن به مراتب کمتر از مازوت سنگین است. این نوع سوخت عمدتاً در کوره‌های خانگی (در کشورهایی که هنوز از سیستم حرارت مرکزی نفتی استفاده می‌کنند)، بویلرهای کوچک صنعتی و برخی موتورهای دیزلی با دور بالا استفاده می‌شود. به دلیل خلوص بالاتر، قیمت این محصول در بازارهای جهانی بیشتر از انواع سنگین است.

نفت کوره سنگین (مازوت) و گریدهای تجاری

نفت کوره سنگین یا همان مازوت معروف، پرکاربردترین نوع سوخت در صنایع بزرگ و حمل‌ونقل دریایی است. این ماده سیاه، غلیظ و چسبناک، عمدتاً از باقی‌مانده‌های برج خلاء تشکیل شده و دارای زنجیره‌های کربنی بلند و پیچیده است. در طبقه‌بندی‌های تجاری، این سوخت‌ها با شاخص ویسکوزیته و چگالی شناخته می‌شوند. معروف‌ترین گریدهای تجاری آن شامل CST 180، CST 380 و Bunker C (نفت کوره شماره 6) هستند. عدد موجود در نام این گریدها (مانند 380) نشان‌دهنده حداکثر ویسکوزیته سینماتیک سوخت در دمای 50 درجه سانتی‌گراد بر حسب سنتی‌استوکس (Centistokes) است. هرچه این عدد بزرگتر باشد، سوخت غلیظ‌‌‌‌تراست و برای استفاده نیاز به حرارت‌دهی بیشتری دارد. نفت کوره سنگین حاوی مقادیر قابل توجهی گوگرد، وانادیوم و نیکل است که می‌تواند باعث خوردگی دما بالا در توربین‌ها و بویلرها شود. با این حال، به دلیل ارزش حرارتی بالا و قیمت ارزان، همچنان سوخت غالب برای کشتی‌های اقیانوس‌پیما و نیروگاه‌های حرارتی در سراسر جهان محسوب می‌شود.

تفاوت نفت کوره تقطیری و پسماند

تمایز بین سوخت‌های تقطیری (Distillate Fuels) و سوخت‌های پسماند (Residual Fuels) در درک ماهیت نفت کوره بسیار کلیدی است. سوخت‌های تقطیری حاصل فرآیند جوشیدن و میعان مجدد هستند، بنابراین ساختاری خالص‌تر و عاری از ذرات معلق سنگین دارند. در مقابل، سوخت‌های پسماند یا همان نفت کوره‌های سنگین، حاوی موادی هستند که هرگز تبخیر نشده‌اند. این تفاوت ساختاری باعث می‌شود که سوخت‌های پسماند حاوی ریزه کک (Catalytic Fines) و خاکستر باشند که ذرات ساینده‌ای هستند و می‌توانند به پمپ‌های سوخت و انژکتورها آسیب برسانند. بنابراین، استفاده از نفت کوره سنگین نیازمند سیستم‌های تصفیه، جداسازی (Purifiers) و فیلتراسیون پیچیده در موتورخانه‌های کشتی یا نیروگاه‌ها است تا این ناخالصی‌ها قبل از ورود به محفظه احتراق حذف شوند.

کاربردهای اصلی نفت کوره در صنایع استراتژیک

   

اگرچه جهان به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر حرکت می‌کند، اما واقعیت این است که نفت کوره همچنان اساس بسیاری از صنایع سنگین و زیرساخت‌های حیاتی جهان است. چگالی انرژی بالا، سهولت نسبی در حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی، و از همه مهم‌تر صرفه اقتصادی، باعث شده تا جایگزینی کامل آن در کوتاه‌مدت دشوار باشد. از دل اقیانوس‌ها گرفته تا نیروگاه‌های تولید برق در مناطق دورافتاده، ردپای مازوت دیده می‌شود. کاربرد این ماده تنها به تولید حرارت محدود نمی‌شود و در برخی فرآیندهای صنعتی نیز به عنوان خوراک اولیه استفاده می‌گردد. با این حال، نوع کاربرد نفت کوره به شدت وابسته به گرید و کیفیت آن است.

بانکرینگ و سوخت کشتی‌های اقیانوس‌پیما

مهم‌ترین و حجیم‌ترین بازار مصرف نفت کوره در جهان، صنعت کشتیرانی است. عملیات سوخت‌رسانی به کشتی‌ها که به اصطلاح بانکرینگ (Bunkering) نامیده می‌شود، عمدتاً بر پایه سوخت‌های سنگین استوار است. موتورهای عظیم دیزلی دریایی (Marine Diesel Engines) که گاهی ارتفاعی به اندازه یک ساختمان چند طبقه دارند، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند مازوت سنگین با ویسکوزیته بالا (مانند IFO 380) را بسوزانند. این موتورها دارای سیستم‌های پیش‌گرم‌کن قدرتمندی هستند که سوخت را تا دمای حدود 135 درجه سانتی‌گراد گرم می‌کنند تا به ویسکوزیته مناسب برای پاشش در انژکتورها برسد. دلیل استفاده از مازوت در کشتی‌ها کاملاً اقتصادی است؛ هزینه سوخت بیش از 50 درصد هزینه‌های عملیاتی یک کشتی تجاری را تشکیل می‌دهد و استفاده از سوخت‌های گران‌تر مانند گازوئیل، حمل‌ونقل دریایی را غیراقتصادی می‌کند. البته با قوانین جدید سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO)، کشتی‌ها ملزم به استفاده از سیستم‌های تصفیه دود (اسکرابر) یا سوخت‌های کم‌گوگرد شده‌اند.

نیروگاه‌های حرارتی و تولید الکتریسیته

دومین مصرف‌کننده بزرگ نفت کوره، نیروگاه‌های حرارتی تولید برق هستند. در بسیاری از کشورها، این سوخت به عنوان سوخت پشتیبان (Back up Fuel) در زمان کمبود گاز طبیعی یا به عنوان سوخت اصلی در مناطقی که دسترسی به شبکه گاز ندارند، استفاده می‌شود. در بویلرهای عظیم نیروگاهی، مازوت توسط مشعل‌های اتمایزر (Atomizers) به قطرات بسیار ریز تبدیل شده و با هوا مخلوط می‌شود تا احتراق کامل صورت گیرد. گرمای حاصل از این احتراق، آب را به بخار پرفشار تبدیل کرده و توربین‌های بخار را برای تولید الکتریسیته به چرخش درمی‌آورد. استفاده از مازوت در نیروگاه‌ها چالش‌های فنی خاص خود را دارد؛ رسوبات ناشی از احتراق مازوت (حاوی وانادیوم و سدیم) می‌تواند روی لوله‌های بویلر بنشیند و باعث خوردگی و کاهش راندمان انتقال حرارت شود. به همین دلیل، نیروگاه‌های مازوت‌سوز نیازمند برنامه‌های تعمیر و نگهداری فشرده‌تر و استفاده از افزودنی‌های شیمیایی خاص برای کنترل خوردگی هستند.

کوره‌های صنعتی و صنایع ذوب فلزات

علاوه بر تولید نیرو و حمل‌ونقل، نفت کوره در صنایع انرژی‌بر دیگر نیز نقش کلیدی ایفا می‌کند. کوره‌های ذوب شیشه، کارخانه‌های سیمان، کوره‌های آجرپزی و صنایع ذوب فلزات از جمله مصرف‌کنندگان عمده مازوت هستند. در این صنایع، شعله حاصل از سوختن مازوت باید دارای ویژگی‌های تابشی خاصی باشد تا انتقال حرارت به محصول (مثلاً مواد مذاب شیشه یا کلینکر سیمان) به درستی انجام شود. نفت کوره به دلیل محتوای کربن بالا، شعله‌ای درخشان و با قابلیت تابش حرارتی زیاد تولید می‌کند که برای این فرآیندها ایده‌آل است. همچنین در برخی موارد، از انواع خاصی از نفت کوره به عنوان روغن فرآیند (Process Oil) در تولید لاستیک و محصولات پلیمری استفاده می‌شود، اگرچه این کاربرد حجم کمتری نسبت به کاربردهای سوختی دارد.

مشخصات فنی و پارامترهای شیمیایی نفت کوره

برای معامله، حمل و استفاده ایمن از نفت کوره، تکیه بر نام‌های کلی کافی نیست. مهندسان و متخصصان این حوزه با زبان اعداد و پارامترهای آزمایشگاهی صحبت می‌کنند. هر محموله نفت کوره دارای یک برگه آنالیز (Certificate of Quality) است که هویت و کیفیت آن را مشخص می‌کند. این پارامترها تعیین می‌کنند که سوخت چگونه می‌سوزد، چه مقدار آلودگی تولید می‌کند و چه تجهیزاتی برای مدیریت آن لازم است. عدم توجه به این مشخصات می‌تواند منجر به حوادثی نظیر انفجار، گرفتگی خطوط لوله یا آسیب دیدن موتورها شود. چهار ویژگی کلیدی که بیشترین اهمیت را در ارزیابی کیفیت مازوت دارند عبارتند از ویسکوزیته، محتوای گوگرد، نقطه اشتعال و نقطه ریزش که در ادامه به تشریح دقیق هر یک می‌پردازیم.

گرانروی (ویسکوزیته) و اهمیت آن در احتراق

ویسکوزیته یا گرانروی، مهم‌ترین مشخصه فیزیکی نفت کوره است که مقاومت سیال در برابر جریان یافتن را نشان می‌دهد. این پارامتر مستقیماً بر فرآیند پمپاژ و پاشش سوخت (Atomization) تأثیر می‌گذارد. اگر ویسکوزیته سوخت در لحظه ورود به انژکتور خیلی بالا باشد، قطرات سوخت درشت خواهند بود و احتراق ناقص صورت می‌گیرد که نتیجه آن تولید دوده سیاه و کاهش راندمان است. اگر ویسکوزیته خیلی پایین باشد، ممکن است پمپ‌های سوخت دچار نشتی یا سایش شوند (چون سوخت نقش روانکار را نیز برای پمپ ایفا می‌کند). ویسکوزیته معمولاً در دمای 50 درجه سانتی‌گراد (برای سوخت‌های سنگین) یا 40 درجه (برای سوخت‌های سبک) اندازه‌گیری و بر حسب سانتی‌استوکس (cSt) گزارش می‌شود. سیستم‌های مدیریت سوخت در کشتی‌ها و نیروگاه‌ها وظیفه دارند با تنظیم دما، ویسکوزیته را در محدوده ایده‌آل (معمولاً بین 10 تا 15 cSt در لحظه تزریق) نگه دارند.

میزان گوگرد و محدودیت‌های زیست‌محیطی

محتوای گوگرد (Sulfur Content) نقطه‌ضعف نفت کوره در دنیای مدرن است. گوگرد به طور طبیعی در نفت خام وجود دارد و در فرآیند تقطیر، بیشتر آن در برش‌های سنگین و مازوت تجمع می‌یابد. هنگام سوختن مازوت، گوگرد با اکسیژن ترکیب شده و اکسیدهای گوگرد (SOx) تولید می‌کند که عامل اصلی باران‌های اسیدی و مشکلات تنفسی هستند. نفت کوره‌ها بر اساس میزان گوگرد به دسته‌های کم‌گوگرد (Low Sulfur - LSFO) و گوگرد بالا (High Sulfur - HSFO) تقسیم می‌شوند. استانداردهای جدید جهانی، به ویژه قوانین IMO 2020، سقف گوگرد مجاز در سوخت کشتی‌ها را به 0.5 درصد وزنی کاهش داده‌اند. این در حالی است که مازوت سنتی ممکن است تا 3.5 درصد یا بیشتر گوگرد داشته باشد. برای کاهش گوگرد، پالایشگاه‌ها باید از واحدهای گران‌قیمت گوگردزدایی (Desulfurization) استفاده کنند یا خریداران باید سوخت را با انواع کم‌گوگرد مخلوط (Blend) نمایند.

نقطه اشتعال و نقطه ریزش

نقطه اشتعال (Flash Point) حداقل دمایی است که در آن بخارات کافی از سطح سوخت متصاعد می‌شود تا در صورت وجود جرقه، مشتعل گردد. این پارامتر برای ایمنی در حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی بسیارمهم است. طبق استانداردهای بین‌المللی (مانند SOLAS)، نقطه اشتعال نفت کوره مورد استفاده در کشتی‌ها نباید کمتر از 60 درجه سانتی‌گراد باشد تا خطر آتش‌سوزی در موتورخانه کاهش یابد. پارامتر مهم دیگر، نقطه ریزش (Pour Point) است؛ یعنی پایین‌ترین دمایی که سوخت در آن هنوز قابلیت جاری شدن دارد. از آنجایی که نفت کوره سنگین حاوی واکس (پارافین) است، در دماهای پایین کریستالیزه شده و به حالت ژله‌ای درمی‌آید. دانستن نقطه ریزش برای طراحی سیستم‌های گرمایشی مخازن (Heating Coils) ضروری است، زیرا اگر دمای مخزن به زیر نقطه ریزش برسد، سوخت جامد شده و پمپاژ آن غیرممکن می‌شود.

چالش‌های زیست‌محیطی و آینده نفت کوره

   

نمی‌توان درباره نفت کوره صحبت کرد و چشمان را بر روی اثرات مخرب زیست‌محیطی آن بست. این سوخت به عنوان کثیف‌ترین سوخت فسیلی متداول شناخته می‌شود. احتراق مازوت مجموعه‌ای از آلاینده‌ها شامل دی‌اکسید گوگرد (SO2)، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، و ذرات معلق (Particulate Matter) را وارد جو می‌کند. این آلاینده‌ها نه تنها به اکوسیستم‌ها آسیب می‌رسانند، بلکه سلامت انسان‌ها را نیز به شدت تهدید می‌کنند. با افزایش آگاهی جهانی و سخت‌گیرانه‌تر شدن قوانین زیست‌محیطی، جایگاه نفت کوره در سبد انرژی جهان در حال تغییر است. فشار نهادهای بین‌المللی بر روی حذف تدریجی یا پاک‌سازی این سوخت متمرکز شده است.

قوانین IMO 2020 و انقلاب در سوخت دریایی

ژانویه 2020 نقطه عطفی در تاریخ صنعت نفت و دریانوردی بود. سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) قانونی را اجرایی کرد که بر اساس آن، سقف مجاز گوگرد در سوخت کشتی‌ها در آب‌های آزاد از 3.5% به 0.5% کاهش یافت. این قانون که به IMO 2020 شهرت دارد، بازار نفت کوره را دچار شوک کرد. پالایشگاه‌ها مجبور شدند فرآیندهای خود را تغییر دهند تا نفت کوره کم‌گوگرد (VLSFO) تولید کنند. از سوی دیگر، مالکان کشتی‌ها با سه گزینه استفاده از سوخت‌های گران‌قیمت‌تر کم‌گوگرد، نصب سیستم‌های اسکرابر (Scrubbers) برای شستشوی دود خروجی و حذف گوگرد، یا تغییر سوخت به LNG روبرو شدند. این تغییرات باعث شده است که قیمت مازوت گوگرد بالا (HSFO) کاهش یابد، اما تقاضا برای آن تنها محدود به کشتی‌های مجهز به اسکرابر شود. این قانون نشان‌دهنده عزم جهانی برای کاهش اثرات مخرب سوخت‌های سنگین است.

آلودگی هوا و معضل مازوت‌سوزی در شهرها

در فصل‌های سرد سال، پدیده وارونگی دما باعث می‌شود آلاینده‌ها در سطح زمین محبوس شوند. در چنین شرایطی، اگر نیروگاه‌ها و صنایع اطراف شهرها به جای گاز طبیعی از نفت کوره (مازوت) استفاده کنند، غلظت دی‌اکسید گوگرد و ذرات معلق کمتر از 2.5 میکرون به شدت افزایش می‌یابد. این ذرات به عمق ریه‌ها نفوذ کرده و باعث بیماری‌های قلبی و تنفسی می‌شوند. مازوت‌سوزی اصطلاحی است که متأسفانه با آلودگی هوای کلان‌شهرها در زمستان گره خورده است. راهکار اساسی برای این معضل، سرمایه‌گذاری در پالایشگاه‌ها برای تبدیل مازوت به فرآورده‌های سبک و استاندارد یورو، و همچنین توسعه زیرساخت‌های گازرسانی پایدار برای نیروگاه‌هاست تا نیازی به سوزاندن این سوخت سنگین در مجاورت مناطق مسکونی نباشد.

تفاوت نفت کوره با سایر فرآورده‌های نفتی

   

بسیاری از افراد غیرمتخصص ممکن است تفاوت‌های دقیق بین نفت کوره، نفت خام و گازوئیل را ندانند و گاهی این واژه‌ها را به جای هم به کار ببرند. اما از نظر شیمیایی و کاربردی، این مواد تفاوت‌های بنیادینی با یکدیگر دارند. درک این تفاوت‌ها به ما کمک می‌کند تا بفهمیم چرا مازوت ارزان‌تر است، چرا آلاینده‌تر است و چرا نمی‌توان آن را در خودروهای معمولی استفاده کرد. این تمایزات ناشی از طول زنجیره کربنی، فرآیند تولید و میزان ناخالصی‌هاست. در این بخش پایانی، به مقایسه تحلیلی نفت کوره با دو همتای اصلی خود یعنی گازوئیل و نفت خام می‌پردازیم تا تصویر کاملی از جایگاه این ماده در خانواده محصولات نفتی ارائه دهیم.

مقایسه نفت کوره و گازوئیل

اگرچه هر دو سوخت در موتورهای دیزلی (یکی سنگین و دیگری سبک) استفاده می‌شوند، اما تفاوت آن‌ها مانند تفاوت قیر و نفت سفید است. گازوئیل (Diesel Fuel) یک فرآورده میان‌تقطیر است، رقیق و شفاف است و به راحتی تبخیر می‌شود. در مقابل، نفت کوره (به ویژه نوع سنگین آن) باقی‌مانده تقطیر است، سیاه و قیری شکل است و چگالی بسیار بالاتری دارد. از نظر محتوای انرژی حجمی، نفت کوره انرژی بیشتری نسبت به گازوئیل دارد (چون متراکم‌تر است)، اما سوزاندن آن بسیار دشوارتر است. گازوئیل در دمای محیط مایع است، اما مازوت معمولاً باید گرم شود تا جریان یابد. همچنین میزان خاکستر و گوگرد در گازوئیل بسیار ناچیز است (در حد ppm)، در حالی که در نفت کوره می‌تواند به چندین درصد برسد. به همین دلیل، موتورهای خودروهای سواری و کامیون‌ها هرگز نمی‌توانند از مازوت استفاده کنند، زیرا سیستم سوخت‌رسانی آن‌ها بلافاصله مسدود می‌شود.

تفاوت مازوت با نفت خام

نفت خام (Crude Oil) ماده اولیه‌ای است که از چاه استخراج می‌شود و مخلوطی از هزاران هیدروکربن مختلف، از گاز متان تا آسفالت، است. اما نفت کوره یک فرآورده پالایش شده (هرچند کم‌ارزش) است که بخش‌های سبک و فرار نفت خام از آن گرفته شده است. بنابراین، نفت کوره فاقد بخش‌های فرار و انفجاری نفت خام (مانند بنزین) است و نقطه اشتعال بالاتری دارد که آن را برای ذخیره‌سازی ایمن‌تر می‌کند. از سوی دیگر، غلظت آلاینده‌ها و فلزات سنگین در نفت کوره نسبت به نفت خام اولیه بیشتر است، زیرا با حذف بخش‌های سبک، این ناخالصی‌ها در حجم باقی‌مانده (مازوت) متمرکز می‌شوند. به عبارت دیگر، مازوت چکیده‌ای از سنگین‌ترین و غلیظ‌ترین اجزای نفت خام است.

نتیجه‌گیری

در پایان این بررسی جامع، می‌توان دریافت که نفت کوره ماده‌ای با دو چهره متفاوت است؛ از یک سو، سوختی حیاتی، پرقدرت و ارزان که چرخ‌های تجارت جهانی را از طریق حمل‌ونقل دریایی به گردش درمی‌آورد و چراغ خانه‌ها را در زمان اوج مصرف نیروگاهی روشن نگه می‌دارد. از سوی دیگر، ماده‌ای آلاینده و چالش‌برانگیز که نمادی از عصر سوخت‌های فسیلی سنگین و مشکلات زیست‌محیطی ناشی از آن است. فرآیند تولید آن در پالایشگاه‌ها، از تقطیر ساده تا شکست مولکولی پیچیده، نشان‌دهنده تلاش بشر برای بهره‌برداری حداکثری از منابع هیدروکربنی است. با وجود تمام انتقادات زیست‌محیطی، حذف ناگهانی مازوت از چرخه انرژی جهان به دلیل وابستگی زیرساخت‌های موجود و جنبه‌های اقتصادی، امکان‌پذیر نیست.
آینده نفت کوره به فناوری گره خورده است. با اجرایی شدن قوانینی مانند IMO 2020، صنعت به سمت استفاده از روش‌های نوین تصفیه، گوگردزدایی عمیق و ترکیب‌سازی (Blending) هوشمند حرکت کرده است. پالایشگاه‌ها در حال ارتقای فناوری خود برای تبدیل هرچه بیشتر مازوت به محصولات سبک‌تر و باارزش‌تر هستند (پالایشگاه‌های بدون مازوت). برای کشورهایی که دارای منابع عظیم نفتی هستند، مدیریت صحیح تولید و مصرف مازوت، صادرات انواع استاندارد آن و جلوگیری از سوزاندن انواع بی‌کیفیت در نزدیکی شهرها، یک اولویت استراتژیک ملی و زیست‌محیطی محسوب می‌شود. شناخت دقیق این ماده، اولین گام در مسیر مدیریت بهینه انرژی و حرکت به سمت آینده‌ای پاک‌تر است.