Становление процесса пиролиза на нефтеперерабатывающих заводах Баку


Х.Ахмадова, А.Сыркин, Д.Штепа, Н.Мовсумзаде

Тема бакинской нефти в истории нефтяной промышленности Российской империи и СССР занимает особое место и является предметом многочисленных исследований ученых, историков, нефтяников.

Азербайджан с его богатыми нефтяными месторождениями был известен с давних времен, а на протяжении XIX века и всей истории Советского Союза в ХХ веке он играл ключевую роль в обеспечении страны нефтью и нефтепродуктами.

Наиболее крупные нефтяные колодцы Апшерона размещались возле селений Балаханы, Сураханы, Биби-Эйбат, Сабунчи, Романы, Шубаны и Бинагады. В 70-х годах XIX века началась промышленная добыча нефти в Российской империи и за рубежом с одновременным развитием исследований в области нефтехимии и нефтяной технологии.

Огромную роль в обширном исследовании нефти и нефтепродуктов сыграли блестящие работы и открытия химиков и технологов Д.Менделеева, A.Бутлерова, К.Энглера, В.Марковникова, В.Шухова, С.Квитко и др. Начало промышленному использованию нефти было положено после изобретения крекинг-процесса. Впервые разработанные В.Шуховым и позже В.Бартоном основы термического крекинг-процесса дали возможность превращать высокомолекулярные углеводороды в низкомолекулярные, что позволило около половины добываемой нефти перерабатывать в бензиновые фракции.

Существенный вклад в технологию высокотемпературной переработки бакинских нефтей внесли Н.Зелинский, С.Вышетравский, С.Лебедев и др. Их разработки способствовали возникновению нового направления в химии нефти – нефтехимического синтеза, а Бакинское отделение Императорского русского технического общества, учрежденное в 1879 году, стало центром научных исследований нефти на Кавказе.

В своем развитии нефтеперерабатывающая промышленность Азербайджана прошла сложный путь от перегонки нефти в примитивных нефтеперегонных кубах до комбинированных крупнотоннажных комплексов глубокой переработки нефти, нефтехимического и органического синтеза, применяющих современные безотходные технологии с получением продуктов весьма широкого ассортимента.

Именно на бакинских заводах впервые был внедрен непрерывный процесс перегонки нефти, который впоследствии стал широко применяться и на других нефтеперегонных заводах. Так в Азербайджане зарождалась нефтеперерабатывающая промышленность.

В результате многочисленных исследований ученых был собран богатейший материал о природе содержащихся в бакинской нефти химических соединений. Эти исследования в дальнейшем способствовали становлению химического направления переработки бакинской нефти.

Существенный вклад в технологию высокотемператур- ной переработки бакинских нефтей внесли Н.Д.Зелинский, С.А.Вышетравский, С.В.Лебедев, А.Ф. Добрян- ский, Ф.А. Инчик, К.В. Харичков, Р.А. Вишин и др., работы которых способствовали также и возникновению нового направления в химии нефти – нефтехимического синтеза, а Бакинское отделение Императорского русского технического общества, учрежденное 24 марта 1879 года, стало первым центром научных исследований нефти на Кавказе.

Одним из первых термических деструктивных процессов в Азербайджане, получивших промышленное внедрение, был процесс пиролиза нефтепродуктов с целью получения ароматических углеводородов и осветительного газа, который был разработан в Российской империи благодаря работам Д.И.Менделеева, А.А.Летнего, К.ИЛисенко, В.М.Руднева, В.В.Марковникова, Ю.В.Лермонтовой. Разработке этого процесса посвятили свои труды и другие выдающиеся русские ученые и инженеры: А.А.Курбатов, В.Н.Оглоблина, Н.Д.Зелинский, С.В.Лебедев, Б.В.Бызов, А.Ф.Добрянский, С.С.Наметкин и др.

В 1885 году инженер Г.В.Алексеев впервые в истории нефтяного дела сконструировал и создал в Баку на заводе С.М. Шибаева кубовую промышленную установку для получения бензина и керосина путем крекинга масляного гудрона.

Русский инженер А.А. Летний разработал основы крекинга и пиролиза нефти. Под его руководством было запроек- тировано и построено несколько нефтеперерабатывающих предприятий. К.В. Харичков, предложил способ переработки высокопарафинистых мазутов для последующего использования их в качестве котельного топлива. Л.Г.Гурвич разработал основы очистки нефтепродуктов. В.Г.Шухов изобрел форсунку для сжигания жидкого топлива, что позволило применять не находивший квалифицированных источников потребления мазут как топливо для паровых котлов. Он же в паре с С.П.Гавриловым запатентовал трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, принципы которой используются в работе современных установок первичной переработки нефти.

В 1900 году Международный нефтяной конгресс присудил В.В.Марковникову золотую медаль за комплексное исследование кавказских и апшеронских нефтей, что привело к открытию нового класса углеводородов – нафтенов.

В 1901 году в Германии в издательстве Friedrich Viweg и Sohn на немецком языке вышла книга бакинского нефтехимика Р.А.Вышина «Нафтены (циклические полиметилены нефти) и их положение в ряду других циклических углеводородов», которая представляла собой первый в мире полный систематический научный труд по нафтенам.

В 1902 году К.В.Харичковым, Н.Д.Зелинским, А.М. Бутлеровым и М.М.Ханларовым впервые были разработаны промышленная классификация и методы очистки кавказских нефтей. В своей научной классификации они впервые разделили нефти на две части: парафиновую и беспарафиновую (или нафтеновую).

В 1902 году К.В.Харичков издал в Баку фундаментальный труд «О составе и технических свойствах нефтей русских месторождений», в основу которого положены исследования кавказских нефтей, а в 1903 году в Баку им была издана монография «Холодная фракционировка нефти».

Таким образом, исторически сложившаяся роль Азербайджана как главной нефтяной базы Российской империи и заслуга вышеупомянутых ученых, инженеров, изобретателей, а также талантливых предпринимателей определили пути рационального развития нефтяного дела как на Апшероне, так и по всей России.

С конца XIX века и в течение ХХ века в Азербайджане была создана уникальная по своей сущности и возможностям нефтяная промышленность, включающая отрасли по проведению инженерно-изыскательских и геолого-разведочных работ, бурению и эксплуатации скважин, добычи и переработки нефти и природного газа, нефтехимического синтеза, сбора, хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов, строительства морских платформ, освоения и благоустройства месторождений.

Ужe в конце XIX века в Азербайджане были заметны перемены не только в нефтедобывающей и нефтеперегонной отрасли, но также в системе нефтепроводов, транспортировке, способах бурения и организации работы. В 1899–1901 годы Баку вырабатывал до половины всей мировой добычи нефти и вывел Российскую империю на первое место в мире, оставив позади такие страны, как США, Аргентина, Перу и др. От общеимперской нефтедобычи доля Азербайджана в этот период составила 95%.

По абсолютному количеству добытой нефти – 11,5 млн т в год, бакинская нефтяная промышленность в 1899– 1901 годы занимала первое место в мире, и вплоть до 1910 года русская нефтяная промышленность в основном была представлена азербайджанской нефтяной промышленностью. В 1913 году общая добыча нефти в Российской империи составила 9 млн т, из которых 82% было добыто на нефтяных месторождениях Баку.

Бакинцам принадлежало первенство не только в добыче нефти, они также были первыми и в разработке и внедрении в промышленность многих процессов по переработке нефти. В 1904 году из 150 действующих в России нефтеперерабатывающих заводов 72 находились в бакинском нефтяном районе. Становление и развитие отечественных процессов деструктивной переработки нефти, таких как пиролиз, термокрекинг и риформинг, связано с Баку.

Значителен вклад бакинцев в развитие процесса пиролиза, назначение, технология и эффективность которого определялись потребностью рынка в различных продуктах: осветительном газе, ароматических углеводородах, низших олефинах и т. д.

Первые установки пиролиза, построенные в Баку в 80-х годах XIX века на заводах Нобеля и Шибаева, предназначались в основном для выработки нефтяного газа.

В период Первой мировой войны в 1914–1918 годах назначением процесса пиролиза в Баку стала выработка ароматических углеводородов. Исследованиями этого процесса занимались профессора Н.Д.Зелинский, М.М.Тихвинский, инженер-технолог С.А.Вышетравский, В.Ф. Герр и другие ученые.

За период 1914–1918 годов в Баку было создано четыре небольших завода для выработки толуола, бензола и других ароматических углеводородов. После национализации, согласно Декрету о национализации нефтяной промышленности Азербайджана от 27 мая 1920 года, пиролизные заводы были объединены в три группы. В первую группу вошли заводы, оборудованные двухшахтными газогенераторами Крусселя, во вторую – печами с вертикальными шамотными ретортами Пиккеринга, в третью – печами немецкой фирмы с горизонтальными металлическими трехколенными ретортами системы Пинча.

Общая производительность всех этих заводов была невелика. Суммарный выход ароматических углеводородов не превышал 6% на сырье, в качестве которого применяли керосин. Кроме того, побочными продуктами пиролизных установок были пиробензол, кокс и др. продукты. Основные реакционные устройства бакинских установок пиролиза – генераторы и реторты периодического действия имели существенные недостатки: короткий рабочий цикл, низкую производительность, неравномерность температурного режима, высокую пожаро- и взрывоопасность.

Уже в 1920-х годах в Баку была построена установка пиролиза с муфельными печами для выработки беззольного кокса и установка для получения нафталина. Затем введена в эксплуатацию установка по перегонке жидких продуктов пиролиза, в результате повысились мощности пиролизных цехов, установок по ректификации и очистке.

Одновременно с промышленным освоением процесса пиролиза шло его глубокое и детальное изучение с уточнением технологических параметров и основных факторов процесса, проводились исследования по химической переработке газов и некоторых жидких продуктов пиролиза. В частности, было предложено применять на газогенераторах парофазное и затухающее питание сырьем.

Позднее были сооружены специальные печи для подогрева и испарения сырья и приведена реконструкция газогенераторов с целью замены жидкого питания парофазным, что значительно повысило эффективность работы генераторов. Кроме того, затухающее питание позволяло снизить температуру в генераторах и создать более равномерные условия пиролиза. В результате всех этих мероприятий производительность газогенераторных установок возросла почти вдвое.

По мере развития технологии пиролиза на бакинских заводах происходило постепенное и последовательное вытеснение наиболее устарелых печей Пинча и Пиккеринга установками генераторного типа. В результате печи Пинча закончили свое существование в конце 1930-х годов, печи Пиккеринга несколькими годами позже, а генераторы Крусселя – в конце 1940-х годов.

Объем процесса пиролиза в 1920 году в Баку составил 12%, а в 1930-м увеличился до 21% по отношению к 1940 году, что было связано с развитием технологии пиролиза путем внедрения в отечественную нефтепромышленность процесса термического крекинга.

Резкий всплеск научно-технического прогресса на рубеже XIX и XX веков и последовавшая за этим промышленная революция положили начало эре автомобилестроения и использования бензина в качестве горючего. Если в начале ХХ века в мире насчитывалось всего 15 тыс. автомобилей, то к 1928 году их количество составляло 27,3 млн, а через два года автомобильный парк состоял уже более чем из 35 млн машин.

Царская Россия в начале ХХ века не имела автомобильной промышленности как таковой, и только на конец 1929 года количество автомобилей в СССР составило 24 тыс. единиц, что было, однако, более чем в 1000 раз меньше, чем в США. Для быстро увеличивавшегося автомобильного и авиационного парков требовался бензин улучшенного качества. Крекинг-процесс в этих условиях явился единственным процессом, позволявшим решить бензиновую проблему не только с количественной, но и с качественной стороны.

Прогрессу в создании отечественных промышленных технологий и систем термокрекинга в начале ХХ века в значительной степени способствовали научные разработки и технические идеи бакинских ученых и инженеров.

По материалам журнала “Химические технологии и продукты”

*Все фото и изображения принадлежат их законным владельцам. Логотип - мера против несанкционированного использования.