какие установки и аппараты использовались на первых нефтеперегонных заводах

Нефтяная промышленность России

Первые исторические факты добычи и переработки «чёрного золота» на территории нашей страны относятся к XV-XVIII векам.

История отрасли в России

Краткая хронология происходящих в те времена событий, такова:

С присоединением Кавказа и освоением Кубани началась новая эпоха в истории российской нефтедобычи и нефтепереработки. Но только с середины XIXвека, в связи с изобретением керосиновой лампы, спрос на неё резко повысился.

На юге страны начался своеобразный нефтяной бум. Лучшие отечественные и иностранные учёные, а вместе с ними икрупнейшие специалисты того времени внесли свой вклад в дальнейшее совершенствование нефтяных технологических процессов того времени. Среди них:

Сильнейшим толчком для освоения новой области применения продуктов разложения нефти, послужило создание бензиновых двигателей: российским моряком О. С. Костовичем, немцами Г. Даймлером и К. Бенцем.

К началу XXвека в Баку работают 167 предприятий, производящих ежегодно 11,4 млн. т нефти, что составляет 50% мировой нефтедобычи и 90% российской. Среди здешних предпринимателей такие знаменитости, как братья Нобели, финансисты Ротшильды, Рокфеллеры.

Дальнейшее развитие добыча и переработка нефти происходит уже в Советском Союзе. Помимо традиционных промыслов на Кавказе, осваиваются: Волго-Уральская нефтяная база, Западно- и Восточно-Сибирские месторождения, Тимано-Печорская нефтяная область. В целях будущего развития отрасли проводится разведка перспективных месторождений в шельфовых зонах северных морей, острова Сахалин, Каспийского моря, на территориях арктической тундры.

Наша страна уже много лет традиционно является крупнейшим мировым экспортёром нефти и нефтепродуктов. По данным за 2019 год, поставки данного вида сырья принесли в бюджет государства 200 млрд. долларов.

Обзор состояния нефтеперерабатывающей промышленности

Нефтепереработка – одна из наиболее успешных и развивающихся отраслей экономики, полностью удовлетворяющая потребности в страны в данном виде ресурсов. В её составе находятся: более 30 крупных нефтеперерабатывающих предприятий, около двухсот мини-НПЗ и ряд нефтехимических производств, общей производственной мощностью свыше 286 млн. т. в год.

Общий объём отраслевого производства в 2019 году составил 290 млн. т. Это на 0,7% ниже аналогичного показателя предыдущего 2018 года. По этому показателю РФ занимает третье место в мире, после США и Китая. Глубина нефтепереработки вышла на рекордную отметку 82,7%, что объясняется произведенной в течении последнего десятилетия реконструкцией ряда предприятий.

Однако техническое состояние значительной части оборудования нефтеперерабатывающих производств не соответствует общемировым требованиям. Существует и проблема недостаточности развития самой производственной структуры, о чём свидетельствует низкая загрузка вторичных процессов по сравнению с первичной переработкой.

Процент вторичной загрузки нефтеперерабатывающих производств по странам мира

Моральный и физический износ основных фондов составляет 75-80% и требует значительной модернизации. Чему вполне благоприятствует сложившаяся политическая и экономическая конъюнктура внутреннего и внешнего рынка нефтепродуктов.

Переработка нефти и производство нефтепродуктов

Экономическая ценность нефти заключается в том, что из неё можно производить около 100 разнообразных продуктов. Из этого минерального сырья можно получить: топливо, стройматериалы, пластмассу, ткани. Она находит применение в химической промышленности при изготовлении косметики, синтезированных продуктов питания, лекарств и много другого.

Столь богатое разнообразие, требует для своего изготовления длинной цепочки сложных технологий, осуществляющихся на огромных площадях перерабатывающих и химических комбинатов.

Технология нефтепереработки

Условно, её можно разделить на ряд этапов, которые, в свою очередь могут распадаться на ступени и отдельные технологии:

Объёмы переработки нефти

Начиная с 1998 года (164 млн. т)объёмы нефтепереработки в РФ постоянно растут. Исторический максимум за последнее десятилетие был, достигнут в 2014 году (295 млн. т). В 2019 году переработка нефти составила 290 млн. т, что существеннониже пика 1987 года, когда эта цифра достигала 312 млн. т.

Тем не менее, начиная с 2015 года, цифра начинает падать, хотя вместе с тем наметилась тенденция к улучшению качества. Так, постепенно повышается глубина переработки нефти. В 2019 году она составила 82,7%, что выше 2018 года на 0,6%.

По статистическим прогнозам, в 2020 году ожидается выпуск:

Предпосылкой к этому служит вторая волна модернизации, направленная на совершенствование технологических процессов. Первая, завершившаяся в 2016 году, была направлена на повышение качественных показателей выпускаемой продукции.

Крупнейшие игроки отрасли

Нефтеперерабатывающая отрасль России в значительной степени консолидирована 10 вертикально интегрированными компаниями, обладающими 90% производственных мощностей.

Роснефть

ПАО «НК «Роснефть» занимает лидирующие позиции в нефтяной отрасли России и является одной из крупнейших мировых компаний, достигшей объёмов переработки нефти в 2019 году уровня 110 млн. т. Среднесписочный состав Роснефти на 2018 год составил 308,0 тыс. человек, что на 5,9 тыс. человек больше 2017 года. В её составе 13 нефтеперерабатывающих (НПЗ) заводов только на территории нашей страны. Общая выручка холдинга за 2018 год равнялась 8, 238 трлн. руб. Из них 3,997 было получено от реализации нефтепродуктов.

Лукойл

ПАО «Нефтяная компания «Лукойл» также одна из крупнейших вертикально ориентированных нефтегазовых компаний с персоналом в 107 405 человек. Показатели 2018 года:

В составе холдинга: 4 нефтеперерабатывающих завода (НПЗ) в РФ, 3 НПЗ в Европе, 45% активов НПЗ Нидерландов.

Газпром

На начало 2019 года перерабатывающий комплекс Группы «Газпром» представлен 11 НПЗ, крупнейшим среди которых является Омский. Совокупные нефтеперерабатывающие мощности «Газпрома» и «Газпром нефти» превышают 48 млн. т в год.

В 2018 году компания переработала 67,4 млн. т жидкого углеводородного сырья. Чистая прибыль «Газпром нефти», основного подразделения Группы по нефтепереработке, составила в 2019 году 400,2 млрд. рублей. По данным 2017 года её персонал представлен 70,6 тыс. человек.

Башнефть

ПАО АНК «Башнефть» – организация, созданная в 1946 году, в настоящее время располагает тремя нефтеперерабатывающими заводами:

Их мощности составляют 24,07 млн. т ежегодно.

По итогам 2019 года, выручка компании составила 166,7 млрд. рублей, чистая прибыль – 76,8 млрд. рублей. В настоящее время перерабатывающие мощности АНК «Башнефть» претерпевают модернизацию, тем не менее, это позволило им увеличить выработку на 2,3% в 2019 году. Компании удалось достичь реальной синергии (эффект взаимодействия, при котором общая сумма больше её составляющих) на стыке нефтепереработки и нефтехимии, вследствие снижения операционных и логистических затрат.

Сургутнефтегаз

ПАО «Сургутнефтегаз» (СНГ) – крупнейшая нефтяная и газовая организация, входящая в первую десятку российских компаний. Её перерабатывающие мощности расположены на территории Ленинградской области в городе Кириши. Объём переработки «ПО Киришинефтеоргсинтез» ежегодно составляет 20 млн. т в год, что является одним из пяти крупнейших показателей для всех НПЗ страны (6,9% российской нефтепереработки по итогам 2019 года). Чистая прибыль СНГ в 2019 году составила 106 млрд. рублей, количество работающих на период 2018 года – 112,8 тыс. человек.

Татнефть

ПАО «Татнефть» им. В. Д. Шашинав своё время занимала пятнадцатое место по объёму реализации продукции среди компаний нашей страны. Организация прославилась созданием Татарстанского нефтеперерабатывающего комплекса «ТАНЕКО», достигшего 99% уровня глубины переработки нефтепродуктов. Согласно годового отчёта Компании за 2018 год:

К окончанию 2016 года количество персонала АО «ТАНЕКО» выросло до 3316 человек.

NewStreamGroup

Группа компаний «Новый Поток» (NewStreamGroup) основанная в 2004 году, имеет в своём составе 13 компаний, из которых 2 являются перерабатывающими:

Их суммарная перерабатывающая мощность равняется 9,5 млн. т в год.

Выручка Группы за 2016 год составила 206,9 млрд. рублей, при общей численности персонала более 5 тыс. человек.

Потребление нефтепродуктов

В настоящее время мировая нефтеперерабатывающая отрасль располагается на пике своего развития. Трудно сказать, насколько долго продлится данный тренд, но сегодня 38% энергетической потребности удовлетворяют именно нефтепродукты.

Согласно статистическим данным, примерно половину спроса на данную продукцию составляет экспорт, объёмы которого из России составляют:

Показатели выпуска основных нефтепродуктов в Российской Федерации за 2019 год

Проблемы отрасли

Российская нефтеперерабатывающая промышленность является одним из флагманов отечественной индустрии, приносящим миллиарды долларов в федеральный бюджет. Однако она постоянно находится под давлением двух решающих факторов: общего состояния нефтедобычи и уровня технической оснащённости собственных предприятий.

Именно отсюда вытекают основные проблемы отрасли:

Тем не менее, условия для преодоления существующих трудностей имеются.

Перспективы отрасли

Анализы, проведённые специалистами нефтеперерабатывающей индустрии, показывают наличие благоприятной политической и экономической ситуации для качественного скачка в развитии отрасли.

Для этого необходимо:

Понятно, что решение столь широкого спектра проблем, нашедших отражение в «Энергетической стратегии России до 2030 г.» потребует мер как государственной поддержки, так и значительных усилий со стороны компаний-производителей нефтеперерабатывающей отрасли.

Источник

Нефтеперегонный завод

Основной функцией нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) является переработка нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, смазки, битумы, нефтяной кокс сырьё для нефтехимии. Производственный цикл НПЗ обычно состоит из подготовки сырья, первичной перегонки нефти и вторичной переработки нефтяных фракций: каталитического крекинга, каталитического риформинга,коксования, висбрекинга, гидрокрекинга, гидроочистки и смешения компонентов готовых нефтепродуктов.
НПЗ характеризуются по следующим показателям:

Содержание

Подготовка сырья

Сначала производится обезвоживание и обессоливание нефти на специальных установках для выделения солей и других примесей, вызывающих коррозию аппаратуры, замедляющих крекинг и снижающих качество продуктов переработки. В нефти остаётся не более 3—4 мг/л солей и около 0,1 % воды. Затем нефть поступает на первичную перегонку.

Первичная переработка — перегонка

Жидкие углеводороды нефти имеют различную температуру кипения. На этом свойстве основана перегонка. При нагреве в ректификационной колонне до 350 °C из нефти последовательно с ростом температуры выделяются различные фракции. Нефть на первых НПЗ перегоняли на следующие фракции: прямогонный бензин (он выкипает в интервале температур 28-180°С), реактивное топливо (180—240 °С) и дизельное топливо (240—350 °С). Остатком перегонки нефти был мазут. До конца XIX века его выбрасывали, как отходы производства. Для перегонки нефти обычно используют пять ректификационных колонн, в которых последовательно выделяются различные нефтепродукты. Выход бензина при первичной перегонке нефти незначителен, поэтому проводится её вторичная переработка для получения большего объёма автомобильного топлива.

Вторичная переработка — крекинг

Вторичная переработка нефти проводится путём термического или химического каталитического расщепления продуктов первичной нефтеперегонки для получения большего количества бензиновых фракций, а также сырья для последующего получения ароматических углеводородов — бензола, толуола и других. Одна из самых распространенных технологий этого цикла — крекинг (англ. cracking — расщепление).

В 1891 году инженеры В. Г. Шухов и С. П. Гаврилов предложили первую в мире промышленную установку для непрерывной реализации термического крекинг-процесса: трубчатый реактор непрерывного действия, где по трубам осуществляется принудительная циркуляция мазута или другого тяжелого нефтяного сырья, а в межтрубное пространство подаются нагретые топочные газы. Выход светлых составляющих при крекинг-процессе, из которых затем можно приготовить бензин, керосин, дизельное топливо составляет от 40-45 до 55-60 %. Крекинг-процесс позволяет производить из мазута компоненты для производства смазочных масел.

Каталитический крекинг был открыт в 30-е годы XX века. Катализатор отбирает из сырья и сорбирует на себе прежде всего те молекулы, которые способны достаточно легко дегидрироваться (отдавать водород). Образующиеся при этом непредельные углеводороды, обладая повышенной адсорбционной способностью, вступают в связь с активными центрами катализатора. Происходит полимеризация углеводородов, появляются смолы и кокс. Высвобождающийся водород принимает активное участие в реакциях гидрокрекинга, изомеризации и др.. Продукт крекинга обогащается легкими высококачественными углеводородами и в результате получается широкая бензиновая фракция и фракции дизельного топлива, относящиеся к светлым нефтепродуктам. В итоге получаются углеводородные газы (20 %), бензиновая фракция (50 %), дизельная фракция (20 %), тяжелый газойль и кокс.

Гидроочистка

Гидроочистку осуществляют на гидрирующих катализаторах с использованием алюминиевых, кобальтовых и молибденовых соединений.

Задача процесса — очистка бензиновых, керосиновых и дизельных фракций, а также вакуумного газойля от сернистых, азотсодержащих, смолистых соединений и кислорода. На установки гидроочистки могут подаваться дистилляты вторичного происхождения с установок крекинга или коксования, в таком случае идет также процесс гидрирования олефинов. Мощность существующих в РФ установок составляет от 600 до 3000 тыс. т в год. Водород, необходимый для реакций гидроочистки, поступает с установок каталитического риформинга, либо производится на специальных установках.

Сырьё смешивается с водородсодержащим газом концентрацией 85-95 % об., поступающим с циркуляционных компрессоров, поддерживающих давление в системе. Полученная смесь нагревается в печи до 280—340°C, в зависимости от сырья, затем поступает в реактор. Реакция идет на катализаторах, содержащих никель, кобальт или молибден под давлением до 50 атм. В таких условиях происходит разрушение сернистых и азотсодержащих соединений с образованием сероводорода и аммиака, а также насыщение олефинов. В процессе за счет термического разложения образуется незначительное (1,5-2 %) количество низкооктанового бензина, а при гидроочистке вакуумного газойля также образуется 6-8 % дизельной фракции. В очищенной дизельной фракции, содержание серы может снизиться с 1,0 % до 0,005 % и ниже. Газы процесса подвергаются очистке с целью извлечения сероводорода, который поступает на производство элементарной серы или серной кислоты.

Процесс Клауса

Установка Клауса активно применяется на нефтеперерабатывающих предприятиях для переработки сероводорода с установок гидрогенизации и установок аминной очистки газов для получения серы.

Формирование готовой продукции

Бензин, керосин, дизельное топливо и технические масла подразделяются на различные марки в зависимости от химического состава. Завершающей стадией производства НПЗ является смешение полученных компонентов для получения готовой продукции требуемого состава.

Историческая справка

Первый российский нефтеперерабатывающий завод был основан братьями Чумеловыми на реке Ухта в 1745. Завод производил осветительный керосин и смазочные масла.

Также см.

Литература

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Нефтеперегонный завод» в других словарях:

нефтеперегонный завод — нефтезавод … Cловарь химических синонимов I

Марийский нефтеперегонный завод — ООО «Марийский нефтеперегонный завод» Тип Общество с ограниченной ответственностью Год основания 1998 Расположение Табашино Отрасль … Википедия

НЕФТЕПЕРЕГОННЫЙ — НЕФТЕПЕРЕГОННЫЙ, нефтеперегонная, нефтеперегонное. Служащий для перегонки нефти в различные продукты (бензин, керосин). Нефтеперегонный завод. Нефтеперегонный куб. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

нефтеперегонный — ая, ое. Предназначенный для перегонки, переработки нефти. Н ая аппаратура. Н. завод … Энциклопедический словарь

нефтеперегонный — ая, ое. Предназначенный для перегонки, переработки нефти. Н ая аппаратура. Нефтеперего/нный завод … Словарь многих выражений

Ишимбайский нефтеперерабатывающий завод — Тип ООО Год основания 1936 Прежние названия Ишимбайский нефтеперегонный завод Государственный союзный завод № 411 Расположение … Википедия

Красный Октябрь (завод) — У этого термина существуют и другие значения, см. Красный Октябрь. Волгоградский металлургический завод «Красный Октябрь» … Википедия

Нефтеперерабатывающий завод — (a. oil refinery; н. Erdolraffinerie, Erdolverarbeitungswerk; ф. raffinerie de petrole; и. refineria de petroleo), пром. предприятие, производящее из сырой нефти жидкие топлива, масла, битум, кокс, парафин, ц … Геологическая энциклопедия

нефтезавод — нефтеперегонный завод … Cловарь химических синонимов I

Синклер (Вайоминг) — Нефтеперегонный завод в центре Синклера, 2008 год … Википедия

Источник

Аппараты в нефтеперерабатывающей промышленности

ППАРАТУРНОЕ оформление и технологический процесс первых керосиновых заводов, работавших по схеме пе-

регонки нефти в кубах периодического действия, были примерно одинаковы на всех заводах. Кубы изготовлялись из чугуна и же- леза (чугунные кубы имели грушевидную форму и круглое дно). Чугунный куб был тяжел и дорог, его нельзя было ремонтиро- вать. Стенки чугунных кубов были обычно толщиной 2—3 см. Чугунный куб не получил массового распространения. Он был в употреблении лишь непродолжительное время — на заре воз- никновения нефтепереработки. Вскоре получил широкое распро- странение железный куб.

Русские нефтеперегонные кубы были значительно доброкаче- ственнее зарубежных; об этом писал один из видных ученых того времени проф. К. И. Лисенко.

В США нефтеперегонные кубы изготовлялись без защитного покрова, со стенками и днищами толщиной 12 мм. Кубы русских заводов высоко обкладывали кирпичом, что оказывало положи- тельное влияние на процесс перегонки нефти. Американцы дово- дили кирпичную кладку только до дна куба. Низко обмурован- ный кирпичом, он быстро охлаждался. Чтобы устранить охла- ждение куба, американцы устанавливали над ним металличе- ский кожух. Это стоило дорого, да и к тому же не приводило к желаемым результатам, и куб попрежнему быстро охла- ждался.

Форма заграничных железных кубов была различной. Ци- линдрические кубы были вертикальными, с вогнутым днищем, емкостью 240—600 пудов. Иногда употреблялся так называемый вагонный куб, склепанный из железа, похожий на ящик. Длина

его обычно равнялась 7 м, высота 3 Я, ширина 4 м. Дно куба было неровное, волнистое. Вверху этот куб (а точнее говоря, металлическая коробка) имел выпуклую крышку и три шлемо- вые трубы, ведущие к холодильнику. Внизу имелись три отвер- стия для спуска остатков. Емкость таких кубов достигала 2100 пудов.

Д. И. Менделеев, ознакомившись с технологией нефтепере- гонного дела в США, писал: «Это, можно сказать, самая при- митивная форма перегонки. В ней не видно и следов изучения, внимания и стремления к совершенству. Все устройство нефтя- ных заводов, назначенных для перегонки, отличаются в Америке чрезвычайною, можно сказать, примитивною простотою» 1.

Попытки американцев создать более совершенные аппараты для перегонки нефти не имели тогда сколько-нибудь серьезного успеха, а потому и не оказали влияния на технику переработки того времени 2.

Холодильники на русских заводах обычно изготовлялись из чугунных или железных труб. Вначале появилось несколько

1 Менделее в Д. Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвании и на Кавказе, стр. 101. СПБ, 1877.

конструкций холодильных аппаратов, ввозимых из-за границы. Среди них был трубчатый холодильник, состоявший из двух ме- таллических коробок, соединенных между собой вертикально установленными трубками, число которых доходило до 30. По- мещался холодильник в деревянном чане с холодной водой. Холодильник этого типа был несовершенен. Конденсация паров нефти происходила в нем не полностью. Были еще холодильники тарелочные, стаканчатые (стаканы с двойными полыми стен- ками), пластинчатые, коробчатые и другие. Все перечисленные типы холодильников, ввозимые из-за границы, оказались недоб-

Холодильник Сураханского завода.

рокачественными, сложными по своему устройству и неудобными при ремонте. Простой отечественный холодильник змеевикового типа полностью вытеснил все холодильники заграничной кон- струкции. Змеевиковый холодильник изготовляли обычно из чу- гунных, медных и свинцовых труб.

Для холодильников обычно применялись трубы диаметром 2—4″. Длина холодильников была 30 м. Движение жидкости в змеевиковом холодильнике, как правило, происходило по прин- ципу противотока. Характерно, что еще в те дни, когда змееви- ковый холодильник считался наиболее совершенным, инженер А. А. Летний утверждал, что лучшим является холодильник, сделанный из прямолинейных труб, т. е. тот самый, какой вскоре получил распространение в нефтеперерабатывающей технике всего мира и применяется до наших дней.

А. А. Летний установил, что в змеевиковом холодильнике создается трение газов и при этом он засоряется сгустевшими остатками.

Применялись в небольшом количестве холодильники стоячие, змеевиковые, расположенные в деревянном чане, носившие на- звание «холодильник Сураханского завода». Чаще можно было

Ящичный холодильник на заводе Тагиева.

встретить ящичный холодильник, впервые примененный в Баку на заводе Тагиева. Устройство его было простое: в прямоуголь- ном деревянном ящике укладывалось несколько рядов изогнутых чугунных труб длиной 26 м, высотой 2,5 м, диаметром 1,2 м.

Пары и газ, не успевшие сконденсироваться в холодильнике, выходили через открытый патрубок. Трубы холодильников были обычно диаметром 3—6″ в зависимости от объема перегонного куба.

При изготовлении холодильников исходили из расчета, что один квадратный фут (0,3 м) при постоянной циркуляции воды

конденсировал на своей поверхности 0,5—0,7 пуда смеси паров нефти и воды в час. Технологический процесс в кубах периоди- ческого действия состоял обычно в следующем. Отстоявшуюся от воды и механических примесей нефть заливали в куб до 75% его объема. Затем куб обогревали огнем. Пары нефти перехо- дили из куба в холодильник.

По окончании перегонки куб продували насыщенным паром, который охлаждал аппарат и очищал его от остатков жидкости, частиц кокса, грязи.

Впоследствии для того, чтобы форсировать процесс пере- гонки, стали подавать в кубы перегретый пар, который преду- преждал разложение нефти. Его вводили через маленькие отвер- стия в трубах, расположенных на дне куба. Пар перемешивал нефть, увеличивая площадь ее испарения. Обычно пар подогре- вался до температуры 220—250°, редко до 300° в трубах, назы- ваемых сухопарниками. Их закладывали в специальных перегре- вательных печах. В начале процесса перегонки подавали не бо- лее 4—6% пара, затем количество его увеличивали. Расход пара составлял в среднем 15—20% по отношению к керосиновому дестиллату.

Перегретый пар применялся не повсеместно. Многие заводы в ущерб производительности кубов работали без перегретого пара.

В технической литературе распространено неверное утвер- ждение будто Рагозин впервые применил перегретый пар при переработке нефти. За несколько лет до постройки заводов Рагозина, Новосильцев в Тамани вел перегонку нефти с пере- гретым паром. Ему по праву принадлежит приоритет в этом деле. Рагозин использовал опыт Новосильцева и впервые при- менил перегретый пар на своем Балахнинском заводе при отгонке из нефтяных остатков смазочных масел.

А. А. Летний тоже подтверждает, что в начале 70-х годов прошлого столетия Новосильцев в Тамани применял перегонку нефти с перегретым паром на своих заводах и получал нефтяной эфир, легкое и тяжелое ламповое масло2.

Перегретый пар при температуре 250—280° вводился непо- средственно в куб на поверхность кипящего перерабатываемого сырья. За рубежом не применяли перегретый пар при перегонке

1 Лисенк о К. Производство добычи нефти. Записки Русск. техн. об-ва, вып. IV, стр. 146, 1878.

2 Летни й А. А. Сухая перегонка битуминозных ископаемых. СПБ, 1876.

нефти в том виде, как это практиковалось на русских заводах. Иностранные специалисты считали нерациональным этот способ из-за большого расхода топлива и воды для охлаждения про- дукта и конденсации паров, но позже и за рубежом стали при- менять перегретый пар в технологии нефтеперерабатывающей промышленности.

Владельцы крупных заводов держали в секрете способы очистки, и мелкие заводы выпускали вначале, как правило, неочищенный керосин. Но вскоре способ очистки керосина, как и остальных нефтепродуктов, стал общеизвестным и получил широкое распространение.

В те времена, когда керосин очищали только едким натром, продукт перемешивали вручную. В мешалку погружали метал­ лический диск с отверстиями. Рабочий приводил его в движе-

Емкость для очистки нефтепродуктов.

ние. Часто перемешивание производилось вручную особыми веслами. Это была тяжелая работа, да к тому же продукт плохо перемешивался.

Техника перемешивания изменилась, когда стали применять серную кислоту. Известный русский ученый Б. С. Якоби изобрел лопастную мешалку для перемешивания нефтепродукта во время его очистки. В этом аппарате были укреплены на металлической оси лопасти, которые вращались, создавая интенсивное переме- шивание. Вначале лопастная мешалка приводилась в движение вручную, а затем рукоятку сменили шкив и паровой привод. Перемешивание производилось струей воздуха под давлением

ат. Процесс перемешивания сократился до 30 мин. Темпе-

ратура во время очистки продукта поддерживалась не выше 35°. После обработки кислотой продукт отстаивался 3—4 часа, затем поступал в щелочную мешалку, где перемешивался 30 мин., после чего снова отстаивался, а иногда промывался водой. В резервуаре готовой продукции керосин отстаивался несколько дней. Обычно расходовали 1 % серной кислоты крепостью 66° по отношению к керосиновому дестиллату. Расход щелочи в пе- реводе на NaОН составлял не более 0,32% к дестиллату.

В первые годы развития керосинового производства завод- чики следили главным образом за удельным весом керосина.

Удельный вес определяли при помощи ареометра, а нередко и на-глаз — по цвету (продукт удельного веса 0,800 уже имел соломенно-желтый цвет). Было установлено, что повышение тем- пературы в кубе на 5,5° увеличивало удельный вес продукта на 0,004.

Не удивительно, что при таком положении качество керосина бывало самое различное. Даже в более поздние времена керо- син не имел точно определенных товарных кондикций.

В 1878 г. проф. Московского технического училища Порже- зинский занялся исследованием отечественного керосина и уста- новил, что на разных заводах он имеет разные относительные удельные веса и разную температуру вспышки (см. табл. 31).

Характеристика керосина различных заводов

Годность керосина для безопасного освещения узнается только по определению температуры воспламенения паров» 1.

Летний считал 49° лучшей температурой вспышки для керо- сина, между тем как в это время керосинозаводчики, созна- тельно оставляя в керосине бензиновые фракции, выпускали на рынок керосин, температура вспышки которого была 28—30°, а часто и ниже. Применение такого керосина часто вызывало пожары, поэтому на первых порах потребитель испытывал к нему недоверие как к слишком огнеопасной жидкости. Оте-

1 Летни й А. А. Сухая перегонка битуминозных ископаемых, стр. 38. СПБ, 1875.

чественная техника уже владела способами изготовления керо- сина хорошего качества, но керосинозаводчики, желая уменьшить долю акцизного налога, приходящегося на один пуд керосина, путем недопустимого увеличения оборачиваемости перегонных кубов, грубо нарушали технологический процесс и выпускали недоброкачественный продукт.

Достаточно сказать, что уже в 1884 г. I съезд бакинских нефтепромышленников по предложению Д. И. Менделеева, а главным образом для привлечения потребителя вынужден был принять решение о повышении температуры вспышки керосина. Это решение керосинозаводчики рассматривали как огромную жертву со своей стороны. Закрывая съезд, Н. Николадзе заявил, что в вопросе о вспышке нефтезаводчики в конце концов согласились поступиться своими интересами ради пользы об- щего блага отечества, на пользу потребителя. Они согласились установить такую норму вспышки керосина, которая обеспечи- вала безопасное его применение.

Огромное значение для нефтеперерабатывающей промышлен- ности имело изобретение аппарата непрерывного действия.

Некоторые исследователи (в частности, Ракузин) утвер- ждают, что якобы англичанин Прентис изобрел во второй поло- вине прошлого века аппарат для непрерывной перегонки нефти. Другие же (их большинство) приписывают приоритет в создании такого аппарата одному из братьев Нобель. Оба эти утвержде- ния не соответствуют истине. С появлением нефтеперерабаты- вающих заводов в Баку русские специалисты сразу же выска- зывались за применение более совершенной аппаратуры, кото- рая позволяла бы наиболее рационально использовать нефть.

Ассистент Петербургского технологического института А. А. Летний еще в 1875 г. исследовал все аппараты, приме- нявшиеся на нефтеперегонных заводах Баку и Тамани. Он уста- новил, что перегонные кубы на Таманском заводе А. Новосиль- цева из-за конструктивных недостатков являются малопроизво- дительными. Сопоставляя работу различных конструкций перегонных кубов, А. А. Летний пришел к выводу, что самый совершенный аппарат будет тот, в котором гонка велась бы безостановочно, т. е. А. А. Летний прямо говорил о кубе непре- рывного действия.

Недостатки периодических кубов были для него совершенно очевидны: большая затрата тепла и времени, а главное, недолго- вечность самих аппаратов, быстро выходивших из строя. А. А. Летний точными расчетами доказал нецелесообразность применения аппарата периодического действия и преимущество непрерывно действующего аппарата.

Практически же эту задачу несколько раньше впервые решил русский специалист А. Тавризов, который 2 октября 1873 г. по- дал в Департамент торговли и мануфактур чертежи изобретен-

ного им аппарата и просил выдать ему привилегию. В декабре 1874 г. ему была выдана привилегия за № 52 сроком на десять лет на аппарат непрерывного действия.

Аппарат- Тавризова состоял из:

а) кипятильников, сообщающихся между собой посредством труб;

б) кожуха или колонны, заключающей в себе ряд кипятиль- ников и служащей вместилищем для паров, образующихся из выпариваемой жидкости;

в) ряда холодильников, в которых разность температур охла- ждающей жидкости служит для ректификации летучих масел различного удельного веса;

г) холодильника для охлаждения остатков перерабаты- ваемого сырья.

Процесс работы аппарата Тавризова протекал следующим образом (а).

Водяные пары, образуясь в котле, проходили трубчатый пе- регреватель, где нагревались до 300°; отсюда они шли по трубе в кипятильник А, нагревали его, переходили в кипятильник А1в котором производили тот же процесс, затем в А2 и т. д.

а— дестиллядионная колонна; б—часть дестилляционной колонны.

Нефть из резервуара по трубке к переливалась в верхнюю часть кипятильника А2до тех пор, пока не достигала уровня ii, после чего сливалась в верхнее отделение кипятильника А3. Поднявшись с этим последним до уровня ii, жидкость сливалась через трубку h в верхнее отделение кипятильника А2и т. д., пока не доходила до дна DD; отсюда остаток сливался через холодильники в амбар. Пары, образовавшиеся из выпариваемой нефти, проходили по трубе ЕЕ через ближайшие отверстия kk в коленчатую трубу F, отводившую их в холодильник. Несколько холодильников и постепенно уменьшающаяся температура охла- ждаемой жидкости позволяли разделить пары нефти по разности удельного веса.

На рисунке (б) представляет часть дестилляционной ко- лонны, в которой камера одного кипятильника отделена от ка- меры другого дном О1и где образующиеся пары из каждой ка- меры поступали в особый холодильник. Колонна нагревалась голым огнем (сжиганием нефти посредством форсунки).

Оригинальная конструкция аппарата А. Тавризова была создана им на заре промышленной переработки нефти, когда в мировой технике керосинового производства господствовал примитивный куб периодического действия. Это убедительно по- казывает, какого высокого уровня достигла инженерная мысль в русской нефтяной технике.

Аппарат Тавризова на много лет опередил свой век. Он явился прототипом современной трубчатки, которая получила широкое распространение в нефтеперерабатывающей промыш- ленности всего мира лишь во втором десятилетии нынешнего века. В своем аппарате А. Тавризов использовал принцип про- тивотока. Холодная нефть шла сверху по кипятильникам, на- встречу ей устремлялся пар.

Таким образом, нефть, имеющая самую низкую температуру нагрева и наибольшее количество легких погонов, получала пар пониженной температуры.

Аппарат Тавризова поразил представителей мировой нефтя- ной науки, они писали о нем как об аппарате «теоретически рациональном». Он давал возможность получать сразу несколько целевых нефтепродуктов. Изобретатель решил поставить аппарат на своем бакинском нефтеперегонном заводе, но акцизные чи- новники запретили ему это, ссылаясь на то, что аппарат не под- ходит под акцизные правила и работа его не поддается учету. Только спустя несколько лет Тавризову удалось установить этот аппарат на своем заводе.

Колонна сооруженного в Баку аппарата Тавризова была вы- сотой 6,5 м. Когда аппарат ввели в действие, отпали все сомне- ния, будто он только «теоретически рационален».

В 1881 г. Д. И. Менделеев сконструировал куб непрерывного действия емкостью 100 пудов для перегонки нефти. Менделеев

провел испытание этого куба на константиновско.м заводе В. Рагозина, но внедрить его в промышленном масштабе на этом заводе не удалось, так как в это время дела фирмы по- шатнулись.

В 1882 г. аппарат Менделеева установили на кусковском (под Москвой) нефтеперегонном заводе Губонина. Это был

Аппарат непрерывного действия конструкции Д. И. Менделеева.

первый куб непрерывного действия в нефтеперерабатывающей промышленности. Следует отметить, что сырая нефть в кубе Менделеева подогревалась теплом выходящих из него остатков. Холодная нефть проходила по змеевику навстречу горячим нефтяным остаткам. Принцип противотока, примененный в аппа- рате Д И. Менделеева, позволил при подогревании нефти охла- ждать нефтяные остатки. Этот же принцип вскоре был широко использован не только отечественной, но и зарубежной техникой нефтепереработки.

В 1883 г фирма бр. Нобель установила на своем заводе в Баку кубовую батарею для непрерывного процесса перегонки

15 С. М. Лисичкин. 225

нефти. Фирма писала, что ей удалось установить на своем за- воде «. неизвестную дотоле ни Америке, ни Европе систему непрерывной перегонки нефти в последовательно сообщающихся кубах» 1. Этот аппарат был широко разрекламирован под назва- нием «нобелевская батарея», сохранившимся до наших дней. В действительности изобрел его русский инженер В. Г. Шухов. Хороший аппарат для непрерывной перегонки нефти скон- струировала в 1882 г. доктор химических наук Ю. В. Лермон- това. При помощи этого аппарата можно было получать из нефти пять фракций: вазелин, смазочное масло, соляровое масло,

керосин и бензин 2.

Кубовая батарея для непрерывного процесса перегонки нефти, установленная в 1883 г.

Аппарат Лермонтовой, в котором предусматривалось приме- нение перегретого пара, позволял получать высокий выход тяже- лых масел, в остатке — небольшое количество кокса.

«Получаемые при помощи аппарата г-жи Лермонтовой по- гоны прекрасного качества, судя по их точкам воспламенения и кипения. Кроме того, при этом способе перегонки является возможность прямого получения вазелина. Присмотр за аппа- ратом крайне упрощен тем, что температура дефлегматоров под- держивается посредством особого воздушного регулятора, дей- ствующего автоматически» 3.

При перегонке мазута в своем аппарате с применением пара Ю. В. Лермонтова получала:

погон относительного удельного веса 0,857 11%

2 Тумски й К. Технология нефти, стр. 176, 1884.

3 Тунски й К. Аппарат Ю. В. Лермонтовой для непрерывной пере- гонки нефти. Техник, № 24, стр. 2, 1883.

Из приведенных данных видно, что аппарат Лермонтовой, как и другие аппараты, созданные в те годы учеными и инже- нерами нашей Родины для непрерывной перегонки нефти, были совершенными конструкциями. Русские инженеры и конструк- торы не раз убеждались в том, что их открытия и изобретения появлялись сначала за рубежом, а потом возвращались на родину.

Аппарат непрерывного действия конструкции Лермонтовой.

К. Тумский с горечью писал об аппарате Лермонтовой:

«В настоящее время г-жа Лермонтова не знает еще, удастся ли ей проникнуть со своим аппаратом на какой-нибудь перегонный завод и найдется ли хотя один из наших промышленников, кото- рый серьезно заинтересуется аппаратом и у себя на заводе пустит в ход непрерывную перегонку»1.

Неизвестно, какая судьба постигла аппарат Лермонтовой. Возможно, что ее проект находится в архивах одной из старых нефтяных фирм или был использован с некоторыми изменениями кем-нибудь из нефтезаводчиков.

Две оригинальные конструкции аппаратов непрерывного дей- ствия были разработаны в 1885 г. инж. Ленцем, который полу- чил на них привилегии 2. Первый аппарат состоял из железного

1 Тумски й К. Аппарат Ю. В. Лермонтовой для непрерывной пере- гонки нефти. Техник, № 24, стр. 3, 1883.

2 Усовершенствованные аппараты для перегонки нефти. Горный журнал, т. IV, № 10, стр. 178, 1886.

или медного котла, вдоль стенок которого с обеих сторон были расположены желоба. Сырая нефть поступала из резервуара в котел, на самый верхний жолоб, по которому направлялась к противоположному концу аппарата, затем переливалась во второй жолоб, расположенный ниже первого, и текла в обрат- ном направлении и т. д. Таким образом, перегоняемая нефть тонким слоем циркулировала по стенкам куба, переливаясь из одного жолоба в другой, пока не попадала на дно аппарата,

Непрерывно действующий аппарат Ленца (первая конструкция).

откуда остаток перегоняемой нефти отводился в змеевиковый холодильник. На этом длинном пути нефть подвергалась испа- рению, причем сначала отделялись легкие погоны (газолин, бен- зин, керосин и т. д.), а затем более тяжелые; в змеевиковый холодильник поступали уже нефтяные остатки.

Незначительная толщина слоя перегоняемой нефти при отно- сительно большой поверхности нагрева обеспечивала быстрое испарение, благодаря чему аппарат обладал высокой производи- тельностью.

Тонкий слой перегоняемой нефти не нуждался в большом расходе топлива, а главное, в этом случае исключалась воз- можность разложения сырья. Конструкция инж. Ленца пред- усматривала возможность соединения между собой нескольких таких аппаратов в одну систему. Расчет их размеров и скорости течения нефти по желобам производился таким образом, чтобы

в первом котле испарялись только пары бензина, во втором — керосина и т. д. При этом остатки перегонки последовательно переходили из одного аппарата в другой, а из последнего котла получались уже нефтяные остатки. Инж. Ленд особое внимание уделил равномерному притоку сырья и поддержанию определен- ной температуры в топках с тем, чтобы процесс перегонки про- текал равномерно и один продукт не «вмазывался» в другой. Он достиг этого при помощи простого и в то же время весьма ори­ гинального механизма.

В нижнюю часть куба вблизи его дна вставлялись два цин- ковых прута. Каждый из них укреплялся одним концом к стенке куба; другой, свободный, конец проходил сквозь сальник с про- тивоположной стенки куба.

Свободные концы прутьев соединялись посредством рычагов: один конец — с краном трубы, питающей нефтью форсунку, дру- гой — с краном трубы, по которой перегоняемая нефть посту- пала в куб. Как только температура в кубе превышала уста- новленный предел, соответствующий прут, удлиняясь, частично закрывал приток нефти к форсунке, вследствие чего горение ослабевало и температура падала. В то же время другой прут пропорционально уменьшал приток нефти в перегонный куб. При понижении температуры в кубе ниже установленного пре- дела прутья укорачивались, вследствие чего увеличивался приток нефти в куб и к форсунке.

Таким же оригинальным был и второй аппарат инж. Ленца, состоявший из удлиненной коробки из двух частей, соединенных болтами. Нижняя часть коробки предназначалась для перего- няемой нефти, а верхняя служила крышкой, под которой соби- рались нефтяные пары. Нижняя часть коробки была разделена вертикальными перегородками на несколько камер. Эти перего- родки устанавливались вперемежку, таким образом, что первая, упираясь, например, в правый бок коробки, не доходила до ле- вого, вторая, упираясь в левый бок, не доходила до правого и т. д. Из последней камеры выпускались нефтяные остатки. Вследствие этого нефть, поступающая из резервуара, двигалась в кубе по длинному извилистому пути и подвергалась нагрева- нию в течение длительного времени. В первой камере, располо- женной ближе к входу сырья и удаленной от топки, выделялись пары газолина, во второй — бензина и т. д. Из последней ка- меры выходили нефтяные остатки, направляемые для охлажде- ния в змеевик.

Соответственно разделению нижней половины котла (ко- робки) верхняя его часть (крышка) тоже имела камеры, но с глухими перегородками, без боковых проходов. Каждая камера была снабжена трубой, по которой скоплявшиеся в ней пары переходили в отдельный холодильник. Вследствие этого различ- ные погоны не смешивались и не требовалась вторичная их

перегонка. Для отопления аппарата использовался газолин, по- лучаемый в том же аппарате.

Достоинство этой оригинальной конструкции состояло в том, что нефть поступала в наименее нагретую камеру и проходила в аппарате тонким слоем. Объем нефти, постоянно находившейся в аппарате, был втрое меньше, чем в перегонных кубах обыч- ного устройства, и поэтому исключалось разложение сырья, а вместе с тем и опасность взрыва. Этот аппарат Ленца обеспе-

Непрерывно действующий аппарат Ленца <вторая конструкция).

чивал ровный процесс переработки самого тяжелого сырья без водяного пара. Обе конструкции перегонных аппаратов Ленца имели большую ценность, так как в обычных кубах разделение нефти на ряд целевых продуктов не достигалось в одну опера- цию и полученные погоны приходилось подвергать вторичной перегонке. Кроме того, была велика масса нефти, нагреваемой одновременно. Уровень перегоняемой нефти находился на вы- соте 1,2—2,1 м от дна куба и, чтобы обеспечить нормальное испарение верхних слоев нефти, приходилось сильно нагревать нижнюю часть куба.

Вследствие этого получалось разложение нефти в слоях, не- посредственно прилегающих к дну аппарата, и на заводах не- редко случались взрывы и пожары. Аппарат Ленца, так же как и аппарат Тавризова и других отечественных специалистов, опе- редил по конструктивному оформлению свое время. Нефтезавод- чики считали его сложным, поэтому он не получил распростра- нения.

Нефтезаводчики обычно ограничивались кубом непрерывного действия более простой конструкции.

Применение куба непрерывного действия при перегонке нефти повысило технику нефтеперерабатывающей промышлен- ности, позволило резко увеличить производительность, увеличило выход керосина из нефти и улучшило его качество. Выгоды не- прерывного процесса были очевидны. При периодической пере- гонке нефти для получения керосина расход топлива составлял 3,5%, а при непрерывной 2,2%. Значительно сократился и рас- ход рабочей силы.

Процесс непрерывного действия позволил использовать на предварительный подогрев нефти тепло ранее уносимых из си- стемы аппаратуры нефтяных остатков. Повторное использование тепла не только дало возможность сократить расход топлива, но и устранило опасность пожаров при сбросе горячего мазута из последнего куба. Несмотря на очевидные огромные преимуще- ства непрерывной перегонки нефти, это техническое новшество натолкнулось на целый ряд преград, тормозивших его широкое практическое внедрение в промышленность. Владельцы нефте- перерабатывающих заводов не проявили интереса к более со- вершенному аппарату, а кое-кто даже отнесся к нему с явной враждебностью. Как обычно, заговорили о непригодности, доро- говизне и сложности нового аппарата.

Даже такой крупный для того времени специалист, как Н. А. Квятковский, и тот неправильно расценивал аппарат не- прерывного действия, указав на его сложность, дороговизну и неудобства в обслуживании 1.

Такие рассуждения, конечно, не способствовали внедрению в нефтеперерабатывающую промышленность кубов непрерыв- ного действия. Некоторые нефтезаводчики поставили у себя на заводах несколько кубов непрерывного действия, но при этом старались сохранить также и кубы периодического действия. Все же, несмотря на это, куб непрерывного действия настойчиво прокладывал себе дорогу в отечественной нефтедобывающей промышленности, о чем свидетельствуют данные табл. 32.

Как показывают данные этой таблицы, кубы непрерывного действия к 1900 г. заняли господствующее положение в кероси- новом производстве, а в масляном имели почти равное распро- странение с кубами периодического действия.

К 1910 г. непрерывно действующие кубы в Бакинском райо- не составляли 90,7% всех перегонных кубов. Русские специа- листы прекрасно овладели техникой и технологией изготовления высококачественных кубов непрерывного действия для нефтепе- рерабатывающей промышленности.

1 Квятковски й Н. Л. Практическое руководство в обработке нефти и ее продуктов, стр. 41, Н. Новгород, 1902.

Число кубов периодического и непрерывного действия на нефтеперегонных заводах Баку

Специалисты нашей Родины оказали большую помощь мно- гим странам в техническом перевооружении нефтеперерабаты- вающих заводов. Вплоть до 1916 г. русские инженеры пригла- шались в США, Японию,

Источник