Становление промышленных процессов термического крекинга на Кавказе Абубакарова Зарета Шааевна

Содержание к диссертации

Введение

1 Предпосылки зарождения промышленных процессов термического крекинга в СССР

2 Этапы становления промышленных процессов термического крекинга в Баку и Батуми

3 Становление промышленных процессов термического крекинга в Грозном и Туапсе

3.1 Основные этапы развития

3.2 Роль грозненских ученых в становлении процессов термического крекинга

4 Совершенствование установок термичекого крекинга различных систем в Баку и Грозном 47

4.1 Первые советские крекинг-установки 47

4.2 Крекинг-установки системы «Виккерса» 60

4.2.1 Конструктивные изменения бакинской установки в процессе ее эксплуатации 60

4.2.2 Опыт крекирования в паровой и жидкой фазах в Грозном 74

4.3 Крекинг-установки системы «Дженкинса» 83

4.4 Крекинг-установки системы «Винклер - Коха» 90

4.4.1 Опыт работы установок в Грозном 95

4.4.2 Опыт работы установок в Баку 98

4.5 Технико-экономические показатели работы установок «Виккерса», «Дженкинса» и «Винклер - Коха» 104

4.6 Отечественные установки системы «Винклер - Коха» 113

4.6.1 Установки, работавшие на мазуте 113

4.6.2 Соляровые крекинг-установки 123

4.6.3 Реконструкция установок в Грозном для деструктивной перегонки мазутов 127

4.6.4 Бессоляровый углубленный термический крекинг мазута прямой гонки 133

4.6.5 Легкий крекинг мазута по методу Института нефти АН Аз.ССР 135

4.6.6 Легкий термический крекинг масляного гудрона"^ 142

4.6.7 Глубокий термический крекинг масляного гудрона 145

4.6.8 Крекинг гудрона с подкачкой воды 149

4.6.9 Комбинированный риформинг прямогонных лигроиновых фракций в сочетании с легким крекингом мазута на двухпечных установках 151

4.7 Двупечные крекинг-установки системы «Нефтепроект» 158

4.7.1 Работа установок на режиме получения средных дистиллятных фракций 174

Выводы 187

Литература 189

Приложение 197

• Этапы становления промышленных процессов термического крекинга в Баку и Батуми
• Крекинг-установки системы «Виккерса»
• Опыт работы установок в Баку
• Бессоляровый углубленный термический крекинг мазута прямой гонки

Введение к работе

1. Предпосылки зарождения промышленных процессов термического крекинга в СССР

2. Этапы становления промышленных процессов термического крекинга в Баку и Батуми

3. Становление промышленных процессов термического крекинга в Грозном и Туапсе

1. Основные этапы развития

2. Роль грозненских ученых в становлении процессов термического крекинга

4 Совершенствование установок термичекого крекинга
различных систем в Баку и Грозном ⁴⁷

3. Первые советские крекинг-установки 47

4. Крекинг-установки системы «Виккерса» 60

4.2.1 Конструктивные изменения бакинской установки в процессе

ее эксплуатации 60

4.2.2 Опыт крекирования в паровой и жидкой фазах в Грозном 74

3. Крекинг-установки системы «Дженкинса» 83

4. Крекинг-установки системы «Винклер - Коха» 90

1. Опыт работы установок в Грозном 95

2. Опыт работы установок в Баку 98

4.5 Технико-экономические показатели работы установок
«Виккерса», «Дженкинса» и «Винклер - Коха» 104

4.6 Отечественные установки системы «Винклер - Коха» 113
4.6.1 Установки, работавшие на мазуте 113

4.6.2 Соляровые крекинг-установки 123

3. Реконструкция установок в Грозном для деструктивной перегонки мазутов 127

4. Бессоляровый углубленный термический крекинг мазута прямой гонки 133

5. Легкий крекинг мазута по методу Института нефти АН

Аз.ССР 135

6. Легкий термический крекинг масляного гудрона"^ 142

7. Глубокий термический крекинг масляного гудрона 145

8. Крекинг гудрона с подкачкой воды 149

9. Комбинированный риформинг прямогонных лигроиновых фракций в сочетании с легким крекингом мазута на двухпечных установках 151 4.7 Двупечные крекинг-установки системы «Нефтепроект» 158

4.7.1 Работа установок на режиме получения средных

дистиллятных фракций 174

Выводы 187

Литература ¹⁸⁹

Приложение 197

ВВЕДЕНИЕ

Ведущая тенденция развития нефтеперерабатывающей промышленности России и других промышленно развитых стран мира на современном этапе и в перспективе-углубление переработки нефти.

Стратегическая задача углубления переработки нефти заключается в квалифицированной переработке высокомолекулярных нефтяных остаточных и дистиллятных продуктов (гудронов, асфальтов, тяжелых газойлей термических процессов и каталитического крекинга) с получением максимально возможного количества легких высококачественных моторных топлив [1].

Термический крекинг был первым процессом, позволяющим увеличить выход светлых продуктов из нефти.

В своем развитии процесс термического крекинга в Советском Союзе прошел несколько этапов [2]:

I этап - строительство импортных установок термокрекинга, в основном,
фирмы «Винклер-Кох» на нескольких нефтеперерабатывающих заводах Союза
(Грозный , Баку, Туапсе, Батуми, Ярославль) в конце двадцатых годов прошлого
века.

II этап - строительство блоков термического крекинга в составе
комбинированных установок «Луммус», «Баджер», «Алко» в начале тридцатых
годов.

Ш этап - создание отечественной установки двухпечного крекинга системы «Нефтепроект» в середине тридцатых годов. Это позволило полностью отказаться от импорта установок.

IV этап - создание »Гипронефтезаводами» в пятидесятых годах прошлого
столетия в связи с тенденцией к переработке утяжеленного сырья установок
термического крекинга с реакционной камерой.

V этап - падение значения процесса термического крекинга.

В шестидесятых годах ситуация в нефтепереработке существенно изменилась. Значительный рост добычи нефти позволял покрыть потребность в бензине только за счет прямогонных фракций, а каталитический риформииг обеспечивал существенное улучшение его качества. Непрерывно росло потребление котельного топлива, увеличивалось число действующих установок каталитического крекинга. Все это привело к падению значения термического крекинга как основного вторичного процесса производства бензина. Установки демонтировались или переоборудовались для прямой перегонки нефти, подготовки сырья для процессов производства технического углерода и кокса.

VI этап - в семидесятых годах вновь появляется интерес к термическому крекингу, особенно к одной из его модификаций - висбрекингу (легкому крекингу), что было вызвано опережающим ростом потребности в светлых нефтепродуктах, усовершенствованием процесса и его простотой. При этом возросло значение висбрекинга гудрона как процесса, высвобождающего ресурсы вакуумного газойля для каталитической переработки [3-6].

В последующие годы были разработаны новые модификации традиционного термического крекинга мазута: висбрекинг с восходящим потоком сырья в реакционных камерах, обеспечивающий увеличение объемной скорости подачи сырья и повышение производительности нагревательно-реакционной системы; комбинированный процесс висбрекинга с термическим крекингом, позволяющий получать товарное котельное топливо и до 30% на сырье дизельных фракций; комбинированный процесс висбрекинга с вакуумной перегонкой как исходного сырья, так и продуктов висбрекинга, и термическим крекингом вакуумных дистиллятов [6-13].

Применительно к действующим НПЗ в качестве промежуточного варианта, повышающего глубину переработки нефти и не требующего нового строительства и крупных капиталовложений, проводится реконструкция действующих установок термического крекинга под висбрекинг мазута или гудрона. При реконструкции действующих установок, при выборе схем реконструкции или строительстве новых установок исходят из конкретных

условий завода, наличия ресурсов мазута и гудрона, состояния оборудования, наличия установок каталитического крекинга и возможности увеличения их производительности, балансового соотношения и качества компонентов моторных топлив, перспективной потребности в нефтепродуктах.

За многолетний период эксплуатации технико-экономические показатели многих действующих установок термического крекинга улучшились, их первоначальная проектная мощность по сырью превышена более чем в 1,5 раза, суммарные энергетические затраты на 1 тонну перерабатываемого сырья снижены почти в 2 раза [14]. Однако в связи с большой степенью физического износа и невысоким качеством получаемых продуктов часть установок выводится из эксплуатации, а некоторые из них, как отмечалось выше, реконструируются под процесс висбрекинга или для получения сырья для технического углерода или электродного кокса.

Процесс термического крекинга, который принято считать устаревшим и неэффективным, игнорируется совершенно незаслуженно. Современные достижения в аппаратурном оформлении, а также ряд технико-технологических «ноу-хау» (высокоэффективные печи двухстороннего облучения змеевика; специальная технология регулирования давления в камере термического крекинга, исключающая необходимость многоколонного разделения продуктов; специальное техническое оформление камеры термического крекинга и др.) делают процесс термического крекинга в сочетании с другими термическими процессами экономически и технологически конкурентоспособными и привлекательными [15,16].

Несомненным преимуществом термических процессов конверсии тяжелых нефтяных остатков (в том числе и процесса висбрекинг) по сравнению с термокаталитическими процессами является более низкая требовательность к качеству сырья (содержание металлов, коксуемость), малые капитальные и эксплуатационные затраты.

Новые подходы к роли и назначению термических процессов позволяют за счет максимально эффективного использования каждого из них, рационального

7 их комбинирования и подбора схемы, наиболее предпочтительной для конкретного предприятия, обеспечить глубину переработки нефти практически до 100% и удовлетворять новым тенденциям в нефтепереработке.

Институтом нефтехимпереработки РБ разработан ряд технологий и технических решении, которые позволяют за счет комбинирования термических процессов (висбрекинга, коксования, термического крекинга вторичных газойлей) и осуществления термической конверсии по принципу стадийности осуществить глубокую переработку остаточного нефтяного сырья в целевые легкие нефтепродукты с высоким выходом.

Помимо этого, разработанные комбинированные технологии обеспечивают получение качественного электродного кокса, пользующегося спросом на российском рынке, и позволяют полностью исключить производство тяжелых вторичных газойлей при существенно меньших капитальных и эксплуатационных затратах по сравнению с термо- и гидрокаталитическими процессами [15,16].

Расчеты показали, что по мере увеличения затрат на нефть возрастает как общая эффективность углубления переработки нефти, так и эффективность внедрения термических процессов, являющихся неотъемлемой составной частью перспективных схем глубокой переработки нефти [14].

В настоящее время отечественная нефтеперерабатывающая промышленность располагает еще достаточно значительной мощностью установок термического крекинга, и от того, насколько рационально они будут использованы, в определенной степени зависит решение ближайших задач в области дальнейшего углубления переработки нефти и повышения эффективности работы современных НПЗ.

В свете изложенного, можно сделать заключение, что в перспективных схемах переработки нефти с целью ее углубления термические процессы, включая термический крекинг, займут устойчивое положение, и поэтому изучение истории его развития является, несомненно, актуальной задачей.

1. ПРЕДПОСЫЛКИ ЗАРОЖДЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО

ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В СССР

Быстрый рост мировой промышленности и развитие автомобильного и

воздушного транспорта в первой четверти XX века обусловил коренное изменение в структуре потребления нефтепродуктов. Если в первые 50 лет развития (1860-1910) нефтеперерабатывающей промышленности основными продуктами были керосин и лишь в сравнительно небольших объемах смазочные масла и мазут, то в первой четверти XX в. резко возрастает потребность в новых продуктах - бензине и дизельном топливе, что определило собою характер и основное направление развития нефтепереработки. Бензин из отходов нефтепереработки превращается в самый необходимый товарный нефтепродукт, как топливо для автомобилей и аэропланов. Размеры потребления бензина как в мировом масштабе, так и для каждой страны определялись в это время, главным образом, состоянием автотранспорта [17].

Первые автомобили появились в конце XIX - начале XX веков. Автомобилей во всем мире уже было в 1905 г. - 80 тыс., в 1910 г. - 2155 тыс., в 1919 г. - 8844 тыс., в 1926 г. - 24454 тыс., т.е. за время с 1919 г. по 1926 г. их количество возросло почти в три раза. Подавляющее большинство автомобилей приходилось на С.А.С. Штаты (США), где в 1926 г. их было 19934 тыс, что составляло 82% от всего мирового их количества [18].

В таблице 1 представлены данные о количестве автомобилей в ряде стран в 1930 и 1931 г.г. К 1931 г. их количество во всех странах составило 35806 тыс. шт [19]. Из таблицы видно, что СССР занимал довольно незначительное место как по абсолютно количеству машин, так и по средним данным на 1 000 жителей. Это объясняется тем, что автомобилестроение в царской России развивалось очень медленно. Только в 1910 на Русско-Балтийском заводе в Риге было положено начало производству отечественных машин. На этом заводе за шесть лет было изготовлено всего 453 автомобиля. Во время первой мировой войны началось строительство автомобильных заводов в Нахичевани, Рыбинске, Ярославле и Москве, но к 1917 г. ни один из них не был построен [17]. Уже в 1935 г. мировой

9 автомобильный парк состоял из 38 миллионов машин, а 5 годами позже достиг 45 млн.

Таблица 1- Количество автомобилей в мире в 1930 -1931 г.г.

Во втором десятилетии XX века, накануне первой мировой войны (1914 — 1918) нарождается новая отрасль промышленности - авиационная, которая также начала быстро развиваться. К концу первой мировой войны на ее фронтах участвовало с обеих сторон около 10000 военных самолетов всех типов, к 1939г. только по шести странам число их превысило 60000, а в 1943 г. производство самолетов только в США составило более 100000 [20].

Вся эта неисчисляемая армия моторов требовала топлива - бензина во все возрастающих количествах, при непрерывном повышении требований к его качеству. Только за 30 лет (с 1900 до 1930 г.) потребление легких нефтепродуктов возросло в 800 раз [21] . Из стран, вырабатывающих бензин, первое место в мире занимали САСШ. Выработку бензина в Соединенных Штатах в начале XX века характеризуют цифры, приведенные в таблице 2.

В СССР было выработано бензина в 1913 г. - 156 200 т., в 1922/23 - 74 328 т., в 1923/24 г. - 163 687 т., в 1924/25 - 291 851 т., в 1925/26 г. - 440 845 т., в 1926/27 г. - 623 500 т. в 1927/1928 г. - 780 000 т [18,23].

Таблица 2 - Выработка бензинов в САСШ в 1922-1931 гг. [22]

Из таблицы 3 видно, как под влиянием изменения требования рынков, внутреннего и внешнего, на бензин, керосин, смазочные масла, нефтетопливо и прочие нефтепродукты менялся характер продукции заводов в САСШ и в СССР (в таблице указаны % от всей продукции) [18].

Таблица 3 - Распределение нефтепродуктов САСШ и СССР по сортам, %

Основными производителями бензина в СССР являлись Грознефть и Азнефть. Из всего количества выработанного бензина в СССР приходилось в

11 1924/25 г. на Грознефть 78,3%, на Азнефть 19,5%, в 1925/26 г. - на Грознефть 63,8%) и на Азнефть 29,4%>. Процент выхода бензина по всем заводам СССР, т.е отношение полученного продукта к общему количеству нефти и полуфабрикатов, поступившим в переработку, составил в 1924/25 г.-5,78%, в 1925/26 г.-7,42%. По Азнефти % выхода бензина был в 1924/25 г.-1,81%, в 1925/26 г.-3,70; по Грознефти выход бензина составил в 1920/21 г.- 3,9%), 1921/22 г.- 6,6%), 1922/23 г.- 7,8%, 1923/24 г. -11,2% и в 1925/26 г.-16,81% [24].

Быстро растущий спрос на бензин вследствие нарастающих потребностей автомобильной и авиационной промышленностей нельзя было удовлетворить только путем отбора бензина, потенциально содержащегося в нефти. Потребовалось с целью получения бензина перерабатывать другие части нефти, прежде всего керосин и мазут. В технологии переработки нефти пришлось отступить от чисто физических методов разделения сырья на содержащиеся в нем компоненты и ввести элементы химической переработки. Таким методом химической переработки стал термический крекинг, с помощью которого стали вырабатывать значительные количества бензина. Процесс термического крекинга, будучи широко введен в нефтепереработку, позволил успешно решить бензиновую проблему.

О темпах роста и размерах крекинг-промышленности дают представление следующие цифры: в 1909 г. из 100 л перерабатываемой нефти получалось 11 л бензина, в 1919 г. его выход составлял уже 25,5 л, в 1929 г.-44 л, в 1930 г.-47 л, а в 1945 г. -49 л [21].

В США, которые первые начали применять крекинг в промышленных масштабах, рост крекинг-производства был весьма стремительный. В то время как в 1925/26 году выход бензина составлял в СССР 7,4%) от переработки, в США он доходил до 34%), что объяснялось широким применением крекинг-процесса.

Крекинг-процесс позволил увеличить относительный выход бензина, выработку светлых продуктов из нефти, углубить ее переработку и тем самым дал возможность резервировать нефть в недрах. Так, за десятилетие 1922-1931 гг.

12 в США сэкономили, т.е. оставили нефти в недрах 578 300 000 т., что составило 43,5% от всего количества переработанной за этот период нефти [22].

Первая промышленная крекинг - установка (так называемый куб Бартона) в США начала работать в 1913г., а в 1920-х годах число промышленных установок крекинга в этой стране быстро возрастает [25]. Наличие конкурирующих нефтяных фирм, а также патентные соображения вызвали появление и большого числа систем установок крекинга, часто различавшихся между собой только деталями (таблица 4).

Таблица 4 - Системы крекинга, используемые в США в 1920-х гг. [26-28].

В таблице 5 приведены сведения о крекинг-установках, построенных в 1928 г. в других странах [29]. Таблица 5 -Характеристика крекинг-установок, используемых в 1928 г.

Уже в 1930-е гг.большинство из указанных установок устарели и были вытеснены другими методами (системы Виккерса, Винклер-Коха и др.), дававшими лучший бензин по более низкой цене.

В СССР в это время, несмотря на приоритет русских ученых В.Г. Шухова и С.П.Гаврилова в создании принципиальных основ термического крекинга [30], основу нефтеперерабатывающей технологии составляла прямая перегонка нефти и мазута. Перелом в технике нефтепереработки произошел в связи с решениями XIV съезда ВКП(б), поставившего задачу индустриализации в короткий срок всех отраслей народного хозяйства. В соответствии с новыми потребностями страны, приступившей к выпуску автомобилей, тракторов, самолетов, только полное крекирование всего остаточного сырья могло удовлетворить растущую потребность в горючем и увеличить до необходимых пределов экспорт бензина.

Индустриализация страны и необходимость форсировать экспорт бензина, предопределили место строительства крекинг-установок - в Баку и Грозном, крупнейших в то время центрах нефтяной промышленности, где добывалась основная часть нефти и была сосредоточена нефтепереработка с развитым заводским хозяйством и коммуникациями. В этот период в Баку и Грозном перерабатывалось 94-95 % всей нефти СССР, идущей на переработку. Кроме того, Баку и Грозный в достаточной мере были связаны и с центрами потребления, - Баку морем, Грозный мощными товаропроводами с Украиной и Каспием и нефтепроводом с Туапсе [31].

Так как отечественная промышленность не располагала в то время заводами нефтяного машиностроения, крекинг-установки были закуплены за рубежом. Первые установки английской фирмы «Виккерс» были пущены в эксплуатацию в Грозном и Баку в 1928 г. Позже построили американские крекинг-установки систем Дженкинса и Винклер-Коха. Опыт их монтажа, пуска и эксплуатации сыграл большую роль в последующем развитии отечественного промышленного оформления крекинг-процесса.

Усилия по внедрению крекинг-процесса уже в первой пятилетке ознаменовались тем, что к ее завершению имелось в 1931 г. - 15, а в 1932 г. 24 установки термического крекинга. В результате в первом пятилетии при общем росте переработки нефти в 2,3 раза выработка бензина увеличилась в 3,3, лигроина - в 3,2, керосина - в 1,3 раза [32].

2. ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В БАКУ И БАТУМИ

Еще в 1891 году, более чем на 20 лет раньше американца Бартона [33], русские инженеры В.Г.Шухов и СМ. Гаврилов, получили патент на более совершенный крекинг-процесс для расщепления любых нефтепродуктов под давлением в трубчатой установке [34,35].

В 1912 году бакинскому инженеру С.К. Квитко была выдана привилегия на «Способ добывания бензина из нефти, нефтяных остатков и пр.» [36].

Однако, экономические условия для промышленного воплощения этих процессов в нашей стране в то время еще не созрели. Производство бензина методом термического крекинга получило промышленное осуществление лишь в годы реконструкции и первых пятилеток, когда в Советском Союзе были созданы автотракторная и авиационная отрасли промышленности.

В 1924 году инженеры «Азнефти» начали проектирование и сооружение в Баку первой советской кубовой крекинг-установки системы Квитко. Через год она была введена в эксплуатацию и работала продолжительное время с хорошими результатами [37,38].

В 1927 году по инициативе К. Кострина в Баку было проведено крекирование на специально сооруженной непрерывно действующей опытной трубчатой установке. Её эксплуатация показала преимущество трубчатых крекинг-аппаратов. Процесс «полукрекинга», как его назвали, осуществленный на этой установке, имел две задачи: получение крекинг-бензина и понижение температуры застывания крекируемого мазута для повышения его транспортабельности и использования в качестве котельного топлива [39].

Работа установок С.Квитко и К.Кострина показала, что советские специалисты могут сооружать трубчатые крекинг-установки из отечественных материалов. Однако, широкому промышленному развитию отечественных систем крекинг-процесса препятствовало то, что Советский Союз к началу первой пятилетки не имел специализированных заводов нефтяного машиностроения.

Поэтому для скорейшего решения острой потребности страны в бензине в 1925 г. был заключен договор с английской фирмой «Виккерс» о сооружении в Баку 2-х секционной установки термического крекинга.

В июле 1927 г. была пущена первая секция установки, испытания которой фирма проводила в течение года. При пуске был обнаружен ряд технических, конструктивных и технологических недостатков. В процессе работы они устранялись техническим персоналом фирмы совместно с заводскими инженерами Ю.Б.Богословским, А.Н.Моргуловым, П.М.Ишхановым, техника Я.Ю.Злобинского под руководством профессора В.К.Вальгиса [40]. После проведения этих работ установку вновь пустили 20 октября 1928г., причем был осуществлен повторный крекинг части флегмы ректификационной колонны. Увеличилось время пробега установки до 8-15 суток, но производительность ее была ниже проектной.

При дальнейшей эксплуатации установки был выявлен еще ряд существенных недостатков, которые в последующем устранили [41]. Кроме того, существующие кубовые батареи использовали для вторичной перегонки очищенного крекинг-бензина, а для кислотно-щелочной очистки пресс-дистиллята построили специальную установку, которая была разработана советскими специалистами, поскольку построенная фирмой установка для очистки крекинг-бензинов флоридином оказалась неэффективной [42].

Вторую двухсекционную установку «Виккерс» Баку построили в 1930 г. В 1929-30 гг. на установках «Виккерс» было переработано 90,8 тыс.т сураханского мазута и получено 28.1 тыс.т бензина. Суточная производительность одной секции установки составляла около 125 т мазута, выход пресс-дистиллята составлял 31%, газа - 5% [43,44]. Для ознакомления с зарубежным опытом работы крекинг-установок Р.С.Прозументик, Ф.А.Грехов, П.К.Пучков, Куделин, Каблуков и др. в 1930 г. были командированы в США [45].

Для быстрейшего развития крекинг-производства и выполнения широкой программы строительства новых установок, улучшения технического руководства приказом треста «Азнефть» за № 822 от 4 мая 1930 г. все установки

термического крекинга с подсобными предприятиями были выделены в самостоятельный крекинг-завод им. Вано Стуруа [46,47].

В 1929 г. в городе Батуми приступили к строительству нефтеперерабатывающего завода, который передали в эксплуатацию в 1931 г. Завод был включен в состав Азнефти. В Батуми в 1930 г. построили 2 сдвоенные крекинг-установки системы Дженкинса, производительностью 262 т. сырья в сутки каждая и 4 установки, купленные у американской фирмы «Винклер - Кох», производительностью 460 т. сырья в сутки [48-51], а в 1931 г. еще одну установку системы Винклер-Кох [53,54].

В 1931 г. в Баку вошли в эксплуатацию две новые крекинг-установки «Винклер-Коха» [55]. В отличие от установки фирмы «Виккерс» они не имели реакционных камер и были более совершенными по конструктивному оформлению и технико-экономическим показателям [56-59].

После составления первого пятилетнего плана правительство СССР решило строить автомобильный завод в Нижнем Новгороде на 100 000 машин и большой тракторный завод в Сталинграде, поэтому должна была резко возрасти потребность в бензине. В этой связи ВСНХ СССР предложил Азнефти, выдать Южмаштресту заказ на строительство в заводском районе Баку отечественной крекинг-установки, получившей впоследствии название «Советский Крекинг», по проекту академика В.Г Шухова и инженера М.А Капелюшникова [60,61].

Строительство под руководством Л.И. Зимникова и Р.И. Гиллера начали в феврале 1930 г. Пуск установки в январе 1931 г. явился крупным событием для развивающейся нефтеперерабатывающей промышленности.

По техническому решению конструкция установки была более прогрессивной, чем установка «Виккерс», т.к. она не имела выносных реакционных камер - весь процесс разложения происходил в трубчатом нагревателе. Сначала отечественная установка работала по схеме жидкофазного крекинга [62], а затем была переоборудована для проведения процесса парофазного крекинга газойля, керосина и лигроина с целью получения бензина с повышенным октановым числом [63].

На 1-ой Бакинской технической конференции по нефти М.А. Капелюшников так охарактеризовал значение установки «Советский крекинг»: «Мы имели смелость построить из обыкновенных наших материалов крекинг-завод, и завод работает не хуже американского. В смысле углубления процесса крекирования мы пошли дальше и первыми в СССР поставили производство парофазного бензина» [64].

До 1935 г. установка работала как опытная, на ней испытывались различные технологические схемы и режимы.

Характеристика работы крекинг-установок в первой и начале второй пятилеток в Баку и Батуми приведена в таблице 6 [65-71]. Таблица 6 - Работа крекинг-установок в Баку и Батуми в 1928-1934 г.г.

Мощность завода им. Вано-Стуруа в Баку возросла в 1931-1935 гг. в среднем в 5.5 раз (таблица 7). Из приведенных данных следует, что объем крекирования с пуском установок «Винклер-Кох» увеличился в 2.3 раза, а производство пресс-дистиллята возросло в 2.4 раза [70]. Наибольшей мощности завод достиг в 1932 г., когда объем крекирования составил 513 тыс.т, а производство пресс-дестиллята составило 171 тыс.т.

В 1935 г. пресс-дистиллят стали подвергать вторичной перегонке. В этом году установка № 3-4 Винклер-Коха (начальник Мемухин) стала победителем Всесоюзного конкурса, объявленного в мае 1935 г., на лучшую нефтеперерабатывающую установку. Коллектив установки, увеличивая пропуск сырья, довел выход пресс-дистиллята до 470 т/сутки вместо 400, предусмотренных годовым планом, или 38,4% от сырья при плане 36% от сырья. Одновременно были снижены против нормы плана расход топлива и потери [72].

18 Таблица 7- Мощность установок термического крекинга (1931 -1935 гг.)

К 1934 г. встал вопрос о дальнейшем развитии крекинг-процесса.

Опыт проектирования, строительства и освоения первой отечественной парофазной установки крекинга, а также опыт работы на американских установках позволили советским специалистам создать новые мощные отечественные установки термического крекинга соляровых фракций. В 1934-1936 гг. началось строительство таких установок. Из числа намеченных к строительству в стране 14 установок солярового крекинга 4 установки были построены на Бакинском заводе. Новые крекинги начали вводиться в эксплуатацию в середине февраля 1936 года. Уже к маю они были настолько освоены, что показывали перевыполнение проектных данных на 12% [73].

После пуска отечественных установок солярового крекинга установки «Виккерс» в 1936 г. были остановлены. К этому времени крекинг-завод имел следующую структуру. Цех крекинга № 1 состоял из 2-х блоков: блок № 1-2 установки системы «Винклер-Кох» (1-2 секции); блок №2-4 установки солярового крекинга (3-4-5-6 секции). Цех № 2 очистной и вторичной перегонки состоял из 3-х блоков: блок № 3-две очистные установки (сернокислотная и щелочная); блок № 4 - две установки вторичной перегонки; блок № 5 — две установки системы «Виккерс». Особенно следует отметить наличие развитой

19 мощной ремонтной базы и коксоочистного цеха, которые обеспечивали своевременный ремонт установок и их надежную эксплуатацию [47].

С пуском установок крекинга соляровой фракции в 1935 г. объем крекирования и производства пресс-дистиллята к 1940 г. увеличились в 2 раза (таблица 8) [45]. В годы второй пятилетки на Бакинском заводе были построены и введены в эксплуатацию установки термического крекинга общей мощностью 1,1-1,2 млн. тв год. Таблица 8 - Объем крекирования и производства пресс-дистиллята

(1936-1940 гг.)

В 1940 г. начались работы по установлению фляш-колонн после эвапоратора для полного извлечения соляровой фракции из крекинг-остатка.

С началом Великой Отечественной войны установки термического крекинга в очень короткий срок и при небольших затратах были переведены на риформинг низкооктановых топлив с целью получения авиационного бензина. До 70% мощности установок крекинга были использованы для риформинга и получения бензина РБ-70, выработка которого увеличилась до 25 тыс.т в месяц. Благодаря этому резко поднялся выпуск авиационного бензина Б-70, который изготавливался компаундированием РБ-70 с компонентами прямой гонки, получаемыми от вторичной перегонки лигроина.

В феврале 1944 г. в связи с поступлением авиационных топлив по ленд-лизу две установки однопечного крекинга были переведены с режима риформинга на крекинг соляровой фракции с целью получения готового автомобильного бензина, а также тракторного керосина и лигроина, потребность в которых остро ощущалась в сельском хозяйстве.

Показатели работы завода в этот период приведены в таблице 9 [47].

Таблица 9 - Показатели работы крекинг-завода в 1941-1945 гг.

В это время на заводе велась работа и по реконструкции установок. Так, в 1944 г. на установке № 702 печь низкого давления была переделана на печь высокого давления, колонну увеличили в диаметре, в ней установили тарелки типа «Баджер» взамен тарелок системы «Винклер-Кох» и увеличили их число; пародистиллятные теплообменники, часто служившие причиной загораний, были заменены на теплообменники «труба в трубе», вследствие чего была увеличена поверхность конденсации.

Установку перевели на новое сырье (облегченный керосин). Проведенные работы способствовали увеличению мощности установок, росту производительности труда, повышению качества продукции и своевременному удовлетворению изменяющихся запросов в ассортименте и качестве продукции.

Своим самоотверженным трудом в годы войны особо отличились: главный технолог А.В. Пациорин, главный механик И.Б. Песин, начальники цехов А.И. Алексеев, И.К. Вдовкин, начальники установок А.П. Ткаченко, З.Р. Шукюров, Я.Н. Годжаев, старший механик М.Г. Журавлев, старшие операторы К.И. Мамедов, А.А. Рагимов, В. Петров, А.Т. Ванихина, П.Я. Кузнецов, старший инженер II.В. Квасникова [45].

После второй мировой войны автомобильный парк страны стал переходить на дизельные двигатели. Возросла потребность в дизельном топливе. Для освобождения соляровых фракций, идущих на изготовление дизельных топлив, возникла необходимость перевода установок термического крекинга на переработку мазута.

21 Серьёзной реконструкции установки подверглись в 1944 и 1947 годах, была предложена новая схема работы установок термического крекинга, согласно которой производительность печей низкого давления повышалась путем дополнительного экранирования и увеличения объема топочного пространства. Все пародистиллятные теплообменники были заменены на теплообменники «труба в трубе», что на 30% увеличило поверхность конденсации.

На базе 4-х установок однопечного солярового крекинга блока № 2 были сооружены 3 установки двухпечного крекинга мазута. Для этого заново установили трубчатую печь и вместе с существующей печью включили в погоноразделительную систему секции № 3; существующую печь секции № 6 вместе с печью секции № 5 включили в погоноразделительную систему секции №5; смонтировали две новые экранированные, печи высокого давления типа «Азнефтепроект» и включили в погоноразделительную систему секции № 6. Печи были построены без рекуператоров и рециркуляторов, но они имели кпд на 10% выше чем у печей системы «Винклер-Кох» за счет хорошего экранирования; погоноразделительную систему секции № 4 демонтировали.

Проведение коренной реконструкции дало возможность увеличить объем крекирования в 1,5 раза и сократить расход соляровой фракции с 25 до 11,6% от общей загрузки сырьевой смеси, а также увеличить выработку автомобильного бензина на 15% [74].3а проведенную реконструкцию установок термического крекинга В.С.Алиев, Р.Г.Измайлов, Г.Г.Маркарян, И.К.Пучков были удостоены Государственной премии СССР [75].

Объемы крекирования и производства основных его продуктов в 1946-50гг. приведены в таблице 10 [45].

В 1948 г. по инициативе директора завода Б. Г. Гусейнова впервые на крекинг-установках было осуществлено автоматическое регулирование уровня эвапоратора, в результате чего уменьшилось количество неполадок, возникающих при изменениях уровня, повысилась надежность работы и было обеспечено нормальное ведение технологического режима. Внедрение

22 автоматического регулирования производительности горячих насосов повысило

стабильность работы установок.

Таблица 10 - Объемы крекирования и производства основных продуктов в 1946— 1950 г.г.

Коллектив завода систематически перевыполнял производственные планы. Бригады старших операторов А.А. Рагимова, Х.О. Захарова, Я.П. Годжаева, К.Мамедова выполняли план на 105-110%.

Успехи, достигнутые коллективом, получили достойную оценку. В 1948 г. за досрочное выполнение заданий по производству нефтепродуктов и значительное превышение довоенной мощности но переработке нефтяного сырья крекинг-заводу был вручен орден Трудового Красного Знамени [76].

В первые годы послевоенной пятилетки производственная мощность завода повышалась, главным образом, за счет модернизации оборудования и изменения технологических режимов. Особую роль при этом сыграли внедрение усовершенствований в конструкцию печей. Начальник установки З.Шукюров и слесарь Н.Александров внедрили способ улучшения горения топлива в трубчатых печах. По предложению 3. Шукюрова и М.Журавлева была улучшена изоляция на решетках потолочного экрана печей.Проведенные мероприятия дали возможность увеличить к.п.д. печей: одной - от 0,583 до 0,717, другой - от 0,538 до 0,660. Повысился процент сгорания топлива, расход его снизился на 32%.

Все улучшения, вносимые в конструкцию, позволили существенно увеличить производственную мощность. В связи с тем, что дальнейшее её увеличение начало тормозиться недостаточной производительностью горячих плунжерных насосов, по предложению инженера К. Оганова был осуществлен комплекс мероприятий, направленных на их реконструкцию, что позволило на 15-20 % повысить их производительность.

Необходимым условием увеличения производительности крекинг-установок является увеличение предварительного подогрева сырья. С этой целью по предложению начальника блока Ш. Шабараева были модернизированы теплообменники, что позволило увеличить поверхность теплообмена на 33% [74]. Большое значение для увеличения производственной мощности завода имело внедрение мероприятий по улучшению работы испарителя и отпарной колонны, предложенные в 1952 г. главным технологом А. Пациориным и инженером И.Гутманом. Внедрение их предложений дало возможность увеличить производительность установки на 40-50 т в сутки, поднять глубину отбора светлых примерно на 0.4%, сократить количество воспламенений, увеличить срок межремонтного пробега установки [77,78].

Большую работу проделали новаторы крекинг-завода и по облагораживанию сырья для печей глубокого крекинга. Сырьем для них служила крекинг-флегма, отбираемая из низа ректификационной колонны. Обычно флегма содержала значительное количество керосина, не подвергавшееся в условиях работы дальнейшему крекированию, и поэтому являвшимся, по сути дела, балластом, снижающим производительность крекинг-установки. Это побудило старшего оператора И. Залесского и инженера А. Мамедова решить проблему отпаривания бензиновых фракций из керосина [74].

В 1953-55 гг. в связи с возросшей потребностью в соляровых фракциях некоторые крекинг-установки были переведены на режим работы по новой схеме - легкого крекинга мазута, которая была разработана сотрудниками Института нефти АН Азерб.ССР М.Ф.Нагиевым и И.С.Шевцовым совместно с заводскими специалистами. В результате внедрения этого процесса было обеспечено получение средних нефтяных фракций, которые можно было использовать для вторичных процессов переработки, а также вместо прямогонных соляровых фракций в процессе глубокого крекинга. При этой схеме производительность установок по мазуту увеличилась в 1,7-1,8 раза [79].

Установки крекинга работали по схеме легкого крекинга недолгое время, так как средние фракции не нашли широкого применения. Однако периодически

24 одна из установок крекинга переводилась на этот режим для выработки крекинг-керосина - сырья для получения сул ьф и дал кил фенола, являвшемся основой для специальной присадки.

В 1954-55 гг. объем переработки масел значительно возрос, вследствие этого появился избыток масляного гудрона, транспорт которого был затруднен из-за высокой вязкости. В связи с этим внедрили процесс разжижения гудрона путем его легкого крекинга. Осуществили схему, предложенную Б.Г.Гусейновым. Производительность установки при работе по этой схеме составляла 1100-1250 т/сут, выход бензина - 9-10% (бензин имел низкое октановое число - 64-65 пунктов), выход керосина и газа составлял 3%. Вырабатывалось котельное топливо марки «100» с условной вязкостью при 80С не более 15,0 [80,81]. В 1953 г. было переработано 394 тыс. тонн гудрона, в 1956 г. - 586 тыс., в 1957 г. - 576 тыс., в 1958 г. - 298 тыс.

В 1956 г. завод стал получать только тяжелый гудрон. Чтобы сохранить достигнутые ранее показатели, был проведен ряд мероприятий, предложенных инженерами Б.Гусейновым, М. Корнеевым и Ш. Шабатаевым. Эти изменения позволили довести рабочий цикл установок, перерабатывающих тяжелый масляный гудрон, до 30-33 суток, а продолжительность их планово-предупредительного ремонта снизить до 5-6 дней [74].

С 1959 г. крекинг гудрона был прекращен, поскольку происходила активная эрозия аппаратуры, особенно горячих печных насосов.

Углубление отбора светлых нефтепродуктов на крекинг-установках достигалось не только проводимыми реконструкциями технологических схем и модернизацией оборудования, но и более рациональной организацией труда на существующих технологических режимах, так и изменением этих режимов.

Применяя новые методы регулирования крекинг-процесса и работая на верхних пределах технологического режима, вахта старшего оператора Кара Мамедова в составе операторов Рамазанова, Т. Султана, помощника оператора Рагимова, машиниста Арутюнова вырабатывала в 1956 г. на 12-15 тонн светлых нефтепродуктов больше, чем другие вахты [74].

С 1956 г. по предложению инженера-механика П.Д. Логинова начали применять биметаллические покрытия верхней части эвапоратора и нижней части колонны, подвергаемых большому износу. При этом срок работы аппаратов увеличивался до 15 лет, т.е. вдвое, что дало большую экономию средств и значительно облегчило проведение капитальных ремонтов установок.

В 1950-х гг. в стране возникла необходимость в автобензине с октановым числом 70 пунктов. Для этого решили вновь использовать режим риформинга, и на установке №702 была проведена соответствующая работа. В 1-ом полугодии 1958 г провели опытные пробеги, был подобран оптимальный режим процесса риформинга, которому подвергались прямогонные лигроин и бензин широкой фракции, а с 1959 г. - газовый конденсат Карадагского месторождения [82,83].

В связи с избытком не имеющих реализации низкооктановых бензиновых и лигроиновых фракций, к концу 1958 г. под процесс риформинга были переоборудованы установки №№701, 702 и 705. С этого времени риформинг стал ведущим технологическим процессом на Бакинском крекинг-заводе, и в течение почти двадцати лет (до 1997 г.) в режиме риформинга работали 2.5 установки. Мощность установок риформинга возросла с 1400 до 1700 т/сут [47].

Завод продолжал набирать темпы роста производства за счет модернизации установок, изменения состава сырья и оптимизации технологического режима. Так, в 1958 г. объем крекирования увеличился на 20% по сравнению с 1951 г., а глубина отбора - на 2.3% (таблица 11).

С 1958 г. произошло некоторое снижение объем крекирования, что было связано с необходимостью выпуска автомобильных бензинов улучшенного качества [45].

Таким образом, техническая база термического крекинга оказалась достаточно гибкой для того, чтобы без полной реконструкции аппаратуры, а лишь путем изменения состава сырья, схемы работы установок и параметров процесса, можно было получать продукцию требуемого качества.

Цифры, характеризующие, наращивание мощностей крекинг-установок и повышение глубины отбора светлых нефтепродуктов в послевоенные годы, приведены в таблице 12 [45]. Таблица 12 - Увеличение мощностей переработки термическим крекингом

цифры, относящиеся к 1940 и 1945 гг., даны в % к 1930г., а цифры 1955-1965 гг.- в % к 1950г.

Развитию процессов термического крекинга, их промышленному внедрению и эксплуатации в Азербайджане в эти годы способствовали научные исследования ученых Р.Г.Исмайлова, В.С.Алиева, М.Ф.Нагиева, Д.Л.Гусейнова, творческая работа инженеров завода Б.Г. Гусейнова, М.И. Корнеева П.Д.Логинова, А.В. Пациорина, A.M. Мамедова, З.Р. Шукюрова, В.И. Юзбашева,Е. П. Козловой [45].К началу 1960 г. на Бакинском крекинг-заводе им. Вано Стуруа произошла стабилизация режимов работы крекинг-установок, повысилась надежность их эксплуатации. На заводе систематически выполнялся годовой производственный план. Учитывая тесные производственные и территориальные связи с Бакинским НПЗ, было принято решение о присоединении крекинг-завода к заводу им. И. В. Сталина. Объединение двух заводов позволило рационально использовать их мощную заводскую базу, улучшить обеспечение крекинг-установок сырьем.

27 С 1960 г. резко снизилась потребность в тракторном керосине в связи с переводом сельскохозяйственной техники на дизельные двигатели. Появился избыток лигроиновых фракций. Кроме того, с Карадагского месторождения начал поступать в большом количестве газовый конденсат. Вовлечение этих фракций в процесс получения автомобильного бензина не представлялось возможным, поскольку фракционный состав не отвечал нормам, и лигроин имел низкое октановое число.

Наиболее рациональным путем использования лигроиновых фракций явился риформинг. Начиная с 1960 г., три установки крекинга работали по комбинированной схеме - риформинга лигроина и легкого крекинга мазута [82]. В 1960 г. процессу риформинга было подвергнуто 190,3 тыс.т лигроина и широкой бензиновой фракции, в 1965 г. объем риформинга составил 288,9 тыс.т, а в 1970 г. он возрос до 326 тыс.т. Соответственно увеличилась выработка крекинг-бензина: в 1960 г. она составляла 441 тыс. т, в 1965. г. - 515 тыс. т и в 1970-520 тыс. т.

В таблице 13 приведены показатели работы крекинг-установок в 1961-1970 гг. Работа установок, а также технологические режимы постоянно корректировались, что было связано с изменением коньюктуры продукции. Систематически проводились мероприятия, направленные на повышение эффективности производства и качества продукции, облегчение и оздоровление труда. Так, был освоен и внедрен процесс паровоздушного выжига кокса в печах, при этом была ликвидирована ручная очистка кокса пневмотурбинками, что освободило коксоочистителей от тяжелого труда и уменьшило загрязнение атмосферы. Инициатором этого был главный инженер М.И. Корнеев. Активное участие принимали ИТР цеха: A.M. Мамедов, Е.П. Козлова, Д.М. Вачнадзе, В.Н. Юзбашев, З.Р. Шукюров, М.Г. Журавлев, старшие операторы Н.Агаев, А.Резнов, А.Ольвинов, Я.Н.Годжаев [84].

В период с 1959 по 1962 гг. совместно с проектным институтом «Нефтехимавтомат» была проведена большая работа по оснащению операторных щитов крекинг-установок малогабаритными приборами агрегатно-

Таблица 13 - Показатели работы установок крекинга в 1961-1970 гг.

29 унифицированной системы (АУС). Они явились базой для перехода к комплексной автоматизации процессов.

В период 19 71-1977гг. установки крекинга продолжали работать по сложившейся структуре с головным процессом риформинга. В 1971-1974гг. объем сырья риформинга составил в среднем 400. тыс. т/год [85], в 1975-1976гг. -около 356 тыс.т/год; при этом крекинг-бензин вырабатывался в количестве 520 тыс. т/год до 1974 г. и до 470 тыс.т - ежегодно с 1975 по 1976 г.г. [86]. В основном крекинг-бензин применялся для получения бензина А-72. В период 1973-74 гг. имелся большой избыток пироконденсата, представляющего собой высокооктановое ароматизированное сырье с большим содержанием смол. На установках крекинга приступили к его переработке; его вместе с флегмой подавали в эвапоратор через тройник печи легкого крекинга.

Таким образом, было использовано около 20 тыс.т пироконденсата, однако переработка его оказалась нецелесообразной ввиду интенсивного коксования аппаратуры [85].

В 1971-1975 гг. объем крекирования составил 11942,10 тыс. тонн сырья и было получено 2544,3 тыс.т пресс-дистиллята [85], в 1976-1980 гг. было крекировано 10946,0 тыс.т сырья, а пресс-дистиллята получено 1740,1 тыс.т [87]. Таким образом, из этих цифр и данных таблицы 14 видно, что с начала пуска до 1976 г. производительность установок термического крекинга ежегодно повышалась, а затем произошло уменьшение объема сырья термического крекинга в связи с переходом на крекирование мазута нефтей нафтенового основания, а также в результате изменения структуры сырья и режимов его переработки.

В 1976 г. были достигнуты самые высокие показатели крекинг-производства. В связи с недостатком крекинговой флегмы для установок глубокого крекинга в этот период стали использовать прямогонные соляры собственной выработки и вакуумный отгон с Ново-Бакинского НПЗ. В 1979 г. выработка крекинг-бензина сократилась до 350 тыс. т/год [87].

Таблица 14 - Показатели работы установок термического крекинга в 1971-1979 гг.

31 В 1977 г. поступление нефтей из других регионов, имеющих большое потенциальное содержание низкооктановых бензиновых фракций, сократилось, и соответственно уменьшились ресурсы сырья для риформинга. В связи с этим с июля 1977 г. в режиме риформинга продолжала работать только одна установка, остальные четыре установки перешли на режим глубокого, крекинга.

3. СТАНОВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В ГРОЗНОМ

ЗЛ Основные этапы развития промышленных процессов термического крекинга

Декретом от 28 апреля 1920 г. грозненская нефтяная промышленность была объявлена народным достоянием. К моменту ее национализации она находилась в состоянии агонии.

Переработка нефти в течение восстановительного периода имела установку на получение топлива. Выходы бензино-лигроиновых фракций не превышали тех, какие наблюдались в дореволюционное время, когда они в процентных отношениях к количеству перегнанной нефти характеризовались такими цифрами:

1900 г. 1906 г. 1913 г.

7,07 13,10 13,50

Отличительными свойствами периода реконструкции (1924-1930 г.г.) прежде всего следует считать возрастающий из года в год и очень заметно выход светлых продуктов, т.е. изменение характера переработки из топливного на бензиновый, а затем введение новых производств, таких как выработка парафина, крекирование парафинового мазута и усиление асфальтового производства при непрерывном возрастании роли крекинг-процесса.

Одной реконструкцией старых заводов дело на ограничилось, а были выстроены новые заводы: нефтеперегонный в Туапсе и парафиновый в Грозном.

32 По основным отраслям производства в периоды восстановления и реконструкции нефтяной промышленности в Грознефти были достигнуты крупные успехи: объем производства очень значительно увеличен, а в технике производства совершен полный переворот.

Показатели, характеризующие переработку нефти за этот период дает таблица 15 [88-90].

В 1930 г. было получено всех бензинов 1155 тыс. т. - это 22% вырботки продукции. Из 5551 тыс.т. переработанной нефти получили бензинов и лигроинов прямой гонкой 1065 тыс.т., а крекинг процессом 16 тыс.т.

В 1931 г. закончился период реконструкции технической базы грозненской нефтяной промышленности. Продолжился дальнейший рост продукции. Было добыто нефти на 16,4 %, переработано - на 19,4 %, выработано бензинов - на 46,7%, масел - на 135,7 %, парафина - на 40,2 % больше, чем в 1930 г. В Грозном стали получать более 70% бензина, вырабатываемого в то время в СССР.

Отбор бензина составил 20,26% против 19,21% в 1930 году. Отбор всех светлых нефтепродуктов составил 39,07% против 38,05 % в 1930 году. Для сравнения в 1913 г. он составлял 24,4 %, в 1920 -1921 г.г. - 12,2%, в 1925 -26 г.г. -28,3% [91].

Сооружение первой промышленной крекинг-установки в Грозном началось в 1926 г. по проекту фирмы «Виккерс Лимитед» и чертежам, изготовленным в Англии. Подготовительные работы строители выполнили к 1 марта 1926 г., но чертежи были получены лишь в сентябре. Первая установка термического крекинга в Грозном была построена в 1929 году [92]. Конструктивные несовершенства установки не позволяли достичь проектных показателей. Договор с фирмой был расторгнут. К тому времени грозненцы значительно усовершенствовали установку, хотя недостатки, присущие системе, остались.

В следующем, 1930 году, была пущена кубовая установка термического крекинга фирмы «Дженкинс» для переработки 90 тысяч тонн мазута в год.

Таблица 15 — Показатели работы Грознефти в период реконструкции

Установку начали строить в октябре 1929 г. Сдвоенная установка была построена всего за 7 месяцев, в то время как в Америке одиночные строили 8-9 месяцев. Непрерывный пробег установки, как и установки Виккерса, был очень коротким (всего 10-15 суток) [93, 94].

В процессе эксплуатации установок термического крекинга фирм «Виккерс» и «Дженкинс» Обрядчиков С. и Великанов В., которые наблюдали за их работой, установили, что основное количество бензина (80%) образуется в трубчатом змеевике печей и только 20% в реакционной камере. Была доказана возможность осуществления крекинга в трубчатых установках без реакционных камер и кубов [58,59]. Установки такой системы были заказаны в США, их начала строить фирма «Винклер-Кох».

Крекирование сырья на этих установках технологией предусматривалось проводить в реакционной секции труб печи (сокинг-секции). Это по тем временам было прогрессивным явлением.

Строительство первой сдвоенной установки системы Винклер-Коха в Грозном начали 10 января 1930 г. В этом же году она была пущена в эксплуатацию. Одновременно две такие установки пустили в Туапсе.

С целью ознакомления с работой установок термического крекинга группа рабочих и ИТР в 1930 г. была откомандирована в США, среди них - Кеворков, Булавинцев, Федоров, Эммануилов, Стром, Алексин, Матвеев, Малинкин и другие [96].

Для дальнейшего развития крекинга 10 августа 1930 г. приступили к строительству в Грозном еще 4 сдвоенных установок системы Винклер-Коха, две из которых были сданы в эксплуатацию 15 мая 1931 г. Другие две установки в основном были закончены к 1мая, но пущены в пробную эксплуатацию только в июне [53,97].

Пускали крекинги американские операторы. Они устанавливали режим, следили за прцессом крекирования, выходами. Но как ни старались американцы заставить установки вырабатывать норму и отбирать из мазута предусмотренные по договору с фирмой количество и качество бензина, - дело не клеилось.

35 Особенно замучили американцев частые коксования второй установки Винклер-Коха и обеих установок Дженкинса. Доходило до того, что вторая секция Винклер-Коха останавливалась на чистку от кокса через 20 часов после пуска (нормальный цикл работы составлял 25-30 дней).

В такой обстановке освоить технику американских установок было трудно, поэтому рабочие: Вахрамеев, Вербицкий, Кавяткин, Москвичев, Николайчук, Петров, Щербинин, Юдкин взялись за учебу. Изучая технологию установок, рабочие стали осваивать секрет за секретом, и в их руках установки стали подчиняться нужным режимам. Они стали работать во многом лучше, чем на своей родине. Там, крекинги Винклер-Коха и Дженкинса работали 90% календарного времени. В руках ударников-крекинговцев они работали и до 93,68 %. Больше стали они давать и бензина. Среднесуточная норма выработки бензина составляла 385 тонн, в то время как договорная норма с фирмой Винклер-Коха была 330 тонн в сутки.

Рекордного цикла работы достигли крекинговцы на второй установке Винклер-Коха. Установка, которая в руках американцев останавливалась через 2-3 дня на чистку, проработала 60 дней беспрерывно без всяких признаков коксования. Срок чистки был сокращен с 120-130 часов до 36-40 часов [95,98].

На базе установок Дженкинса, Виккерса и первых трех строящихся сдвоенных установок №№ 1-2, 3-4, 5-6 системы Винклер-Коха в 1931 г. в Грозном был создан первый крекинг-завод [95].

Больших достижений добился первый крекинг-завод и в части улучшения качества продукции. Вместо содержания в сыром бензине 80% фракций, выкипающих до 200С, завод по установкам Винклер-Коха имел 80,76%, по установкам Дженкинса - 91,9% , а по установкам Виккерса - 90,9%.

Одновременно с освоением купленных установок осуществлялась большая творческая работа, связанная с совершенствованием аппаратуры установок. Для этой цели были созданы конструкторские бригады. Активное участие в их работе принимали инженеры Анохин, Иванов, операторы Вербицкий, Блохин, Герлин, Косенко, Костюченко, Седов, Лысенко [98]. Тщательная проверка конструкций установок помогли не только устранить имеющиеся дефекты, но и в дальнейшем

36 спроектировать усовершенствованные отечественные установки Винклер-Коха.

В 1932 г. было начато строительство отечественных крекинг-установок системы Винклер-Коха № 7-8, 9-10, 11-12. В сентябре 1933 г. первые две установки (№ 7-8) были пущены в строй. На их эксплуатацию было направлено много молодых операторов, закончивших «Нефтеуч». На установке «Дженкинс» начинали свою производственную деятельность Булавинцев, И.С.Жуков, на установке Винклер-Коха - Бурлаков, Величко, Картунов, А.П. Сухоребриков и др. [96].

Установки № 7-8, 9-Ю, 11-12 и строящиеся новые крекинги в 1935 г. выделились в самостоятельный второй крекинг-завод, директором которого был назначен бывший начальник установки Федоров. В 1935 году были запущены в эксплуатацию еще четыре (№ 9-Ю и № 11-12) модернизированные установки системы Винклер-Коха с увеличенной поверхностью нагревательных труб в печи и с большим числом тарелок в ректификационных колоннах.

Отечественные крекинг-установки Винклер-Коха давали большие выхода бензинов, чем установки построенные ранее американцами.

Неразрывно росла в эти годы доля крекинг-бензинов в общей выработке бензинов. Если в 1930 г. удельный вес крекинг-бензинов в общей выработке бензино-лигроиновых фракций составлял всего 1,2%, в 1933 г. он поднялся до 26%, а в 1936 г. уже составил 45,2% [99].

Основной организатор крекинг-производства в Грозном - Х.Э. Кеворков. В возрасте 30 лет он был назначен директором первого Грозненского крекинг-завода, который возглавлял до 1936 года. При его непосредственном участии были смонтированы, пущены в эксплуатацию и быстро освоены вначале американские, затем отечественные крекинг-установки. Особое внимание Х.Э. Кеворков уделял развитию научных исследований, связанных с крекинг-производством. По его инициативе для устранения коррозионных свойств товарных бензинов были введены методы предварительного защелачивания сырого крекинг-дистиллята [96].

Постройка новых крекинг-установок позволила увеличить выпуск крекинг-бензинов в 1933 г. до 579 тыс тонн, а в 1934 г. до 484 тыс. тонн. Меньший выпуск

37 крекинг-бензина в 1934 г. объясняется резким уменьшением ассортимента

перерабатываемых в это время нефтей: если в 1933 г. Грознефть перерабатывала в

основном грозненские и майкопское сырье, то в 1934 г. почти половина всей

загрузки заводов составляла бакинская нефть [71].

Повышение технической оснащенности нефтеперерабатывающих предприятий в эти года сопровождалось повышением трудовой и общественной активности рабочих, выразившейся в ударничестве, в движении новаторов производства, которое получило название стахановского.

Как велика роль новаторов производства-рабочих и инженеров в освоении работы установок показали итоги Всесоюзного конкурса на лучшую нефтеперерабатывающую установку, объявленного в мае 1935 г. [100]. Лучшей установкой крекинга по итогам этого конкурса, разделившей первенство с Бакинской крекинг-установкой Винклер-Коха № 3-4, была признана Грозненская крекинг-установка № 5-6 ( начальник Мишин). Коллективом этой установки были достигнуты показатели, представленные в таблице 16 [72,101].

Таблица 16 - Показатели работы Грозненской крекинг-установки № 5-6 в 1935 г.

38 Основное, за счет чего были получены высокие показатели, - это

интенсификация режима путем повышения температуры в печах высокого и

низкого давлений, повышение давления на выкиде горячего насоса, увеличение

числа его ходов.

Эти мероприятия обеспечили повышение выхода пресс-дистиллята; связанная с

этим опасность коксования спускных линий вследствие повышения процента

кокса в крекинг-остатке (что служило ранее препятствием к ведению процесса в

более жестких условиях) устранялась тщательным наблюдением за состоянием

спускных линий и частой их прокачкой.

Хорошие показатели за время соревнования дала и соляровая установка Дженкинса в Грозном [101]. Работники установки подобрали определенный режим для каждого сырья, повышая температуру в кубе при увеличении процента рисайклинга (например, при 70% рисайклинга держали температуру 415С, а при 50% - 418С), установили ровную подачу сырья и ровную откачку крекинг-остатков и провели ряд других мероприятий.

На высоком уровне шла работа крекинг-установок и в 1936 году. Первое место во втором квартале получила установка № 5-6 (начальник Мишин, затем Липин). Ее показатели во II квартале были следующие: получено 45504 т пресс-дистиллята вместо 41692 т в I квартале, количество дней работы поднялось с 79,9 до 83,2 и среднесуточная производительность увеличилась с 522 до 547 тонн.

Вслед за установкой № 5-6 шла установка № 11-12 (начальник Булавинцев) [102].

Анализируя работу установок, стахановцы ввели новый форсированный режим установок: подняли температуру на перевале печей и температуру флегмы, подавали наименьшее количество холодного соляра к плунжерам горячего насоса (таблица 17). Увеличение выхода пресс-дистиллята было достигнуто усилением редюсинга мазута в малой печи и в эвапораторе, причем температура на выходе из малой печи довели до 470-475 без заметного коксования.

Установка № 11-12 довела отбор от сырья в среднем за месяц до 37,3% при технической норме 38,5%, а от потенциала 90,6% при технической норме 91 %.

39 Таблица 17 - Режим работы установок в 1936 г.

При одинаковом типе всех крекинг-установок и при сравнительной однородности поступающего сырья суточная производительность других установок треста «Грознефтезаводы» была ниже, чем на установках №5-6 и №11-12. Во II квартале 1936 г. на всех установках было получено пресс-дистиллята:

№ 1-2 - 473 т, № 3-4 - 518 т, № 5-6 - 547 т, № 7-8 - 448 т, № 9-10 (начальник Межерицкий) - 475 т, № 11-12-487 т, № 1-2 (Туапсе)-414 т.

Значительных успехов в 1936 г. добился 2-ой крекинг-завод (директор Федоров, и.о. главного инженера Арутюнов). На 6 крекинг-установках завод довел отбор пресс-дистиллята от сырья до 37,7% против 34,5% по плану.

Крекинг-установки Туапсинского завода план по выработке пресс-дистиллята выполнили на 117,1%, а по товарному бензину на 124,9%)

Фотографии передовиков производства приведены на рисунке 1.

В июле 1936 года на втором Грозненском крекинг-заводе была пущена первая такая установка № 13-14, а в сентябре - установка № 15-16, [103]. Установки подтвердили свои значительные преимущества над прежними установками системы «Винклер-Кох»: производительность по сырью возросла на 35-40%, глубина крекирования повысилась до 50%, выход бензина из одинакового сырья повысился на 6-8%.

В предвоенные годы на Грозненских заводах работали 16 установок термического крекинга разных систем [104].

В конце 1930-х годов грозненцы участвовали во Всесоюзном соревновании нефтяников на лучшую бригаду нефтепереработки и нефтеперерабатывающий завод. Лучшей установкой была признана установка термического крекинга № 9 (начальник Моргулов), коллектив которой впервые в

40 Грозном сумел получить из артемовской нефти высокооктановый бензин Б-78.

Успехов добился и первый крекинг-завод (директор Шамилевский),

соревновавшийся с Бакинским заводом. Лучшими стахановцами стали старший

оператор Сулейманов, операторы Климанов, Замазей [96].

Булавинцев - начальник Минасов - начальник Липин - нач&тьник

установки № 11-12 установки № 1-2 установки № 5-6

Нина Зубко - бригадир Пугачев - стахановец

установки «Дженкипс» установки № 5-6

Рисунок 1 - Передовики установок крекинга 1936 года В середине 1940 г. на втором крекинг-заводе пришлось остановить головную установку № 16, поскольку она серьезно капризничала. И тогда обнаружились существенные недостатки в конструкции самих аппаратов, которые поставила американская фирма. После реконструкции установка стала работать ритмично, и к началу Великой Отечественной войны достигла проектной мощности. В это время на заводе на более совершенных и на реконструированных установках перерабатывалось уже свыше 70 % нефти.

В течение 1941- 1942 гг. на заводе была проведена большая работа по эвакуации оборудования нефтеперерабатывающих установок. Эта работа

41 сочеталась с обеспечением фронта и тыла высококачественными топливами и

маслами, разработкой новых процессов, позволяющих производить авиационные

бензины высокого качества.

В 1943г. из эвакуации стало возвращаться оборудование установок.

20 апреля 1943 г. Государственный Комитет Обороны СССР поставил перед грозненцами задачу: в кратчайший срок восстановить добычу нефти, увеличить ее в конце 1943 г. по сравнению с 1942 г. более, чем в 2,5 раза, увеличить выработку всех бензинов и керосина [105].

28 марта 1943 г. приказом Народного Комиссара нефтяной промышленности СССР первый и второй крекинг-заводы, а также второй газзавод были объединены в одно предприятие - Грозненский крекинг-завод [106].

За июль 1943 г. во Всесоюзном социалистическом соревновании крекинг-завод завоевал первое место и переходящее Красное Знамя Государственного Комитета Обороны [107].

Уже к 1949 г. на заводе работали две сдвоенные установки системы «Нефтепроект».

В течение 1950-х годов установки термического крекинга (№ 1-2, 3-4, 7-8, 11-12) подверглись реконструкции, что позволило резко уменьшить энергетические затраты и заметно повысить производительность труда [108-110].

До 1950 г. основным назначением процесса термического крекинга являлось получение автобензина. В 1952-1955 гг. в связи с возникшей потребностью в дизельных топливах на установках №№ 13 и 14 Грозненского крекинг-завода были проведены работы, которые позволили выявить способы увеличения отбора дизельных фракции без коренной реконструкции существующих установок [111,112]. В этих работах, кроме научных руководителей Назаретовой Н.Б., Башилова А.А., Фролова П.К. принимали участие от ГрозНИИ: Пекарская Т.А., Елнна Р.И., Козорезов Ю.И, Кречетова П.И., Мельникова Н.П., от Грозненского крекинг-завода Власов П.Ф., Артемьева Л.А., Русаков П.Д., Овсянников П.В., Полякова Е.В.[111].

В 1956 г. установка №3 была реконструирована с целью осуществления деструктивной перегонки мазутов и гудронов для получения из них

максимального количества соляровых фракций для каталитического крекинга при одновременном получении минимального количества тяжелого крекинг-остатка для контактного коксования или для приготовления котельного топлива. В работе принимали участие от ГрозНИИ Назарова Н.Б., Башилов А.А., Америк Б.К., а от завода Овсянников П.В. и Сухоребриков А.П. [113].

За годы семилетки (1959-1965 г.г.) на заводе была осуществлена реконструкция трех установок термического крекинга, благодаря чему резко увеличилось производство светлых нефтепродуктов, дизельного топлива и сырья для нефтехимической промышленности.

В первом квартале 1965 г. коллективу завода за перевыполнение государственного плана было присуждено переходящее Красное Знамя Совета Министров СССР и ВЦСПС [114].

В 1974 г. в Грозном стали перерабатывать нефти Западно-Сибирских месторождений, отличающихся высоким содержанием серы. В связи с этим была проведена реконструкция установок термического крекинга под переработку сернистой нефти [115].

После ввода в эксплуатацию в 1946 г. в Грозном отечественной установки каталитического крекинга и дальнейшего развития этого процесса роль термического крекинга стала постепенно падать. Число установок термического крекинга неуклонно уменьшалось. Тем не менее до 1975 г. продолжали работать установки № 7-8, 9-10, 11 -12, 13-14, 15-16.

В 1976г. установки № 7-8, 11-12 были реконструированы под первичную переработку. Установку №9-10 переоборудовали под висбрекинг [116], с 1980 по 1993 г. ее возглавлял Хандес. Установкой № 13-14 руководил в 1977-1979 гг. Закиев Рамзан. Установку № 15-16 возглавляли в 1978-1986 гг. Мулин А.И., в 1987-1992гг. Соломатин В, а после 1992 г. Журбин Д.П. Начальниками цеха термического крекинга до 1985 г. был Лоза, а затем им стал Р.Алиев.

В конце 1980-х годов начала возникать нестабильность поставки сырья на Грозненские НПЗ. Ситуация стала быстро ухудшаться уже в первые месяцы 1990г. Общий объем переработанной нефти в этом году снизился до 16,3, а в 1992 г.- до

43 9,7 млн. тонн. Снизилась производительность всех установок, включая установки

вторичных процессов.

Печально известные события, начавшиеся в декабря 1994 г., привели к

разрушению нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности

Чечено-Ингушетии. Будущее ранее мощного нефтяного комплекса республики, в

значительной степени разрушенного, зависит от дальнейшей политической и

экономической обстановки в Чеченской республике.

3.2. Роль грозненских ученых в развитии процесса термического крекинга

Высокий уровень развития Грозненской нефтеперерабатывающей промышленности, заслуженный авторитет в области разработки новых процессов и технологий (включая процесс термического крекинга) и передачи их для внедрения на многих нефтеперерабатывающих предприятиях страны и в ряде зарубежных государств - все это объяснялось целеустремленной и дружной работой коллектива Грозненского нефтяного института, готовящего инженерные кадры, проведением новаторских исследований в ГрозНИИ, оперативным и творческим выполнением проектных работ в Грозгипронефтехиме и привлечением к творческому участию в освоении новых процессов опытных производственников и организаторов производства.

В первые годы после национализации нефтяной промышленности исследовательские работы в Грозном осуществлялись в заводских лабораториях, объединенных в апреле 1925 г. в центральную лабораторию Грознефти. 1 октября 1928 г. Центральная лаборатория была преобразована в Научно-исследовательский Институт (ГрозНИИ) им. И.В. Косиора - первый нефтяной отраслевой институт в нашей стране.

Честь разработки научных основ термического крекинга углеводородов и внедрения одним из первых этого процесса в весьма крупных масштабах в промышленность принадлежит ГрозНИИ [117,118].

Еще сотрудники Центральной лаборатории Грознефти начали исследования в области термического крекинга, которые не проводились ни в России, ни в

других странах. Они приступили к крекированию парафинистого мазута и других парафинистых продуктов, а также тяжелых смолистых нефтей.

В ходе исследований грозненские ученые выяснили основные закономерности и химизм процесса термического крекинга, влияние температуры, давления, состава сырья. Было установлено, что наряду с реакциями разложения в процессе крекинга протекают реакции уплотнения и конденсации. Грозненцы первыми предложили и обосновали типы крекинг- процессов: легкий крекинг, глубокий крекинг и крекинг до кокса.

Научные основы термического крекинга были разработаны руководителем отдела крекинга и гидрогенизации ГрозНИИ М.Д. Тиличеевым и профессором А.Н. Сахановым и изложены ими в вышедшей в 1928 году книге «Крекинг в жидкой фазе» [119]. Эта книга, а также ее продолжение - «Химия крекинга» изданная в 1941г., [120], созданные на основе собственных работ и обобщения имевшихся по теме материалов, - крупный вклад ученых в химию и кинетику термического крекинга углеводородов. Книги на многие годы стала настольными для исследователей и проектировщиков.

В книгах рассмотрены важнейшие вопросы химии и технологии крекинга: основные закономерности, характеризующие протекание реакций расщепления углеводородов, крекинг главнейших нефтяных продуктов и нефтей, важнейшие реакции, протекающие при крекинге, химический состав образующихся продуктов, товарные свойства крекинг-бензинов, керосинов, остатков и газов, важнейшие системы крекинга и экономика этого процесса. Авторы разделов работ грозненские химики: Д.И. Воронов, М.А.Бестужев, А.И.Думский, A.M. Долодугин [93].

В процессе эксплуатации первых зарубежных крекинг-установок, грозненские ученые и специалисты внесли различные усовершенствования в технологические схемы, что увеличило производительность по сырью и отбор крекинг-дистиллята.

На основе данных ГрозНИИ была разработана первая конструкция отечественной крекинг-установки. В результате дальнейшего усовершенствования

45 ее аппаратуры и схемы была создана двухпечная крекинг-установка схемы

«Нефтепроект».

Одним из важных направлений работы ГрозНИИ явилось изучение и исследование различных модификаций процесса термического крекинга, включая легкий и глубокий крекинг, жидкофазный и парофазный крекинги, крекинг для получения дистиллятоз дизельных топлив, сырья для каталитического крекинга, легкий крекинг тяжелых остатков - висбрекинг.

Научные сотрудники института Б.К. Америк, А.З.Дорогочинискнй экспериментально установили эффективность легкого крекинга тяжелых фракций в увеличении выхода бензинов, снижении вязкости остаточных продуктов [121]. Осуществление этих рекомендаций на практике позволило получить дополнительно миллионы тонн бензина. Далее были выявлены особые возможности легкого крекинга с целью подготовки сырья для ряда важных технологических процессов. Так, например, оказалось целесообразным подвергать неглубокому разложению высококипящие фракции парафинового дистиллята, в результате чего образуются новые фракции с увеличенным содержанием кондиционного парафина. Этот процесс в конце пятидесятых годов нашел промышленное применение в Грозном.

В последующие годы было показано особое значение одной из разновидностей процесса легкого термического крекинга-деструктивной перегонки тяжелых нефтяных остатков для получения средних и утяжеленных фракций [111-113,122]. Как подтвердила промышленная проверка, впервые осуществленная в Грозном в 1956-1958 годах, процесс деструктивной перегонки остатков позволяет эффективно подготовить повышенные количества сырья для процесса каталитического крекинга. Кроме того, удачное сочетание процесса деструктивной перегонки с процессом термического крекинга и последующей очисткой средних фракций дает возможность значительно повысить ресурсы дизельных топлив [113,113].

Все это свидетельствовало о необходимости дальнейшего внедрения в широких масштабах в промышленность процесса деструктивной перегонки и других разновидностей легкого крекинга, включая легкий крекинг тяжелых

46 остатков - процесс «висбрекинг». По разработкам ГрозНИИ в последующие годы

в ряде регионов среды были построены спроектированные грозненцами установки

для осуществления процесса висбрекинга гудрона с целью получения маловязкого

топлива и средних дистиллятов из тяжелых нефтяных остатков.

Развитие процессов термического крекинга потребовало также разработки ряда специальных методов контроля процесса и, в частности, определения потенциального выхода бензинов и других образующихся в процессе светлых нефтепродуктов. Такой метод был разработан в ГрозНИИ в начале сороковых годов. В основу его была положена экспериментально определенная для многих образцов мазутов зависимость между образованием бензина и кокса. Задаваясь выбранной величиной коксообразования (например, одним процентом) и проводя крекинг в строго определенных условиях, в стандартной лабораторной аппаратуре, представлялось возможным сопоставлять выходы бензинов при крекинге различных видов сырья, а также оценивать работу промышленных крекинг-установок [123].

Кроме выяснения потенциального выхода бензина при крекинге мазутов, сразу же после начала промышленного внедрения этого процесса возникла необходимость в определении химического состава бензинов вторичного происхождения. В этих бензинах в отличие от прямогонных содержались, кроме других классов, значительные количества непредельных углеводородов, влияющих на многие свойства бензинов.

В конце двадцатых и начале тридцатых годов в ГрозНИИ был разработан получивший в дальнейшем широкое применение метод определения группового состава крекинг-бензннов. Важнейшей операцией этого метода являлось совместное удаление из бензинов (с помощью концентрированной серной кислоты) ароматических и непредельных углеводородов, после чего оставшаяся часть анализировалась аналогично прямогонным бензинам. Содержание же непредельных углеводородов определялось по величине бромного или йодного числа [124-127].

В середине пятидесятых годов в ГрозНИИ разработали другой, более точный метод определения группового состава бензинов, вторичного

47 происхождения. В основу этого метода были положены избирательное

гидрирование непредельных углеводородов и сорбционное хромотографическое

Этапы становления промышленных процессов термического крекинга в Баку и Батуми

Еще в 1891 году, более чем на 20 лет раньше американца Бартона [33], русские инженеры В.Г.Шухов и СМ. Гаврилов, получили патент на более совершенный крекинг-процесс для расщепления любых нефтепродуктов под давлением в трубчатой установке [34,35]. В 1912 году бакинскому инженеру С.К. Квитко была выдана привилегия на «Способ добывания бензина из нефти, нефтяных остатков и пр.» [36]. Однако, экономические условия для промышленного воплощения этих процессов в нашей стране в то время еще не созрели. Производство бензина методом термического крекинга получило промышленное осуществление лишь в годы реконструкции и первых пятилеток, когда в Советском Союзе были созданы автотракторная и авиационная отрасли промышленности. В 1924 году инженеры «Азнефти» начали проектирование и сооружение в Баку первой советской кубовой крекинг-установки системы Квитко. Через год она была введена в эксплуатацию и работала продолжительное время с хорошими результатами [37,38]. В 1927 году по инициативе К. Кострина в Баку было проведено крекирование на специально сооруженной непрерывно действующей опытной трубчатой установке. Её эксплуатация показала преимущество трубчатых крекинг-аппаратов. Процесс «полукрекинга», как его назвали, осуществленный на этой установке, имел две задачи: получение крекинг-бензина и понижение температуры застывания крекируемого мазута для повышения его транспортабельности и использования в качестве котельного топлива [39]. Работа установок С.Квитко и К.Кострина показала, что советские специалисты могут сооружать трубчатые крекинг-установки из отечественных материалов. Однако, широкому промышленному развитию отечественных систем крекинг-процесса препятствовало то, что Советский Союз к началу первой пятилетки не имел специализированных заводов нефтяного машиностроения.

Поэтому для скорейшего решения острой потребности страны в бензине в 1925 г. был заключен договор с английской фирмой «Виккерс» о сооружении в Баку 2-х секционной установки термического крекинга. В июле 1927 г. была пущена первая секция установки, испытания которой фирма проводила в течение года. При пуске был обнаружен ряд технических, конструктивных и технологических недостатков. В процессе работы они устранялись техническим персоналом фирмы совместно с заводскими инженерами Ю.Б.Богословским, А.Н.Моргуловым, П.М.Ишхановым, техника Я.Ю.Злобинского под руководством профессора В.К.Вальгиса [40]. После проведения этих работ установку вновь пустили 20 октября 1928г., причем был осуществлен повторный крекинг части флегмы ректификационной колонны. Увеличилось время пробега установки до 8-15 суток, но производительность ее была ниже проектной. При дальнейшей эксплуатации установки был выявлен еще ряд существенных недостатков, которые в последующем устранили [41]. Кроме того, существующие кубовые батареи использовали для вторичной перегонки очищенного крекинг-бензина, а для кислотно-щелочной очистки пресс-дистиллята построили специальную установку, которая была разработана советскими специалистами, поскольку построенная фирмой установка для очистки крекинг-бензинов флоридином оказалась неэффективной [42]. Вторую двухсекционную установку «Виккерс» Баку построили в 1930 г. В 1929-30 гг. на установках «Виккерс» было переработано 90,8 тыс.т сураханского мазута и получено 28.1 тыс.т бензина. Суточная производительность одной секции установки составляла около 125 т мазута, выход пресс-дистиллята составлял 31%, газа - 5% [43,44]. Для ознакомления с зарубежным опытом работы крекинг-установок Р.С.Прозументик, Ф.А.Грехов, П.К.Пучков, Куделин, Каблуков и др. в 1930 г. были командированы в США [45]. Для быстрейшего развития крекинг-производства и выполнения широкой программы строительства новых установок, улучшения технического руководства приказом треста «Азнефть» за № 822 от 4 мая 1930 г. все установки термического крекинга с подсобными предприятиями были выделены в самостоятельный крекинг-завод им. Вано Стуруа [46,47]. В 1929 г. в городе Батуми приступили к строительству нефтеперерабатывающего завода, который передали в эксплуатацию в 1931 г. Завод был включен в состав Азнефти. В Батуми в 1930 г. построили 2 сдвоенные крекинг-установки системы Дженкинса, производительностью 262 т. сырья в сутки каждая и 4 установки, купленные у американской фирмы «Винклер - Кох», производительностью 460 т. сырья в сутки [48-51], а в 1931 г. еще одну установку системы Винклер-Кох [53,54]. В 1931 г. в Баку вошли в эксплуатацию две новые крекинг-установки «Винклер-Коха» [55]. В отличие от установки фирмы «Виккерс» они не имели реакционных камер и были более совершенными по конструктивному оформлению и технико-экономическим показателям [56-59].

После составления первого пятилетнего плана правительство СССР решило строить автомобильный завод в Нижнем Новгороде на 100 000 машин и большой тракторный завод в Сталинграде, поэтому должна была резко возрасти потребность в бензине. В этой связи ВСНХ СССР предложил Азнефти, выдать Южмаштресту заказ на строительство в заводском районе Баку отечественной крекинг-установки, получившей впоследствии название «Советский Крекинг», по проекту академика В.Г Шухова и инженера М.А Капелюшникова [60,61]. Строительство под руководством Л.И. Зимникова и Р.И. Гиллера начали в феврале 1930 г. Пуск установки в январе 1931 г. явился крупным событием для развивающейся нефтеперерабатывающей промышленности. По техническому решению конструкция установки была более прогрессивной, чем установка «Виккерс», т.к. она не имела выносных реакционных камер - весь процесс разложения происходил в трубчатом нагревателе. Сначала отечественная установка работала по схеме жидкофазного крекинга [62], а затем была переоборудована для проведения процесса парофазного крекинга газойля, керосина и лигроина с целью получения бензина с повышенным октановым числом [63].

Крекинг-установки системы «Виккерса»

Установка системы Виккерс для крекирования нефтепродуктов в том первоначальном виде, в каком она была запроектирована фирмой к моменту первого пуска 19 июля 1927 года приведена на рисунке 6. Согласно схемы исходный продукт (мазут, газойль или другое сырье) забирается из резервуара 1, проходит фильтр 2а и насосом 2 подается в змеевиковый теплообменный аппарат 3, отсюда направляется прямо в трубчатку 4, находящуюся в печи, в верхнюю секцию ее. Трубчатка состоит из трех секций, из которых каждая имеет различное количество труб: верхняя секция - 45 труб, вторая (средняя)- 40 и нижняя-35. Диаметр труб 62 мм, длина около 6 м [40]. Нагретый мазут поступает из трубчатки в реакционную камеру 5, представляющую собой вертикальную стальную колонну, имеющую наверху насадку в виде колпака, называемую камерой обратного стока 5а. Продукт из реакционной камеры идет в трубчатый теплообменник 6; помещенный в нижней части ректификационной колонны., а затем направляется в одну из расширительных камер 7. Расширительных камер предусмотрено в установке 2, но работает обычно одна, в то время как другая находится в чистке. В расширительной камере продукт реакции разделяется на жидкую и парогазообразную части. Жидкая часть собирается внизу камеры и может быть направлена сюда через холодильник 8, в зависимости от обстоятельств, либо в резервуары для исходного продукта 1, либо в резервуар для остатков 9Г в виду чего этот холодильник имеет две секции труб. Парообразные же и газообразные продукты направляются в ректификационную колонн\ 10. В ректификационной колонне некоторая часть поступающей в нее смеси паров и газов конденсируется, и эта часть отводится из нее в теплообменник 3 для подогрева сырья, из которого поступает в холодильник и затем обычно в резервуар для остатков 9, или же, в случае надобности, в питательные баки 1. Несконденсировавшиеся в ректификационной колонне пары и газы поступают в холодильники 11 (конденсаторы). Конденсат, образующийся в этих холодильниках, является главным промежуточным продуктом производства, сырым газолином, который направляется в газовый сепаратор 12.

Жидкий продукт, осаждающийся в сепараторе, идет в приемники 13, а газы в газгольдер 14, не показанный на схеме. Необходимо отметить, что наиболее легкие части, образующиеся в реакционной камере 5, проходят в камеру обратного стока 5а и направляются оттуда по особому трубопроводу прямо в расширительную камеру. Последующее опытное крекирование обнаружило целый ряд технических, конструктивных и технологических недочетов установки и первоначально предполагаемого фирмой метода работы на ней. Основной технологической ошибкой было стремление подойти к глубокому крекингу мазута (содержащего до 30% смол) на установке, сконструированной для крекинга соляров. Нормальный эксплуатационный режим был окончательно установлен советскими инженерами [41, 139]. Первые опыты крекирования на газойле были совершенно неутешительны из-за крупных и грубых конструктивных промахов. Пришлось уничтожить жесткость соединений печи с реакционной камерой и камер между собой, а затем изменить конструкцию печей. Чтобы достичь плотности люков для рибойлера (теплообменник) в ректификационной колонне, пришлось сократить число труб в нем с 64 до 16 для уменьшения размеров лаза. Трубопровод высокого давления был упрощен за счет уменьшения большого количества задвижек. Сами задвижки и вентиля изменили введением наружной резьбы шпинделя и соответствующей набивки сальников. Переделали редукционный вентиль с целью достижения плавности в регулировке давления. Дефлегматорные трубки в дефлегматоре на ректификационной колонне заполнили кольцами Рашига, чтобы внести четкость в его работу. Опытные работы на обыкновенном бакинском мазуте привели к такому быстрому закоксовыванию аппаратуры, что говорить о промышленном крекировании его на этой установке было совершенно невозможно.

Дальнейшие конструктивные изменения и дополнения свелись к установлению спускных линий для трубчаток и установлению специального приспособления для быстрого опорожнения трубчатки и реакционной камеры. Также были удалены из трубопровода высокого давления ручные коксоочистительные аппараты для очистки на ходу, как несоответствующие своему назначению. Фирмой вовсе не использовался принцип рисайкла, позволяющий углубить крекинг без заметного возрастания коксообразования. Дальнейшее крекирование (с 20 октября 1928 г.) было направлено на переработку сураханского мазута и, как метод работы, осуществлялся повторный крекинг части флегмы ректификационной колонны. Количество обратного масла варьировалось с целью установить оптимальные технологические и экономические условия работы. Установка имела при этом впервые относительно продолжительные непрерывные рабочие периоды (от 8 до 15 суток) в зависимости от количества рециркулированной флегмы (обратного масла). Обратное масло добавлялось к исходному мазуту в отношении от 1:3 до 1:1. Выход бензинового дистиллята от мазута составлял от 26 до 30% вес, остатков около 65%, газа 5 -7%, кокса менее 0,5%. Пропускная способность одной секции по мазуту составляла 90-115 т в сутки, что было ниже гарантии фирмы (125 т); качество бензина и остатков полностью укладывались в указанные договором нормы. Каждый пробный пуск производился только лишь на одной секции и, следовательно, одновременно обе секции не работали. В результате выяснилось, что камеры обратного стока никакой технологической роли не имеют и лишь затрудняют сборку и разборку аппаратуры при чистке. Действительно, трудно было ожидать при рабочем давлении в реакционной камере 47-40 атм, когда почти вся масса сырья находится в жидкой фазе, наличия дефлегмационных моментов.

Опыт работы установок в Баку

Установка Винклер-Коха в Баку была пущена в эксплуатацию во второй половине 1931 г. и лишь к концу того же года был полностью пройден пусковой этап, характеризующийся различными техническими неполадками. К концу 1932 г. режим был установлен полностью, и работа характеризовалась следующими показателями (исходным сырьем служил сураханский мазут): потери Таким образом, уже к концу 1932 г. имели по сравнению с проектными цифрами превышение производительности на 8 %, превышение продукции пресс-дистиллята на 9%. Качество продуктов крекинга приведено в таблице 30. Хотя в данной системе крекинг ведется лишь до начала коксообразования, все же за длительный период работы трубы печи высокого давления покрывались тонким Таблица 30 - Качество продуктов крекинга слоем кокса, поэтому было благоразумнее остановить установку, чем накапливать слои кокса дальше. Длительность одного цикла работы неоднократно составляла 125 дней, что по сравнению с циклом установок Виккерса являлось достижением. Такая значительная длительность цикла объяснялась отчасти качеством исходного сырья - сураханского мазута, а, главное, правильно выбранным режимом. Режим работы установок приведен в таблице 31. Результатом приведенного режима и явились столь длинные циклы и, как следствие, - высокий коэффициент использования аппаратуры, который в 1932 г. имел значение 94,8% [141]. Нужно отметить, что отклонения установки от значения длительности цикла в 125 дней объяснилось тем, что они вызывались не коксованием труб, а являлись причинами того или иного дефекта в работе аппаратуры. Достижению максимального напряжения установки мешал ряд причин, из которых главные, - это отложение накипи в секциях ребристых труб бензиновых конденсаторов, отложения грязи и кокса в трубах теплообменников и недостаточность поверхности охлаждения бензиновых конденсаторов. Все эти три причины сводились к недостаточности поверхностей охлаждения и приводили к перегрузке ректификационной колонны рефлюксом, что в свою очередь вызывало большее, чем нормально, давление в эвапораторе и колонне. Для того чтобы не идти выше предельного давления, приходилось снижать температуру эвапоратора и понижать крекинг в печи высокого давления.

Первое влекло за собой понижение относительного, а второе - и абсолютного выхода пресс-дистиллята. Выход из этого положения был найден по следующим направлениям. Дальнейшее отложение накипи и грязи на секциях Стерлинга было предотвращено путем периодической продувки воды в конденсаторах воздухом, которая уносила ил и грязь. Попытки же очистки секций механическим или химическим способом не увенчались успехом. Легкое засорение секций с последующей трудностью очистки являлось недостатком холодильников с ребристыми трубами в условии их работы на морской воде. Помимо того были установлены дополнительно бензиновые холодильники. Сооружение специального каркаса, позволяющего производить удобное открытие крышек теплообменника, создало возможность производить очистку трубы теплообменников и тем улучшить использование поверхности охлаждения. Следует отметить, что при работе на сураханском мазуте трубки теплообменника весьма быстро засорялись, и температура подогрева с 250 понижалась в течение месяца до 150 С. Но и эти мероприятия не полностью разгрузили колонну, и поэтому было необходимо сдерживать крекинг из-за малой пропускной способности колонн. Недостаточность размеров дистилляционной части аппаратуры явилось тормозом эффективности работы установки. Повышение давления в колоннах ставило предел увеличению их производительности [158]. В процессе эксплуатации установок Винклер-Коха был выявлен ряд недостатков запроектированной схемы. Основной недостаток установки - это низкий выход крекинг-дистиллята, чем на установках других систем. Процесс крекинга на установки шел неглубоко, и большое количество ценного сырья не использовалось, уходя в крекинг-остаток (на что указывала невысокая плотность и небольшая вязкость остатка), вторичное же отпаривание крекинг-остатка на установке не осуществлялось. Печь низкого давления была не приспособлена к легкому крекингу мазута; нагрев мазута в этой печи приводил, в основном, лишь к отгону соляровых фракций, которые после отделения в испарителе от гудронного остатка поступали на крекинг в печь высокого давления.

Однако, фактически процесс крекинга в печи низкого давления имел место, как показывали анализы проб, взятых на крекинг-установке Винклер-Коха в Грозном крекинг-секцией ГрозНИИ. Как следовало из этих данных, крекинг-процесс здесь проходил очень неглубоко. При существующей конструкции печи низкого давления (отсутствие сокинга, конечный нагрев в относительно сильно нагруженных радиантных трубах) дальнейшее углубление крекинга в этой печи неизбежно связано с коксованием труб. Отсутствовала ректификация паров до их ввода в колонну, поэтому флегма, питающая печь высокого давления, представляла собой фракцию, выкипающую в широких пределах (от 200 до 500 С). Крекинг же широкой фракции невыгоден, так как практически невозможно подобрать такие условия, которые оказались бы одинаково удачными для низкокипяших углеводородов, требующих жестких условий крекинга, и для высококипящих углеводородов, требующих легкого крекинга. В результате часть фракций не расщеплялась и уходила в крекинг-остаток, что ограничивало возможную глубину крекинга за пропуск. Существующая схема установки совершенно не давала возможность регулировать состав флегмы без снижения отбора бензина [59]. Печь высокого давления, работающая на соляровых фракциях, отгоняемых от мазута, обычно была недогружена вследствие того, что печь низкого давления, предназначенная по проекту для отгонки этих фракций от мазута, из-за недостаточной поверхности нагрева на могла пропустить требуемого количества сырья. Чтобы установка работала на полную производительность, для догрузки печи высокого давления приходилось подкачивать соляровую фракцию в количестве от 10 до 20 % перерабатываемого мазута извне, что создавало ряд технических трудностей. Результатом низкого давления в колонне и

Бессоляровый углубленный термический крекинг мазута прямой гонки

С целью наиболее рационального использования мазута прямой гонки при получении вторичного сырья для установок каталитического крекинга, инженерами Бакинского крекинг-завода Б.Г. Гусеновым, Р.Г. Исмайловым и М.И. Корнеевым был предложен и опробован в промышленных условиях процесс бессолярового углубленного термического крекинга мазута прямой гонки. В основу процесса был положен принцип разбавления исходного сырья-мазута образующимся из него крекинг-соляром [80]. В марте 1955 г. были проведены промышленные испытания процесса на одной из крекинг-установок завода им. В. Стуруа. Параметры технологического режима приведены в таблице 47. Таблица 47 - Технологический режим установки бессолярового крекингаИз данных обследования работы установки было установлено, что путем разбавления мазута крекинг-соляровыми фракциями удается получить сырьевую смесь, идущую на загрузку крекинг-печей, со значительно меньшим содержанием акцизных смол 30 - 34 % против 44-56 % в исходном мазуте. Снижается также коксовое число до 1,6-2,8% в сырьевой смеси против 4,7-5,5% в исходном мазуте, облегчается фракционный состав. Метод бессолярового термического крекинга отличался простотой схемы, возможностью использования тепла крекинг-остатка и паров флегмы, идущих на подогрев сырья.

Последнее в свою очередь позволяло довести выход бензинового дистиллята до 20-21% от исходного мазута, суммы крекинг-керосина и флегмы до 18-21% и крекинг-соляра от крекинг остатка до 1,5-2,5%) (таблица 48). Таким образом, общий выход продуктов составил 39,5-44,5%), т.е. в среднем около 42%о, а выход газа крекинга - 4,0-5,0%) на мазут. Качества пресс-дистиллятов и газа при этом почти не отличались от качества таковых при крекинге по обычной двухпечной схеме. На основании проведенных промышленных опытов по переводу установки термического крекинга на бессоляровый режим и исследования свойств полученных флегм, как сырья для процессов каталитического крекинга и пиролиза, были сделаны выводы, что при этом: - высвобождается значительное количество прямогонного соляра, который может быть использован как сырье для установок каталитического крекинга; - дополнительное сырье для установок каталитического крекинга может быть получено путем отбора до 10% крекинг-флегмы (от объема крекируемого мазута) с концом кипения не выше 380С; - освобождается около 50% керосино-газойлевых фракций с установок каталитического крекинга, которые можно использовать в качестве дизельного топлива; - установки термического крекинга можно эксплуатировать на облегченном технологическом режиме и лучше использовать тепло крекинг-остатков. До 1952 г. среди крекинг-установок системы Винклер-Коха были наиболее распространены двухпечные. По первоначальному варианту работы таких установок роль первой печи сводилась к нагреву и испарению части мазута (при 380-390С) с целью подготовки дистиллятного сырья флегмы для работы второй печи. Весь процесс с получением всей массы бензина происходил во второй печи, где осуществлялся процесс глубокого крекинга флегмы с рециркуляцией непрореагировавшего сырья. В процессе дальнейшего усовершенствования работы установок температура нагрева мазута в первой печи была значительно повышена (до 465-480 С), в результате чего в печи также стал осуществляться процесс термического разложения мазута.

При этом температурные режимы крекинга, а также продолжительность крекинга мазута в одной печи и дистиллятной флегмы в другой, устанавливались в соответствии с задачей обеспечения лишь максимального выхода бензина и максимального времени пробега установки. В то время в Баку в качестве сырья использовалась смесь 90% мазута и 10% соляра, а выход светлых составлял около 40%. Новаторы Бакинского крекинг-завода им. Вано Стуруа поставили перед собой сложную задачу: увеличить производительность установок, одновременно добиваться эффективной работы на одном только мазуте, не расходуя соляр, получаемый с других заводов. Решить эту задачу помогло творческое содружество коллектива завода с учеными: на заводе был успешно внедрен новый метод легкого крекинга, разработанный группой сотрудников Института нефти АН Азерб.ССР под руководством М.Ф.Нагиева [74,79]. Для работы по схеме легкого крекинга мазута в мае 1952 г. на одной из установок завода, работающей по обычной принципиальной схеме (рисунок 22), были выполнены трубопроводные работы для подачи мазута с низа буферной емкости во вторую печь установки и для отвода крекинг-флегмы с низа колонны через холодильник в резервуар. По новой схеме работы установки (рисунок 23) во второй печи (обычная печь глубокого крекинга) проводился легкий крекинг мазута.

Похожие диссертации на Становление промышленных процессов термического крекинга на Кавказе

Возникновение и становление процессов добычи нефти в Урало-Поволжье в XVIII - XX векахАглиуллин Ахтям Халимович

Становление и развитие процесса висбрекинга тяжелого углеводородного сырьяАхмадова Хава Хамидовна

Разработка новых каталитических систем для процесса крекинга тяжелых нефтяных фракцийБабаев Михаил Исидорович

Научные и проектные работы по созданию промышленных процессов каталитического крекингаАбдулмежидова Зулай Абдуловна

«Получение пропилена и легких олефинов в процессе каталитического крекинга вакуумного дистиллята»Седгхи Рухи Бабак

Синтез и исследование многокомпонентных алюмосиликатных цеолитсодержащих катализаторов для процесса крекинга тяжелого вакуумного газойляМакаров Александр Евгеньевич

Становление этнокультурной и общероссийской идентичности субъектов образовательного процесса в учреждениях Северного КавказаЭнеева, Лидия Адыхановна

Формирование общественно-государственных институтов и отношений в процессе становления гражданского общества в современной РоссииТвердов Иван Владимирович

Детерминанты становления модернизационного политического процесса : на материале Ростовской областиТерещенко, Сергей Михайлович

Политические процессы становления государственности Абхазии, Южной Осетии и Приднестровья в контексте обеспечения безопасности граждан России, проживающих в этих республикахЛитвиненко, Виктор Тимофеевич