CC BY
148
Ахмадова Хава Хамидовна, кандидат технических наук, профессор, доцент кафедры «Химические технологии нефти и газа»
ФГБОУ ВПО "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени
академика М.Д. Миллионщикова".
364902, г. Грозный, А.Авторхановаул., д. 14/53.
Тел.: 8-928-738-29-41. E-mail: [email protected]
Сыркин Алик Михайлович, кандидат химических наук, профессор кафедры общей и аналитической химии ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет".
450112, г. Уфа, ул.Калинина, д. 13, кв.22.
Тел.: 8-917- 448-88-91. E-mail: [email protected].
Абдулмежидова Зулай Абдуловна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Химические технологии нефти и газа»
ФГБОУ ВПО "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени
академика М.Д. Миллионщикова".
364902, г. Грозный, ул. А.Авторханова, д. 14/53 Тел.: 8-928-737-95-60. E-mail: [email protected]
Х.Х. Ахмадова, А.М. Сыркин, З.А. Абдулмежидова
РОЛЬ КРЕКИНГ-ПРОЦЕССА В РЕШЕНИИ БЕНЗИНОВОЙ ПРОБЛЕМЫ В ПРЕДВОЕННЫЙ ПЕРИОД
С начала ХХ столетия быстрыми темпами начинает увеличиваться производство автомобилей. Если на рубеже XIX-XX вв. мировой автомобильный парк состоял из 15 тыс. машин, то уже в 1905 г. их стало 80 тыс., в 1910 г. - 2155 тыс., в 1928 г.- 27 300 тыс., в 1930 г. - более чем 35 млн. машин, а 1940 г. достиг 45 млн. автомобилей [12, с. 4-10; 18, с. 24-25].
В Соединенных Штатах Америки накануне Первой мировой войны, наряду с развитием автомобильной, началось развитие и авиационной промышленности. В таблице 1 приведены данные департамента торговли США о состоянии мирового автотранспорта, о числе машин различных типов в американских и европейских странах, а также в некоторых странах Востока на 1 января 1930 г. (в 1000 единиц) [15, с. 182]. Всего на этот период зарегистрировано по всему миру 35 127 396 автомашин против 32 034 572 на 1 января 1929 г. За год количество автотранспорта возросло на 9%.
В США каждая машина приходилась на 4,5 чел. против 4,87 - в 1929 г. Во всем остальном же мире - одна машина на 216 человек против 247 в 1928 году. Вслед за США по автоуплотнению на тот период следовали Канада, Новая Зеландия и Австрия, в которых одна машина приходилась на каждые 8-10 чел.
Табл. 1. Количество автотранспорта по странам мира по состоянию на 1 января 1930 г. (тыс. ед.).
Сильно увеличившиеся и продолжавшие неуклонно возрастать автомобильный и авиационный парки уже нельзя было удовлетворить бензином прямой гонки.
Традиционные технологии перегонки нефти позволяли в то время из тонны нефти получить в среднем лишь около 130 кг автомобильного бензина. Высокооктанового авиационного бензина получалось существенно меньше [3, с. 123-128].
В этих условиях крекинг явился единственным процессом, позволившим решить бензиновую проблему не только с количественной, но и с качественной стороны. Именно поэтому строительство заводских установок термического крекинга и получило широкое развитие раньше других стран в США, где в 19101930-е годы рост автомобильного транспорта осуществлялся особенно интенсивно.
Крекинговое производство в 10-30-е годы ХХ века представляло огромный интерес не только для стран с собственными нефтяными источниками - оно также являлось предметом государственной важности для любой страны. Для нефтедобывающих стран сооружение крекинг-установок было необходимым для наиболее рационального использования своих нефтяных ресурсов.
Страны, не имевшие нефти, но располагавшие месторождениями угля или горючих сланцев, могли применять крекинг для производства бензина из смол, получаемых от перегонки указанных ископаемых. Эти страны, также как и страны, вовсе не имевшие каких бы то ни было ископаемых, могли организовать крекинг-производство на покупном дешевом мазуте и крекировать его на бензин с выходом как минимум 50 %.
Наличие крекингового производства в мирное время способствовало успешному укреплению экономики страны, а в военное время составляло
важный элемент национальной обороны в связи с резким возрастанием потребностей войск в бензине [8].
Благодаря крекингу был сделан существенный шаг к сохранению нефтяных ресурсов, так как без крекинга возрастающий спрос на моторное топливо имел бы последствием истощение подземных запасов нефти и, одновременно, перепроизводство тяжелых остатков.
Только за 1927 г., благодаря крекингу, давшему 16,2 млн. т бензина из фракций, не содержащих такого в своем первоначальном состоянии, были законсервированы в недрах 72 млн. т нефти. Без наличия крекинг-установок, для покрытия потребностей имеющихся во всем мире 29,5 млн. автомобильных двигателей от мировых нефтяных месторождений потребовалось бы в 1927 г. продукция в 1700 млн. барр. нефти, вместо реально добытых 1255 млн. барр. За 15 лет с 1913 по 1928 г. сбережение нефти, полученное в США благодаря крекинг-процессу, можно без преувеличения оценить более чем в 1750 млн. барр [8].
Не будь этого громадного прогресса в развитии крекинг-процесса, для производства бензина, вырабатываемого в этот период, потребовалось бы инвестирование капитала в размере свыше 1 млрд. долл. вместо тех 275 млн. долл., которые составляли в этот период всю стоимость мирового крекингового оборудования [8].
Если бы в течение этих лет весь бензин производился исключительно прямой гонкой из сырой нефти, то на рынок были бы выброшены громадные количества мазута, что вызвало бы значительную депрессию и еще более обострило бы конкуренцию между нефтью и углем. С точки зрения национальной политики, гораздо целесообразнее утилизировать мазут для производства бензина, чем сжигать его под котлами. Путем крекинга из мазута получали не только большие выходы бензина, но и одновременно значительно снижали температуры застывания остатков.
Таким образом, сложившаяся в 1910-1930 гг. тенденция роста автомобильного транспорта в мире привела к повышенному потреблению бензина, что в свою очередь потребовало увеличение строительства и расширения производственной деятельности крекинг-установок [15].
В этот период термический крекинг стал первым и доминирующим процессом деструктивной переработки нефти.
В начале ХХ в., в отличие от США, Россия не имела автомобильной промышленности. Производство автомобилей было организовано в 1910 г. на одном только Русско-Балтийском заводе в Риге. До 1915 г. этим заводом было выпущено около 450 автомашин, а потом производство их было прекращено [17].
В 1927 г. в СССР уже насчитывалось около 21 тыс. автомобилей [7]. В 1928 г. в стране был выпущен всего 841 грузовой автомобиль и 50 шт. легковых [21]. В 1929 г. количество автомобилей в СССР составляло 24 тыс. единиц, что в более чем 1000 раз меньше, чем в США.
В 1929 г. советским правительством было принято решение о создании собственной мощной автомобильной промышленности. В первой пятилетке были построены Горьковский и Московский автомобильный заводы.
Табл. 2. Производство автомобилей в СССР в 1928 -1940 гг. (шт.) [10; 17].
С ростом мощностей по транспорту (см. табл. 2) возросло и потребление автомобильного бензина, которое составляло по годам: 1928 г.- 77 тыс. т, 1932 г.-517 тыс. т, 1937г. - 2,4 млн. т, 1940 г. - 3,0 млн. т. [13, с. 85].
С каждым годом увеличивавшийся парк автомашин требовал не только значительное количество бензина, но и предъявлял новые требования к качеству автомобильного горючего, что достигалось широким внедрением крекинг-установок.
Процесс термического крекинга позволял увеличить примерно в два раза выработку бензина из поступающей в переработку нефти [19, с. 134]. Для увеличения выхода бензиновой фракции при переработке нефти в конце 20-х -начале 30-х годов в СССР была принята основная установка на глубокую переработку нефти при интенсивном развитии крекинга в его наиболее глубоких формах [2, с. 3].
Но в крекингостроении СССР значительно отставал от других стран и особенно США. В 1926 г. процесс термокрекинга на заводах США осуществлялся на 150 крекинг-установках, в 1927 г. - на 158, в 1928 г. - на 168, а в 1931 г. число заводов с крекинг-установками составляло уже 207 с суточной производительностью 294,470 тыс. т в сутки [19].
Термический крекинг, будучи наиболее эффективным процессом переработки нефти в моторное топливо, в США сыграл решающую роль в резком увеличении производства бензина. Уже в 1926 г. доля крекингового бензина там
составила одну треть, при этом годовое производство бензина составляло 35 млн. 664 тыс. т.
Для сравнения, в СССР в 1925/26 операционном году на кубовых установках было произведено всего 440,84 тыс. т. бензина, из них 366,9 тыс. т поставлено на экспорт, для внутренних нужд в стране использовалось только 73,94 тыс. т, произведенного на кубовых батареях [11]. США в 1928 г. имели 456 нефтеперерабатывающих заводов, в том числе с крекинг-установками -168 [1].
Число действовавших в СССР в 1928 г. заводов составляло ориентировочно 20: 7 - в Баку с переработкой 6,6 млн. т нефти в год, 10 - в Грозном с
переработкой более 4,0 млн. т в год, Майнефть - 1 завод пропускной способностью 0,15 млн. т нефти в год, Авиатопа - 1 завод на производительность 0,23 млн. т нефти в год и Средазнефти - 0,02 млн. т в год. Работающих крекинг-установок на этот период в Союзе не было, в Баку на реконструкции находилась одна установка Виккерса, купленная в Англии и которую пытались запустить с 1926 г.
В СССР по состоянию на 1931 г. было всего 22 установки термокрекинга с суточной производительностью 5304 т в сутки на 5 нефтеперерабатывающих заводах.
В предвоенные годы в США в год строилось в основном от 18 до 22 заводов в год с крекинг-процессом, а в СССР только за первую пятилетку 19281932 гг. было построено всего 23 установки термокрекинга с объемом переработанного сырья за этот период 3190 тыс. т.
В СССР наибольшее количество промышленных установок термокрекинга построено в 1931г.- 12 ед. и в 1935 г. - 10 ед.
Всего за период с 1929 по 1940 г. построено 63 установки термокрекинга на 14 нефтеперерабатывающих заводах Союза. Объем переработки сырья на установках термокрекинга за этот период составил 11440 тыс. т в год.
В США производительность установок термокрекинга только за 1931 г. составила около 294,47 тыс. тонн в сутки или в среднем 101 692 тыс. т в год, т.е. в 8,9 раза больше, чем за весь предвоенный период работы всех установок термокрекинга в СССР.
Результатом этого, несмотря на 63 работавшие установки крекинга, в СССР в предвоенный период оставался дефицит горючего в народном хозяйстве и вооруженных силах [4]. Еще большие трудности вызывало обеспечение авиации
высокооктановым бензином, потребности в котором начали ощущаться с середины 30-х г. XX в.
И при этом, накануне войны СССР был одним из мировых лидеров по объемам нефтедобычи, экспортером нефти и нефтепродуктов. В 1940 г. на территории СССР было добыто 31121 тыс. т нефти [20, л. 205].
Табл. 3. Данные по строительству крекинг-установок в США и СССР в 1931 г. [1].
В докладе наркома внутренних дел Л.П. Берии «О состоянии автотранспорта СССР» от 18 декабря 1940 г. приводились следующие факты: «Снабжение автопарка Союза ССР горючим в первом полугодии 1940 г. производилось с большими перебоями и в количестве, не удовлетворяющем потребность. Из-за недостатка горючего по-прежнему имели место простои автотранспорта. В хозяйствах имеет место применение суррогатов и заменителей бензина - главным образом, бензола, пиробензола, лигроина, бутиловой смеси, метанола, керосина, отходов синтетического, каучука, сивушных, анилокрасочных и сульфатного скипидара» [9, с. 349].
Еще большие трудности вызывало обеспечение авиации высокооктановым бензином, потребности в котором начали ощущаться с середины 30-х г. Если производство автобензина процессом крекинга в стране, хотя и медленными темпами, налаживалось, то для производства высокооктанового бензина в СССР необходимо было освоение самого высокого уровня химических технологий того времени, высочайшее качество изготовления оборудования и самый квалифицированный персонал для его эксплуатации [14].
На основе разработок отечественных ученых были определены основные технологии, развитие которых создавало перспективы для обеспечения авиации высокооктановым топливом:
- каталитический крекинг (к 1940 г. в стадии пуска находилась установка в Ленинграде);
- парофазный окислительный крекинг-процесс системы дубровай-советский (в 1940 г. на Константиновском заводе имелась рабочая установка);
- термический риформинг позволял получить авиабензин с октановым числом 75-78 (установки находились в Баку и Грозном);
- каталитический риформинг давал возможность получить авиабензин с октановым числом 75-80 (одна установка переоборудовалась в Грозном);
- каталитическое сернокислотное алкилирование позволяло получить высокооктановый алкилбензин, т.е. компонент 100-октанового топлива (в стране шло исследование и проектировались установки сернокислотного алкилирования).
Также велось строительство трех установок для процесса каталитической полимеризации в Уфе, Саратове и Грозном [5, л. 40; 6, л. 7]
Несмотря на то, что в СССР насчитывалось значительное количество нефтеперерабатывающих заводов, имеющих крекинг-установки (бакинские, грозненские, туапсинский, орский, одесский, херсонский, хабаровский, московский, саратовский, уфимский), в области крекинг-процесса предстояло сделать еще многое [21]. Прежде всего, необходимо было провести мероприятия по углублению крекинга. В этом отношении в первую очередь необходимо было осуществить спаривание установок Винклер-Коха и перевод их на режим двухпечного крекинга.
Профессор Н.И. Черножуков подчеркивал, что нельзя больше допускать к работе крекинг-установки, дававшие низкий выход бензина на крекируемый мазут. Это, прежде всего, касалось крекинг-установок на Московском, Грозненском и Бакинском нефтеперерабатывающих заводах. Согласно проекту плана развития народного хозяйства на 1941 г., прирост мощностей по крекингу должен был составить 600 тыс. т, по изооктановым установкам - 87 тыс. т, по алкибензиновым установкам - 65 тыс. т. [14].
Таким образом, сложившаяся с начала ХХ века тенденция роста автомобильного транспорта в мире привела к повышенному потреблению бензина, что способствовало интенсивному развитию процесса термического крекинга. Термический крекинг в предвоенные годы являлся единственным «бензинообразующим» процессом, позволившим решить бензиновую проблему не только с количественной, но и с качественной стороны. Крекинг-процесс способствовал не только развитию автотранспорта, но и сохранению нефтяных ресурсов, организации квалифицированной переработки тяжелых нефтяных остатков.
Несмотря на то, что в 1930-е годы в крекингостроение СССР значительно отставал от других стран, и особенно от США, для увеличения производства бензина в СССР была принята основная установка на глубокую переработку нефти при интенсивном развитии крекинга в его наиболее глубоких формах. Но, несмотря на строительство в СССР в предвоенные годы 63 установок крекинга
различных систем, бензиновая проблема была решена лишь частично, в стране оставался дефицит горючего в народном хозяйстве и вооруженных силах. Также большие трудности в предвоенный период наблюдались в обеспечение авиапарка страны высокооктановым бензином, для производства которого были определены основные технологии по разработкам отечественных ученых.
* * *
1. Ахмадова Х.Х., Идрисова Э.У., Сыркин А.М. Сравнительный анализ строительства крекинг-установок в США и СССР в предвоенные годы: материалы межд. научно-практ. конф. «Нефтепереработка-2010». Уфа, изд. ГУП ИНХП 2010. С.49-51.
2. Выполнить указания наркома: тезисы выступления С. Орджоникидзе // Нефтяное хозяйство. 1935. № 2.
3. ГАРФ (Государственный архив Российской Федерации). Ф. 8418. Оп. 25. Д. 628.
4. ГАРФ. Ф. 8418. Оп. 5. Д. 102.
5. ГАРФ. Ф. 8418. Оп. 25. Д. 624.
6. ГАРФ. Ф. 8418. Оп. 6. Д. 163.
7. Гертинг Т. Звезда Мерседес // Двигатель. 1999. №4. С-16-19.
8. Густав Э. Мировое значение крекинг-процесса, как источника моторного топлива // Нефтяное хозяйство. 1928. № 11-12.
9. Ергин Д. Добыча (всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть). М., 1999.
10. ИголкинА.А. Нефтяная политика СССР в 1928-1940-м годах. М.: Изд. центр Ин-та рос. истории, 2005. 263 с.
11. ИголкинА.А. Советская нефтяная промышленность в 1921 - 1928 годах. М.: РГГУ, 1999. 184 с.
12. Кутепов В., Ипатов А. Этапы и проблемы отечественного автомобильного двигателестроения // Двигатель. 1999. № 4.
13. Красильщиков В.А. Вдогонку за прошедшим веком. Развитие России в XX веке с точки зрения мировых модернизаций. М., 1998.
14. Мелия А.А. Мобилизационная подготовка народного хозяйства СССР. М.:Альпина Бизнес Букс, 2004.
15. Мировой автотранспорт в 1930 году // Нефтяное хозяйство. 1931. № 2-3.
16. Капустин В.М., Кукес С.Г., Бертолусини Р.Г. Нефтеперерабатывающая промышленность США и бывшего СССР. М: Химия, 1995. 304 с.
17. Нефтяная промышленность СССР. М.: ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы, 1958. 238 с.
18. Сергиенко С.Р., Таимова Б.А., Талалаев Б.И. Высокомолекулярные соединения нефти. М.: Наука, 1979.
19. США, нефтеперерабатывающая промышленность //Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1931. № 4. С. 134.
20.РГВА (Российский государственный военный архив). Ф. 37827. Оп. 1. Д. 37.
21. Черножуков Н.И. Основные задачи в области нефтепереработки // Нефтяное хозяйство. 1945. № 1. С. 41-45.
