CC BY
66
УДК 54(091) 54(092)
Х. Х. Ахмадова, З. А. Абдулмежидова, Л. Ш. Махмудова, А. М. Сыркин
Совершенствование систем и конструкций первых промышленных крекинг-установок
Грозненский государственный нефтяной институт г. Грозный, ул. Клары Цеткин; тел.: (8712) 223120 Уфимский государственный нефтяной технический университет г. Уфа, ул. Космонавтов, 1/4; тел.: (347) 2431632
Описаны системы термического крекинга и совершенствование их конструктивного оформления в период 1910—1930 гг.
Ключевые слова: термический крекинг, крекинг-системы Бартона, Даббса, Кросса, Холмса-Манли, Виккерса, Винклер-Коха, Дженкинса, периодический куб, реакционная камера, комбинированная установка, бензин, мазут, тяжелые нефтяные остатки.
После первой мировой войны стал интенсивно развиваться и совершенствоваться процесс термического крекинга. Как часто бывает с новым процессом, первые годы интенсивных поисков эффективной системы крекинга и конструкции реакционных устройств породили чрезвычайно большое количество различных систем крекинга.
Одна за другой предлагались разные системы крекинга, и к 1932 г. в США уже было свыше 40 официально зарегистрированных систем, работающих в заводском масштабе. За период 1913—1932 гг. крекинг-установки прошли сложный путь развития от периодического куба Бартона с производительностью несколько тонн в сутки, через трубчатые нагреватели с реакционными камерами, к усовершенствованным установкам, где процесс
1913 г. 1916-1927 гг.
крекинга целиком протекал в трубчатом змеевике, а реакционная камера являлась лишь вспомогательным аппаратом, к современным комбинированным установкам крекинга, совмещающим в себе целый комплекс операций, начиная с прямой перегонки и кончая очисткой и стабилизацией крекинг-бензина с производительностью тысячи тонн сырья в сутки.
Эволюция развития крекинг-процесса показана на рис. 1.
В истории развития реакционных конструкций процесса крекинга можно выделить несколько характерных моментов. Первоначально крекинг-установка представляла собой обогреваемую реакционную камеру. Таковы были установки систем Бартона, Флеминга, Кларка и др. Вскоре появились установки систем Даббса, Кросса, затем Холмса-Манли, Тюб энд Тэнк и др., где нагревательная часть (трубчатый змеевик) была отделена от необо-греваемой реакционной камеры 1.
В конце 1920-х гг. появились установки, где остался только трубчатый змеевик, предназначенный и для нагрева и для проведения реакции крекинга. Реакционная камера, как таковая, исчезла. Это были установки системы Винклер-Коха, последние установки Келлога и др.
1927-1935 гг. 1935-1940 гг.
Рис. 1 Эволюция развития систем крекинг-процесса Дата поступления 15.12.06 58 Башкирский химический журнал. 2007. Том 14. Жо3
Большинство жидкофазных установок имело отдельно батарею для крекинга и реакционную камеру или несколько камер. Сырье получало необходимое для крекинга тепло в нагревательной системе и затем выдерживалось в реакционном аппарате до окончания реакции. Реакционная камера обычно не нагревалась, или ей сообщалось лишь тепло для восполнения теплопотерь от излучения. Реакционная камера служила, кроме того, удобным приемником для образующегося в процессе кокса.
Различие между различными методами осуществления крекинга заключалось, главным образом, в конструкции реакционных аппаратов и в условиях, при которых проводился крекинг. Принцип метода крекинга и способ его применения определялись, в основном, назначением установки.
Например, установка Даббса более подходила для крекирования тяжелых дистиллятов и остатков, чем установки типа Кросса, которые в качестве сырья использовали преимущественно газойли или керосины.
За 1925—1929 гг. гибкость крекинг-процессов возросла настолько, что бензин уже получали из любого нефтяного сырья.
До 1927 г. основное место среди крекинг-установок в США, кроме очень большого числа малопроизводительных кубовых установок Бартона, занимали трубчатые установки Кросса, Даббса, Тюб энд Тэнк и др., имевшие громоздкие, необогреваемые реакционные камеры, в которых протекал процесс крекинга. Эти реакционные камеры, работавшие под высоким давлением и высокой температуре, представляли большую опасность, и пока не были улучшены процессы их изготовления и подобраны соответствующие материалы, на заводах часто происходили пожары.
Производство подавляющей части бензина крекинга в США базировалось в основном на немногих патентованных способах крекинга, из которых главными являлись «четыре колосса» крекинговой промышленности, перечисленные ниже в порядке выработке ими бензина. Это четыре основных способа — Бартона, Кросса, Холмса-Манлея и Даббса 2. Этими методами в 1926 г. было получено около 65 млн барр. бензина. Остальными менее распространенными типами крекинг-процессов, перечисляемых ниже в порядке убывания их по выработке бензина, были следующие способы: Фейса, Эллиса, Дженкинса, Коаста, Блэка, Дохерти, Флеминга, Мак-Афи, Слагте-ра, Рэмеджа, Пиро и Литла 2’ 3.
Кроме США в 1925—1928 гг. крекинговые установки, по большей части типа Кросса и Даббса, работали во многих странах. В Англии, Канаде, Индии и Австралии, в Тринидаде и Борнео, в Японии и Румынии, в Кюрасао и на Яве насчитывалось в эксплуатации или в строительстве до 30 установок системы Даббса. Процесс Кросса реализовывался 21 установкой, работающей в Аргентине, Канаде, Кюрасао, Англии, Индии, Японии и Польше. Процессом Дженкинса использовали в Японии и Канаде 3 4.
В СССР крекинг-процесс начали внедрять в конце 1920-х гг., и первыми установками крекинга были установки Виккерса и Винклер-Коха, приобретенные за рубежом.
Сооружение первой промышленной крекинг-установки в СССР было начато в Грозном 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. Конструктивные недостатки, продолжительность пребывания крекируемого сырья в реакционной камере и в трубчатой печи, и ряд других причин не давали возможности достичь проектных показателей. Английская фирма в течение более чем 3 лет не могла пустить эти установки в промышленную эксплуатацию.
Договор с фирмой был расторгнут. К тому времени советские инженеры, главным образом грозненцы, значительно усовершенствовали установку, хотя недостатки, присущие системе, остались 5 6.
Несмотря на начавшее в 1928—1930 гг. строительство крекинг-установок в Грозном, в этом направлении СССР по-прежнему значительно отставал от США и других стран, о чем неоднократно отмечалось в постановлениях ЦК ВКП(б) и правительственных документах.
Литература
1. Обрядчиков С. Н. Принципы перегонки нефти.— М.: Гостоптехиздат, 1940.— 271с.
2. Гудков В. Я. // Американская техника и промышленность.— 1927.— №1.— С. 7.
3. D-r Dunstan и Р1Шке1Ыу И. // Азербайджанское нефтяное хозяйство.— 1929.— №1.— С. 63.
4. Саханов А. Н., Тиличеев М. Д. Крекинг в жидкой фазе.- М.-Л.: Изд. НТУ ВСНХ СССР, 1928.- 371 с.
5. Сальников И. // Азербайджанское нефтяное хозяйство.- 1926.- №10.- С. 32.
6. Абубакарова З. Ш., Сыркин А. М. // Материалы V Международной конференции «История науки и техники».- 2005.- Т.2, вып. 5.- С. 163.
Башкирский химический журнал. 2007. Том 14. .№3
59
