CC BY
106
УДК 665.63.048; 665.733.5; 66 (091, 092)
Становление и развитие процесса пиролиза на бакинских нефтеперерабатывающих заводах
Х.Х. АХМАДОВА, д.т.н., проф. кафедры химической технологии нефти и газа
ФГБОУ ВО Грозненский государственный нефтяной технический университет
им. акад. М.Д. Миллионщикова (Россия, 364051, Чеченская Республика, г. Грозный, пр.
им. Х.А. Исаева, д. 100). E-mail: [email protected]
А.М. СЫРКИН, к.х.н., проф. кафедры общей и аналитической химии
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия,
450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1).
E-mail: [email protected]
Д.В. ШТЕПА, м.н.с. кафедры общей химии
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет (Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3). Н.Ч. МОВСУМ-ЗАДЕ, к.т.н., н.с.
Институт информационных технологий НАН Азербайджана (Азербайджан, AZ1141, г. Баку, ул. Б. Вахабзаде, д. 9а).
В статье показано, что Азербайджан имеет богатую историю освоения и использования углеводородного сырья и вклад бакинцев в становление и развитие российской и мировой нефтяной отрасли является весьма значительным. Выделены основные этапы развития нефтеперерабатывающей промышленности Азербайджана и приведен краткий обзор по становлению процессов термокрекинга, риформинга и пиролиза на бакинских НПЗ. Представлена историческая хроника исследований кавказской нефти, которые проводили многие выдающиеся русские ученые и инженеры, что способствовало становлению химического направления переработки бакинской нефти.
Ключевые слова: Азербайджан, Баку, бакинские НПЗ, нефть, месторождения, установки, нефтеперегонные заводы, перегонные кубы, оборудование, термокрекинг, риформинг, пиролиз, технология, модернизация, реконструкция.
Азербайджан - нефтяная страна, обладающая уникальными ресурсами углеводородного сырья и имеющая богатейшую историю их освоения и использования. Тема бакинской нефти в истории нефтяной промышленности Российской империи и СССР занимает особое место и является предметом многочисленных исследований ученых, историков, нефтяников.
Исследование истории азербайджанского нефтеперегонного дела весьма актуально и в настоящее время. Оно имеет глубокие корни, и его значительный вклад в становление и развитие отечественной и мировой нефтепереработки может быть использован в наши дни при решении различных задач нефтяной отрасли.
Азербайджан с его богатыми нефтяными месторождениями был известен с давних времен, а на протяжении XIX века и всей истории Советского Союза в ХХ веке он играл ключевую роль в обеспечении страны нефтью и нефтепродуктами.
Многие архивные и литературные источники, раскопки археологов, исследования историков показывают, что бакинская нефть использовалась народами, населяющими Апшеронский полуостров, еще до нашей эры.
Впервые в мире нефть в промышленных масштабах стали добывать в Азербайджане, причем намного раньше, чем в странах Америки, Европы и Азии.
С давних пор апшеронская нефть была известна людям. В древние времена ее называли «огненной жидкостью», с ней связаны многие предания, дошедшие до наших дней.
Первейшие сведения о добыче нефти на Апшероне (Апшеронский полуостров) описаны в древнеалбан-ских письменных источниках до VII века н.э. А многочисленные, достоверные данные о ранней колодезной нефтедобыче на Апшеронском полуострове с VIII по XIII век можно найти у арабских ученых, которые писали; «...в Баку было два главных источника: из одного добывалась желтая и белая нефть, а из другого - черная и синяя...»
Нефтяной газ, выходящий из-под земли, образовывал целые огненные поля на Апшеронском полуострове, - ему приписывались сверхъестественные силы. Поэтому Апшерон стал местом паломничества. Здесь собирались огнепоклонники из Персии, Малой Азии, Индии. В VI веке до н.э. на Ап-
1. Храм Атешгях в Сураханах
2. Биби-Эйбат
4. Сабунчи
шероне были храмы огнепоклонников, в которых горели священные неугасаемые огни, выходившие из-под земли. В XVIII и начале XIX века н.э. огни поддерживались жрецами древнеиранской секты парсов, от которых остался (до сих пор) хорошо сохранившийся храм Атешгях в Сураха-нах (фото 1).
Наиболее крупные нефтяные колодцы Апшерона размещались возле селений Балаханы, Сураханы, Биби-Эй-бат, Сабунчи, Романы, Шубаны и Бинагады (фото 2-4).
В 70-х годах XIX века началась промышленная добыча нефти в Российской империи и за рубежом с одновременным развитием исследований в области нефтехимии и нефтяной технологии.
Огромную роль в обширном исследовании нефти и нефтепродуктов сыграли блестящие работы и открытия химиков и технологов Д. Менделеева, А. Бутлерова, К. Эн-глера, В. Марковникова, В. Шухова, С. Квитко и др.
Начало промышленному использованию нефти было положено после изобретения крекинг-процесса. Впервые разработанные В. Шуховым и позже В. Бартоном основы термического крекинг-процесса дали возможность превращать высокомолекулярные углеводороды в низкомолекулярные, что позволило около половины добываемой нефти перерабатывать в бензиновые фракции.
Существенный вклад в технологию высокотемпературной переработки бакинских нефтей внесли Н. Зелин-
3. Сураханы
ский, С. Вышетравский, С. Лебедев и др Их разработки способствовали возникновению нового направления в химии нефти - нефтехимического синтеза, а Бакинское отделение Императорского русского технического общества, учрежденное в 1879 году, стало центром научных исследований нефти на Кавказе.
В своем развитии нефтеперерабатывающая промышленность Азербайджана прошла сложный путь от перегонки нефти в примитивных нефтеперегонных кубах до комбинированных крупнотоннажных комплексов глубокой переработки нефти, нефтехимического и органического синтеза, применяющих современные безотходные технологии с получением продуктов весьма широкого ассортимента.
Пионерами-организаторами нефтеперегонного производства в Баку с применением новой по тем временам технологии были Н. Воскобойников и Д. Меликов, которые в 1837 и 1863 годах соответственно построили свои заводы, тогда как первый нефтеперегонный завод в США был построен С. Кайером в 1855 году в г. Питтсбурге.
Нефтеперегонный завод Н. Воскобойникова, построенный в 1837 году в Балаханах, был первым как на Апшеро-не, так и в мире, где впервые была применена перегонка нефти вместе с водяным паром, а нефть подогревалась с помощью природного газа. Этот завод успешно функционировал с ноября 1837-го по август 1838 года, за это время было выработано более 900 пудов осветительного масла, позже отправленного в Астрахань.
В 1859 году в Сураханах известными российскими промышленниками В. Кокоревым и П. Губониным, владельцами торговой фирмы «Закавказское торговое товарищество», был построен первый завод по производству керосина из кира (минеральная порода, пропитанная выветрившейся нефтью).
Проект этого завода был представлен профессором Мюнхенского университета, иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук Ю. Либихом (1803-1873). С его помощью товарищество закупило в Германии необходимое оборудование: чугунные реторты, предназначенные для сухой перегонки кира, и шарообразные котлы емкостью по 100 пудов для вторичной перегонки дистиллята. Монтаж проходил под руководством немецкого химика Э. Мольдегауэра.
Однако вскоре оказалось, что немецкая технология перегонки кира, который содержал всего до 20% осветительных масел, обеспечивала выход готового продукта в весьма незначительных объемах. Через своего хорошего знакомого академика М. Погодина, преподававшего в Московском
университете, В. Кокорев узнал о работах по исследованию нефти Василия (Вильгельма) Эйхлера и в 1860 году пригласил его на Сураханский завод для оказания консультаций. Эйхлер предложил радикальные преобразования, а именно - отказаться от кира и перейти непосредственно на переработку сырой нефти, соответственно изменив технологический процесс и аппаратное оборудование. Это требовало привлечения значительных финансовых вложений. Кокорев принял предложения Эйхлера, и вскоре на заводе вместо немецких чугунных реторт были установлены 17 железных кубов периодического действия. Шарообразные паровые котлы были заменены цилиндрическими, что обеспечило более равномерный нагрев нефти. А в качестве топлива на заводе стал использоваться природный газ, выходы которого имелись прямо на территории предприятия. Впервые в технологический процесс получения керосинового дистиллята была внедрена его очистка щелочным раствором. В результате этих преобразований выход готового продукта фотогена (который позднее получил более привычным для нашего слуха название «керосин») после перегонки колодезной балаханской нефти уже составлял около 25-30% вместо прежних 15. Новому осветительному материалу дали название «фотонафтиль», или, в переводе на русский язык - «свет нефти».
В августе 1861 года на о. Святом (ныне о. Артем) аптекарь Витте организовал переработку челекенского озокерита - горного воска, являющегося производным парафинистой нефти. Из озокерита на заводе Витте добывались парафин и осветительные масла.
Первое время Кокорев и Витте полностью монополизировали получение из нефти керосина. Кокорев и Витте держали в большом секрете применявшиеся ими способы производства керосина. Много сделал в это время для развития производства керосина один из служащих Витте — Меликов. Он добивался создания новых нефтеперегонных заводов не только в Баку, но и в Грозном. Участвуя в ряде компаний по строительству заводов, Меликов оказывался «за бортом» каждый раз после того, как организовывал производство керосина. Промышленники, использовавшие его опыт и знания, обогащались, а он умер в нищете и безвестности. Производство керосина по простейшему методу, продемонстрированному Меликовым на заводах, началось в Баку чрезвычайно широко.
В 1869 году в Баку работали уже 23 нефтеперегонных завода, которые были весьма примитивными, не имели сложного оборудования и паровых машин. Заводы обычно состояли из трех отделений: в первом отделении перегонные кубы, во втором находился холодильник, а очистка дистиллятов производилась в третьем отделении.
В 1870-х годах в Баку для выработки смазочных масел из нефти работало два завода - Вейзера и Багирова. Завод Багирова, построенный в 1879 году известным бакинским инженером С. Гулишамбаровым, по тому времени был одним из современных предприятий, оснащенных высокой техникой.
В 1879 году в Баку нефтепромышленник С.М. Шибаев построил первый завод по производству различных масел: веретенного, применявшегося для быстродвижущих-ся механизмов; масла для легких механизмов; масла для смазки тяжелых механизмов, масла для смазки механизмов, работающих в условиях высоких давлений, а также вазелинового, машинного и др.
К 1872 году в Баку действовали 57 нефтеперегонных заводов, на которых производилось 4,4 млн пудов керосина, а к 1880 году их количество увеличилось до 143 с объемом производства 73,7 млн пудов керосина. По другим источ-
5. Нефтеперегонный завод Нобелей. 1880
никам, к концу 70-х годов XIX века в Баку насчитывалось до 200 нефтеперегонных заводов, оборудование которых было весьма примитивным и в основном состояло из одного перегонного куба на 100-200 пудов с холодильником, погруженным в деревянный чан.
Большая заслуга в развитии азербайджанского нефтегазового дела в мировом масштабе принадлежит крупнейшим ученым и организаторам производства -Д. Менделееву, В. Шухову, М. Тихвинскому, С. Квитко, Ф. Рустамбекову, М. Капелюшникову, Ю. Мамедалиеву, М. Нагиеву, Э. Тагиеву, Ю. Сафарову, С. Оруджеву и многим другим. Так, Д.И. Менделеев, неоднократно (в 1863, 1880, 1884 и 1886 годах) бывавший в Баку, внес много предложений по улучшению нефтяного производства.
Метод непрерывной перегонки нефти, разработанный Менделеевым в 1881 году, впервые в мировой нефтяной практике был применен ученым в 1882-1883 годах на бакинском заводе братьев Нобель (фото 5-6).
Нефтеперерабатывающая промышленность США начала осваивать этот метод только в 1899 году. Именно на бакинских заводах впервые был внедрен непрерывный процесс перегонки нефти, который впоследствии стал широко применяться и на других нефтеперегонных заводах. Так в Азербайджане зарождалась нефтеперерабатывающая промышленность.
6. Резервуары на заводе Нобелей
В результате многочисленных исследований русских ученых был собран богатейший материал о природе содержащихся в бакинской нефти химических соединений. Эти исследования в дальнейшем способствовали становлению химического направления переработки бакинской нефти.
Существенный вклад в технологию высокотемпературной переработки бакинских нефтей внесли Н.Д. Зелинский, С.А. Вышетравский, С.В. Лебедев, А.Ф. Добрян-ский, Ф.А. Инчик, К.В. Харичков, Р.А. Вишин и др., работы которых способствовали также и возникновению нового направления в химии нефти - нефтехимического синтеза, а Бакинское отделение Императорского русского технического общества, учрежденное 24 марта 1879 года, стало первым центром научных исследований нефти на Кавказе.
Одним из первых термических деструктивных процессов в Азербайджане, получивших промышленное внедрение, был процесс пиролиза нефтепродуктов с целью получения ароматических углеводородов и осветительного газа, который был разработан в Российской империи благодаря работам Д.И. Менделеева, А.А. Летнего, К.И Лисенко,
B.М. Руднева, В.В. Марковникова, Ю.В. Лермонтовой.
Разработке этого процесса посвятили свои труды
и другие выдающиеся русские ученые и инженеры: А.А. Курбатов, В.Н. Оглоблина, Н.Д. Зелинский, С.В. Лебедев, Б.В. Бызов, А.Ф. Добрянский, С.С. Наметкин и др.
В 1885 году инженер Г.В. Алексеев впервые в истории нефтяного дела сконструировал и создал в Баку на заводе
C.М. Шибаева кубовую промышленную установку для получения бензина и керосина путем крекинга масляного гудрона.
Русский инженер А.А. Летний разработал основы крекинга и пиролиза нефти. Под его руководством было запроектировано и построено несколько нефтеперерабатывающих предприятий. Еще один наш соотечественник, К.В. Харич-ков, предложил способ переработки высокопарафинистых мазутов для последующего использования их в качестве котельного топлива. Л.Г. Гурвич разработал основы очистки нефтепродуктов. В.Г. Шухов изобрел форсунку для сжигания жидкого топлива, что позволило применять не находивший квалифицированных источников потребления мазут как топливо для паровых котлов. Он же в паре с С.П. Гавриловым запатентовал трубчатую нефтеперегонную установку непрерывного действия, принципы которой используются в работе современных установок первичной переработки нефти.
В 1900 году Международный нефтяной конгресс присудил В.В. Марковникову золотую медаль за комплексное исследование кавказских и апшеронских нефтей, что привело к открытию нового класса углеводородов - нафтенов. В 1901 году в Германии в издательстве Friedrich Viweg и Sohn на немецком языке вышла книга бакинского нефтехимика Р.А. Вышина «Нафтены (циклические поли-метилены нефти) и их положение в ряду других циклических углеводородов», которая представляла собой первый в мире полный систематический научный труд по нафтенам.
В 1902 году К.В. Харичковым, Н.Д. Зелинским, А.М. Бутлеровым и М.М. Ханларовым впервые были разработаны промышленная классификация и методы очистки кавказских нефтей. В своей научной классификации они впервые разделили нефти на две части: парафиновую и беспарафиновую (или нафтеновую).
В 1902 году К.В. Харичков издал в Баку фундаментальный труд «О составе и технических свойствах нефтей русских месторождений», в основу которого положены исследования кавказских нефтей, а в 1903 году в Баку им была издана монография «Холодная фракционировка нефти».
Таким образом, исторически сложившаяся роль Азербайджана как главной нефтяной базы Российской империи и заслуга вышеупомянутых ученых, инженеров, изобретателей, а также талантливых предпринимателей определили пути рационального развития нефтяного дела как на Апшероне, так и по всей России.
С конца XIX века и в течение ХХ века в Азербайджане была создана уникальная по своей сущности и возможностям нефтяная промышленность, включающая отрасли по проведению инженерно-изыскательских и геолого-разведочных работ, бурению и эксплуатации скважин, добычи и переработки нефти и природного газа, нефтехимического синтеза, сбора, хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов, строительства морских платформ, освоения и благоустройства месторождений.
Уже в конце XIX века в Азербайджане были заметны перемены не только в нефтедобывающей и нефтеперегонной отрасли, но также в системе нефтепроводов, транспортировке, способах бурения и организации работы.
В 1899-1901 годы Баку вырабатывал до половины всей мировой добычи нефти и вывел Российскую империю на первое место в мире, оставив позади такие страны, как США, Аргентина, Перу и др. От общеимперской нефтедобычи доля Азербайджана в этот период составила 95%.
По абсолютному количеству добытой нефти - 11,5 млн т в год, бакинская нефтяная промышленность в 18991901 годы занимала первое место в мире, и вплоть до 1910 года русская нефтяная промышленность в основном была представлена азербайджанской нефтяной промышленностью. В 1913 году общая добыча нефти в Российской империи составила 9 млн т, из которых 82% было добыто на нефтяных месторождениях Баку.
Бакинцам принадлежало первенство не только в добыче нефти, они также были первыми и в разработке и внедрении в промышленность многих процессов по переработке нефти. В 1904 году из 150 действующих в России нефтеперерабатывающих заводов 72 находились в бакинском нефтяном районе. Становление и развитие отечественных процессов деструктивной переработки нефти, таких как пиролиз, термокрекинг и риформинг, связано с Баку.
Значителен вклад бакинцев в развитие процесса пиролиза, назначение, технология и эффективность которого определялись потребностью рынка в различных продуктах: осветительном газе, ароматических углеводородах, низших олефинах и т. д. Как уже отмечалось, первые установки пиролиза, построенные в Баку в 80-х годах XIX века на заводах Нобеля и Шибаева, предназначались в основном для выработки нефтяного газа.
В период Первой мировой войны в 1914-1918 годах назначением процесса пиролиза в Баку стала выработка ароматических углеводородов. Исследованиями этого процесса занимались профессора Н.Д. Зелинский, М.М. Тихвинский, инженер-технолог С.А. Вышетравский, В.Ф. Герр и другие ученые.
За период 1914-1918 годов в Баку было создано четыре небольших завода для выработки толуола, бензола и других ароматических углеводородов.
После национализации, согласно Декрету о национализации нефтяной промышленности Азербайджана от 27 мая 1920 года, пиролизные заводы были объединены в три группы. В первую группу вошли заводы, оборудованные двухшахтными газогенераторами Крусселя, во вторую -печами с вертикальными шамотными ретортами Пиккерин-га, в третью - печами немецкой фирмы с горизонтальными металлическими трехколенными ретортами системы Пин-ча. Общая производительность всех этих заводов была не-
велика. Суммарный выход ароматических углеводородов не превышал 6% на сырье, в качестве которого применяли керосин. Кроме того, побочными продуктами пиролизных установок были пиробензол, кокс и др. продукты.
Основные реакционные устройства бакинских установок пиролиза - генераторы и реторты периодического действия имели существенные недостатки: короткий рабочий цикл, низкую производительность, неравномерность температурного режима, высокую пожаро- и взрывоопасность.
Уже в 1920-х годах в Баку была построена установка пиролиза с муфельными печами для выработки беззольного кокса и установка для получения нафталина. Затем введена в эксплуатацию установка по перегонке жидких продуктов пиролиза, в результате повысились мощности пиролизных цехов, установок по ректификации и очистке.
Одновременно с промышленным освоением процесса пиролиза шло его глубокое и детальное изучение с уточнением технологических параметров и основных факторов процесса, проводились исследования по химической переработке газов и некоторых жидких продуктов пиролиза. В частности, было предложено применять на газогенераторах парофазное и затухающее питание сырьем. Позднее были сооружены специальные печи для подогрева и испарения сырья и приведена реконструкция газогенераторов с целью замены жидкого питания парофазным, что значительно повысило эффективность работы генераторов.
Кроме того, затухающее питание позволяло снизить температуру в генераторах и создать более равномерные условия пиролиза. В результате всех этих мероприятий производительность газогенераторных установок возросла почти вдвое.
По мере развития технологии пиролиза на бакинских заводах происходило постепенное и последовательное
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Алиев H.A. Нефть и нефтяной фактор в экономике Азербайджана в XXI веке. Баку: ООО Letterpress. 2010. 244 с.
2. Трошин А.К. История нефтяной техники в России (XVII в. - вторая половина XIX в.). М.: Гостоптехиздат, 1958. С. 114.
3. Мовсумзаде Э.М. Зарождение перегонки апшеронской нефти и становление масляного производства. Уфа: Реактив, 1997. С. 296.
4. Лисичкин С.М. Очерки по истории развития отечественной нефтяной промышленности. М.: Гостоптехиздат.1954. С. 403.
5. Обзор бакинской нефтяной промышленности за 1900 год. Баку, 1901. 756 с.
6. Бовыкин В.И. Российская нефть и Ротшильды // Вопросы истории. 1976. № 4. С. 27-41.
7. Алиев И.Г., Мурадвердиев А.Ш. Азербайджанская нефть в политике мира. Баку: Азербайджан, 1997. 192 с.
8. Сергиенко С.Р. Очерк развития химии и переработки нефти. М.: Изд. АН СССР, 1955. 310 с.
9. Исмаилов Р.Г. Очерки развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Азербайджана. М.: Наука, 1968. 167 с.
10. Мир-Бабаев М.Ф. Краткая история азербайджанской нефти. Баку: Азернешр, 2009. 376 с.
11. Ibrahimov R. Azerbaijan Energy History and Policy: From Past Till Our Days //
вытеснение наиболее устарелых печей Пинча и Пикке-ринга установками генераторного типа. В результате печи Пинча закончили свое существование в конце 1930-х годов, печи Пиккеринга несколькими годами позже, а генераторы Крусселя - в конце 1940-х годов.
Объем процесса пиролиза в 1920 году в Баку составил 12%, а в 1930-м увеличился до 21% по отношению к 1940 году, что было связано с развитием технологии пиролиза путем внедрения в отечественную нефтепромышленность процесса термического крекинга.
Резкий всплеск научно-технического прогресса на рубеже XIX и XX веков и последовавшая за этим промышленная революция положили начало эре автомобилестроения и использования бензина в качестве горючего. Если в начале ХХ века в мире насчитывалось всего 15 тыс. автомобилей, то к 1928 году их количество составляло 27,3 млн, а через два года автомобильный парк состоял уже более чем из 35 млн машин.
Царская Россия в начале ХХ века не имела автомобильной промышленности как таковой, и только на конец 1929 года количество автомобилей в СССР составило 24 тыс. единиц, что было, однако, более чем в 1000 раз меньше, чем в США.
Для быстро увеличивавшегося автомобильного и авиационного парков требовался бензин улучшенного качества. Крекинг-процесс в этих условиях явился единственным процессом, позволявшим решить бензиновую проблему не только с количественной, но и с качественной стороны.
Прогрессу в создании отечественных промышленных технологий и систем термокрекинга в начале ХХ века в значительной степени способствовали научные разработки и технические идеи бакинских ученых и инженеров.
Energy and Azerbaijan: History, Strategy and Cooperation. Baku, 2013. С. 8-11.
12. Обзор бакинской нефтяной промышленности за 1915 г. Баку, 1916. Т. 2. С. 235.
13. Мовсумзаде Э.М., Сыркин А.М. От древней химии до современной нефтепереработки. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. 211 с.
14. Мовсумзаде Э.М., Самедов В.А. Бакинская нефть и военно-морской флот царской России. Уфа: Реактив, 1996. 148 с.
15. Мовсумзаде Э.М., Салаев Ф.М. Нефтяная симфония. М.: Химия, 2003. 163 с.
16. Мамедъяров Э.Э., Мовсумзаде Э.М. Отражение истории зарождения и становления морской добычи нефти на полотнах художников Американского и Европейского континентов // История и педагогика естествознания, 2015. № 4. С. 44-47.
17. Байбаков Н.К. Дело жизни: Записки нефтяника. М.: Советская Россия, 1984. 352 с.
18. Матвейчук А.А. У истоков нефтяной промышленности России. М.: Известия, 2000. 232 с.
19. Осбринк Б. Империя Нобелей: история о знаменитых шведах, бакинской нефти и революции в России. М.: Алгоритм, 2014. 272 с.
20. Чирков Ю.Г. Углеводородный человек. М.: Академический проект, 2015. 447 с.
THE FORMATION AND DEVELOPMENT OF THE
PYROLYSIS PROCESS AT BAKU REFINERIES_
AKHMADOVA KH.KH., Dr. Sci. (Tech.), Prof. of the Department of Chemical Technology of Oil and Gas
Grozny State Oil Technical University (100, Kh.A. Isaeva Av., 364051, Chechen Republic, Grozniy, Russia). E-mail: [email protected] SYRKIN A.M., Cand. Sci. (Chem.), Prof. of the Department of General and Analytical Chemistry
Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Republic of Bashkortostan, Ufa, Russia). E-mail: syrkinam@ mail.ru
SHTEPA D.V., Junior Researcher of the Department of General Chemistry
Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry (1-3, Leninskiye Gory, 119991, Moscow, Russia). MOVSUM-ZADE N.CH., Cand. Sci. (Tech.), Researcher
Institute of information technology of NAS of Azerbaijan (9, B. Vahabzade, Baku, Azerbaijan Republic, AZ1141).
ABSTRACT
The article shows that Azerbaijan has a rich history of development and use of hydrocarbons, and the contribution of Baku to the formation and development of Russian and world oil industry is very significant. It distinguishes the basic stages of development of oil refining industry of Azerbaijan and provides a brief overview on the formation processes of thermal cracking, reforming and pyrolysis at the Baku refinery. Besides, the article presents historical chronicle of the research of the Caucasian oil, which was held by many prominent Russian scientists and engineers that contributed to the formation of the chemical processing areas of the Baku oil.
Keywords: Azerbaijan, Baku, Baku oil refineries, oil, field, installation, oil refineries, distillation cubes, equipment thermocracking, riforming, pyrolysis, technology, modernization, reconstruction.
REFERENCES
1. Aliyev N.A. Neft i neftyanoy faktor vekonomike Azerbaydzhana vXXI veke [Oil and oil factor in the economy of Azerbaijan in the XXI century]. Baku, 2010. 244 p.
2. Troshin A.K. Istoriya neftyanoytekhniki vRossii (XVII v. - vtoraya polovina XIX v.) [The history of oil engineering in Russia (the 17th century - the second half of the 19th century)]. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 1958. p.114
3. Movsumzade E.M. Zarozhdeniye peregonki apsheronskoy nefti i stanovleniye maslyanogo proizvodstva [The origin of the distillation of Apsheron oil and the formation of oil production]. Ufa, Reaktiv Publ., 1997. 296 p.
4. Lisichkin S.M. Ocherki po istorii razvitiya otechestvennoy neftyanoy promyshlennosti [Essays on the history of the development of the domestic oil industry]. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 1954. p. 403.
5. Obzor bakinskoy neftyanoy promyshlennosti za 1900 god [Review of the Baku oil industry for 1900]. Baku, 1901. 756 p.
6. Bovykin V. I. The Russian Oil and the Rothschilds. Voprosy istorii, 76, no. 4, pp. 27-41 (In Russian).
7. Aliyev I.G., Muradverdiyev A.SH. Azerbaydzhanskaya neft vpolitike mira [Azerbaijan oil in the world policy]. Baku, Azerbaydzhan Publ., 1997. 192 p.
8. Sergiyenko S.R. Ocherk razvitiya khimii i pererabotki nefti [Essay on the development of chemistry and oil refining]. Moscow, Akademiya nauk SSSR Publ., 1955. 310 p.
9. Ismailov, R.G. Ocherki razvitiya neftepererabatyvayushchey i neftekhimicheskoy promyshlennosti Azerbaydzhana [Essays on development of oil refining and petrochemical industry of Azerbaijan]. Moscow, Nauka Publ., 1968. 167 p.
10. Mir-Babayev M.F. Kratkaya istoriya azerbaydzhanskoy nefti [Brief history of
Azerbaijani oil]. Baku, Azerneshr Publ., 2009. 376 p.
11. Ibrahimov R. Azerbaijan Energy History and Policy: From Past Till Our Days. Energy and Azerbaijan: History, Strategy and Cooperation. Baku, 2013, pp. 8-11.
12. Obzor bakinskoy neftyanoy promyshlennosti za 1915 g [Review of the Baku oil industry for 1915 Baku]. Baku, 1916, vol. 2. p. 235.
13. Movsumzade E.M., Syrkin A.M. Ot drevney khimii do sovremennoy neftepererabotki [From ancient chemistry to modern oil refining]. Ufa, UGNTU Publ., 2000. 211 p.
14. Movsumzade E.M., Samedov V.A. Bakinskaya neft i voyenno-morskoy flot tsarskoy Rossii [Baku oil and the navy of tsarist Russia]. Ufa, Reaktiv Publ., 1996. 148 p.
15. Movsumzade E.M., Salayev F.M. Neftyanaya simfoniya [Oil symphony]. Moscow, Khimiya Publ., 2003. 163 p.
16. Mamed"yarov E.E., Movsumzade E.M. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2015, no. 4, pp. 44 - 47 (In Russian).
17. Baybakov N.K. Delo zhizni: Zapiski neftyanika [Business of life: Notes of the oilman]. Moscow, Sovetskaya Rossiya Publ., 1984. 352 p.
18. Matveychuk A.A. U istokov neftyanoy promyshlennosti Rossii [At the origins of the oil industry in Russia]. Moscow, Izvestiya Publ., 2000. 232 p.
19. Osbrink B. Imperiya Nobeley istoriya o znamenitykh shvedakh, bakinskoy nefti i revolyutsii v Rossii [Empire of Nobels: a story about the famous Swedes, Baku oil and the revolution in Russia]. Moscow, Algoritm Publ., 2014. 272 p.
20. Chirkov YU.G. Uglevodorodnyy chelovek [Hydrocarbon person]. Moscow, Akademicheskiy proyekt Publ., 2015. 447 p.
УДК 681.5
Контроль, сигнализация, измерение и регистрация нефтяных процессов и их поэтапное развитие
И.И. ХАСАНОВ, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа Е.А. ЛОГИНОВА, инженер
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: [email protected]
В работе рассмотрены контрольно-измерительные приборы и устройства в нефтегазовой отрасли. Кратко представлены этапы их развития, модернизация. Описаны электромеханические приборы (в основном приборы телемеханики), внедрение которых позволило делать измерения ряда параметров на расстоянии. Показаны внедрения данных устройств в нефтегазовую отрасль, что привело к более надежной работе всех систем. Отмечено, что внедрение новых измерительных систем и новых методов контроля параметров привело к созданию многонаправленных и многофункциональных телемеханических комплексов. Представлен датчик измерения частотный (ДДЧ), принцип его работы и возможность использования на нефтепромыслах.
Ключевые слова: контроль, автоматизация, измерительные приборы, датчик, преобразователь.
Исходной элементной базой устройств промышленной телемеханики являются электромеханические приборы, и прежде всего электромагнитные реле, электромоторные или шаговые распределители, на основе которых разработаны самые разнообразные релейные устройства телеуправления и телесигнализации. Внедрение этих устройств позволило измерять на расстоянии числоим-пульсными методами ряд параметров в нефтяной промышленности.
Наиболее важными задачами в области телемеханики, требующими своего решения, являются: оптимальное построение логических и функциональных блоков; оптимизация логических схем на реле; повышение надежности функционирования релейно-контактных элементов в режимах относительно высокой частоты срабатывания, что было принципиально недостижимо для этих элементов, неограниченный срок службы которых в статическом режиме являлся одним из их основных достоинств с точки зрения надежности.
Проблемы помехозащищенности, как правило, не привлекали к себе особого внимания исследователей, так как пропускная способность физических каналов связи практически использовалась в незначительной степени, а энергия сигналов была несоизмеримо велика по сравнению с уровнем помех.
С использованием в промышленной телемеханике уплотненных цепей появились новые проблемы и в области помехозащищенности.
На основе электронных ламп (1950-е годы) позднее получили развитие электронные одноканальные устройства телеизмерения.
Передача измерительной информации частотным методом в диапазоне тональных и даже ультразвуковых частот потребовала проведения многочисленных работ в области теории расчета и построения специфических узлов
частотного преобразования, теории расчета блоков стабилизации измерительных цепей и т. п.
Впервые удалось практически реализовать тот теоретический опыт, который накапливался в предыдущие периоды в области построения кодовых устройств телемеханики. Исчезли границы между передачей дискретной (сигналы положения или состояния двухпозиционных объектов и команды на их включение или отключение) и аналоговой (измерение контролируемых величин) информации, которые ранее развивались не только технически, но даже и организационно как два раздельных направления в технике телемеханики.
Комплексные устройства для автоматической передачи или приема технологической информации (телесигнализация, телеуправление, телеизмерение) стали повсеместно основным направлением развития телемеханики. Переход на новую базу в области логических элементов принципиально изменил подход к надежности. В отличие от реле для элементов нового класса характерно большое число срабатываний, что позволило использовать более сложные алгоритмы обработки сигналов.
В этот период идет поиск наиболее рациональной бесконтактной логики: от феррит-диодных или пермаллоевых элементов до транзисторной логики. С целью повышения надежности функционирования элементов и их помехоустойчивости стали использовать достаточно эффективные методы кодирования, так как возрастающие скорости и объемы передачи информации даже по физическим цепям привели к более эффективному использованию пропускной способности канала.
Переход на новую элементную базу осуществлялся одновременно с переходом на новый уровень алгоритмических и схемно-технических решений. Это связано с тем, что в телемеханике быстрыми темпами шел процесс организации совместной работы средств телемеханики и ЭВМ, образуя своеобразное дистанционное устройство связи с объектом (УСО). Для начальных этапов становления нефтепромысловой телемеханики характерно развитие разнообразных методов передачи сигналов телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ) при сравнительно небольшом суммарном числе сигналов в одном специализированном устройстве ТУ-ТС или ТИ. Были разработаны десятки специализированных устройств с различными принципами построения и характеристиками, методами передачи и объемами передаваемой информации.
До начала 1960-х годов такие устройства создавались на базе релейно-контактных и ламповых элементов. Позже стали пользоваться бесконтактными магнитными, транзисторными и другими элементами. Ограниченность сведений о необходимых объектах телемеханических операций и методах телеизмерения технологических параметров привела к тому, что первые устройства были разработаны применительно к условиям отдельных нефтедобывающих районов, участков и даже несовершенных технологических схем.
Эти устройства выполняли сравнительно небольшое число телемеханических операций и отличались лишь отдельными схемами и конструктивными решениями. Не нашел своего решения и вопрос автоматизации групповых замерных устройств (ГЗУ) для измерения дебита нефтяных скважин. Только с разработкой автоматического группового мерника (АГМ) было осуществлено автоматическое программное измерение дебита нефтяных скважин при групповом сборе нефти, нашедшее наиболее широкое применение в южных нефтедобывающих районах страны, где преимущественно используется трапный замер.
С усовершенствованием технологической структуры нефтепромыслов и внедрением перспективных методов контроля параметров нефтяных скважин информационная емкость систем управления и контроля быстро возрастала, что привело к целесообразности создания многонаправленных и многофункциональных телемеханических комплексов, позволяющих на многочисленных территориально рассредоточенных технологических объектах проводить телеизмерение текущих (ТИТ) и интегральных (ТИИ) значений различных режимных и расходных параметров; масштабную телединамометрию (ТД) и др. С другой стороны, эта необходимость была вызвана тем, что создание устройств специализированного применения каждый раз требовало все больших затрат времени и усилий, так как зачастую они успевали морально устареть еще до широкого их внедрения в промышленность.
В начале 1970-х годов происходит интенсивное построение аппаратуры на типовых узлах и блоках; существенное изменение подхода к построению устройства; выработка рациональных методов передачи информации; переход к адресным и комбинированным устройствам; широкое использование полупроводниковой техники.
Однако к достоверности передачи информации возрастали требования, в свою очередь, связанные с выдвижением новых задач передачи и улучшения качества каналов связи нефтепромысловой телемеханики. Ввиду этого большое распространение получили устройства с частотным методом селекции, в которых в качестве избирательных признаков для выбора и исполнения команд использовались импульсы с частотным заполнением.
В качестве канала для передачи информации на сравнительно большие расстояния в устройствах использовали телефонные линии связи.
Создание устройств, удовлетворяющих новым требованиям, оказалось возможным с разработкой новой элементной базы второго поколения - логических и функциональных субблоков комплекса. Первым таким устройством явился созданный в 1965-1968 годах в НИПИ Нефтехимав-томат совместно с Грозненским филиалом ВНИИКАНеф-тегаза (ныне НПО «Промавтоматика») телемеханический комплекс ПАТ «Нефтяник» (ТМ-600). С его установкой, с одной стороны, полностью решались вопросы телемеханизации ГЗУ для измерения дебита нефтяных скважин, с другой - телеуправление скважинами с различными способами эксплуатации, телеконтроль за их функционировани-
ем и управление работой ГЗУ с помощью этого комплекса осуществлялись одновременно. При его эксплуатации был разработан модернизированный вариант с улучшенными техническими характеристиками ТМ-600М и специализированный вариант для морских нефтегазодобывающих предприятий (НГДП) эстакадного типа - комплекс «Каспий».
Телемеханические комплексы автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) подвергались существенным изменениям, так как к ним предъявлялись новые требования:
- осуществление обмена информацией между пунктом управления на уровне цехов по добыче нефти и вычислительной машиной на уровне центральной инженерно-технологической службы НГДП;
- формирование управляющих команд и передача их на контролируемые объекты.
Перспективным становится обеспечение совместной работы телемеханических комплексов и управляющих вычислительных машин с возложением на последние функций обработки информации, формирования управляющих воздействий, стабилизации состояния объектов, оптимизации заданий и др.
Приобретает немаловажное значение возможность подключения различных первичных измерительных устройств (вибрационно-массовых расходомеров, плотномеров, датчиков расхода электроэнергии и др.), локальных устройств управления, блоков местной автоматики, разработанных и усовершенствованных в последние годы. В связи с этим по результатам исследований была разработана автоматическая система управления (стабилизации) режимами работы группы газлифтных скважин, подключенных к одной газораспределительной батарее (ГРБ).
Работа системы управления происходит автоматически, то есть по окончании регулирования параметра последнего объекта по сигналу с узла времени начинается второй цикл опроса объектов и т. д. При отклонении параметра от заданных установок на шаговый привод регулирующего вентиля в каждом цикле осуществляется единичное воздействие одинаковой длительности независимо от величины отклонения.
Количество обслуживаемых объектов - до 16; возможность изменения величины установок для каждого объекта - до 1000 с шагом изменения 10; длительность регулирующего импульса - 1,25 или 2,5 с; интервал времени повторения цикла регулирования - 2; 4; 8 мин.
Датчик давления частотный (ДДЧ) предназначен для измерения давления путем преобразования измеряемого давления неагрессивных в отношении медных сплавов и стали газов, паров и некристаллизующихся жидкостей в пропорциональный электрический частотный сигнал.
Основной областью применения ДДЧ являются системы телемеханики для рассредоточенных объектов добычи нефти (ПАТ «Нефтяник» модификация ТМ-600М), управляющий комплекс технических средств для АСУ ТП газлифтной добычи нефти, а также другие устройства, в которых происходит преобразование давления в частоту переменного тока и которые могут устанавливаться во взрывоопасных помещениях всех классов.
Преобразователь перепада давления предназначен для непрерывной выдачи информации об изменяемом перепаде (разности) давления неагрессивных в отношении медных сплавов и стали, газов, паров и некристаллизу-ющихся жидкостей в виде унифицированного частотного сигнала ГСП по ГОСТ 26.010-80.
Преобразователь предназначен для работы в комплекте управляющего комплекса технических средств для АСУ
