Императив нефтеперегонного куба

16 Янв 2014

Императив нефтеперегонного куба

К 190-летию возникновения переработки нефти в России.

Александр Матвейчук, кандидат исторических наук, действительный член РАЕН

В настоящее время нашу цивилизацию невозможно представить без нефти. И её по праву называют "чёрным золотом", ведь из этого уникального природного ископаемого сейчас получают огромное количество изделий для всех сфер жизнедеятельности человека. И все это было достигнуто в течение почти двух столетий напряжённым трудом целого ряда российских и зарубежных учёных, инженеров и техников на основе поступательного применения инноваций и создания высокотехнологичных производств в области переработки нефти.

СНИМАЯ ЗАВЕСУ ВРЕМЕНИ
Процесс дистилляции нефти был известен ещё в античные времена. В IV веке н. э., с появлением соответствующего лабораторного оборудования процесс дистилляции различных жидкостей, в том числе и нефти, прочно вошёл в арсенал алхимиков. Эмпирическая алхимия тех далёких времён проложила путь прямому научному эксперименту в Средние века.

Известно, что великий арабский врач и философ Авиценна (980-1037) проводил многократную дистилляцию нефти, а арабские учёные XIII века Аль-Барави и Аль-Квазвини в своих работах сообщили ряд сведений об опытах перегонки нефти.

В 1613 г. японский предприниматель Магара построил первую в стране кубовую установку для перегонки нефти, добываемой из поверхностных выходов.

В 1625 г. в Страсбурге была напечатана брошюра Иогана Волка в которой описан процесс перегонки нефти и приведены эскизы перегонных устройств.

В 1745 г. французский король Людовик XV подписал концессионное разрешение дворянину Б. де ла Саблонье на эксплуатацию нефтяной залежи в одном из районов страны, где тот пробурил ручным способом несколько скважин, а также построил небольшой нефтеперегонный завод с несколькими кубами, действовавший вплоть до 1785 года.

МОСКОВСКАЯ ОДИССЕЯ АРХАНГЕЛОГОРОДЦА ПРЯДУНОВА
Что касается России, то первые сведения о попытках перегонки нефти относятся ко второй четверти XVIII века. Так, 23 апреля 1741 г. в лаборатории Петербургской Академии наук академик Иоганн Амман (1707-1741) завершил анализ "пробной нефти серных самарских заводов", найденной рудознатцем Яковом Шаханиным. В своём отчёте он указал: "Сверх сего можно оную в лампадах вместо светильни употреблять, ежели самые тонкие и лёгкие её частицы через дистилляцию отделять".

В Государственном архиве древних актов в Москве хранятся документы, повествующие о трагической судьбе первого российского нефтепромышленника Фёдора Прядунова (1694-1753), начавшего добычу нефти в 1746 г. на реке Ухте в Печорском крае. Там же имеются сведения и о перегонке 40 пудов ухтинской нефти, осуществлённой им 19 октября 1748 г. в московской лаборатории Берг-коллегии. Полученный продукт, "двоенную нефть", предприниматель использовал как чудодейственное лечебное средство, что и стало первым звеном в череде последующих несчастий, окончившихся его смертью в марте 1853 г. в долговой тюрьме.

В дооктябрьской литературе мельком упоминается о функционировании в 1760-х годах в одной из деревень Ярегского уезда Архангелогородской губернии "фабрики для переделки нефти", которой управлял купец Михаил Баженов, продолжатель дела Прядунова, но в архивах подтверждения подобному факту найти не удалось.

НЕФТЯНОЙ ПОЧИН БРАТЬЕВ ДУБИНИНЫХ
Начало 1820-х годов связано с весьма примечательным событием на Северном Кавказе, ставшим важной вехой в истории отечественного нефтяного дела. Здесь начали свою деятельность крепостные крестьяне из села Нижний Ландрех, Гороховецкого уезда, Владимирской губернии – братья Василий, Герасим и Макар Дубинины, отпущенные их помещицей, графиней С. В. Паниной на денежный оброк.

Вначале братья занимались мелкой торговлей, а затем, в 1823 г., применив свой опыт в деле смолокурения, они построили в районе аула Акки-Юрт, недалеко от Моздока, однокубовую нефтеперегонную установку. Надо отметить, что сам принцип и аппаратурное обеспечения процесса они полностью позаимствовали из техники скипидарного производства. Их нефтеперегонная установка периодического действия представляла собой железный куб ёмкостью 40 вёдер, вмазанный в кирпичную печь и накрытый медной крышкой, от которой отходила медная труба через деревянную ёмкость, наполненную водой. Из этого своеобразного холодильника продукт перегонки, "белая нефть", по трубе направлялся в деревянное ведро. При этом из 40 вёдер нефти, доставленной из "нефтяных источников" вблизи селений Магомет-Юрт и Ачалуки, получалось 16 вёдер дистиллята (одно ведро вмещало 12,299 л).

"Белая нефть" братьев Дубининых поставлялась в основном в аптеки в качестве лекарственного препарата, хотя в исторической литературе говорится и о попытках освещения ею помещений.

Семейное предприятие Дубининых действовало более 20 лет. Однако, оставаясь крепостными и выплачивая увеличивающийся с каждым годом оброк, они в итоге оказались в сложном финансовом положении. Пытаясь найти выход, они в 1842 г. открыли небольшую лавку в Пятигорске, но её доход не покрывал издержки нефтеперегонного производства. Поэтому 17 марта 1844 г. братья Дубинины направили на рассмотрение пятигорскому окружному начальнику, полковнику Принцу прошение. Они писали: "Мы осмеливаемся объяснить высокому начальству, что желали распространить нефтяную промышленность и торговлю здесь и в России более, но не имеем к тому достаточного капитала. А потому всепокорнейше просим в награду двадцатилетия трудов наших и споспешествования к развитию внутренней российского производства, нефтяной торговли дозволить отпуск нам с казённых источников, находящихся близ крепости Грозная, в течение пяти лет чёрной нефти по 60 бочек каждый год безденежно с дозволением нам свободно вывозить на Кавказе и в России и производить продажу по вольной цене как выделанную "белую", так и остатки от выварки её, чёрную. Если невозможно сделать отпуск нефти нам безденежно, то выдать нам из казны денежное пособие суммой 7 тыс. рублей серебром".

Так и не дождавшись в течение двух лет положительного решения, 9 августа 1846 г. они направили новое прошение уже в адрес наместника Кавказа, генерал-адъютанта Михаила Воронцова: "Сиятельнейший князь! Мы, Дубинины, более 20 лет при добывании в горах нефти среди беспрестанных опасностей от неприятельских нападений горных народов непрерывно усердствуем желанию правительства , которое заботится о вывозе сюда из внутренних губерний всякого рода промышленных и ремесленных людей, дабы более распространить торговлю и ремесленную отрасль… Мы производили вывоз сего материала в течение 20 лет многими тысячами пудов во внутрь России, чем сильно стеснили заграничный привоз сей потребности с унижением цены, которая от 120 рублей сделалась 40 рублей ассигнациями за пуд".

Кавказский наместник обратил внимание на обращение крепостных предпринимателей и 13 октября 1847 г. Василий Дубинин был удостоен "монаршей награды", серебряной медали "За полезное" на Владимировской ленте, а вот финансовой помощи от властей братья так и не дождались. Вскоре разбойное нападение на аул Акки-Юрт одного из отрядов горцев из формирований имама Шамиля и уничтожение нефтеперегонного куба подвели окончательную черту под более чем двадцатилетней историей предприятия крестьян Дубининых.

В своём обращении к главе Кавказского края братья Дубинины подчеркнули, что они "открыли своим старанием способ очищения нефти из натурального чёрного цвета в белый". "Такой способ очищения здесь не был известен до нас никому, и мы не удержали его в тайне для одной своей выгоды, но споспешествуя общей пользе немедленно открыли всем жителям в городе Моздоке, от которого недалеко источники находятся, бескорыстно приучили к тому и других промышленников….", – писали они.

И действительно, их примеру последовали предприниматели Николай Авдюнин, Василий Швецов, Иван Тамазов, купец Сухоруков, которые в течение некоторого времени продолжили переработку нефти на однокубовых установках.

Дальнейшее развитие нефтеперегонное дело на Северном Кавказе получило в начале 1860-х годов, когда на грозненские нефтяные промыслы обратил внимание бакинский откупщик Иван Мирзоев. В 1864 г. в Грозненской балке по проекту изобретателя Джевата Меликова им был построен нефтеперегонный завод.

Описание этого предприятия привёл горный инженер Евгений Юшкин в своей книге "Начало Грозненской нефтепромышленности в очерках" (1909 г.): "В 50-ти саженях от колодцев помещались два небольших здания с перегонными кубами и холодильниками, для действия которых нефть и воду доставляли колодцы. Нефть из колодцев по трубам шла в закрытый каменный бассейн, на 3 тыс. пудов вместимости, для отстойки; ручным насосом нефть перекачивалась в деревянный закрытый чан на 900 пудов для окончательной отстойки и далее самотёком на завод, имеющий в двух зданиях семь кубов общей ёмкостью 1880 ведер…".

На заводе Мирзоева ежемесячно перерабатывалось около 36 тыс. пудов нефти. Доставка дистиллята потребителям производилась на арбах в чинаровых бочках. Существенным недостатком этого производства являлось отсутствие в технологическом процессе этапа кислотно-щелочной очистки дистиллята, что препятствовало его широкому применению в качестве эффективного осветительного материала.

"ПРОЖЕКТЫ" МАЙОРА ВОСКОБОЙНИКОВА
Ещё одна инновационная попытка была сделана в 1830-х годах на Апшеронском полуострове майором Корпуса горных инженеров Николаем Воскобойниковым (1801-после 1860), который в то время занимал должность директора Бакинских и Ширванских нефтяных и соляных промыслов. С середины 1834 г. он начал опыты по перегонке "лёгкой" сураханской и "тяжёлой" балаханской нефти и убедился, что полученные им продукты перегонки – "прозрачная и бесцветная эссенция нефти" и "зеленовато-желтая эссенция нефти" – сгорали без копоти, и "свет ламп был более ярким, чем от свеч".

В конце лета 1834 г. горный инженер Воскобойников подаёт Главноуправляющему в Грузии, генералу от инфантерии Григорию Розену (1782-1841) рапорт "Об очищении на бакинских и ширванских промыслах "белой" нефти посредством перегоночного снаряда и заготовления для хранения оной железных бочонков". В этом документе он подчеркнул: "Полезно было бы очищать её через перегонку на месте же, что для казны весьма мало будет стоить, ибо близ самих колодцев "белой" нефти имеются естественные огни; выгода же от получения очищенной нефти состоит в том, что нефть сия может продаваться по высокой цене и притом в большом количестве".

14 ноября 1834 г. этот рапорт был рассмотрен членами Учёного комитета Корпуса горных инженеров и получил полное одобрение. Академик Герман Гесс (1802-1850) дал положительное заключение, на основании которого Департамент мануфактур Министерства финансов постановил: "1. Предложить химикам заняться разложением нефти как "белой", так и "чёрной" и определением свойств её, так составных или получаемых из неё частей и сведения таковые обнародовать. 2. В то же время для ближайшего открытия сбыта оной испытать: нельзя ли употребить её для составления лаков на чугун и железо и вообще на все те потребности, на которые идёт скипидар, а также для получения сажи, входящей в состав типографских чернил, и различествует ли "чёрная" нефть от смолы, добываемой из земляного угля, наконец, нельзя ли собирать копоть, происходящую от естественных огней нефти, которая как красящее вещество могла бы употребляться для кожевенных заводов".

24 января 1835 г. министр финансов Федор Вронченко (1779-1852) подписал предписание "директору минеральных промыслов инженер-майору Воскобойникову", где указал: "О заготовлении на бакинских минеральных промыслах до 1 тыс. пудов очищенной нефти, для отправления оной чрез Астрахань в Россию".

Интересные подробности о проекте Балаханского завода находятся в донесении Грузинской казённой экспедиции № 6849 от 10 ноября 1837 г. в Департамент горных и соляных дел Министерства финансов. Там имеется упоминание о рапорте инженер-майора Воскобойникова № 322 от 12 июня 1837 г. в котором тот сообщает что он, "окончив занятия по устройству бакинских амбаров, требовавших постоянного пребывания его в Баку, на днях отправляется в деревни Балаханы и Сураханы для устройства там перегоночных снарядов для получения "белой" нефти из "чёрной"".

Далее подчеркнуто, что "для получения "белой" нефти из "чёрной" придуман им новый снаряд, представляющий все выгоды к сохранению остатков "чёрной" нефти от изменения её в качестве".

Обратив внимание на естественные выходы природного газа, Воскобойников предусмотрел его использование в качестве топлива. "Сверх того, открыты им около деревни Балаханы естественные огни, которые могут служить к действию нескольких перегонных снарядов, чрез что значительно сберегутся расходы при перегонке "белой" нефти", – говорится в рапорте. Следует отметить, что это был первый в России опыт промышленного использования природного газа.

Подробные сведения о техническом оснащении и оборудовании Балаханского завода содержаться в чертежах и описании этого предприятия, хранящихся в Российском государственном историческом архиве в Санкт-Петербурге. Согласно им, в головном здании были установлены перегонные четырехугольные котлы, изготовленные из кровельного железа. Каждый из них состоял из двух частей. Верхняя часть плотно покрывала нижнюю в виде колпака. К верхней части присоединялись две трубы для отвода паров в приёмники. Вначале в котёл заливалась вода через трубу, вставленную в отверстие в верхней части; затем на её поверхность наливалась нефть. Котлы поддерживались железными балками и вмуровывались в печь. Трубы проходили через резервуары с охлаждающей водой. Приёмник перегнанной нефти представлял собой железный цилиндр, погружённый в круглый чан, наполненный водой. Для нагревания нефти под котлами сжигался природный газ, который отбирался из ближайших газовых источников и собирался в особых резервуарах, а затем по трубам подводился к горелкам. Газовая горелка была сделана из железной трубы с мелкими отверстиями наверху. Продукты сгорания по каналу направлялись к дымовой трубе и на своём пути нагревали медный бак с водой, которая подливалась в котёл для предохранения нефти от пригара.

Из "лёгкой" сураханской нефти на заводе получалось 83,9% осветительного дистиллята и 12,5% нефтяных остатков, а вот "тяжёлая" балаханская нефть давала только 10% дистиллята и 85% остатков…

Обстоятельства сложились так, что Балаханский завод действовал весьма непродолжительное время, с ноября 1837 г. по август 1838 г. За девять месяцев на нём было произведено свыше 900 пудов "осветительного масла", которое было отправлено в Астрахань. Но поскольку дистиллят не подвергался кислотно-щелочной очистке, то при его хранении и транспортировке имеющиеся в нём нефтяные кислоты вызвали коррозию стенок железных бочек, что изменяло цвет продукта и значительно ухудшило его горючие свойства.

Большие производственные расходы, высокая стоимость доставки готовой продукции привели к тому, что завод оказался убыточен. Причиной многочисленных бед стало и отстранение от дел инженер-майора Воскобойникова, который по клеветническому доносу в тот период находился под следствием. А вновь назначенный директор промыслов устранился от данных забот. В итоге в начале 1839 г. завод прекратил своё существование.

Несмотря на это, следует подчеркнуть, что балаханский проект не остался бесплодным, некоторые технические решения, найденные горным инженером Воскобойниковым, всё же оказали определённое влияние на последующее развитие нефтеперегонного производства в России.

ДВАДЦАТЬ ДНЕЙ ИЗ ЖИЗНИ ДМИТРИЯ МЕНДЕЛЕЕВА
Более успешная попытка усовершенствовать технологии переработки нефти была предпринята в начале 1860-х годов на Апшеронском полуострове. Она была связана с началом плодотворной деятельности в отечественной нефтяной промышленности великого русского учёного Дмитрия Менделеева (1834-1907). Вот как впоследствии он об этом вспоминал: "В 1863 г. В. А. Кокорев пригласил меня, тогда служившего доцентом в Санкт-Петербургском университете, съездить в Баку, осмотреть всё дело и решить: как можно сделать дело выгодным, если нельзя, то закрыть завод… Тогда я и был первый раз в Баку. С этого начинается моё знакомство с нефтяным делом".

Завод, о котором идёт речь, в 1859 г. был построен вблизи Баку Закаспийским торговым товариществом по немецкому проекту, предусматривающему ретортное производство осветительного материала из "кира" (минеральной породы, пропитанной выветрившейся нефтью). Однако поскольку выход осветительного продукта, "фотонафтиля", получился незначительным, то в 1862 г. производство было переведено на переработку нефти посредством перегонных кубов. Но и здесь ожидаемый успех не был достигнут, и тогда глава фирмы, известный предприниматель Василий Кокорев (1817 – 1889) решил обратиться к восходящей звезде российской химической науки Дмитрию Менделееву, лауреату Демидовской премии и автору курса "Органическая химия".

20 августа 1863 г. приват-доцент Санкт-Петербургского университета Дмитрий Менделеев выехал из столицы и в первые дни сентября 1863 г. он прибыл в Баку. Всего лишь 20 дней он провёл на Апшеронском полуострове, но именно они стали поистине решающими для дальнейшего развития российской нефтяной промышленности.

Вполне понятно, что сейчас уже весьма трудно восстановить полную картину деятельности Менделеева на Апшеронском полуострове. Одна часть его работы на Сураханском заводе, несомненно, была направлена на совершенствование технологического процесса перегонки нефти. Его помощником в этом деле стал магистр фармации Василий (Вильгельм) Эйхлер (1832-1891).

За неполные три недели они провели целую серию опытных перегонок, включая вторичные разгонки полученных дистиллятов с отбором 50-градусных фракций. Это позволило внести существенные изменения в конструкцию перегонных кубов и внедрить в производство проточные холодильники. Весьма существенным результатом стала разработка новой технологии очистки полученного осветительного продукта. Дело в том, что после первичной перегонки керосиновый дистиллят содержал как непредельные углеводороды, так и кислотные и сернистые соединения. При горении такого продукта возникал неприятный запах, а коптящее, неустойчивое пламя не могло обеспечить достаточное освещение.

Для устранения этих негативных явлений учёные провели опыты по щелочной обработке керосина с последующим подкислением соляной кислотой с целью удаления следов щёлочи. Затем они изучили действие серной кислоты на дистилляты уже при тщательном перемешивании. В итоге они подготовили обстоятельное заключение, содержавшее новаторские идеи по совершенствованию технологии. Впоследствии Дмитрий Менделеев упомянул об этом весьма лаконично: "Часть этих предложений, вместе с Эйхлером, была тотчас осуществлена, что и послужило к тому, что Сураханский завод стал давать доход, несмотря на то, что цены керосина стали падать".

А через десять лет, оценивая уровень проделанной работы, он подчеркнул: "…приёмы переработки нефти, употреблённые в прошлом десятилетии на бакинском заводе, очевидно, ни от кого не заимствованные, могли быть поучительными для многих".

В 1865 г. Суруханский завод впервые принял участие во Всероссийской мануфактурной выставке, проводимой в Москве. В её указателе об этом было сказано так: "Главным экспонентом минерального масла было Закаспийское торговое товарищество В. А. Кокорев и Компания… По ровности горения он не уступает лучшему пенсильванскому маслу… Фотонафтиль г. Кокорева известен в Москве и по Поволжью и конкурирует с привозимым пенсильванским маслом". Большая серебряная медаль, присуждённая данной продукции, стала первой наградой для российских нефтепродуктов на всероссийских выставках.

КУБАНСКИЙ ПРОРЫВ ПОЛКОВНИКА НОВОСИЛЬЦЕВА
Следующая попытка совершенствования технологии нефтепереработки была сделана в конце 1870-х годов на Кубани. Это стало возможным благодаря активной предпринимательской деятельности гвардии полковника Ардалиона Новосильцева (1816–1878), арендатора нефтяных промыслов Кубанской области. Именно на его промысле, в долине реки Кудако, 3 февраля (15) февраля 1866 г. из скважины № 1 с глубины 123,5 футов (37,6 м) был получен первый в России нефтяной фонтан.

Вскоре объёмы добываемой нефти стали столь значительны, что Новосильцев принял решение построить нефтеперегонный завод, оснащенный самым современным оборудованием для того времени. Он нашёл для предприятия удачное место, на берегу Керченского залива, возле остатков старой крепости Фаногории. В 1867 г. были начаты подготовительные работы, а через год приступили к монтажу паровых машин и аппаратов, которые были доставлены из Глазго (Великобритания). Строительством и монтажом оборудования руководил опытный американский специалист Джон Констант, назначенный управляющим заводом.

Строительная площадка своими размерами производила большое впечатление на современников. Так, авторитетный "Горный журнал" в октябре 1867 г. в статье "Новые месторождения полезных ископаемых в Кубанской области" отметил: "Громадные железные сооружения этого завода, его котлы и резервуары виднеются уже за 25 верст приближающемуся с моря путнику и поражают своей величиной". И действительно, размах этого предприятия для того времени был невиданный. На заводе имелось 20 стальных горизонтальных перегонных кубов, каждый объёмом 1500 вёдер. Возле каждого куба были установлены конденсаторы-холодильники со спиральными трубами диаметром 7 дюймов.

Сырая нефть закачивалась паровыми насосами в два больших резервуара, установленных на высоких опорах, где производился её отстой. Затем она самотёком поступала в перегонные кубы. Впервые в России перегонка нефти осуществлялась под перегретым паром. Далее фракции нефти подавались в "разделительное устройство", а затем в подземные резервуары. Из них дистилляты перекачивались на кислотно-щелочную обработку в аппаратах с механическими мешалками, приводимыми в действие благодаря отдельной паровой машине мощностью 40 л. с.

Посетивший Кубань осенью 1876 г. известный учёный, профессор Горного института Конон Лисенко (1836-1903) дал высокую оценку постановке там нефтеперегонного дела: "Фанагорийский завод г-на Новосильцева в отношении выгодности промышленных условий не имеет себе подобных. Но он отличается от всех видимых мною заводов кроме того: 1) системой перегонки; 2) особым расположением частей завода; 3) изяществом и доброкачественностью отделки всех отдельных приборов… Мне кажется, что в некоторых отношениях он мог бы служить образцом для заводов окрестностей Баку".

На Всероссийской мануфактурной выставке 1870 г. Ардалион Новосильцев впервые представил промышленному сообществу весомые результаты своей деятельности, демонстрируя образцы нефти, газолина, фотогена, минерального и экипажного масла, нефтяного дегтя.

Имя гвардии полковника Новосильцева стало широко известным в России, бойкие хроникеры даже придумали для него звучное прозвище "русский Крез". Однако уже в начале 1870-х годов в судьбе предпринимателя наступила чёрная полоса, повлекшая лавину финансовых проблем и приведшая к трагическому финалу. 6 декабря 1878 г., находясь в Симферополе, Ардалион Новосильцев скоропостижно скончался.

К сожалению, достойных продолжателей его дела так и не нашлось. Нефтеперегонный завод сначала был остановлен "на время", а затем его оборудование было демонтировано и распродано по частям различным российским предпринимателям. Однако именно таким образом инновационные решения Фаногорийского завода нашли своё применение и на Апшеронском полуострове, и в Поволжье.

НИЖЕГОРОДСКИЕ ОЛЕОНАФТЫ ВИКТОРА РАГОЗИНА
Особенностью бакинской нефти было то, что после её прямой перегонки выход основного товарного продукта, керосина, составлял чуть более 30%, а оставшиеся "нефтяные отбросы" попросту уничтожались, сливались в море или сжигались. С этим не мог смириться талантливый изобретатель и предприниматель Виктор Иванович Рагозин (1833-1901), выпускник Московского университета. В начале 1870-х годов он приступил к опытам по разложению нефтяных остатков (мазута) в лаборатории, организованной непосредственно в его квартире в Нижнем Новгороде.

Впоследствии он писал об этом так: "Заинтересовавшись русской нефтью, я принялся за изучение её отбросов, думал, что в утилизации их лежит корень всего дела, и стал фабрикантом смазочных масел из остатков, получаемых после выделки керосина, которые обыкновенно сжигались без всякой пользы". Он провёл успешные опыты по дробной перегонке нефтяных остатков под перегретым паром с выделением порций дистиллятов.

Весной 1874 г. Виктор Рагозин обратился с письмом к министру финансов России Михаилу Рейтерну, где обосновал необходимость проведения опытов по получению смазочных масел в заводских условиях с использованием нового типа оборудования. Дело дошло до императора Александра II, и 6 ноября 1874 г. появилось "Высочайшее повеление о производстве опытов на вновь устраиваемых фотогеновых заводах" следующего содержания: "По всеподданнейшему докладу Министра финансов прошения Нижегородского купца Рагозина о разрешении ему с целью испытания нового способа выделки керосина, в особенности, смазочного масла из нефти, устроить временный фотогеновый завод, на котором перегонных кубов не было бы вовсе, а вместо них поставлены были бы особого рода камеры, в которых нефть разлагалась бы от действия жара".

В 1875 г. Виктор Рагозин построил в Нижнем Новгороде, на берегу Волги свой опытный завод. Здесь он окончательно отработал технологию получения смазочных масел из мазута с помощью перегретого пара. Вот как об этом сказано в книге профессора Конона Лисенко "Нефтяное производство" (1876 г.): "Завод Рагозина в Нижнем Новгороде – смазочных масел, первый из виденных мною заводов. Он… состоит из одного перегонного куба в 60 вёдер ёмкостью, в котором нефтяные остатки или бакинская тяжёлая нефть перегоняются при помощи перегретого пара. Куб с тремя шлемами и тремя змеевиками. Сначала отгоняется керосин, затем идут смазочные масла, продукты собираются в вёдра, сливаются в чаны, где отстаиваются, затем очищаются серной кислотой, слабым щелоком и ещё раз водой".

14 ноября 1875 г. профессор Санкт-Петербургского технологического института Федор Бейльштейн (1838-1906) дал положительное заключение по итогам исследования двух сортов "олеонафтов" – машинного и веретенного. Затем в течение нескольких месяцев были проведены успешные испытания масел в производственных условиях: в мастерских Санкт-Петербургского арсенала, на Колпинском заводе, в мастерских Общества Российских железных дорог и на механическом заводе Г. Клеля. Таким образом, Виктор Рагозин совершил инновационный прорыв – превратил отходы керосинового производства в ценное сырьё для получения нового продукта, смазочных масел, названных им "олеонафты". В них остро нуждались отечественная промышленность, водный и железнодорожный транспорт.

Технология, отработанная на опытном производстве, дала все основания для расширения дела. И в небольшом уездном городке Балахне, находившемся в 34 км от Нижнего Новгорода, в конце 1878 г. Рагозин ввёл в эксплуатацию масляный завод, ставший вскоре главной промышленной достопримечательностью всей губернии. Уже в первый год на нём было произведено около 100 тыс. пудов превосходных смазочных масел с использованием прогрессивной для того времени технологической схемы. Сначала мазут нагревали до 300 градусов Цельсия, затем через него пропускали перегретый водяной пар, который увлекал за собой масленые фракции в холодильное устройство, где они отделялись от воды. После чего следовала операция кислотно-щелочной обработки дистиллята. И хотя многие из этих технологий не были новостью в мировой нефтепереработке, использование именно бакинского мазута, сочетание отдельных процессов и их режимов, аппаратное обеспечение, ассортимент получаемых масел, вдумчивое применение обстоятельных лабораторных исследований – всё это имело подлинно новаторский характер. Следует также добавить, что на Балахнинском заводе впервые в России была внедрена переработка "кислотных отбросов".

Новые смазочные материалы из Балахны быстро получили широкое признание у требовательного российского потребителя. А затем, весной 1878 г. Виктор Рагозин решил представить свои нефтяные масла на Всемирной выставке в Париж, где их ждал невероятный успех. Решением международного жюри русские "олеонафты" были удостоены золотой медали.

Ещё одной высокой оценкой качества продукции Балахнинского завода на европейском рынке стало присуждение ей осенью 1879 г. золотой медали авторитетной французской Национальной академии сельского хозяйства, промышленности и торговли (Academie Nationale Agricole Manufacturiere et Commerciale). А в следующем году предприятие "Товарищества В. И. Рагозин Ко" достигло пика своего развития. В справочном издании "Указатель фабрик и заводов Европейской России с царством Польским и великим княжеством Финляндским" (1880 г.) приводятся следующие сведения о его работе в 1879 г.: "На заводе 22 перегонных аппарата и 14 паровых маши. Изготовлено минерального масла различных сортов и смазочных мазей, всего до 730 00 пудов. Произведено – на 1 800 000 руб. Рабочих – 369 человек".

Путь, пройденный от первых опытов Виктора Рагозина в домашней лаборатории в Нижнем Новгороде до сооружения Балахнинского завода и внедрения там эффективной технологии получения новых нефтяных масел, был сложен и тернист. Уникальный характер опытно-промышленного предприятия в значительной мере определил дальнейшую стратегию Виктора Рагозина. Вскоре он приступил к строительству нового завода вблизи села Константиново в Ярославской губернии.

Темпы его сооружения поразили промышленное сообщество: в марте 1879 г. был заложен первый фундамент под заводские корпуса, а в сентябре того же года уже была получена первая продукция. Во многом здесь сказался удачный выбор генерального подрядчика, которым стала "Строительная контора инженера А. В. Бари", где техническим директором работал выдающийся русский изобретатель, инженер-механик Владимир Шухов (1853-1939). Ряд вспомогательных заводских технологических установок был спроектирован талантливым нижегородским изобретателем Василием Калашниковым (1849 -1908). В частности, он сконструировал уникальный паронагреватель, способный доводить температуру водяного пара до 400 градусов Цельсия. Кроме того, им был построен высокопроизводительный аппарат для перемешивания дистиллятов масел при очистке их серной кислотой.

В целом на Константиновском заводе Виктору Рагозину и его соратникам удалось решить большой круг научно-технических, организационных и экономических вопросов. Благодаря этому было создано комплексное, интегрированное, массовое промышленное производство смазочных масел. Применение высокопроизводительного оборудования в сочетании с эффективной технологией (перегонка с перегретым водяным паром, противоток холодного сырья и горячих нефтепродуктов, кислотно-щелочная очистка керосиновых и масляных дистиллятов) обеспечили заводу хорошие позиции. Он неуклонно наращивал объёмы выпуска продукции и расширял её ассортимент.

В первый год на заводе производилось четыре сорта смазочных масел: веретенное, машинное, вагонное зимнее и вагонное летнее. А затем появились и другие сорта: цилиндровое и соляровое. Кроме того, к значимым достижениям Виктора Рагозина можно также отнести новаторские методы рекламы, маркетинга и стимулирования спроса. В справочном издании "Указатель фабрик и заводов Европейской России с царством Польским и великим княжеством Финляндским" (1880 г.) приводятся следующие сведения о работе Константиновского завода за последние три месяца 1879 г.: "На заводе 10 паровых машин. Выделано до 570 000 пудов минерального масла различных сортов. Произведено - на 1 400 000 руб. Рабочих – 205 чел."

4 апреля 1880 г. император Александр II "высочайше" утвердил устав первой в России акционерной компании по выпуску нефтяных смазочных материалов – "Товарищества производства минеральных масел В. И. Рагозин и Ко". И вскоре она была удостоена самой высокой награды для российских предприятий – права помещать изображение государственного герба на своей продукции.

В 1881 г. на Константиновском заводе было создано пиролизное производство, включавшее в себя пять ретортных печей и антраценовый цех. Технологический процесс состоял в следующем: через чугунные реторты пропускали соляровое масло и получали "газовый деготь". Его разгонка давала бензол, толуол, промежуточное и нафталиновое масло, второе промежуточное масло и антраценовый погон. Оба вида промежуточных масел фильтровали через парусину, нафталиновое масло и антраценовый погон подвергали дополнительной очистке. Оставшийся в кубе пек шел для производства асфальтового лака.

В 1881 г. компания В. И. Рагозина за высокое качество своей продукции была удостоена сразу двух высоких международных наград: золотой медали отделения Промышленного искусства Римской Академии (Section des Arts Industriels) и золотой медали Европейского научного общества (Societe Scientifique Europeenne). Это укрепило уверенность руководства компании в правильности выбранного курса.

Ведущие российские учёные, инженеры и предприниматели относили Константиновский завод периода 1879-1883 гг. к числу лучших отечественных предприятий. Оно отличалось высоким уровнем техники и благоустройства, разнообразием ассортимента и прекрасным качеством выпускаемых нефтепродуктов.

В отечественную историю Виктор Рагозин вошёл как плодотворный изобретатель и талантливый организатор первого в России массового промышленного производства нефтяных смазочных масел. По его примеру в стране стали строится специализированные заводы, ориентированные на выпуск смазочных масел. Так, уже к началу 1880-х годов насчитывалось 19 предприятий, перерабатывавших бакинский мазут в смазочные масла.

НА ТЕРНИСТОМ ПУТИ ПЕРВЫХ ИННОВАЦИЙ
Процесс нефтепереработки в аппаратах периодического действия имел низкую производительность, так как половина рабочего времени тратилась на загрузку сырой нефти в куб, подогрев, остывание и удаление нефтяных остатков. Кроме того, на эксплуатацию кубов вертикального типа затрачивалось чрезмерное количество топлива и, главное, в них невозможно было осуществить устойчивое разделение сырья на фракции. Поэтому сама практика нефтеперегонного дела поставила перед российскими учёными и инженерами проблему создания технологии и аппаратуры для непрерывного процесса перегонки.

Творческие поиски шли по двум направлениям. Во-первых, создание аппаратов, в которых на основе непрерывного поступления нефти и безостановочного удаления нефтяных остатков было бы обеспечено только простое отделение керосинового дистиллята от тяжёлых фракций. В-вторых, разработка разнообразных погоноразделяюших устройств (также с непрерывной подачей сырья и отводом остатков).

6 декабря 1874 г. бакинский предприниматель, потомственный почётный гражданин Авак Тавризов получил в Департаменте торговли и мануфактур Министерства финансов десятилетнюю привилегию (то есть патент) на "дистилляционный и ректификационный аппарат", в котором осуществлялась перегонка нефти.

Вероятно, А. Тавризов был хорошо знаком с практикой винокуренного производства, где в то время уже нашли применение подобные устройства. Однако его заслугой стало то, что он видоизменил их с учётом особенностей процесса нефтепереработки.

Конструкция его аппарата включала в себя несколько стальных цилиндрических "кипятильников", полых внутри и соединённых в середине между собой трубой, по которой поступал перегретый пар, и заключённых в цилиндрическую колонну. Верхняя часть каждого "кипятильника" была выполнена в виде тарелки с бортами высотой несколько дюймов, соединённой переточной трубкой, идущей на нижерасположенное подобное устройство.

В аппарате Тавризова впервые был использован принцип противотока: нефть направлялась сверху вниз, а теплоноситель (перегретый пар) - снизу вверх. Таким образом, теплоноситель по мере продвижения вверх расходовал свою теплоту на нагрев сырья, текущего вниз. К сожалению, данное изобретение в тот период не было по достоинству оценено современниками и поэтому не нашло применения в производстве. Следует подчеркнуть, что оно, по существу, являлось прототипом нефтеперегонной колонны тарельчатого типа, время которой тогда ещё не пришло.

Более успешную попытку создания куба непрерывного действия предпринял в 1882-1883 гг. великий учёный Дмитрий Менделеев на Кусковском заводе "Товарищества Русско-Американского нефтяного производства".

12 июля 1882 г. он заключил соглашение с правлением Товарищества сроком на четыре года и взял на себя обязанности консультанта "по всем техническим и химическим вопросам и, в частности, руководству всеми распоряжениями по осуществлению нового способа перегонки нефти". Через четыре года он писал о результатах своих работ: "В 1882 г. П. И. Губонин пригласил меня установить непрерывную гонку и давать консультации на Кусковском заводе около Москвы. Непрерывная гонка была установлена, она шла и ныне зимой, все в том же аппарате, который установлен при мне в 1883 г.".

В начале 1883 г. аппарат профессора Менделеева был установлен в перегонном отделении Кусковского завода. В книге инженера-технолога Николая Квятковского "Практическое руководство к обработке нефтяных продуктов" (1893) приведено весьма подробное его описание. Аппарат представлял собой перегонный куб, оборудованный устройством для непрерывной подачи нефти и отвода нефтяных остатков. На его дне имелось кольцо, через специальные отверстия в котором нефтяные остатки непрерывно выводились по трубе, изогнутой коленом (сифон), в герметический горизонтальный куб, врытый в землю.

Нефть из сырьевой ёмкости по трубе поступала в змеевик, расположенный в кубе с горячими остатками. Проходя через этот змеевик, сырьё подогревалось, а нефтяные остатки охлаждались. Подогретая и отстоявшаяся нефть по трубе подавалась в верхнюю часть куба и посредством специального распылителя, которым заканчивалась труба, разбрызгивалась в виде мелких капель. Стекая по горячим стенкам куба, она отдавала в виде паров более летучую часть, а нефтяные остатки накапливались на дне и затем оттуда непрерывно выводились через сифон в приемник.

Пары дистиллята через шлем куба и пароотводную трубу отводились в конденсационную систему. Здесь происходило лишь отделение всего дистиллята от нефтяных остатков, однако он всё же не делился на более узкие погоны.

Основное достоинство конструкции этого аппарата заключалось в том, что была достигнута непрерывность процесса нефтепереработки. Кроме того, было предложено весьма рациональное решение для использования теплоты горячих нефтяных остатков с целью подогрева нефти, поступающей в куб. Следует подчеркнуть, что аппарат Дмитрия Менделеева, воплотивший ряд новаторских научных и технических решений, стал основой для дальнейшего инженерного поиска.

Ещё одним существенным шагом на пути совершенствования технологии и аппаратного обеспечения процесса переработки нефти стало изобретение инженера-механика Владимира Шухова и химика Феликса Инчика – "Аппарат для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. веществ". Заявка на привилегию в Департамент торговли и мануфактур Министерства финансов была подана ими 13 мая 1886 г.

В этой установке изобретатели соединили перегонный куб с ректификационной колонной, имевшей девять тарелок для отбора различных по удельному весу дистиллятов. Эти элементы конструкции обогревались парами дистиллята, поднимавшимися из перегонного куба и идущими навстречу жидкой нефти, которая подавалась на самую верхнюю тарелку, а затем последовательно перетекала вплоть до самой нижней, с которой неиспарившийся остаток уже выводился. Температурный перепад между тарелками составлял около 30 градусов Цельсия.

Теплота в этом аппарате использовалась достаточно рационально, что позволяло расходовать сравнительно небольшое количество топлива. Однако в то время сложность конструкции и дороговизна изготовления послужили препятствиями для широкого внедрения данной нефтеперегонной установки. Изобретателям удалось убедить только одного нефтепромышленника, Сидора Шибаева, в эффективности своего аппарата, и с 1887 г. была начата его эксплуатация на бакинском заводе "Товарищества производства русских минеральных масел и других химических продуктов С. М. Шибаев и Ко". И будет справедливо подчеркнуть, что основные научные и технические принципы, применённые в изобретении В. Г. Шухова и Ф. А. Инчика, впоследствии нашли полное воплощение при аппаратном оформлении атмосферно-вакуумных и крекинговых установок.

НОБЕЛЕВСКИЙ ПРОРЫВ
К началу 1880-х годов на ведущих российских нефтеперерабатывающих заводах имелось определённое разнообразие в перегонной аппаратуре. Хотя технологические различия были несущественны, всё же имелись некоторые отличительные детали в конструкции кубов, подогревателей и конденсирующих устройств. Обычно это было связано с увеличением объёмов производства и необходимостью внедрения различных технических усовершенствований.

Что касается зарубежной нефтепереработки, в частности, американской, то в тот период технический и технологический уровень в США оказался достаточно низким. И объяснялось это, в первую очередь, высоким качеством лёгкой пенсильванской нефти, дававшей после простой атмосферной перегонки в кубе около 80-85% керосинового дистиллята. Таким образом, американским инженером не было никакой необходимости изобретать что-то новое. Именно поэтому, после посещения США в 1876 г. Дмитрий Менделеев в своей книге "Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе" дал весьма нелестную оценку общего уровня американской нефтепереработки: "Нашим бакинским или западноевропейским техникам нечему учиться у американцев относительно перегонки, можно, если что заимствовать, так это некоторые механические приспособления".

А качественные характеристики тяжёлой апшеронской нефти, дававшей при перегонке чуть больше 30% керосинового дистиллята, объективно создавали условия для постоянного творческого поиска российских учёных и инженеров. И в конечном итоге это приводило к последовательному переходу на более высокие технологические уровни нефтепереработки.

Очередной прорыв в 1883 г. совершили инженеры ведущей российской нефтяной компании "Товарищество нефтяного производства братьев Нобель" во главе с Людвигом Нобелем (1831-1888). 24 января 1884 г. в Департамент торговли и мануфактур была подана заявка на изобретение под названием "Куб усовершенствованной системы для дробной и непрерывной перегонки нефти". Это революционное предложение серьёзно озадачило экспертов, и только после двухлетнего рассмотрения компания 8 декабря 1886 г. получила десятилетнюю привилегию под номером 11236.

В этой многокубовой установке была конструктивно оформлена идея непрерывного перетока нефти из одного куба в другой, чтобы за счёт поддерживания в них различной температуры добиться последовательного отгона дистиллятов разного удельного веса. На бакинском заводе "Товарищества нефтяного производства братьев Нобель" перегонка нефти производилась в трёх самостоятельных отделениях. В первом из них имелась батарея из девяти кубов. Сырая нефть поступала в первый куб уже подогретой до 115 градусов Цельсия в подогревателе, в котором использовалась теплота горячих нефтяных остатков. В силу постоянного пополнения из подогревателей первого куба уровень нефти во всех остальных восьми оставался постоянным.

В первом отделении получали легколетучие бензиновые погоны, которые отводились по верхним трубам в холодильники, а затем в соответствующий резервуар. После выхода из девятого куба оставшееся сырьё по трубе поступало во второе (керосиновое) отделение, состоящее из трёх батарей по 14 кубов в каждой. Разница температур в соседних кубах составляла около 7 градусов Цельсия. Основным продуктом второго отделения был керосиновый дистиллят. Затем оставшееся сырье поступало в третье (масляное) отделение, состоящее из 26 кубов. Получение масляного дистиллята производилось с помощью перегретого пара.

Кубовая нобелевская батарея, устранившая все недостатки кубов периодического действия, достаточно быстро получила широкое распространение не только в России, но даже в Западной Европе и США. И к началу ХХ в. кубы непрерывного действия заняли господствующее положение в российской нефтепереработке. Это был подлинный инновационный прорыв, совершённый российскими инженерами, позволивший не только резко повысить производительность нефтеперегонных заводов, но и более глубоко отбирать из нефти дистилляты и разделять их на фракции.

ЧТО ИМЕЕМ, НЕ ХРАНИМ…
В первом десятилетии XX в. мировая нефтяная промышленность оказалась перед новой проблемой – бензиновым дефицитом. Существовавшая в тот период технология простой перегонки, заключавшаяся в последовательном испарении сырья в кубах с последующей конденсацией и отбором более лёгких фракций, позволяла получать товарный продукт довольно невысокого качества и в небольших количествах. Ускоренное развитие автомобильного транспорта и авиации, где нашли применение двигатели внутреннего сгорания, потребовало качественного моторного топлива во всё возрастающих объёмах. Достаточно сказать, что в 1908 г. в США уже насчитывалось 245 тыс. автомобилей, а к 1914 г. их число достигло 1 млн 785 тыс. По дорогам Великобритании в 1908 г. двигались 70 тыс. автомобилей, а к 1914 г. их количество составляло 246 тыс.

По мере роста потребности в моторном топливе (в первую очередь за рубежом) возникла острая необходимость в новом технологическом процессе переработки нефти, который позволил бы значительно повысить выход бензина и улучшение его качественных характеристик. Над решением этой проблемы настойчиво работали учёные и инженеры многих стран. И в итоге к началу Первой мировой войны был подготовлен для внедрения в производство технологический процесс термического крекинга, значительно повысивший глубину переработки.

В различной популярной и технической литературе можно нередко встретить утверждение, что приоритет в этом деле остаётся за американскими изобретателями. И первым из них является Вильям Бартон (W. Burton, 1865-1954), получивший 7 января 1913 г. американский патент под номером 1049667 на установку для термического крекинга с целью получения бензина. И, к глубокому сожалению, сегодня в тени остаются заслуги русских инженеров и техников, которые значительно раньше предложили свои новаторские изобретения в данной области. Однако в силу слабого развития автомобильного транспорта и авиации в России и, соответственно, низкой потребности в бензине эти инновационные разработки оказались не востребованы отечественной промышленностью.

Прежде всего, следует отметить, что уже в 1870-1880-х годах русские учёные Дмитрий Менделеев (1834-1907), Конон Лисенко (1836-1903), Владимир Марковников (1838-1904), Александр Летний (1848-1983), Владимир Руднев (1850-1898) провели успешные эксперименты по отработке технологического процесса пиролиза, высокотемпературного крекинга нефтепродуктов с целью получения ароматических углеводородов и светильного газа. Результаты этих работ были опубликованы в "Журнале Русского Физико-Химического общества" и стали достоянием инженерной общественности.

Подобная научная основа открыла хорошие возможности для отечественных изобретателей в деле создания аппаратурного обеспечения термического крекинга. 31 декабря 1885 г. Департамент торговли и мануфактур выдал десятилетнюю привилегию № 11383 отставному гвардии капитану Гавриилу Алексееву на "аппарат для перегонки нефти и её остатков". Его установка была предназначена для получения крекинг-керосина из остатков керосинового и масляного производства. Она состояла из горизонтального куба, в котором сырьё подвергалось нагреванию до 400-450 градусов Цельсия и термическому разложению при непрерывной подаче туда светильного газа.

По замыслу изобретателя, газ обеспечивал лучшее перемешивание перегоняемой нефти и осуществлял более полную отдувку керосиновых погонов. Глубина отбора дистиллятов зависела от температуры нагрева куба, а число отбираемых фракций определялось количеством приёмников в перегонной системе.

На промышленной установке Алексеева с ёмкостью куба в 150 пудов, смонтированной в 1890 г. на бакинском заводе "Товарищества производства русских минеральных масел и других химических продуктов С. М. Шибаев и Ко", удалось получить на выходе около 20% крекинг-керосина, что для того времени являлось очень хорошим результатом. То обстоятельство, что аппарат Гавриила Алексеева был приспособлен для выпуска товарного керосина, объяснялось только требованиями того времени, так как бензин тогда считался почти отходом производства.

А вскоре появилось новое инженерное решение. 27 ноября 1891 г. Департамент торговли и мануфактур выдал десятилетнюю привилегию № 12926 инженерам-механикам Владимиру Шухову и Сергею Гаврилову на "Приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и т. п. жидкостей, а также для непрерывного получения газа из нефти и её продуктов".

В своей установке изобретатели удачно воплотили научные принципы, лежащие в основе как процессов непрерывной прямой перегонки, так и термического крекинга. А применение давления до 10 атм. открыло новые возможности в сфере управления процессом. В зависимости от сочетания температур и давления можно было менять направления и выходы целевых продуктов.

Кроме того, вместо цилиндрических кубов авторы изобретения впервые предложили осуществлять нагревание нефти в изогнутых спиральных трубах. А для улучшения теплопередачи, а также для удаления образующегося кокса в трубах была введена искусственная циркуляция. В зависимости от продолжительности пребывания нефти в трубах и величины температуры в аппарате Шухова-Гаврилова она подвергалась либо простой перегонке, либо термическому крекингу.

Однако и это изобретение постигла печальная участь. В российской дореволюционной экономике отсутствовали условия для практической реализации данного проекта, так как не было массового спроса на бензин.

В начале второго десятилетия ХХ в. в центральных городах Российской Империи автомобили уже перестали быть заграничной диковинкой. Например, в Москве их число приближалось к тысяче, а в Санкт-Петербурге их было ещё больше. Таким образом, в стране объективно появились предпосылки к росту спроса на бензин.

И вскоре в России было сделано ещё одно изобретение в области термического крекинга. 31 августа 1911 г. горный инженер Семён Квитка (1855-1917) подал заявку на изобретение в Комитет по техническим делам Министерства торговли и промышленности, а уже 30 июня 1912 г. он смог получить привилегию № 21963 на "Способ добывания бензина и иных продуктов из нефти, нефтяных остатков и пр."

Конструкция его устройства представляла собой многокубовую установку, работавшую непрерывно под давлением с широкой регенерацией тепла, с рециркуляцией крекинг-сырья и дефлегмацией отгона. Дефлегматоры выполняли двойную роль – в них нагревалось сырьё и охлаждались пары продуктов разложения с целью освобождения их от тяжёлых фракций. Нагретое сырьё поступало в перегонные кубы, где подвергалось последовательному термическому разложению.

По существу, русский инженер Семён Квитка первым в мире предложил уже законченное оформленное аппаратное обеспечение для технологии жидкофазного термического крекинга. И здесь следует подчеркнуть, что заявку на аналогичное изобретение американец Вильям Бартон подаст только 3 июля 1912 г. Увы, приходится вновь сказать о незавидной участи российских изобретателей. После того, как зарубежное нефтяное сообщество отдало мировой приоритет крекинг-установке Бартона, горный инженер Квитка попытался восстановить истину, направив в январе 1914 г. соответствующее письмо в авторитетное издание "Труды Бакинского отделения Императорского Русского технического общества", которое и встало на его защиту.

В итоге, в 1917 г. Морское ведомство утвердило смету на постройку в Баку нефтеперерабатывающего завода по привилегии горного инженера С. К. Квитки и "под руководством последнего". К сожалению, внезапная кончина изобретателя в августе 1917 г., а затем наступившая кровавая полоса революционного лихолетья и Гражданской войны не дали осуществиться этому прорывному инновационному проекту. А тем временем в США было развёрнуто массовое строительство установок жидкофазного термического крекинга, и вскоре эта страна по объёму производимого бензина стала недосягаемым мировым лидером.

Дальнейшим этапом развития стало внедрение в производство установок для парофазного термического крекинга, а затем, в 1930-е годы, пришла пора и для установок каталитического крекинга. В научно-технической литературе приоритет в этом деле отдан американскому изобретателю французского происхождения Эжену Худри (E. Houdry, 1892-1962). После многолетней исследовательской работы в 1935 г. он основал компанию Houdry Process Corporation, сосредоточившую свою деятельность на проблеме использования катализаторов в нефтепереработке.

Созданный Э. Худри технологический процесс осуществлялся в стационарном слое природного катализатора (бентонитовая глина, обработанная кислотой), что позволяло обеспечить непрерывную регенерацию катализатора путём выжигания облагающего кокса.

Широкое применение в производстве технологии крекинга привело в 1930-е годы к созданию нового направления – нефтехимического синтеза. Впоследствии в химическую переработку начал вовлекаться и ряд жидких углеводородов, входящих в состав различных нефтяных фракций, среди которых особо ценными считаются бензол и толуол.

И вновь приходится подчеркнуть, что значительно раньше, в 1918 г., известный русский учёный Николай Зелинский (1861-1953) на Кусковском нефтеперегонном заводе впервые в мире осуществил на промышленном производстве процесс каталитического крекинга нефтяного сырья с безводным хлористым алюминием в качестве катализатора с целью получения бензина. К сожалению, в тяжелейших условиях Гражданской войны его инновационный проект так и не получил дальнейшего развития.

ЗАМОРСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ СОВЕТСКОЙ РОССИИ
С 1920-х годов техническое и технологическое первенство в области переработки нефти прочно удерживали Соединённые Штаты Америки. Здесь процесс непрерывной перегонки нефти на кубовых батареях сначала был усовершенствован за счёт введения колонной погоноразделительной аппаратуры (эвапораторы, фракционирующие колонны). Затем был осуществлён решительный переход на более производительные трубчатые установки. В дальнейшем совершенствовались их конструкции и методы эксплуатации с целью увеличения выхода светлых нефтепродуктов, а также внедрялись более эффективные методы очистки, позволявшие уменьшить потери ценных фракций.

Что касается Советской России, то после окончания Гражданской войны положение отечественной нефтяной промышленности было крайне тяжёлым. Речь шла только о восстановлении прежних нефтеперерабатывающих мощностей. А затем, в годы первой пятилетки, на повестку дня встала проблема преодоления технического и технологического отставания отрасли ввиду дефицита моторного топлива. Вначале были сделаны попытки решить её с опорой на собственные силы, используя изобретения дореволюционного периода.

Так, в 1925 г. в Баку была пущена в эксплуатацию однокубовая установка ёмкостью 2,8 т по производству крекинг-газолина из солярового масла, спроектированная инженерами Ананием Трегубовым (1878-1943) и Виктором Герром (1875-1940) на основе привилегии покойного горного инженера С. К. Квитки от 1912 г. А через четыре года там же приступили к строительству завода "Советский крекинг" по проекту почётного академика Владимира Шухова (1853-1939) и инженера Матвея Капелюшникова (1886-1959) , основой которого являлась парофазная установка, рассчитанная на переработку 125 тыс. т сырья в сутки. Однако эти две попытки в итоге не принесли ожидаемого успеха. Хотя первые опытные советские установки, созданные по собственным проектам и построенные из отечественных материалов, и доказали возможность получения на них бензина, но всё же наличие ряда конструктивных недостатков "вчерашнего дня" не дало им "зелёного света" для внедрения в промышленное производство.

И тогда советское правительство приняло решение о закупках современного нефтеперерабатывающего оборудования за рубежом. В 1928 г. был создан Государственный институт по проектированию сооружений нефтяной промышленности (Гипронефть), перед которым была поставлена задача – разработать проекты сооружения импортных нефтеперерабатывающих установок.

К тому времени в СССР уже стали поступать первые трубчатые установки целого ряда американских компаний. В ноябре 1928 г. началось строительство первой в стране импортной трубчатой установки компании "Гревер Корпорейшн" мощностью 450 тыс. т. сырья в год. Она была пущена в эксплуатацию через год. В июне 1930 г. в Баку были успешно введены в строй две атмосферные трубчатые установки фирмы "Баджер" и ещё одна производства той же фирмы была смонтирована в Грозном. В начале 1931 г. в Грозном пущена в эксплуатацию установка фирмы "Фостер", а в середине того же года - однотипная установка той же фирмы в Батуми.

В целом в 1929-1932 гг. в СССР было введено в строй 26 американских трубчатых установок. В то же время и советские инженеры предпринимали попытки создания подобного оборудования. Так, в марте 1932 г. в Баку, в цехе № 3 нефтеперегонного завода им. И. В. Сталина, была пущена в эксплуатацию первая отечественная трубчатая печь мощностью 500 тыс. т. в год. Однако следует отметить, что она всё же была изготовлена из приобретённых в США комплектующих деталей и арматуры.

Закупки импортных крекинг-установок осуществлялись по решению советского правительства начиная с 1925 г., когда в Великобритании были заказаны первые три у фирмы "Виккерс". Затем в 1928 г. в США были приобретены пять крекинг-установок фирмы "Дженнкинс", а через год в СССР поступили восемь американских крекинг-установок фирмы "Винклер-Кох Инжиниринг". Они были достаточно просты в эксплуатации, имели высокую производительность и использовали в качестве сырья мазут, что было их несомненным достоинством.

В 1931 г. в СССР были введены в эксплуатацию сразу 14 крекинг-установок фирмы "Винклер-Кох Инжиниринг": шесть – в Грозном, четыре – в Батуми, и по две – в Баку и Туапсе. В целом благодаря принятым мерам мощность нефтеперерабатывающих заводов была существенно увеличена, в последнем году первой пятилетки (1932 г.) в стране было переработано 20 млн 214 тыс. т нефти, что в 1,83 раза больше по сравнению с 1928 г.

Путь от устаревших кубовых батарей и "дедовских" методов нефтеперегонки к атмосферным и вакуумным трубчатым установкам, производительным крекинг-установкам, кислотно-контактной очистке, депарафинизации, расширению масляной базы благодаря творческому заимствованию передовой зарубежной технологии был пройден советской нефтяной промышленностью за сравнительно небольшой срок.

В последующие предвоенные годы отечественная нефтеперерабатывающая промышленность ощутила значительные трудности, обусловленные изменением соотношения в добыче тяжёлых и лёгких нефтей. Так, если в 1931 г. доля тяжёлой нефти в общесоюзной добыче составляла всего лишь 22,3%, то в 1934 г. – уже 36,3%, а в 1937 г. – 53,4%.

Поэтому перед окрепшим советским инженерным корпусом была поставлена задача – на собственной базе разработать более совершенное нефтеперерабатывающее оборудование, способное компенсировать естественное снижение потенциала светлых продуктов за счёт более качественной и глубокой переработки сырья и ректификаций дистиллятов. В 1934 г. специалисты института "Нефтепроект" спроектировали мощную нефтеперегонную установку (3 тыс. т в сутки) с предварительным испарением бензиновых фракций и с извлечением светлых нефтепродуктов не менее 93% от потенциала. Результаты работы в опытном режиме оправдали ожидания конструкторов, и в течение нескольких лет в СССР было построено пять промышленных установок подобного типа.

Дальнейшим достижением советских инженеров стала двухпечная крекинг-установка, разработанная в 1935 г. коллективом института "Нефтепроект". Она имела ряд существенных преимуществ: могла использовать любой сорт мазута без добавления соляровых фракций и раздельно крекировать лёгкое и тяжёлое сырьё. Она также имела оборудование для очистки бензина в паровой фазе глинами и была снабжена стабилизационными колоннами для удаления газов, растворённых в бензинах. Её производительность была на 48% выше, чем у американской установки фирмы "Винклер-Кох", а по глубине отбора товарного крекинг-бензина она также имела весомое преимущество – на 45%.

Первая крекинг-установка системы "Нефтепроекта" была введена в эксплуатацию в 1936 г. в Грозном. В последующие годы они были построены в Баку, Туапсе и Батуми. Дальнейший творческий поиск советских конструкторов был остановлен вероломным нападением фашистской Германии на Советский Союз в июне 1941 г.

НА ВОСХОДЯЩЕЙ ТРАЕКТОРИИ
В годы Великой Отечественной войны творческая энергия всех работников нефтеперерабатывающей отрасли была направлена на обеспечение фронта топливом и смазочными материалами. В тот период в стране стали строится первые опытные установки каталитического крекинга со стационарным слоем катализатора и реакторами периодического действия.

Первый послевоенный пятилетний план (на 1946-1950 гг.) предусматривал ускоренное развитие нефтяной промышленности как своеобразного локомотива экономики. В нём намечалось строительство четырёх НПЗ, 16 современных крекинг-установок, а также восстановление разрушенных в годы войны предприятий.

В последующие пятилетки развитие нефтеперерабатывающей промышленности характеризовалось непрерывным повышением технического уровня и кратным ростом объёма производства нефтепродуктов. В течение 1947-1965 гг. в СССР было введено в эксплуатацию 16 новых НПЗ. Именно в этот период удалось решить непростые задачи по оснащению данных предприятий высокопроизводительным оборудованием: печами, колоннами, насосами, арматурой, теплообменниками, приборами контроля и автоматики. К началу 1960-х годов в структуре НПЗ имелись установки первичной переработки при помощи атмосферно-вакуумной перегонки, каталитического риформинга, термического и каталитического крекинга, гидроочистки керосина и дизельного топлива, производства битумов и кокса.

Образование в октябре 1965 г. Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР во главе с известным советским нефтепереработчиком Виктором Фёдоровым (1912 -1990) придало новый мощный импульс отрасли.

Бурное развитие Урало-Поволжского нефтяного района, получившего название "Второе Баку", потребовало разработки методов получения товарных нефтепродуктов из сернистых нефтей. По поручению Миннефтехимпрома коллективы Всесоюзного научно-исследовательского института нефтяной промышленности, а также "Гипрогрознефти", "Гипронефтезаводов" и "ГрозНИИ" разработали проект комбинированной установки по переработке нефти мощностью 3 млн т в год. В ней совмещались процессы электрического обессоливания и обезвоживания, атмосферная и вакуумная перегонка нефти, термический и каталитический крекинг, коксование нефтяных фракций, адсорбция газов и стабилизация бензиновой фракции. Для высокосернистого сырья дополнительно был разработан технологический процесс гидроочистки реактивного и дизельного топлива. Создание подобных установок стало крупнейшим достижением отечественных учёных и инженеров, тем самым продолживших символическую творческую эстафету, начатую русскими изобретателями в XIX в.

В последующие годы в связи с освоением Западно-Сибирской нефтяной провинции в отрасли неуклонно наращивался научно-технический и производственный потенциал на основе укрупнённых, комбинированных технологических систем, освоения прогрессивных, малоотходных и малоэнергоёмких технологий, комплексной механизации и автоматизации.

Следует подчеркнуть, что с 1960 г. по 1985 г. объём добычи нефти в СССР увеличился более чем в 4 раза, а масштабы нефтепереработки выросли в 3,7 раза и достигли 472 млн т в год. Во многом это произошло за счёт интенсификации и реконструкции действующих установок, а также ввода в эксплуатацию новых крупнотоннажных и комбинированных систем.

ОТВЕЧАЯ НА ВЫЗОВЫ XXI ВЕКА
С 1992 г. в России началось падение добычи нефти и природного газа вследствие общего спада промышленного производства и лавинообразного нарастания негативных явлений в экономике. В нефтеперерабатывающей отрасли также явственно обозначился целый комплекс острейших проблем. В сложных политических и экономических условиях российское правительство было вынуждено приступить к коренной реорганизации нефтяной промышленности.

12 сентября 2013 г. в Москве состоялась ежегодная международная конференция "Модернизация производств для переработки нефти и газа" (Нефтегазопереработка-2013). Здесь были обстоятельно рассмотрены проблемы модернизации данного сектора экономики. В ходе дискуссии на тему "От качества к глубине: возможности для отечественных или зарубежных подрядчиков?" участники конференции обозначили основные задачи отрасли. К ним, в первую очередь, относятся увеличение глубины переработки сырья и введение новых экологических стандартов за счёт реконструкции действующих мощностей. Необходимы также разработка и внедрение новых технологий по переработке попутного и природного газа и тяжёлых видов нефти с целью производства качественных моторных топлив и сырья для нефтегазохимии. Оживлённую дискуссию вызвали практика взаимодействия с инжиниринговыми компаниями и вопросы управления инвестиционными проектами.

Прошедшая конференция ясно показала, что специалистами отрасли вызовы XXI в. восприняты в качестве знаковых ориентиров и практического руководства к конкретным действиям. В подтверждение сказанного приведём только один пример. 11 октября 2013 г. в присутствии президента Владимира Путина на Туапсинском НПЗ введена в эксплуатацию новая интегральная комплексная атмосферно-вакуумная трубчатая установка ЭЛОУ-АВТ-12 по переработке нефти с применением технологии электрообессоливания. В целом благодаря масштабной реконструкции этот старейший российский НПЗ существенно увеличит объём переработки нефти – с 4,5 до 12 млн т в год, а её глубина вырастет с 54% до 98,5%, что позволит выпускать бензин высокого экологического стандарта "Евро-5".

© Информационно-аналитический журнал "Нефть России", 2018. editor@neftrossii.ru 18+
Все права зарегистрированы. Любое использование материалов допускается только с согласия редакции.
Зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 30 апреля 2013 года.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации – ЭЛ № ФС 77 - 53963.
Дизайн сайта – exdesign.su