Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

До 1930-х годов основными нефтяными районами в СССР были южные районы страны: Баку и Грозный. В годы первой пятилетки на действующих в Союзе НПЗ в эксплуатации находилось всего 18 трубчатых установок и 23 установки термического крекинга зарубежных систем, что весьма отрицательно сказывалось на снабжении страны нефтепродуктами.

Для обеспечения эффективной работы народного хозяйства восточных районов Союза эту диспропорцию в процессе индустриализации СССР необходимо было преодолеть [6].

По инициативе И.М. Губкина в начале 1930-х годов началось освоение новых нефтяных районов на Урале и в Поволжье. Более восьмидесяти лет назад, в 1932 г. было открыто Ишимбаевское месторождение, в 1937 г. – Туймазинское, первые шесть скважин которого давали ежесуточно 1100 т нефти. С открытием девона Туймазинское месторождение вошло в пятерку уникальных, самых крупных по запасам нефти, месторождений мира. В 1948 г. открыто крупнейшее Ромашкинское месторождение, а в 1955 г. Арланское месторождение – уникальное по запасам нефти. Уже в 1956 г. 85 % добываемой в СССР нефти, более 18,2 млн т в год, давал Волго-Уральский район [13,15].

Открытие месторождений Волго-Уральского района оказалось как нельзя кстати – с началом Великой отечественной войны возросла потребность в топливе. Нефти же этих месторождений по физико-химическим свойствам и углеводородному составу резко отличались от бакинских, грозненских и других малосернистых нефтей – они содержали 2 % и более сернистых соединений (в том числе сероводород), смолы. В связи с этим для выработки из таких нефтей высококачественных авиационных и автомобильных бензинов требовалась глубокая переработка нефти.

И поэтому было принято решение ускорить развитие нефтеперерабатывающей промышленности в восточных районах страны на основе последних достижений в технологии переработки нефти, что имело первостепенное значение для укрепления оборонной мощи СССР [3, 10]. Разработка Ишимбаевского месторождения в мае 1932 г. положила начало развитию нефтеперерабатывающей промышленности республики со строительством НПЗ в Ишимбае в 1936 г. и в г. Уфе в 1938 г. [12, 15].

Несмотря на то, что Ишимбаевский НПЗ (ИНПЗ) был первым действующим нефтеперерабатывающим заводом в Башкирии, первая установка термокрекинга в республике была построена на уфимском НПЗ, введенном в эксплуатацию в 1938 г., несколько позже Ишимбаевского НПЗ.

Уфимский нефтеперерабатывающий завод, которому в этом году 20 июня исполнилось 75 лет со дня ввода в эксплуатацию, стал главным заводом на Востоке страны. Благодаря этому заводу началось фундаментальное освоение нового Уральского нефтяного района на основе применения процессов и установок, соответствующих последним достижениям науки и техники по переработке высокосернистой уральской нефти. В практике нефтеперерабатывающей промышленности в предвоенные годы, как у нас в стране, так и за рубежом, еще не были разработаны эффективные способы очистки и переработки высокосернистых нефтей.

Однако, несмотря на огромные трудности в процессе освоения переработки сернистых нефтей с высоким содержанием солей, вызывающих интенсивную коррозию оборудования, на УНПЗ впервые в практике мировой нефтепереработки была организована ее квалифицированная переработка. Процесс термического крекинга для переработки тяжелых остатков уральских нефтей впервые в Союзе был внедрен на УНПЗ.

Первая установка термического крекинга в Башкирии построена на Уфимском НПЗ в предвоенные годы и вошла в эксплуатацию в 1939–1940 гг. Это была комбинированная установка термического крекинга «Луммус», впервые приобретенная СССР в США. Она включала процессы первичной перегонки нефти, термокрекинг мазута, двухступенчатый термокрекинг и риформинг.

Ее отличительные особенности – компактность и в то же время большая мощность (1 млн т сырой нефти в год) и высокий отбор светлых нефтепродуктов от сырья (до 60 %). Если учесть, что 80 % всей нефти, добываемой тогда в Башкирии, предполагалось перерабатывать на Уфимском крекинг-заводе, то понятно, как необходим был своевременный пуск этой установки [4, 15, 19].

Во время войны топливом, вырабатываемым на НПЗ Башкирии, в том числе и на установке термического крекинга «Луммус» УНПЗ, заправлялись более 20 % танкового корпуса СССР.

После войны требования к качеству бензинов стали ужесточаться, так как выпускавшиеся в то время автомобили были рассчитаны на бензин с октановым числом 72 пункта и выше. Построенные до войны установки термического крекинга не обеспечивали получение горючего с такими характеристиками. К тому же с 1957 г. на УНПЗ начали поступать на переработку высокосернистые арлано-чекмагушские нефти с содержанием серы 3 % и более. Они имели высокую вязкость, давали стойкие эмульсии с водой, что затрудняло их обезвоживание и обессоливание. В связи с переработкой этой нефти на заводе реконструкции подверглись более 70 % технологических объектов, в том числе и установка термического крекинга. В 1959 году на установке термического крекинга УНПЗ была освоена переработка высокосернистых арлано-чекмагушских нефтей [15].

В 1960 г. установка термического крекинга УНПЗ была реконструирована для комбинированного осуществления на ней процесса термического риформинга низкооктанового прямогонного бензина и легкого крекинга гудрона. Реконструкцию установки термокрекинга, по предложению директора завода Д.Ф. Варфоломеева и главного инженера Т.И. Селиванова, провели в два этапа.

В результате реконструкции была создана универсальная и экономичная схема комбинированной установки: прямая гонка – висбрекинг – риформинг. Мощность объекта возросла более чем на 30 %.

Крекинг-установка стала перерабатывать до 2500 т/сутки гудрона и, кроме того, до 450 т/сутки прямогонного бензина. Повысилось октановое число бензина с 35–50 до 68–70, одновременно стали получать некоторое количество дизельного топлива и увеличилась выработка газа – сырья для нефтехимии [1].

С 1995 г. на УНПЗ стали использовать схему безостаточной переработки карачаганакского газоконденсата. В апреле 1995 г. взамен морально и физически изношенных установок завода был пущен комплекс каталитического крекинга Г-43-107М/1 мощностью 2 млн т по проекту Грозгипронефтехима, который позволил увеличить глубину переработки нефти и выпуск высокооктановых бензинов.

В 1997 г. на Уфимском заводе была введена в эксплуатацию установка печного висбрекинга, которая в 2004 г. была модернизирована.

Проведенная модернизация установки висбрекинга способствовала увеличению отбора светлых нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива), улучшению характеристик товарных дизельных топлив, увеличению глубины переработки нефти на заводе и сокращению выброса вредных веществ. В настоящее время доля вторичных процессов переработки нефти (каталитического крекинга, гидрокрекинга, термического крекинга и риформинга) на заводе составляет 65,5 %. На сегодняшний день ОАО «УНПЗ» – одно из ведущих предприятий нефтеперерабатывающей промышленности России.

В послевоенный период и до начала 1960-х годов преобладающим процессом в нефтеперерабатывающей отрасли в СССР был термический крекинг, который только в этот период начал уступать первенство в углубляющих процессах каталитическому крекингу.

Начиная с 1951 по 1957 г. для переработки отбензиненной нефти и легкого мазута из сернистых нефтей на ряде НПЗ Башкирии (Ново-Уфимском, Ишимбаевском, Салаватском, Черниковском) было введено в эксплуатацию пятнадцать двухпечных установок термического крекинга системы Нефтезаводпроекта и Гипронефтезаводы. Если в предвоенные годы по количеству построенных установок термокрекинга (18) лидировали грозненские НПЗ, то в послевоенное время первенство закрепилось за уфимскими заводами.

Новую эру в послевоенном развитии нефтепереработки Башкирии ознаменовал ввод в действие в 1951 г. крупнейшего завода республики – флагмана переработки новых восточных сернистых нефтей, запроектированного в 1946 г. институтом «Нефтезаводпроект», – Новоуфимского НПЗ [19].

Первая очередь завода в основном была построена к маю 1951 г. и включала 4 установки ЭЛОУ-АВТ, 2 установки термического риформинга бензина и первую послевоенную установку термического крекинга в башкирском регионе – установку ТК-1. В конце 1951 г. были введены в эксплуатацию еще 3 установки термического крекинга ТК- 2,3.4. В 1953 г. на заводе были пущены АВТ-5, АВТ-6 и 7 вместе с ТК-5.

В 1956 г. на Ново-Уфимском НПЗ была проведена реконструкция комбинированной установки термического крекинга, а в 1957 г. был осуществлен опытный пробег по варианту питания печи тяжелого сырья из аккумулятора К-4 [2].

В 1958 г. Ново-Уфимским нефтеперерабатывающим заводом совместно с Уфимским нефтяным институтом проводились промышленные испытания по устранению коксования печи тяжелого сырья путем подачи турбулизаторов.

В 1958 г. на уфимских НПЗ на двухпечных установках термического крекинга с выносной реакционной камерой был осуществлен крекинг тяжелого сырья, в качестве которого использовали 50 %-й мазут туймазинской девонской нефти.

С 1960 г. установки термического крекинга Ново-Уфимского НПЗ реконструировались для риформирования прямогонных бензинов.

Если начальная производительность установок термокрекинга Ново-Уфимского НПЗ, введенных в строй в период 1951–1955 гг. составляла 1300 т в сутки тяжелого гудрона с АВТ, то позже она была доведена до 2150 т/сутки. Этого удалось добиться за счет модернизации печей, организации прямой подачи гудрона на установки.

Первой на процесс высокотемпературного риформирования была реконструирована установка ТК-3 Ново-Уфимского НПЗ (начальник установки И.И. Звягин), которую называли «экспериментальной», поскольку все новое в термическом крекинге внедрялось здесь. Эта схема была рекомендована для внедрения на других НПЗ страны.

К 1962 г. установки ТК работали в режиме крекинга гудрона и в режиме термического риформинга низкооктановых фракций прямогонных бензинов со средней производительностью 2000 т/сутки.

В начале 1970-х годов роль термического крекинга в получении бензина снизилась. Работники Ново-Уфимского НПЗ А.Ф. Махов, И.И. Звягин, Ю.И. Сыч, А.Д. Судовиков разработали технологию термического риформирования бензинов, которая была реализована на установке ТК-3.

На установке ТК-4 перерабатывали смолу пиролиза, которая поступала с соседнего завода «Уфаоргсинтез».

В 1972 году две установки ТК-5 и ТК-7 Ново-Уфимского НПЗ были переведены на переработку нефти с реконструкцией в атмосферные установки переработки нефти ЭЛОУ-АТ [18].

В 1986 г. процесс термического крекинга гудрона был дополнен процессом перегонки крекинг-остатка с получением дополнительных фракций, выкипающих до 500 °С, которые использовались для производства термогазойлей. Дистиллятный крекинг-остаток использовался как сырье для установки замедленного коксования при производстве высококачественного электродного кокса.

В 1990-е годы установки ТК-2 и ТК-4 использовались для выработки термогазойля в качестве сырья для получения технического углерода и нефтяного кокса.

В 1991 г. на Ново-Уфимском НПЗ на установках ТК-3 и ТК-4 было организовано производство нефтяного пека путем глубокой вакуумной перегонки дистиллятного крекинг-остатка. Большая заслуга в организации производства нефтяного пека принадлежала специалистам завода А.Ф. Махову, М.М. Калимуллину, З.С. Галиуллину и специалистам Института нефтехимпереработки РБ Н.С. Гаскарову, И.Р. Хайрудинову, Р.Х. Садыкову.

Начиная с 1990-х годов на Ново-Уфимском НПЗ осуществляется целенаправленная работа по повышению глубины переработки нефти. За это время были проведены мероприятия по техническому перевооружению установок ТК-2, ТК-3 с увеличением их производительности.

В настоящее время на заводе работают установки термического крекинга ТК-1,2,3, год ввода которых 1951 г.

Ишимбаевский нефтеперерабатывающий завод (ИНПЗ) – первенец нефтепереработки в Башкирии, на котором впервые в СССР в промышленном масштабе начата и освоена переработка сернистых нефтей. В связи с резким увеличением добычи нефти в районе Второго Баку в послевоенное время, занявшем в стране ведущее место – только в 1947 г., по сравнению с предыдущим, добыча нефти в Башкирии возросла почти в полтора раза до 3,8 млн т в год [9], в республике не только строили новые нефтеперерабатывающие заводы, но и расширяли и модернизировали действующие НПЗ.

В 1953 г. на Ишимбаевском НПЗ была сооружена первая послевоенная установка – комбинированная установка термокрекинга. Ввод этой установки в эксплуатацию за счет интенсификации мощностей первичной переработки нефти и термического крекинга позволил перерабатывать на заводе до 4–5 млн т местных нефтей – ишимбаевской и шпаковской. В 1957–1958 гг. мощности комбинированной установки были увеличены усовершенствованием печей, а также дооборудованием установки АТ-2 дополнительным блоком перегонки мазута под вакуумом.

В 1960–1962гг. на установке ТК Ишимбаевского НПЗ был освоен процесс термического риформинга бензино-лигроиновой фракции, на установке АТ-2 легкий термический крекинг [7].

В конце 1980 – начале 1990-е годы на заводе переработка нефти была прекращена и установки термокрекинга, как и другие установки, были демонтированы.

ОАО «Уфанефтехим». Спустя три года после ввода в эксплуатацию Ново-Уфимского НПЗ, в 1954 г., в Башкирской АССР началось строительство третьего НПЗ уфимской группы, в котором акцент был сделан на углублении переработки нефти и производстве нефтехимической продукции.

До 1962 г. завод носил название Черниковский НПЗ, с 1962 по 1993 г. – Уфимский НПЗ им. XXII съезда КПСС.

В 1993 г. предприятие акционировалось и приобрело фирменное наименование: Акционерное общество открытого типа «Уфанефтехим» (АО «Уфанефтехим»), с 1996 г. – Открытое акционерное общество «Уфанефтехим» (ОАО «Уфанефтехим»).

«Уфанефтехим» – один из наиболее технологичных нефтеперерабатывающих заводов России. В свое время завод был опытно-экспериментальной базой, где отрабатывались новые процессы и технологии. На предприятии имеется практически весь набор вторичных процессов переработки, используемых в мировой практике. Доля вторичных процессов составляет 60,1 %. Установленная мощность завода по сырью – 9,5 млн т в год.

Первая установка термического крекинга ТК на Черниковском НПЗ была введена в эксплуатацию в1957 г.

В 1986 году введена в эксплуатацию установка по переработке тяжелых нефтяных остатков переработки нефти: асфальта и гудрона – висбрекинг. На этой установке перерабатывалось до 35 % масс получаемого на предприятии гудрона.

В конце 1995 г. в результате модернизации установки висбрекинга ее мощность доведена с 0,8 до 1,2 млн т.

Салаватский НПЗ (Ново-Ишимбаевский НПЗ) проектной мощностью 3 млн т год проектировал институт «Гипронефтезаводы», строительство его было начато в 1948 г.

Первые установки на заводе стали вводиться в эксплуатацию в декабре 1955 г. (ЭЛОУ-1, АТ-1, две установки каталитического крекинга).

В феврале и марте 1956 г. пущены две установки термокрекинга для переработки гудрона и полугудрона с установок АВТ с получением топочного мазута, бензиновой фракции и богатых олефинами углеводородных газов.

В конце 1950-х гг. была осуществлена реконструкция установки термического крекинга на схему висбрекинг-термический риформинг. В результате был сокращен выпуск этилированных бензинов, обеспечено высвобождение высокооктановых компонентов бензинов каталитического крекинга, которые стали использовать при компаундировании для производства высокооктановых бензинов. Эта схема восполняла дефицит мощностей каталитического крекинга и каталитического риформинга. С ростом объема термического риформинга увеличилось количество газов с довольно высоким содержанием непредельных углеводородов, в том числе и бутиленов, фракционированием которых получали дополнительное количество высокооктанового газового бензина и сырья для нефтехимии.

В 1960 г. на Салаватском комбинате было испытано риформирование бензина в смеси с крекинг-флегмой. В1962 г. типовые установки термического крекинга Салаватского НПЗ были реконструированы по схеме, включающей риформирование прямогонной фракции 70–165 °С и одновременно висбрекинга гудрона [9]. В 1964 г. на реконструированной под процесс висбрекинга-риформинга салаватской установке термокрекинга был осуществлен термический крекинг мазута арланской нефти [5].

В 1972–1982 гг. на Салаватский завод стал поступать газовый конденсат Оренбургского месторождения, который характеризовался повышенным содержанием меркаптанов. В результате потребовались реконструкция установок термического крекинга, переоборудование блоков стабилизации на АГФУ, установки гидроочистки дизельного топлива на гидроочистку бензиновых фракций.

Начиная с 1982 года на Салаватском НПЗ в результате сокращения поставок нефти и оренбургского газоконденсата поменялась сырьевая база: на завод стал поступать карачаганакский газовый конденсат из Казахстана, который первоначально перерабатывался на установках ЭЛОУ-1, 3, АГФУ-1, ТК-3. Одновременно совершенствовались внутризаводские схемы по переработке нового сырья: в 1990 г. установка термокрекинга ТК-2 Салаватского НПЗ была реконструирована под атмосферную переработку КГК мощностью 1,3 млн т в год. К 2000 г. доля карачаганакского газового конденсата в общем объеме перерабатываемого в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» углеводородного сырья достигла рекордно высокой величины 62 % (например в 1996 г. – 28,65 %), а в 2002–2004 гг. составила еще больше 60–80 %.

В апреле 2009 г. в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» сдана в эксплуатацию установка висбрекинга гудрона с вакуумной отгонкой по технологии Шелл мощностью 1,5 млн т сырья. Строительство объекта велось с 2007 г. Назначение новой установки – получение из тяжелых нефтяных остатков товарных мазутов без вовлечения светлых нефтепродуктов. Это позволяет увеличить ежегодную выработку дизельного топлива на 10–15 тыс. т, а глубину переработки на 5 % [8, 15].

Сравнение установки висбрекинга ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» с известными установками глубокого висбрекинга тяжелых нефтяных остатков показывает [14,16], что она имеет высокие показатели работы: коэффициент снижения вязкости при температуре 1800С составляет 12,7 при плановом значении 5,4, выход нафты – 3,71 % при плане 3,8 % [19].

Установка оснащена принципиально новой реакционной печью с вертикальными змеевиками. Основные аппараты установки: реактор с восходящим потоком, ректификационная и вакуумная колонны [8]. Период выжига кокса из змеевика печи составляет 11 месяцев. В ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» имеются резервы в технологии и материальном оформлении процесса висбрекинга, позволяющие в 2 раза повысить коэффициент снижения вязкости и выход бензина и соответственно снизить выход котельного топлива или увеличить вязкость исходного сырья за счет дополнительного отбора вакуумного газойля на АВТ [17].

Хронология ввода и основных реконструкций установок термокрекинга на уфимских НПЗ приведена в таблице.

Хронология строительства, основных реконструкций и модернизации установок термического крекинга на уфимских заводах

Таким образом, открытие месторождений Волго-Уральского района позволило России занять лидирующие позиции по добыче нефти в мире, перераспределить географию нефтеперерабатывающей промышленности, а также благодаря физико-химическим свойствам добываемых нефтей стимулировать развитие процессов глубокой переработки нефти, том числе термокрекинга и висбрекинга. По внедрению и разработке этих процессов Башкортостан является лидером в России. Ново-Уфимский НПЗ имеет наибольшую мощность по термокрекингам среди отечественных НПЗ – 2800 тыс. т в год.

Рецензенты:

Махмудова Л.Ш, д.т.н., профессор, заведующая кафедрой «Химическая технология нефти и газа», декан технологического факультета, ФГБОУ ВПО «Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова», г. Грозный;

Грудников И.Б., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Нефтехимия и химическая технология», ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова», г. Уфа.

Работа поступила в редакцию 30.10.2013.