| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
ГЛАВА 4.
Уже в рамках ленд-лиза в ноябре 1941 года СССР и США заключили договор на поставку в СССР 180 тысяч тонн высокооктанового бензина — по 20 тысяч тонн каждый месяц — это в дополнение к тем, что были куплены за золото в первые месяцы войны. К середине лета 1942го года заключили новый договор на такую же поставку, но с начала 1943го поставки прекратились (АИ). Причем по факту было поставлено — в 1941 — 100 тысяч тонн, в 1942 — 44 тысячи тонн (РИ). И еще компоненты авиабензинов — изооктан, алкилбензин, изопентан и прочее, необходимое для повышения октанового числа советских бензинов — в 1941 — 7 тысяч тонн, в 1942 — 28 тысяч тонн. Причем эти компоненты "сыпались" в наш бензин в количествах 20-40 процентов, то есть из тех 28 тысяч тонн, поставленных в 1942, СССР мог дополнительно получить порядка 70 тысяч тонн высокооктанового бензина.
(в РИ поставки продолжались до конца войны — бензина поставлено — в 1943 — 139 тысяч тонн, в 1944 — 486, в 1945 — 411, а компонентов для производства бензина — 179, 319 и 208 тысяч тонн соответственно (в 1943 с их помощью изготовлено 190 тысяч тонн высокооктанового бензина). То есть действительно существенные поставки пошли с 1944го года. Впрочем, например, по автомобилям была такая же картина — в 1943 иностранный автопарк (трофейные + ленд-лиз) составлял всего 5,4%, в 1944 — 19%, в 1945 — 42% (из них трофейных — 9,1%, поставленных по ленд-лизу — 32,8%).
Всего по ленд-лизу и за золото было получено 2,5 миллиона тонн высокооктанового бензина и светлых фракций, использовавшихся для производства такого бензина, к концу войны СССР возвратил более 1 миллиона тонн этих продуктов, остальное в основном оплатил золотом. Для сравнения — за годы войны РККА израсходовала 4,4 миллиона тонн авиабензина, из них почти 3 миллиона — высокооктанового. То есть поставки союзников покрыли как минимум 30% потребностей в высокооктановом бензине (непосредственно бензином или использованием их светлых фракций для собственного производства; использование антидетонационных присадок требует дополнительного исследования — с ними процент высокооктанового бензина должен быть повыше). По автомобильному топливу зависимость была гораздо ниже — произведено в СССР 11 миллионов тонн, поставлено от союзников 250 тысяч тонн
).
А "октан" был нужен — чем выше, тем лучше. Что двигатели АМ-38 для Ил-2 и МиГ-3, что АШ-82Ф и затем -Н для Ла-5, что М-105 для яков и пешек — все требовали бензина с октановым числом не ниже 95 — для этого применяли бензин Б-78 (начальное октановое число — 78) с добавлением четырех кубиков антидетонационной присадки — этиловой жидкости Р-9 — потому марка бензина полностью называлась 4Б-78. Как отзывались про эту присадку механики: "Ох, и намучались мы тогда с этой Р-9, содержавшей тетраэтилсвинец! Мало того, что из-за неё прогорали клапана и образовывался нагар, а свечей хватало часов на 15, так это была сущая отрава. Работали с Р-9 только в противогазах и резиновых перчатках.". И это несмотря на то, что в этиловой жидкости Р-9 помимо тетраэтилсвинца содержалась собственно жидкость Р-9 — этилбромид — при сгорании в цилиндрах она образовывала со свинцом бромид свинца, у которого была ниже температура плавления и свинец легче уходил из двигателя. Впрочем, картина с прогоранием клапанов может говорить о слишком позднем выставлении зажигания — это для низкооктановых его надо выставлять попозже, а бензин с высоким октаном сгорает дольше, соответственно, если выставить позднее зажигание, то часть топлива еще не успеет сгореть и будет догорать на выходе из цилиндра — как раз проходя мимо клапанов и далее. Так что может привыкли к старым самолетам, вот и выставляли позднее зажигание, а может и действительно во всем виновата Р-9.
Как бы то ни было, тетраэтилсвинец и жидкость Р-9 производились в СССР еще до войны. Так, в 1938 году был запущен завод "Ока" — в Дзержинске Горьковской области, к началу войны заработал еще один завод в посёлке Усолье-Сибирское Иркутской области. Но одними добавками сыт не будешь — ими можно "разогнать" октановое число единиц на десять, может на двадцать — тут еще все зависело от приемистости конкретного бензина к этим присадкам, так как многое зависело и от исходного сырья, и от технологии изготовления бензина. Но — если изначальный бензин плох, то уже ничто не поможет. И чтобы улучшить бензин — без крекинга тут было никак.
Причем советское руководство это отлично понимало. Так, из-за недостаточности крекинг-мощностей баланс нефтепродуктов перед войной был смещен в сторону тяжелых фракций — керосина и мазута. В 1940 году на советских НПЗ было переработано 29,4 миллиона тонн нефти, из которой получили 0,9 миллиона тонн авиационного бензина (напомню — из них только 36 тысяч тонн Б-78), 3,4 миллиона тонн автомобильного бензина, 5,6 миллиона тонн керосина, 1,2 миллиона тонн лигроина, 1,4 миллиона тонн дизельного топлива, 0,4 миллиона тонн флотского мазута, 9,8 миллиона тонн топочного мазута, а также 1,5 миллиона тонн различных масел.
И руководство СССР намеревалось справить эту ситуацию. На 1941 год планировалось нарастить мощности по крекингу на 600 тысяч тонн, по изооктановым установкам — на 87 тысяч тонн, по алкибензиновым установкам — на 65 тысяч тонн. Было запланировано завершение строительства третьей и четвёртой очередей Уфимского НПЗ, второй и третьей — Московского НПЗ, второй — Херсонского НПЗ, а также сооружение нефтеперерабатывающих заводов в Сызрани, Комсомольске-на-Амуре, Воронеже, Молотове, Армавире, Красноводске и Бугуруслане. Намечалось и создание новых установок термического риформинга и сернокислого алкилирования в Баку и Грозном — такие установки давали 100-октановый бензин. А чтобы все это обеспечить оборудованием, в план капитального строительства на 1941 год было включено возведение завода по производству крекинг-оборудования в Сталинграде.
Также проводились исследования различных процессов крекинга, которые кое-где уже были в стадии опытной эксплуатации, а на ряде НПЗ так и вообще — в процессе переоборудования под новые процессы. В Ленинграде приступили к монтажу опытной установки для отработки технологии каталитического крекинга, по которому можно было получить бензин с октановым числом 80, а добавив 2 кубика присадки — и все 100. В Ярославской области на Константиновском заводе им. Д. И. Менделеева к началу 1941 года была построена опытная установка парофазного окислительного крекинг-процесса — октановое число получалось повыше — 81-82, но вот присадки действовали менее эффективно — три кубика поднимали октановое число всего до 87. Работы по термическому реформингу — а это бензин с "октаном" 75-78, и это без присадок — велись в Грозном и Баку. Кроме того, в Грозном перед войной началось переоборудование одной из прямогонных установок в установку каталитического крекинга — до 80 "октана". В Уфе, Саратовом и Грозном строились установки каталитической полимеризации для преобразования крекинг-газа в бензин. Страна насыщалась "октаном", и с началом войны эти процессы только ускорились.
Причем этот вопрос попытались решить в том числе и с помощью союзников. В феврале 1943го было принято постановление ГКО "О строительстве импортных нефтеперерабатывающих заводов", согласно которому предполагалось за счет оборудования, переданного по ленд-лизу, построить четыре завода. Но американское правительство всячески затягивало этот процесс и дело заглохло.
(
В РИ оно тоже шло ни шатко ни валко. Первый завод — в Куйбышеве — предполагалось запустить только к 1му декабря 1944 года — то есть почти через два года после принятия постановления. Но и в эти сроки уложиться не удалось. Первое оборудование начало поступать только в сентябре 1943го, но проволочки случались из-за всяческих накладок — то США что-то недопоставят, то наши направят оборудование не туда куда следует. Хотя американские консультанты, работавшие в СССР на строительстве этих заводов, отмечали:
"Завод N1, хотя строительные работы там только что начались, произвел очень хорошее впечатление. Планирование и проведение предварительных работ, таких как строительство дорог, ж.д. веток, рабо-чих поселков и т.д., было очень хорошо выполнено. Стоит специально отметить прекрасное обращение с материалом и оборудованием... Материал и оборудование содержатся в прекрасном порядке и заботятся о нем больше, чем на какой-либо работе, какие мне приходилось до сих пор видеть".
В июле 1944го тот же специалист отмечал:
"Как и прежде, работа на всех заводах, независимо от состояния готовности, тормозится от-сутствием оборудования, не пришедшего прошлой зимой"
На 25 января 1945 г. строительные ра-боты были завершены по отдельным заводам в следующем объеме: по заводу N1 (Гурьев) — на 56%, заводу N2 (Орск) — на 13%, заводу N3 (Куйбышев) — 56%, заводу N4 (Красноводск) — на 25%, а на 31 марта 1945 г. процент готовности заводов составлял: завод N1 — 69%, N2 — 16%, N3 — 72%, N4 41%.
Первый бензин из установки каталитического крекинга "Гудри" был получен в Куйбышеве на заводе N443 8 сентября 1945. Остальные заводы дожали в 45-46 годах, но от строительства вторых очередей заводов американцы отказались — начиналась Холодная война.
Так что поставки НПЗ из США не сыграли никакой роли в Великой Отечественной Войне, разве что советские специалисты получили опыт работы с новым оборудованием, ну и СССР все-таки получил современные НПЗ, которые пригодились в послевоенное время.
).
Впрочем, даже несмотря на это, советское руководство вполне оптимистично смотрело в будущее — все-таки работы по развитию крекинга шли в СССР уже более двадцати лет, был накоплен опыт, кадры, оборудование, технологии — рывок был близок.
Сам по себе смысл крекинга, как и других технологий глубокой переработки нефти — расщепить молекулы тяжелого нефтяного продукта на более мелкие и получить более легкий нефтяной продукт. Так как исходные продукты могут быть разными, то применяют и разные виды крекинга — как обычный нагрев сырья, так и риформинг, пиролиз, а если заодно присоединяют водород — гидрогенизация. Например, из лигроина бензин получают риформингом, из керосина — пиролизом, из газойля, мазута — крекингом, из крекинг-остатка — гидрогенизацией. Причем в любом из этих процессов помимо бензина получается еще газ и более тяжелый остаток. Так вот из газа тоже могут получать бензин — абсорбцией или полимеризацией.
Крекинг — разложение тяжелых продуктов под воздействием температуры. Причем разные исходные вещества устойчивы к температуре только до некоторого предела — так называемой критической температуры распада, а затем начинают разлагаться — запускается крекинг, то есть распад. Причем температура, при которой производится крекинг, влияет на конечный состав продуктов и время процесса — если процесс протекает слишком долго, увеличиваются реакции конденсации расщепленных продуктов, повышается количество остатка, увеличивается количество асфальтенов, смол, коксообразование — количество бензина на выходе падает. Так, при нагреве в 538 градусов 40% бензина и газа выходят за 15 секунд, а при 480 — за 180. При нагреве до 426 выход составляет чуть более трех процентов при продолжительности нагрева в пять минут, а сорока процентов достигает за 14 000 секунд (четырнадцать тысяч секунд). Температура влияла не только на скорость, но и на состав продуктов реакции. Так, при 450 градусах получается 4 процента газа, 25 бензина, остальное — мазут, при 500 — 6 и 35, при 550 — 25 и 26, при 600 — 42 и 22, да еще начинает образовываться кокс. При 950 почти все переходит в газ и в 10 процентов кокса.
На ход и результаты крекинга можно влиять не только температурой, но и давлением. Если в камере крекинга повысить давление, то продукт не будет испаряться и процессы будут протекать в жидкой, а не в газообразной фазе. И, так как жидкость лучше передает тепло, тепловой КПД процесса возрастает. Но при этом возрастает дегидрогенизация — водород отщепляется и затем присоединяется к непредельным продуктам — гидрогенизирует их (вскользь отмечу про сложности иностранных терминов, которые я так до конца не поборол, а именно — в слове "гидрогенизировать" внимание надо обращать не на "гидро", а на "гидроген" — то бишь не "вода", а "водород" — а то меня все путала, особенно поначалу, эта приставка "гидро", я подсознательно думал, что там что-то связано с водой, так как эта часть обычно используется чтобы показать какое-то отношение к воде — "гидростанция", "гидрозатвор" и так далее. Но нет — такое название связано именно с водородом, так что по русски "гидрогенизировать" звучало бы как "наводороживать").
Бензин из парофазных установок нестабилен и легко образует смолы, тогда как жидкофазные установки дают стабильный бензин, но требуют давлений обычно в 40-60 атмосфер, а в качестве граничных — и вообще от 12 до 70. Впрочем, жидкофазные установки разрабатывались еще с начала двадцатых, так что на текущий момент многие установки были жидкофазными. Тем более что они были гораздо компактнее парофазных — ведь жидкость гораздо плотнее, поэтому та же масса сырья занимает гораздо меньший объем при том же выходе — можно даже повысить количество готовых продуктов путем сравнительно небольшого увеличения установок. На круг — с учетом размеров аппаратуры, качества продуктов — парофазный бензин получался в полтора раза дороже жидкофазного. Единственное его преимущество — он не требует аппаратуры, выдерживающей высокие давления и, кроме того, дает бензин с более высоким октановым числом. Так, на парофазных установках Джайро из сырой нефти отгоняют 60 процентов бензина с октановым числом 90, из отбензиненной нефти — то есть нефти, подвергнувшейся прямой перегонке — 50 процентов с октановым числом 75-70, из мазута выгоняют 60 процентов с октановым числом 72-76. Причем печи типа Джайро вышли удачными — даже при температуре крекинга в 600 градусов закоксовывания труб не происходит, а выход с таких установок достигает 80 тонн бензина в сутки. Но такой бензин содержит много ненасыщенных углеводородов и быстро осмоляется, поэтому требует очистки, что снижает итоговый выход.
Для получения более высоких октановых чисел переходят на риформинг, пиролиз и полимеризацию газов.
Для риформинга — разновидности крекинга — используют легкие фракции — бензин прямой гонки, лигроин, керосин, редко — мазут. Сам процесс протекает как и жидкофазный крекинг при давлениях 40-70 атмосфер и температурах 450-520 градусов. Сырье нагревается, затем выдерживается при нужной температуре в реакционной камере и поступает на аппаратуру разделения на фракции. Причем существуют разные процессы и, соответственно, разная аппаратура. Так, по процессу Кросса обработка происходит при давлениях 40-60 атмосфер и температуре 450-480 градусов. При этом если сырьем является керосин, получают 80 процентов бензина, из газойля — до 70, из мазута — до 55. Процесс Даббса протекает при гораздо более низких давлениях — 10-17 атмосфер — и более высоких температурах — 480-510 градусов. Из-за более низкого давления необходим больший объем камеры, чтобы получить сравнительный выход продукта — диаметр доходит до трех метров, а высота — до 12, тогда как в процессе Кросса диаметр камеры не превышает метра. А рабочий цикл Даббса может достигать сорока дней. Выход бензина — до 70 процентов. Преимущество — более низкие давления позволяют делать более тонкие стенки камер, а большой объем позволяет не опасаться коксообразования — кокса там поместится много, прежде чем он существенно повлияет на производительность, тогда как у Кросса небольшой объем может быстро забиться коксом — поэтому там и температура ниже.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
