Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

Процесс термического крекинга в 1912г. открыл эру химической переработки нефти. Сначала возникновения и до середины XXв. основным назначением этого «знаменитого» в свое время процесса было получение из тяжелых нефтяных остатков дополнительного количества бензинов, обладающих по сравнению с прямогонными повышенной детонационной стойкостью.

Начиная с 1912 по 1940г. лидирующее положение в области термического крекинга занимали США. Первая промышленная установка жидкофазного крекинга начала работать в США в 1913г. Это была первая небольшая заводская установка, построенная по патенту первого президента компании «Стандард Ойл Индиана» Вильяма Бартона, начавшего свои исследования за год до этого.

Начиная с 1913г. крекинг-процесс в США начинает стремительно развиваться. Если в 1913г. нефтяная компания Стандард Ойл по этому процессу не имела конкурентов, то в 1925г. число ее конкурентов достигало уже 900, среди которых были такие крупные концерны, как компания Синклера, «Техас Со» и др.

Во всех десяти штатах США число бензиновых наливных станций, основанных конкурентами компании Стандард Ойл, возросло с 465 в 1913г. до 19078 в 1925г.

Сосредоточивая в своих руках все права на патент крекинг-процесса, компания «Стандард Ойл Индиана» имела возможность монополизировать его применение. Но, принимая во внимание опасность кризиса в снабжении страны бензином, компания с каждым годом увеличивала число выданных лицензий на применение патента Бартона. Компания сознательно шла навстречу росту конкуренции, при которой относительная доля ее участия в торговле бензином уменьшалась, но абсолютная цифра оборотов все увеличивалась. Таким образом, компании Стандард Ойл принадлежала основная заслуга распространения процесса крекинга [8].

В 1920-хгодах в связи с возросшим спросом на бензин в США начинается интенсивное строительство крекинг-установок различного типа, работавших как при высоком давлении, так и при низком.

Все существующие в 20-егоды ХХвека крекинг-процессы были представлены следующими основными группами [1]:

1.Крекинг-процессы в паровой фазе с давлением или без него.

2.Крекинг-процессы в жидкой фазе.

3.Каталитические крекинг-процессы или процессы, в которых сырье подвергалось разложению в присутствии катализаторов.

Различие между системами крекинга заключалось, главным образом в конструкции реакционных аппаратов и вусловиях, при которых проводился крекинг.

В 1920–1930-егоды предлагались одна за другой разные системы крекинга. Так, к 1932г. в США имелось свыше 40официально зарегистрированных систем крекинга, работавших в заводском масштабе. Число же запатентованных систем, вероятно, превышало не одну тысячу. Производство подавляющей же части бензина крекинга базировалось на немногих патентованных способах крекинга, из которых главными являлись «четыре колосса» крекинговой промышленности. Это четыре основных способа – Бартона, Кросса, Холмас – Манлея и Даббса. Этими методами в 1926 году было получено около 65 млн баррелей, бензина.

А остальными менее распространенными типами крекинг-процессов, перечисляемых в порядке убывания их относительной роли в выработке бензина крекинга, было получено всего лишь 16млнбарр. бензина. Это способы Фейсом, Эллис, Дженкинс, Коаст, Блэк, Дохерти, Флеминг, Мак-Афи (Мс Afee), Слагтер, Рэмедж, Пиро и Литл (Little).

С 1913 по 1928г. на установках термического крекинга в США был переработан 1млрдбарр., нефти (порядка 150млнт), при этом не только был увеличен выход бензина, но и улучшено его качество [2].

В табл.1 приведены данные об относительных количествах бензина, полученных в Соединенных Штатах разными способами [6].

Приведенные в табл.1 сравнительные данные по выходу бензина в различных процессах показывают, что процесс крекинга приобрел в 1920-егоды огромное практическое значение [3, 4]. Так, если в 1917году большая доля производства бензина приходилась на бензин прямой гонки – 91 %, на бензин термического крекинга всего 3 % и на бензин из нефтяного газа – 6 %, то в 1927году это распределение было следующим: бензин прямой гонки – 59 %, бензин термического крекинга – 31 % и из нефтяного газа – 10 %.

Выходы бензина в зависимости от уровня развития крекинг-процесса по отдельным штатам также различались. Вто время как в штате Калифорния процесс крекинга в 1926г. только начал развиваться, то для остальной части США его удельный вес в 1926г. был уже значительным. Для отдельных районов США значение крекинг-процесса было еще больше. Так, например, для района Скалистых Скал за 1925г. было получено бензина: прямой гонки – 51 %, крекинга – 43 %, натурального – 6,0 % [9].

Основным сырьем крекинга в этот период в основном служили соляровые масла и значительно реже керосины и остатки.

Крекинг остатков от тяжелых смолистых нефтей в 20-егоды ХХвека составлял одну из важнейших проблем переработки нефти в США.

Таблица 1

Выход бензина ( % мас.), полученный различными процессами в США за период 1917–1927гг.

Примечание. Цифры за 1917–1924гг. взяты из журнала «Азербайджанское нефтяное хозяйство», №6–7, стр.121, 125, и за 1925–1926 гг. из журнала «The Refiner», авг. 18, 1926г.

Высокие выходы бензина при термическом крекинге тяжелых остатков сопровождались сильным образованием кокса, и вся выгодность процесса крекинга ставилась под вопрос.

Некоторые авторы предлагали вести процесс крекинга тяжелых нефтей и нефтяных остатков до почти полного коксования с максимальным выходом бензина от 50–60 % на исходный тяжелый остаток. По словам одного из авторов, в некоторых случаях основным продуктом крекинга может быть кокс, а бензин – только побочным продуктом [10].

Другой, более новый способ крекинга мазутов и тяжелых нефтей заключался в широком применении повторного крекирования более легких фракций, отделяющихся от тяжелых частей в самом процессе и дающих малое коксообразование.

В 1925г. из 250млнбарр. бензина 70млнбарр. получено путем крекирования тяжелых нефтяных продуктов.

В условиях рыночной конъюнктуры в США наиболее жизнеспособными и рентабельными в этот период являлись заводы, снабженные крекинг-установками. Всвязи с этим число последних увеличивалось весьма быстрыми темпами.

Так, в 1926г. насчитывалось всего 150крекинг-установок с производительностью около 981тыс.барр. в сутки. В1927г. число заводов составило 158 с суточной производительностью 1246тыс.барр.

В 1928г. происходит снижение количества заводов с крекинг-установками до 148, но с повышенной по сравнению с 1927г. производительностью – 1327тыс. барр. в сутки. Впоследующие годы наблюдается увеличение количества крекинг-установок. Вгод строится от 18 до 22заводов с крекинг-процессом, и в1931г. в США насчитывается 207заводов со средней производительностью по крекингу 1829 тыс. барр. в сутки.

Уровень развития крекинг-процесса в США по состоянию на 1марта 1931г. показывают данные табл.2 [7].

Как видно из табл.2, число работающих заводов достигло в 1931году рекордных цифр – 388. Число заводов с крекинг-установками в 1931г. составило 207 при суточной производительности 1829тыс.барр.

В США было выдано несколько тысяч патентов на крекинг, причем каждая система крекинга была закреплена очень большим количеством в разное время выданных патентов [5]. Так, по состоянию на 1926г. при обследовании на 150заводах оказалось 33различных системы крекинг-установок.

В табл.3 приведены результаты обследования 150заводов, имеющих крекинг-установки по состоянию на 1926г. Осуществлялся процесс крекинга на этих заводах по 33 модификациям.

По применению в промышленности на первом месте в США стояли установки комбинированного типа, например Бартон – Кросс, Кросс – Дженкинс, Xолмс – Манли – Кросс и т.д. [5]. По числу заводов на первом месте стояла система Даббса, на втором – Кросса, тогда как самые крупные заводы производительностью на 80–117тыс.барр, применяли системы Тюб энд Тэнк, Айсома и комбинированные системы.

Таблица 2

Состояние нефтеперерабатывающей промышленности США по состоянию на 1марта 1931 года сравнительно с аналогичными цифрами за ряд предшествующих лет начиная с 1914 года

Таблица 3

Способы промышленного осуществления процесса крекинга на заводах США в 1926 г.

Таким образом, в 1920–1930-егоды в США наблюдалось интенсивное развитие и применение в промышленном масштабе различных модификаций крекинга. ВСССР в это время крекинг только начинал находить промышленное применение.