Материал: Технология глубокой переработки нефти и газа.

ские супертанкеры водоизмещением до 750 тыс. т. Создан также флот танкеров-газовозов, например, для перевозки метана из Ал­ жира в США. У них на борту работают специальные компрессор­ ные и холодильные установки, обеспечивающие жидкофазное со­ стояние метана (-80°С и давление 5-6 МПа) в многочисленных («тер­ мосах».

На суше наиболее экономична и надежна транспортировка не­ фти и газа по трубопроводам. Перевозка нефти и газа по трубопро­ водам в нашей стране по темпам роста грузооборота намного опере­ дила другие виды транспорта. Доля их в общем объеме перевозок быстро росла и достигла почти трети общего грузооборота страны, а

вперевозке нефти - до 85%. Столь стремительные темпы объясня­ ются исключительно высокой экономичностью трубопроводного транспорта. Так, на доставку каждой тонны нефти по трубам требу­ ется в 10 с лишним раз меньше трудовых затрат, чем для ее перевоз­ ки по железным дорогам.

Трубопроводный транспорт, однако, не так прост, как кажется внешне. Необходимо уложить в сложных геологических и геогра­ фических условиях в траншеи герметичный тысячекилометровый трубопровод большого диаметра через болота, горы, реки и леса, построить промежуточные нефтеперекачивающие станции, обеспе­ чить высокую надежность и безопасность, оснастить средствами кон­ троля и авторегулирования и т.д. При эксплуатации трубопроводов возникают трудности, связанные с парафиноотложением или кор­ розионной агрессивностью перекачиваемых нефтей или газоконден­ сатов (например, высокопарафинистых мангышлакских или орен­ бургских нефтей и карачаганакских газоконденсатов, содержащих

ваномально высоких концентрациях меркаптаны). Поэтому нефте­ проводы часто сопровождают «спутники» - трубы, по которым пода­ ют горячую воду или печи нагрева на перекачивающих станциях. Для борьбы с коррозией синтезированы и применяются при пере­ качке нефти специальные химические реагенты - ингибиторы кор­ розии. Большое распространение в перевозке нефти в мире и нашей стране получил железнодорожный транспорт, уступающий по объе­ мам перевозок трубопроводному. Организация нефтеперевозок этим способом не требует особо сложных технических решений. Для этой цели используются специальные цилиндрические сосуды, укреплен­ ные на рамах железнодорожных вагонов, - нефтеналивные цистер­ ны. Этот вид транспорта удобен для доставки нефти в районы, уда­ ленные от трубопроводных магистралей.

38

1.6. Краткий исторический обзор развития топливной промышленности

1.6.1. Развитие нефтяной <* газовой промышленности

До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах

восновном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Со второй половины XIX в. спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их основе промышленности. На рубеже XIX - XX вв. были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания, положившие начало бурному развитию нефтедобываю­ щей промышленности. Этому способствовало изобретение в сере­ дине XIX в. механического бурения скважин. Первую в мире нефтя­ ную скважину пробурил знаменитый американский полковник Дрейк в 1859 г. на окраине маленького городка Тайтесвилл в шта­ те Пенсильвания. В России первые скважины были пробурены на Кубани в долине р. Кудако в 1864 г. А.Н. Новосильцевым, и в 1866 г. одна из скважин дала нефтяной фонтан с начальным дебитом в 190 т

всутки. В начале XIX в. нефть в промышленных масштабах до­ бывали в 19 странах мира. В 1900 г. в мире было добыто почти 20 млн т нефти, в т.ч. в России - более половины мировой добычи.

Вразвитии нефтяной промышленности царской России, затем бывшего СССР можно выделить 3 этапа. Первый - довоенный этап связан с добычей нефти в Азербайджане. Второй этап - послевоен­ ный до начала 70-х гг. - связан с открытием, освоением и интенсив­ ным введением в разработку крупных нефтяных месторождений Волго-Уральской нефтегазоносной области. Датой рождения нефтя­ ного второго Баку считается 16 мая 1932 г., когда из скважины №702 у д. Ишимбаево ударил первый фонтан восточной нефти. После Ишимбая последовали нефти Туймазы, Ш капово, Большого Арла­ на в Баш кирии, нефти Татарии, Волгоградской, Саратовской, Куйбышевской, Пермской, Астраханской и Оренбургской областей

идр. До ввода в эксплуатацию нефтяных месторождений Запад­ ной Сибири Волго-Уральская провинция давала 75% ежегодной

добычи нефти в стране. Только одна Татария два десятилетия да­ вала более 100 млн т нефти ежегодно, а Башкирия - более 40 млн т.

39

Так, в 1960 г. в общесоюзной добыче нефти (150 млн т) доля УралоПоволжья и Кавказа составила соответственно 104 и 30 млн т. На­ чиная с 1958 г. прирост добычи нефти в стране за каждые 5 лет со­ ставлял 100 млн т. Третий - наиболее интенсивный период разви­ тия нефтяной промышленности бывшего СССР, который ох­ ватывает начало 70-х - конец 90-х гг., связан с открытием уникаль­ ного нефтегазоносного бассейна в Западной Сибири (Тюменской обл.). Открытие этой провинции началось с фонтана газа, получен­ ного в 1953 г. на Березовской площади, а первая нефть была уста­ новлена в 1961 г. на Шаимской структуре. В дальнейшем здесь вы­ явлен целый ряд крупных нефтяных месторождений, таких, как Усть-Балыкское, Самотлорское, Мамонтовское, Правдинское и др., а также газовых гигантов Уренгоя, Медвежья, Ямбурга, Заполярья и др. К концу 90-х гг. Западная Сибирь вышла на рубеж миллион­ ной добычи нефти в сутки и обеспечивала более половины общесо­ юзной ее добычи. В 1987 г. в бывшем СССР было добыто рекордное количество нефти - 624 млн т. Однако в последующие годы добыча нефти в бывшем СССР и России сильно упала (см. табл. 1.13).

Таблица 1.13

Динамика добычи нефти, газа и угля в России после распада СССР

В бывшем СССР нефть добывается в настоящее время, кроме перечисленных выше регионов, на Сахалине, в Казахстане, Тур­ кмении, Украине, Белоруссии и Узбекистане. Добыча газа в быв­ шем СССР в послевоенные годы развивалась, как и в мире, более быстрыми темпами по сравнению с нефтяной промышленностью. До открытия сибирских газовых гигантов газодобыча в стране обеспечивалась старыми месторождениями Ставрополя, Туркме­ нистана (Ш атлыкское), Узбекистана (Газли), Украины (Шебелинское)и др.

40

1.6.2. Развитие угольной промышленности

Примитивная добыча угля известна с древнейших времен (Ки­ тай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал иг­ рать в Англии в XVII в. Месторождения углей в России известны уже несколько столетий. Самые древние из них - Донецкий (1721), Подмосковный (1722) и Кузнецкий (1722). Первые угольные шахты появились в районе Кизела на Урале, затем на Украине в районе Лисичанска.

Большую роль сыграл в развитии угольной промышленности Донецкого бассейна Д.И. Менделеев. В 1888 г. он совершил трехме­ сячную поездку в Донецк и разработал мероприятия по развитию угледобычи и создания на Юге России металлургической и судостро­ ительной промышленностей на базе донецкого угля, криворожской и керчинской железной руды. Затем в 1889 г. он совершил многоме­ сячную поездку по Уралу и Западной Сибири и предложил тщатель­ но обоснованные мероприятия по развитию угольной и металлурги­ ческой промышленностей, а также по сооружению железных дорог, необходимых для снабжения топливом металлургических заводов.

В 1913 г. Россия добывала каменного угля всего 29 млн т, из них 87% приходилось на долю Донецкого бассейна. Однако в результате гражданской войны к 1920 г. добыча угля сократилась до 8,7 млн т.

Разработка и комплексное использование топливно-энергетичес­ ких ресурсов бывшего СССР осуществлялись вначале в соответствии с планом ГОЭЛРО (1920 г.), затем - Энергетической программой страны. Для обеспечения быстро развивающейся промышленности топливом ускоренными темпами увеличивалась добыча угля во «все­ союзной кочегарке» - Донецком бассейне, в Подмосковье, а также началось интенсивное развитие его добычи в богатейших угольных бассейнах Урала, Западной Сибири (Челябинский, Кузнецкий, Ир­ кутский, Канско-Ачинский и др.) и Казахстане (Карагандинский). В 1940 г. добыча угля в стране достигла 166 млн т. Энергетическая программа (ЭП), осуществление которой было рассчитано на 20 лет в 2 этапа (1980-1990 и 1990-2000 гг.), определяла научно обоснован­ ные принципы, главные направления и важнейшие мероприятия по расширению энергетической базы и дальнейшему качественному со­ вершенствованию топливно-энергетического комплекса страны. На первом этапе сохранился высокий уровень добычи нефти, угля и уско-

41

ренное развитие добычи газа и ядерной энергетики. На втором эта­ пе предусматривалось обеспечить стабилизацию добычи нефти, до­ вести добычу газа до максимального уровня с последующей стаби­ лизацией. Дальнейший рост энергетических ресурсов планировал­ ся главным образом за счет производства ядерной энергетики, добы­ чи угля - преимущественно открытым способом, а также использо­ вания возобновляемых источников энергии. Существенное увеличе­ ние добычи угля открытым способом предусматривалось за счет разработки уникальных угольных месторождений Восточной Сиби­ ри, Крайнего Севера и Дальнего Востока (Экибастузский, КанскоАчинский и др.). Однако разразившийся экономический кризис, рас­ пад СССР, а также тяжелая авария на Чернобыльской АЭС нега­ тивно отразились на выполнении ЭП.

1.6.3. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности

Первый в мире нефтеперегонный завод для превращения «чер­ ной» нефти в «белую» путем перегонки в кубах периодического типа был построен крепостными крестьянами - братьями Дубиниными

в1823 г. вблизи г. Моздока. Получаемый при этом дистиллят (фотоген) был впоследствии назван керосином. Легко испаряющийся го­ ловной продукт перегонки - бензин и тяжелый остаток - мазут сжи­ гали в «мазутных» ямах, так как не находили применения. В 1869 г.

вБаку было уже 23 нефтеперегонных завода, а в 1873 г. - 80 заводов, способных вырабатывать 16 350 т керосина в год. Полученный керо­ син по Каспийскому морю и Волге вывозили в северные районы Рос­ сии и в страны Ближнего Востока.

В1876 г. по методу, разработанному Д.И. Менделеевым, в Балахне впервые в мире было организовано промышленное производ­ ство смазочных масел из мазута перегонкой в вакууме или в токе водяного пара. Нефтяные масла стали вытеснять животные жиры и растительные масла из всех отраслей техники. Русские минераль­ ные масла широко экспортировались за границу и расценивались как самые высококачественные. После изобретения в 1876 г. В.Г.Шуховым форсунки ранее сжигавшийся мазут стали применять как цен­ ное топливо для паровых котлов, применявшихся в различных от­ раслях промышленности и судоходстве. Нефтеперегонные заводы появились и в других странах в 40-х гг. XIX в.: Д. Ю нг начал пере­

42

гонку нефти в 1848 г. в Англии, в 1849 г. С. Кир - в Пенсильвании (США). Во Франции первый завод построен в 1854 г. А.Г. Гирном. В 1866 г. Д. Юнг взял патент на способ получения керосина из тяже­ лых нефтей перегонкой под давлением, названной крекингом.

Непрерывная перегонка нефти в кубовых батареях, разрабо­ танная А.А. Тавризовым, была осуществлена в 1883 г. на заводе бра­ тьев Нобель в Баку. На этих кубах были установлены дефлегмато­ ры, устроенные в виде двух цилиндров, вложенных один в другой. В 1891 г. В.Г. Шухов и С.П. Гаврилов разработали аппарат для кре­ кинг-процесса (проводимого при повышенных температурах и дав­ лениях). Они впервые предложили нагрев нефти осуществлять не в кубах, а в трубах печи при вынужденном ее движении - прообраз современных трубчатых установок непрерывного действия. Их на­ учные и инженерные решения были повторены У.М. Бартоном при сооружении крекинг-установки в США в 1915-1918 гг.

Изобретение в последней четверти XIX в. двигателя внутреннего сгорания (бензинового и дизельного) и применение его во многих от­ раслях промышленности и на транспорте способствовали новому ка­ чественному скачку в развитии нефтепереработки. Бензин, ранее не находивший применения, стал одним из важнейших продуктов, уве­ личение производства которого требовало роста добычи нефти и со­ вершенствования технологии ее переработки. С развитием дизельно­ го двигателя появилась необходимость в дизельном топливе, являю­ щемся промежуточной фракцией нефти между керосином и мазутом.

К 1917 г. нефтеперерабатывающие предприятия России были со­ средоточены в основном на Кавказе: в Баку их было 53, в Грозном - 6. Больше половины добывающих и перерабатывающих нефть пред­ приятий принадлежала иностранному капиталу.

В 1828 г. нефтяная и нефтеперерабатывающая промышленнос­ ти бывшего СССР завершили восстановительный период, вызван­ ный последствиями гражданской войны. Началось интенсивное стро­ ительство новых нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Большое народнохозяйственное значение имело открытие месторождений нефти и газа в Волго-Уральской нефтегазоносной области. С целью приближения Н П З к центрам потребления нефтепродуктов были построены заводы в Ишимбае, Уфе, Саратове, Краснодаре, Орске, Одессе, Херсоне и Хабаровске. Взамен устаревших кубовых бата­ рей на НПЗ внедрялись высокопроизводительные трубчатые уста­ новки прямой перегонки нефти (производительностью 500-600 тыс.

43