книги из ГПНТБ / Егоров В.И. Экономика нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности учебник

Г Л А В А II

РАЗВИТИЕ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР, ЕЕ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

И ВАЖНЕЙШИЕ ЗАДАЧИ

§ 1. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности

Отечественная нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность за многолетнюю историю своего развития с большой полнотой и наглядностью продемонстрировала преиму­ щества социалистического способа производства.

Истоки нефтеперерабатывающих промыслов и нефтеперера­ батывающей промышленности нашей страны уходят к XVIII ве­ ку; уже в 1823 г. в Моздоке был построен завод братьев Дуби­

сосредоточенных в основном на Кавказе. В 1915 г. 53 мелких завода было в Баку и 6 в Грозном. Переработка нефти велась примитивным способом на кубовых батареях и очистных уста­ новках. Основным продуктом заводов были керосин и мазут, другие продукты имели ограниченный спрос. Так, в 1913 г. вы­ ход бензина был равен 0,5% исходного сырья, керосина — 26,0%, смазочных масел — 5,9%, остальное составлял мазут, ко­ торый использовался как котельное топливо.

Основная часть нефтеперерабатывающей промышленности находилась в руках иностранного капитала. В 1917 г. на долю иностранного капитала приходилось 56% всех капиталовложе­ ний в нефтяную промышленность России.

Первая мировая и гражданская войны нанесли большой ущерб нефтеперерабатывающей промышленности. В наследство от царского режима Советское государство получило разрушен­ ные войной и разграбленные концессионерами предприятия, на базе которых необходимо было создать мощную нефтеперераба­ тывающую, а впоследствии и нефтехимическую промышленность.

Кмоменту установления Советской власти в Азербайджане

вБаку сохранилось 28 заводов, из которых работало только 7. Оборудование их находилось в полуразрушенном состоянии, еще

вхудшем состоянии находилась вся система трубопроводов. Партия и Правительство придавали большое значение восста­ новлению и развитию нефтяной промышленности: были проведе­

ны крупные работы по совершенствованию производства, на­ правленные на сокращение потерь, повышение глубины перера-

20

ботки нефти, увеличение отбора бензина, в результате выход бензина был увеличен в 3,8 раза, выход свепых нефтепродук­ тов — в 2,3 раза.

В 1925—1927 гг. окончился восстановительный период в неф­ теперерабатывающей промышленности и началось интенсивное строительство новых заводов, создание новых производств, в том числе производства кокса и парафина. Таким образом, решалась основная задача — удовлетворение внутренней потребности стра­ ны в нефти и нефтепродуктах. Одновременно нефтяная промыш­ ленность с успехом выступает на внешних рынках (в первую очередь Европы) и обеспечивает крайне необходимые валютные ресурсы, которые направлялись на восстановление других от­ раслей промышленности и техническую реконструкцию нефтяной промышленности.

Большие задачи перед нефтеперерабатывающей промышлен­ ностью ставились первым пятилетним планом, согласно которо­ му был увеличен выход бензина и масел, расширен ассортимент, повышено качество вырабатываемых продуктов, снижен расход топлива на собственные нужды, уменьшены потери. Вместе с тем возник целый ряд новых проблем. Развитие машиностроения и особенно автомобилестроения требовало не только увеличения количества вырабатываемых бензинов и масел, но и улучшения их качественных характеристик путем внедрения процессов тер­ мического крекинга, совершенствованием процессов атмосферной и вакуумной перегонки и т. д. В первой пятилетке (1928— 1932 гг.) в эксплуатацию было введено 18 мощных атмосферно­ вакуумных установок и 23 установки термического крекинга, преимущественно системы «Винклер-Кох». Вводились они как в старых районах (Баку, Грозный), так и на новых заводах Яро­ славля, Батуми, Туапсе.

Ввод крекинг-установок расширил ресурсы сырья для полу­ чения бензина, улучшил его качество. Удовлетворение потребно­ сти внутреннего рынка за первое пятилетие увеличилось почти на 4 млн. т, или на 36,5%- Нефтеперерабатывающая промышлен­ ность смогла не только обеспечить возросшие внутренние по­ требности страны в нефтепродуктах, но и значительно расши­ рить их экспорт. За эти годы экспорт нефти и нефтепродуктов увеличился на 27%, при этом одну треть его составляли бензи­ ны. Расширилась география экспорта: нефтепродукты начали вывозиться в страны Азии, Африки и Южной Америки.

Переработка нефти в этот период увеличилась примерно в 7 раз, причем почти половина ее перерабатывалась на новых трубчатых установках прямой перегонки.

Одновременно с этим в первую пятилетку решалась задача создания собственных кадров и научно-исследовательской базы.

Второй пятилетний план (1933—1937 гг.) предусматривал дальнейший рост нефтеперерабатывающей промышленности. В годы второй пятилетки было построено 46 атмосферных и ат-

21

мосферно-вакуумных трубчатых установок и 73 крекинг-установ­ ки. Отличительной особенностью развития отрасли этого перио­ да был ввод новых заводов и установок в Центре и на Востоке страны: в Ипшмбаеве, Уфе, Саратове, Москве и др., что послу­ жило началом приближения нефтеперерабатывающей промыш­ ленности к центрам потребления нефтепродуктов и сыграло важную роль в снабжении страны нефтепродуктами во время Великой Отечественной войны.

Развитие нефтепереработки во второй пятилетке сопровож­ далось дальнейшим улучшением размещения промышленности и совершенствованием ее технической базы: были полностью лик­ видированы кубовые установки и введены новые атмосферно­ вакуумные трубчатые установки. Единичная мощность отечест­ венных трубчатых установок (1 млн. т) была очень крупной для того периода, эти установки отличались оригинальным инженер­ ным решением и по своим показателям превосходили зарубеж­ ные. В этот период были созданы новые отечественные системы двухпечного термического крекинга, производительность которых по сравнению с установками Винклер-Кох была выше на 35— 48% и обеспечивала повышение глубины крекирования примерно на 45%; кроме того, были внедрены новые селективные методы очистки масел. Значительную роль в улучшении размещения промышленности сыграло строительство и ввод в эксплуатацию трубопроводов: Баку—Батуми, Гурьев—Орск, Краснодар—Туап­ се, Грозный—Трудовая.

Задачами третьей пятилетки были дальнейший количествен­ ный рост нефтепереработки, а также внедрение процессов хими­ ческой переработки, обеспечивающих выработку высокооктано­ вых добавок к бензинам. В этот период были внедрены процес­ сы каталитической полимеризации и гидрирования. Значительно улучшены процессы производства масел и консистентных смазок.

Темп развития нефтеперерабатывающей промышленности в довоенный период был выше темпов прироста добычи нефти; развитие нефтепереработки было направлено на удовлетворение быстро растущих внутренних потребностей в нефтепродуктах. За годы второй и третьей пятилеток среднегодовой прирост до­ бычи нефти составлял около 1,1 млн. т; экспорт нефти и нефте­ продуктов в этот период существенно уменьшился.

Значительные сдвиги в размещении нефтеперерабатывающей промышленности произошли за годы Великой Отечественной войны в связи с перебазированием многих заводов с Юга в глубь страны (Красноводск, Ванновск, Орск и др.).

Послевоенный период равития нефтеперерабатывающей про­ мышленности характеризуется непрерывным ростом объема и технического уровня переработки. Довоенный уровень был пре­ взойден в первой послевоенной пятилетке.

^Дальнейшая индустриализация и механизация народного хо­ зяйства, дизелизация тракторного, тяжелого автомобильного,

22

железнодорожного и водного транспорта, замена поршневых мо­ торов в авиации турбореактивными двигателями, повышение сте­ пени сжатия поршневых двигателей потребовали расширения ассортимента вырабатываемой продукции, повышения ее качест­ ва. В составе продукции нефтепереработки появляются специ­ альные марки дизельных и реактивных топлив, бензины с окта­ новым числом 72, 76 и выше, высококачественные масла и смазки.

Характерным для послевоенного периода является дальней­ шее наращивание объемов переработки нефти в местах потреб­ ления продукции путем строительства новых заводов в районах Уфы, Куйбышева, Омска и др. и реконструкции действующих, дальнейший рост мощностей заводов и технологических устано­ вок.

Расширение ассортимента продукции и повышение ее каче­ ства потребовали разработки и внедрения совершенно новых процессов: каталитического крекинга, газофракционирования, алкилирования, полимеризации, селективной очистки масел и т. д.

Первая отечественная установка каталитического крекинга с подвижным шариковым катализатором была введена в эксплу­ атацию в 1950 г. Начиная с 1951 г. каталитический крекинг ши­ роко внедрялся в промышленность, а также проводились боль­ шие работы по совершенствованию этого процесса. Уже в 1953 г. в Азербайджане внедряются установки каталитического крекин­ га в псевдоожиженном слое пылевидного катализатора. Ввод установок каталитического крекинга позволял решить ряд за­ дач: расширить ресурсы бензиновых фракций с одновременным повышением их октанового числа, обеспечить производство цен­ ных газовых фракций С3 и С4. Кроме того, с помощью этого про­ цесса стало возможным несколько увеличить ресурсы дефицит­ ного дизельного топлива (тяжелый каталитический газойль), по­ лучить сырье для сажи. Однако ввод процесса каталитического крекинга не решал полностью задачу повышения качества бензи­ нов. Решена она была с внедрением процесса каталитического риформинга, первые установки которого появились в 1958 г.

Улучшение качества дизельных топлив обеспечивалось внед­ рением процессов гидроочистки и карбамидной депарафиниза­ ции. Необходимость широкого внедрения установок гидроочист­ ки вызывалась увеличением доли переработки сернистых нефтей. Одновременно решалась проблема обеспечения дешевым водо­ родом установок каталитического риформинга (при гидроочист­ ке вырабатывается 1 —1,5% водородсодержащего газа с содер­ жанием водорода 70—80%). В последующие годы процесс гид­ роочистки получил широкое распространение для подготовки сырья вторичных процессов, для очистки бензинов, топлив, а также как процесс, обеспечивающий производство серы. Ввод установок депарафинизации был необходим для обеспечения производства дизельных топлив зимних арктических сортов.

23

Наряду с улучшением технологии производства топлив совер­ шенствовалось производство масел, разрабатывались новые схе­ мы производства масел из сернистых нефтей. В 1953 г. на Но­ вокуйбышевском нефтеперерабатывающем заводе был введен в

строй первый блок по производству дистиллятных и остаточных масел, включающий селективную очистку, депарафинизацию, контактную очистку, что обеспечило производство высококачест­ венных базовых масел, отвечающих мировым стандартам.

В последующие годы эти процессы непрерывно совершенст­ вовались, внедрялись новые процессы адсорбционной очистки и гидроочистки. Вместе с тем совершенствование техники мото­ ростроения требовало дальнейшего улучшения эксплуатацион­ ных свойств масел путем применения различного рода присадок.

Развитие цветной металлургии и электротехнической про­ мышленности потребовало расширения производства кокса, ко­ торый долгие годы производился из дистиллятов специальных нефтей в малопроизводительных кубах. В послевоенные годы для обеспечения потребности в коксе были разработаны и ши­ роко внедрялись процессы непрерывного коксования. Первая установка замедленного коксования была внедрена в 1945 г. В последующие годы были разработаны и внедрены более со­ вершенные системы, например термоконтактный крекинг в ки­ пящем слое порошкообразного кокса, при котором одновременно решалось несколько проблем — увеличение производства кокса, получение сырья (газойля) для каталитического крекинга, га­ за и т. д.

Темпы развития нефтеперерабатывающей промышленности в

СССР намного превосходили темпы развития нефтепереработки в США и были выше, чем в других развитых капиталистических странах. Так, за период с 1953 г. по 1963 г. объем переработки нефти в СССР увеличился в 3,4 раза, в США — на 23,3%. Сред­ негодовые темпы прироста в этот период составляли: в СССР — 10,1%, в США— 1,9%, в Великобритании — 7,1%, во Фран­ ции — 7,6%.

Рост производства основных нефтепродуктов в СССР за 1955—1975 гг. представлен на рис. 2.

Следовательно, за 20 лет производство дизельного топлива в СССР увеличилось в 7,7 раза, топочного мазута и бензинов более чем в 3 раза. Производство основных нефтепродуктов в США в этот период возросло лишь на 25% •

Значительные изменения за послевоенный период произошли в структуре производства и потребления нефтепродуктов. Для нашей промышленности характерен более быстрый рост произ­ водства дизельных и котельных топлив, что обусловливалось со­ ставом моторного парка страны, большим удельным весом ди­ зельных двигателей.

В США в структуре производства топлив основное место за­ нимает бензин, производство которого увеличивается более

24

быстрыми темпами. Вместе с тем сокращается выработка топоч­ ного мазута, который заменяется более экономичными природ­ ным газом и печным (дистиллятным) топливом.

Рис. 2. Рост производства основных нефтепродуктов в СССР

за 1955—1975 гг. (1953 г.= 100%):

— .. — дизельное топливо; —о—о—о — мазут т о п о ч н ы й ;--------------— бензин;

--------------- керосин.

Большие задачи перед нефтеперерабатывающей промышлен­ ностью Советского Союза были поставлены XXIII съездом КПСС на 1966—1970 гг. По плану объем переработки нефти и производство светлых нефтепродуктов должны были увеличить­ ся в 1,4—1,5 раза, смазочных масел — в 1,4 раза. Одновременно предусматривалось коренное улучшение качества моторных топ­ лив и масел для обеспечения увеличения моторесурса страны в 2—3 раза.

Вырабатываемые массовые сорта автобензина уже не удов­ летворяли требованиям современных моделей автомобилей по октановой характеристике, содержанию смол и серы. Тем более они не соответствовали требованиям перспективных моделей со степенью сжатия 9—10.

Широкая дизелизация моторного парка страны и рост по­ требности в дизельном топливе потребовали расширения его фракционного состава (для ликвидации дефицита) и использо­ вания для его производства сырья с высоким содержанием серы. Это не могло не отразиться на качестве топлива, поскольку зна­ чительная часть дизельного топлива содержала до 1 % серы. Применение такого топлива приводило к преждевременному из­ носу двигателей, к росту затрат на ремонт. Следовательно, было чрезвычайно необходимо повышение качественной характеристи­ ки топлива. Аналогичные требования возникли и перед маслами. Несмотря на то, что на наших заводах вырабатывались перво­ классные базовые масла, отсутствие многофункциональных при-

25

садок не давало возможности улучшить их товарные свойства и снизить расход масел у потребителя. Улучшение качества неф­ тепродуктов вызвало необходимость дальнейшего увеличения мощности вторичных процессов, повышения их доли по сравне­ нию с пр-ямой перегонкой.

Задания восьмого пятилетнего плана по выработке нефте­ продуктов были перевыполнены. По сравнению с 1965 г. объем

цессов. За восьмое пятиле­ тие мощности по каталитическому крекированию увеличились в 1,6 раза, по риформингу и гидроочистке — более чем в 2 раза.

Динамика переработки сырья представлена на рис. 3. Опережающий рост мощности вторичных процессов обеспечил

резкое повышение качества моторных топлив. В 1970 г. доля малосернистого дизельного топлива составила 84,3% против 48,8% в 1965 г., доля высокооктановых бензинов в общем объеме производства — 50,7% против 22,9 в 1965 г. На многих пред­ приятиях производится только малосернистое дизельное топли­ во и 70—75% высокооктановых бензинов.

Характерной особенностью развития нефтеперерабатываю­ щей промышленности в настоящее время является дальнейшее увеличение единичной мощности технологических процессов, ввод в эксплуатацию комбинированных технологических устано­ вок, увеличение переработки нефти в местах потребления нефте­

26

продуктов. Для этого были построены и введены в эксплуата­ цию заводы в районах концентрированного потребления, расши­ рены мощности действующих заводов.

Послевоенный период развития нефтеперерабатывающей про­ мышленности, включая 1966—1970 гг., характеризуется непре­ рывным улучшением основных технико-экономических показа­ телей. Так, за период 1946—1970 гг. объем переработки увели­ чился более чем в 14 раз, объем валовой продукции — в 17 раз, производительность труда повысилась примерно в 3,5 раза. По отдельным заводам улучшение технико-экономических показате­ лей происходило еще более быстрыми темпами. В девятом пяти­ летии темпы роста показателей еще больше. Так, к 1975 г. объ­ ем производства продукции и производительность труда увели­ чатся в 1,5 раза.

Основными факторами, обеспечившими улучшение всех этих показателей, являются концентрация и комбинирование произ­ водства, централизация подсобно-вспомогательных работ, осво­ бождение заводов от выработки энергии, производства запасных частей и других подсобных функций и т. д.

§ 2. Развитие нефтехимического производства

Промышленность органического синтеза относится к числу отраслей, наиболее интенсивно развивающихся в последние 15—20 лет. Промышленное производство органических продук­ тов в дореволюционное время было крайне незначительным и ба­ зировалось на переработке кокса и пищевого сырья. Выработка важнейших продуктов в 1913 г. характеризовалась следующими данными: метиловый спирт— 1400 т, этиловый спирт — 46,7 т, бензол — 200 т, ацетон — 112 т, фенол — 90 т. Одной из причин столь низкого развития производства химических продуктов бы­ ло засилие иностранного капитала, для которого импорт продук­ тов был более выгоден. Развитие отечественной химической про­ мышленности началось с первых лет Советской власти. Одйако основными источниками сырья по-прежнему оставались кокс и пищевые продукты.

Зарождение нефтехимической промышленности относилось

кконцу 30-х годов и было связано с индустриализацией страны

ирезко возросшей потребностью в продуктах органического син­ теза. На XVIII съезде ВКП(б) было принято решение о созда­ нии крупной промышленности органического синтеза на основе нефтяных газов, но выполнение его было сорвано начавшейся Великой Отечественной войной.

Началом создания крупной промышленности органического синтеза следует считать 1949 г., когда было введено в строй

совместное производство фенола и ацетона кумольным методом из изопропилбензола, развивавшееся впоследствии высокими темпами. Так, за 1958—1965 гг. производство фенола увеличи­ лось более чем в 2,5 раза.

27

Не меньшее значение в развитии нефтехимии сыграла орга­ низация в крупных масштабах производства этилового спирта

(1956 г.). Последний способ был более прогрессивен, связан с меньшим количеством стадий переработки, с меньшими капи­ тальными и эксплуатационными затратами. В последующие го­ ды аналогичные производства вводятся на ряде других заводов. Ввод в эксплуатацию заводов синтетического спирта вызвал раз­ витие целого ряда нефтехимических комплексов на основе ис­ пользования побочных продуктов. К ним относятся стирол, а-ме- тилстирол, фенол, ацетон, н-бутанол, полиэтилен и др.

Особенно быстрыми темпами начала развиваться нефтехими­ ческая промышленность после майского (1958 г.) Пленума ЦК КПСС, принявшего решение об ускоренном развитии производ­ ства полимерных материалов, пластмасс, синтетического каучу­

введены в строй крупные предприятия по производству полиэти­ лена (Новокуйбышевск, Салават, Грозный), новые предприятия по производству поливинилхлорида (Волгоград и др.), а также по производству полиэфирных смол и пенополиуретанов. На предприятиях нефтехимической промышленности в этот период были созданы крупные мощности по производству стирола и по­ листирола и нового пластического материала — полипропилена.

Ценные технические свойства этих материалов — высокая механическая прочность, прекрасные диэлектрические свойства, устойчивость к действию агрессивных сред, небольшой удельный вес, красивый внешний вид, эффективная переработка в изделия без заметной потери материала с малыми энергетическими и трудовыми ресурсами обеспечили широкое их применение.

Динамика выработки некоторых видов продукции в СССР

приведена ниже:

* 1953 год.

28

В ближайшее время намечается производство сополимеров этилена с пропиленом, обладающих еще более высокими стой­ костью к агрессивным средам, механическими и диэлектрически­ ми свойствами.

Основным сырьем для производства всех синтетических ма­ териалов являются олефиновые, ароматические и высшие пара­ финовые углеводороды. Создание крупнотоннажного производст­ ва этих продуктов началось в конце 40-х годов. Особенно быстро росло производство и потребление этилена и пропилена. Для удовлетворения потребности в этилене и пропилене в 1958— 1970 гг. были введены крупные пиролизные и газофракциони­ рующие установки, единичная мощность которых непрерывно увеличивалась, совершенствовалось их оборудование и техно­ логия.

Значительное развитие в этот период получило производство ароматических углеводородов из нефтяного сырья. Если в 1963 г. из нефтяного сырья получали 1% бензола, 48,7% толуола и 74,2% ксилолов, то в 1970 г. доля этих продуктов в общей выра­ ботке составила соответственно 36,8%; 76,5 и 93,6%. В течение девятой пятилетки выработка этих продуктов из нефтяного сырья возрастает еще большими темпами. Наибольшее значение в производстве синтетических продуктов из ароматических угле­ водородов имеет бензол, потребность в котором непрерывно уве­ личивается. На его основе осуществлено производство изопропиленбензола, фенола, этилбензола, капролактама и др.

Основным процессом получения бензола из нефтяного сырья является каталитический риформинг узких бензиновых фракций. Однако для удовлетворения растущей потребности этого источ­ ника недостаточно, необходимо внедрение других процессов: ди­ метилирования толуола, переработки смолы пиролиза, а также изучение возможности замены бензола толуолом.

Интересно отметить, что в США в последние годы внедряют­ ся методы, позволяющие широко использовать в качестве сырья толуол вместо дефицитного бензола. Толуол начал использо­ ваться в производстве фенола, капролактама и диметилтерефталата. Потребность в толуоле и ксилоле может быть удовлетво­ рена производством их каталитическим риформингом с после­ дующей изомеризацией ж-ксилола в «-ксилол.

Ксилолы нашли применение в производстве синтетических продуктов относительно недавно: «-ксилол используется в про­ изводстве лавсана, о-ксилол — в производстве фталевого ангид­ рида.

Значительное развитие в нефтехимической промышленности получили парафины, на основе которых осуществлено производ­ ство синтетических жирных кислот, синтетических спиртов, по­ верхностно-активных и моющих средств.

Первое производство парафинов было организовано в 1927 г. в Грозном методом фильтр-прессования парафинового дистилля­

29