Этапы становления и развития производства минеральных масел в России

Полный текст

Минеральным маслам, производимым из нефти, немногим более ста лет. До начала XX века нефтеперегонные заводы получали преимущественно керосин, широко применяемый в технике освещения, а остаток - мазут, впрочем, как и легкие фракции - использовали неквалифицированно. Неслучайно этот период назван керосиновым или осветительным. В поисках путей использования мазута на первых порах его добавляли к сурепному маслу или свиному жиру, но затем он сделался исходным сырьем для получения смазочных масел. Нефтяные масла появились в России во второй половине XIX века, в период бурного развития промышленности, который требовал резкого роста потребления и производства смазочных масел. Согласно имеющимся документам в 1870 г. в Крыму (около Керчи) на заводе промышленника Саханского стали производить нефтяные смазочные масла [1]. Одним из первых на возможность получения смазочных масел из мазута тяжелых кавказских нефтей обратил Д.И. Менделеев. Его исследования кавказской нефти, проведенные совместно с В.В. Марковниковым, оказали большое влияние на развитие нефтяного масляного дела в России. На основании этих исследований крупный нефтепромышленник В.И. Рагозин в 1870 г. построил в Нижнем Новгороде небольшой опытный завод по получению смазочных масел, состоявший из одного перегонного куба вместимостью 60 ведер. Так один из крупнейших промышленных и торговых центров России - Нижний Новгород - стал колыбелью отечественного производства жидких смазочных материалов [1, 2]. Процесс производства масел по Рагозину выглядел следующим образом. Сначала от остатка перегонки нефти отгоняли 1-1,5 % керосина. Затем кубовый продукт отстаивали, очищали серной кислотой, слабым раствором гидроксида натрия, промывали несколько раз водой и укупоривали в бочки. Стоит отметить, что нефтяные масла тогда были в 3-4 раза дешевле животных и растительных. Спустя пять лет Рагозин приступил к постройке на Волге (в Балахне) первого в мире завода по выработке минеральных масел производительностью 100 тыс. пудов (1,6 тыс. т) в год. На заводе вырабатывали четыре сорта масел: веретенное, машинное, вагонное зимнее и вагонное летнее. Остаток кубов использовался как колесная мазь вместо дегтя. Энергичный предприниматель и изобретатель В.И. Рагозин в 1879 г. ввел в действие завод смазочных масел в Константинове (Ярославская губ.), работавший на экспорт. В лабораториях этого завода в 1880-1881 гг. под непосредственным руководством Д.И. Менделеева разрабатывались научные основы масляного производства. Масла, производимые на константиновском заводе, вытеснили со временем с европейских рынков американские [3]. Деятельность В.И. Рагозина оставила яркий след в истории российской нефтепереработки. Им тактически грамотно была решена сложная проблема перехода от опытного небольшого завода к крупнейшему для того времени предприятию. Также В.И. Рагозин уделял большое внимание привлечению к исследованиям и разработке технологий масляного производства лучших ученых и инженеров России (Д.И. Менделеева, В.В. Марковникова, Г.А. Шмидта, В.И. Калашникова и других) [1]. Для этих целей были организованы впервые в России специализированные лаборатории по исследованию нефтяных масел, установлены деловые контакты с кафедрами и лабораториями ведущих высших учебных заведений Санкт-Петербурга, Москвы и Парижа. Наряду с жидкими продуктами на заводах товарищества производства минеральных масел «В.И. Рагозин и КО» вырабатывали и «экипажные мази», или коломази - твердообразные (консистентные) смазочные материалы для смазки ступиц колес экипажей, повозок и других транспортных средств [2]. Международное признание российские смазочные материалы, которые первоначально были названы «олеонафтами», получили на всемирной выставке в Париже в 1878 г. «Олеонафты» Виктора Рагозина вызвали большой интерес у специалистов различных стран, так как по своим характеристикам и качеству оказались гораздо лучше всех других применявшихся в то время зарубежных смазочных материалов [4]. В дальнейшем последователи В.И. Рагозина продолжили его дело, расширили ассортимент, усовершенствовали технологию и заметно улучшили качество масел. С 1912 г. константиновский завод вошел в структуру «Товарищество нефтяного производства братьев Нобилей». К тому времени корпорация Нобилей занимала ведущие позиции в мире по производству смазочных масел, владея 10 маслозаводами, преимущественно в Баку, где производство смазочных масел возникло несколько позднее, чем в центре России, - в 1880 г. Одной из причин успешной деятельности было умелое привлечение по всем направлениям нефтегазового дела ведущих российских инженеров и ученых. Так, например, во главе нобелевской лаборатории находился один из авторитетнейших ученых и практиков того времени, доктор химии Л.Г. Гурвич. В производстве масел он одним из первых организовал входной контроль качества сырья и вырабатываемых товарных продуктов. Им был разработан ряд эффективных методов исследования нефтепродуктов [1, 2]. В предреволюционный период по объему производства и ассортименту выпускаемых смазочных масел вслед за «Товариществом нефтяного производства братьев Нобилей» располагались следующие компании: «Товарищество производства русских минеральных масел и других химических продуктов под фирмой «Шибаев и КО», «Нефтепромышленное и торговое общество Варинские технико-химические заводы И.Н. Тер-Акопова», «Каспийское товарищество», «Нефтепромышленное и торговое общество А.И. Манташев и КО» и др., производящие в том числе и смазочные масла. С начала 80-х годов XIX века производство нефтяных масел было организовано на нескольких небольших нефтеперегонных и специализированных заводах Москвы, Санкт-Петербурга, Мурома и других российских городов. В Грозненском районе масляные заводы создавались при непосредственном участии К.В. Харчикова - одного из учеников и последователей Д.И. Менделеева [4]. Он за сравнительно короткое время активной работы в области исследования масел внес огромный вклад в науку и практику отечественного масляного производства. Результативная и эффективная деятельность Д.И. Менделеева, В.В. Марковникова, К.В. Харчикова, Л.Г. Гурвича, так же как и других выдающихся ученых - Н.П. Петрова, Н.Е. Жуковского, Ф.Ф. Бейльштейна, В.Н. Оглоблина, С.И. Ламанского, А.Н. Настюкова, и определили мировой приоритет России в области производства нефтяных масел [1, 5]. В период после Октябрьской революции и до наших дней история производства масел в России знала много взлетов и падений. Вместе со всей нефтеперерабатывающей российской промышленностью масляное производство пережило послереволюционную хозяйственную разруху, национализацию всех нефтяных предприятий, расширение производства в предвоенный период и в период Великой Отечественной войны 1941-1945 гг., когда фронту требовалось большое количество смазочных масел для военной техники. Вторая половина XX в. ознаменована разработкой крупнейших запасов углеводородного сырья в Западной Сибири, параллельно с которой развивалось и производство масел в стране. Не обошел отрасль масляного производства спад промышленного производства, обусловленный политическими изменениями, произошедшими в России в конце XX в. [1]. В настоящее время крупнотоннажным производством масел в России занимаются в основном 10 предприятий с общим объемом производства примерно 3000 тыс. т/год [6]. Масла выпускаются Ангарским нефтеперерабатывающим заводом, Новокуйбышевским заводом масел и присадок, ОАО НК «Роснефть - Московский завод «Нефтепродукт» [7]. Также масла производят «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез», Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод, ныне ОАО «НУНПЗ-Novoil», «Лукойл-Волгограднефтепереработка» - предприятие топливно-масляного профиля в г. Волгограде, «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» - предприятие топливно-масляного профиля в г. Кстово Нижегородской области, «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез», предприятие топливно-масляного направления, ОАО «Газпромнефть-Омский нефтеперерабатывающий завод», ОАО «Орскнефтеоргсинтез» и некоторые другие предприятия [6]. Российское производство базовых масел, созданное в 50-80-е годы прошлого века, более чем на 98 % основано на экстракционных технологиях [8]. В зависимости от качества перерабатываемого сырья и набора технологических установок отечественными предприятиями вырабатываются базовые дистиллятные масла с содержанием серы 0,5-0,8 % мас. и остаточные с содержанием серы 0,8-1,2 % мас. [9]. Для производства моторных масел, применяемых в автомобильных двигателях 4-го и 5-го экологического класса, необходимы базовые масла с содержанием серы менее 0,03 % мас., т.е. II и III группы по принятой в мировой практике классификации API (I группа - базовые масла с содержанием серы выше 0,03 % мас.; II группа - содержание серы менее 0,03 % мас., индекс вязкости до 120; III группа - содержание серы менее 0,03 % мас., индекс вязкости выше 120) [10]. Без использования моторных масел, изготовленных на основе II и III групп, перевод транспорта на топлива 4-го и 5-го экологического класса с точки зрения снижения токсичности неэффективен. Базовые масла, отвечающие требованиям АРI, можно получать путем изменения химического состава посредством применения различных гидрогенизационных процессов, которые могут включаться в традиционную схему (гидроочистка, гидроконверсия рафинатов) или заменять сольвентные процессы (гидрокрекинг, каталитическая депарафинизация) [3, 11, 12]. Сочетая процесс гидрокрекинга с последующим фракционированием, сольвентную депарафинизацию и гидрофинишинг, можно получать базовые масла II и III группы качества, однако данная технология слишком дорога при модернизации существующего производства. Недостатками данной технологии являются значительная энергоемкость процесса гидрокрекинга, наличие высоких температур и давлений, жесткие требования к чистоте водорода и большое его потребление. Из-за жестких условий реакции гидрокрекинга часто возникают проблемы с цветом, стабильностью и токсичностью масел, что требует дополнительной их доочистки путем гидрирования или сольвентной экстракции [11]. Низкосернистые высокоиндексные базовые масла можно также получать, подвергая гидроочистке рафинат селективной очистки с последующей его гидродепарафинизацией взамен сольвентной депарафинизации. Гидроочистка рафината (гидроподготовка) позволяет снизить в нем содержание серы и азота перед установкой гидродепарафинизации, где парафин, находящийся в рафинате, частично превращается в изомеризат с высоким индексом вязкости и низкой температурой застывания. Однако данная технология имеет существенный недостаток: требует больших капиталовложений в две стадии технологического процесса - гидроподготовку и гидродепарафинизацию, при этом исключается производство парафина. Еще один способ получения базовых масел с повышенным ИВ - изомеризация парафина или парафинистого продукта (гача) с установки сольвентной депарафинизации масел. Преимуществом данной технологии является получение базовых масел с очень высоким индексом вязкости - от 120 до 140 пунктов и более. Недостатком является то, что парафин также является ценным продуктом, производство которого в данном случае будет ограничено или полностью прекращено, если парафин уже производится. Возможен также вариант получения базовых масел с высоким индексом вязкости путем интегрирования установки гидрокрекинга вакуумного газойля с существующим производством масел. Недостатком данной технологии являются также большие капитальные затраты (требуются высокие давления и температуры, блок фракционирования), а также снижение выхода смазочных масел из-за высокой глубины превращения. Необходимо отметить, что негативными моментами «чистой» гидрокаталитической технологии является увеличение доли маловязких базовых масел за счет вязких и высоковязких, исключение возможности получения парафина, ароматизированных продуктов для производства сажи, пластификаторов. Очевидно, что по этим и другим (высокие капиталовложения в строительство) причинам необходимо рациональное сочетание набора традиционных и гидрокаталитических процессов [9, 13]. В настоящее время первоочередной задачей данной отрасли нефтепереработки является модернизация существующего производства с внедрением гидрогенизационных технологий, что позволит производить базовые масла, способные конкурировать с продукцией крупнейших мировых производителей.

Об авторах

Евгения Олеговна Жилкина

Самарский государственный технический университет

(к.х.н.), доцент кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Сергей Александрович Антонов

Самарский государственный технический университет

старший преподаватель кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы