Крекинг изобретение для советской нефтепереработки

В 1930-х годах крекинговое производство было создано на основе новейших американских технологий. В 1923 году СССР посетила довольно большая делегация бизнесменов и политиков, связанных с нефтяной промышленностью, из США. Одним из вопросов, который их интересовал, был российский патент 1891 года на аппарат для переработки сырой нефти. После встречи с гостями автор изобретения, инженер Владимир Шухов, сравнил свой и американский патенты и пришел к выводу, что «русская нефтяная промышленность может легко построить крекинг-аппарат по любой из описанных систем, не будучи обвиненной американцами в «бесплатном заимствовании». Эти слова великого русского инженера воспитывали и до сих пор воспитывают патриотические чувства у российского населения («Россия — родина крекинга!»), но крекинга как промышленной технологии в России не существовало.

На родине крекинга

Пророк был найден на своей родине, но только через 30 лет. 10 сентября 1923 года Шухов отметил в дневнике о своих переговорах с американцами, а к 11 сентября к нему обратились свои, для пробы почвы. «Кацауров, заказ на опытный рафинировочный аппарат», — коротко написал он. «Они возвращаются к моему предложению 32-летней давности — заменить кубы водотрубными камерами». 19-20 сентября — «Семинарское занятие с американцами», а 21 сентября — «Ивану Елину о рафинировании. Крекинг». Итак, по итогам визита СССР заинтересовался крекингом.

Вдохновителем идеи и руководителем этой работы был Иван Елин, начальник сектора нефтепереработки Нефтяного управления Высшего совета народного хозяйства, а за будущую установку отвечал Сергей Кацауров, бывший управляющий заводом имени С.М. Шибаева в Баку. Организацией, которая взялась за этот проект, был Совет нефтяной промышленности. Он заключил договор с бюро инженера А.В. Бари, где работал Шухов, на «изготовление аппаратов для крекинг-процесса» по патенту последнего и подал заявку на 275 червонцев на эти цели от «Грознефти». Через год, 5 декабря 1924 года, через установку, изготовленную в Москве на бывшем Кусковском НПЗ, была переработана первая нефть. Из своего полугодового бюджета в 92 тысячи рублей Совет нефтяной промышленности предложил потратить на испытание крекинга довольно внушительную сумму — около четырнадцати тысяч рублей.

В конце 1924 года «Азнефть» сделала первые шаги в развитии исследований по крекингу. Начальник химической лаборатории треста Виктор Герр и инженер Ананий Трегубов приступили к строительству установки периодического кубового крекинга по патентной привилегии 1912 года уже умершего инженера Семена Квитки. Через десять месяцев, 17 июля 1925 года, эта установка произвела первый бензин.

Александр Саханов, руководитель химической лаборатории «Грознефти», также занялся проблемой крекинга. В отличие от других советских исследователей, он начал не с проектирования установок, а с изучения химии процесса крекинга и опубликовал специальную монографию под названием «Крекинг в жидкой фазе», описав для советских специалистов химические основы технологии. И именно он сумел почувствовать тенденции в развитии крекинг-аппаратов.

Аппараты Шухова и Квитки, изготовленные из местных материалов (что имело принципиальное значение), давали положительный опыт и возможность получать из них бензин, но они оставались кубовой конструкции и работали по периодическому циклу, имели конструктивные недостатки, свойственные инновациям, не проверенным на практике, и требовали доработки. Нагрев нефти в кубах, хотя и использовался до сих пор, но уже считался устаревшим методом переработки. В середине 1920-х годов ведущие компании построили трубчатые установки для крекинга, оснащенные реакционными камерами, в которых происходило разложение нефти. Однако профессор Саханов предложил отказаться от огромных, дорогих и опасных камер в пользу того, чтобы вся реакция проходила в трубах при определенной скорости потока нефти. Это было будущее крекинга. Подобные идеи еще не были реализованы в США, лидере крекинг-индустрии.

Между тем, эта промышленная технология в то время вступала в свою наиболее динамичную стадию развития. С начала 1920-х годов были зарегистрированы сотни патентов (не только в США, но и в европейских странах), но лишь некоторые из них оказались технически и экономически оправданными. Методы и оборудование для крекинга, даже если они не давали действительно успешных результатов, постоянно совершенствовались.

В СССР все было иначе: было проведено всего несколько экспериментов, но экспериментальный процесс не увенчался успехом. Советские инженеры, действительно, были новаторами. Все группы исследователей жаловались либо на недостаток средств, либо на нехватку опытных кадров. В системе централизованного планирования постоянно возникали споры о том, следует ли проводить параллельные работы по трещинообразованию при острой нехватке всего.

Изобретение Винклера-Коха

В конце 1924 — начале 1925 года, после нескольких зарубежных поездок, начался поиск зарубежных партнеров. Рассматривались три крекинговые системы — Vickers (Великобритания), Cross и Dubbs (США). Но последним двум необходимо было выплачивать роялти за каждую тонну бензина, произведенного на установке. Vickers в технологическом плане уже считалась копией Cross, но британцы едва ли вышли за пределы экспериментальной стадии производства оборудования, к тому же британский концерн переживал кризис заказов. По этой причине он предоставил большую скидку и выгодную схему оплаты, пообещав покрыть расходы, если что-то пойдет не так. Кроме того, установка была настроена на переработку мазута с высоким содержанием парафина, который СССР имел в больших количествах, тогда как продажи были ограничены. В результате в марте-апреле 1925 года советские тресты «Азнефть» и «Грознефть» заказали у британской компании по одной установке, а в начале 1926 года «Азнефть» заказала еще одну. Три установки «Виккерс» были построены в 1927-1928 годах. Правда, они оказались не до конца продуманными и поначалу постоянно ломались. Выполнить амбициозные планы по производству бензина с их помощью не представлялось возможным.

А времени было в обрез. Советский Союз испытывал острую потребность в бензине, причем не столько для внутреннего рынка (во второй половине 1920-х годов степень автомобилизации экономики была еще достаточно низкой), сколько для экспорта, чтобы получить валюту на цели индустриализации. Для работы над увеличением валютных поступлений от экспорта нефти была создана специальная правительственная комиссия, которую возглавил заместитель председателя Госплана СССР и один из главных идеологов новой экономической политики Григорий Сокольников. Комиссии удалось добиться от высшего руководства страны выделения средств на масштабную программу крекинга. На основании представления комиссии 5 мая 1928 года Совет труда и обороны принял специальное постановление о выделении дополнительных средств из государственного бюджета для заказа из-за границы еще 7-9 крекинговых установок.

В ноябре 1928 года профессор Саханов был направлен в США для изучения нефтеперерабатывающей промышленности. Изучив ситуацию, 29 апреля 1929 года он сообщил, что «в настоящее время практическое значение имеют следующие системы крекинга: Дженкинс, Даббс, Холмс-Мэнли, Тьюб&Танк, Кросс и, в некоторой степени, Винклер-Кох».

Система Винклера-Коха была новшеством, еще не известным в СССР, и Саханов кратко описал ее следующим образом. «Достоинство ее, — писал он, — состоит в чрезвычайной простоте и, как следствие, дешевизне. Принцип крекинга в трубах следует признать вполне осуществимым, так как высокая скорость течения по трубам не допускает ни остатков кокса, ни слишком длительного цикла. Печь системы Винклера-Коха представляет собой превосходную конструкцию. Конструкция колонн также не вызывает сомнений, поскольку фирма имеет значительный опыт именно в этой области».

Профессор Саханов пришел к следующему выводу: «В конечном итоге, я считаю целесообразным на данный момент рассмотреть систему «Кросс», как наиболее надежную и технически наиболее полно проработанную».

Правда, был один фактор, который беспокоил советских специалистов. Фирма Winkler-Koch Eng. Co. не запатентовала свою установку, и в США начался ряд судебных разбирательств, в которых крупные патентообладатели, объединившись в своеобразный клуб, обвиняли ее в «пиратстве». В частности, профессор Х.С. Белл, американский консультант, предупреждал об этом. «В настоящее время фирма вовлечена во многие судебные процессы, — писал он, тут же добавляя, — что, кстати, не имеет особого значения для «Азнефти», за исключением того, что, учитывая Ваши меры по защите российских патентов в США и в случае восстановления дипломатических отношений, в будущем возможны судебные дела.» Отсутствие «бренда», судебные тяжбы и, самое главное, Великая депрессия привели к тому, что установка крекинга Винклера-Коха стоила гораздо меньше, чем основные установки крекинга, имеющиеся на рынке. В пересчете на единицу мощности стоимость устаревшей установки Jenkins cube составляла $102,5 за баррель, более совершенной установки Cross — $160, а установки Winkler-Koch — всего $90,6.

Генеральный партнер по крекингу

Однако еще в начале 1929 года никто не знал, что установка Винклера-Коха станет основным крекинговым оборудованием СССР на ближайшее десятилетие. В конце 1928 года в США были заказаны три установки с кубами Дженкинса, и полным ходом шли переговоры с фирмой «Келлог и Ко», которой принадлежал патент на «Кросс».

Но затем произошло нечто неожиданное. «После некоторого торга, — писал один из участников переговоров, — Келлог согласился снизить эти цены на 15-20%, но Амторг, вместо того чтобы воспользоваться этим и заказать несколько установок, перевел вопрос в другую плоскость — заключение с Келлогом генерального соглашения на сумму 15-20 миллионов долларов на поставку нефтяного оборудования (крекинг и трубные аппараты) для СССР с приобретением патентов. Такой подход полностью разорвал сделку с Келлогом. Однако во время командировки профессор Саханов познакомился с еще одной новой системой крекинга, совсем не распространенной в Америке, разработанной фирмой «Винклер-Кох» и работающей не более года. Заказать эти установки было, по существу, единственным выходом из положения. В результате переговоров на удовлетворительных условиях было заказано 8 установок производительностью 2000 баррелей каждая, и, учитывая еще 3 установки крекинга, заказанные «Азнефтью» у фирмы «Виккерс», план 1928/29 года по заказу установок крекинга был выполнен».

Советская сторона пыталась не только приобрести установки. Фреду Коху, генеральному директору фирмы, было предложено заключить отдельный договор с центральным проектным институтом «Гипронефть» на помощь в проектировании — это было самое слабое звено в советской нефтяной промышленности. Однако первоначально Кох отклонил это предложение, и первые два договора были заключены с главой «Азнефти» Михаилом Бариновым и заместителем главы «Грознефти» Федором Чамровым на изготовление, поставку и поддержку строительства восьми установок.

Фред Кох «сдался», когда было предложено другое соглашение на очередную партию установок. 21 февраля 1930 года руководитель технического бюро «Союзнефти» в США Владимир Коробовкин сообщил в Москву о заключении третьего договора. «Договор с Винклером-Кохом на семь крекинг-установок заключен Амторгом, — писал он, — (4 для Туапсе, 2 для Азнефти, без указания Баку или Батума, и 1 для Константиновского завода Эмбанефти)».

Изменения в новом соглашении касались гарантий выпуска бензина: 36% для мазута и 55% для газойля; штрафных санкций, применяемых к каждой единице, а не к соглашению в целом; повышенной оплаты за некондиционные остатки. Наиболее важным было введение раздела технической помощи. Фирма обязалась предоставлять не только полные комплекты подробных чертежей закупаемых крекинг-установок, но и все расчеты по ним, а также всю имеющуюся в ее распоряжении информацию о материалах, используемых при их изготовлении.

Кох и Винклер-Кох в Советском Союзе

Тем временем в СССР полным ходом шло строительство первых крекинг-установок, пуск которых был запланирован на начало осени. Ф. Кох должен был совершить поездку к требовательному заказчику. 27 августа 1930 года в сопровождении инженера Джона Джайлса он прибыл в Москву. Договорившись оставить все важные переговоры на конец поездки, на следующий день он выехал и провел полтора месяца между Грозным, Туапсе и Батуми. В середине октября, полные самых противоречивых впечатлений, Кох и Гилельс вернулись в Москву.

Подразделения в Грозном и два подразделения в Батуми были запущены для проведения испытаний, еще два батумских подразделения были готовы на 75%. В Туапсе два блока были готовы, но в целях экономии строители объединили две выходящие трубы, чего делать не следовало; в результате трубы пришлось переделывать. В своем меморандуме от 15 октября 1930 года Ф. Кох оценил проделанную работу. Результаты были неплохими, учитывая трудности: неопытный персонал и недостаточное внимание к контрольным приборам; отсутствие в штате инженера, ответственного за крекинг, в результате чего у крекинг-установки не было главного; чрезмерное внимание к мерам противопожарной безопасности, когда операторы просто должны быть внимательными, и «попытки экономии», приводящие к возможности взрывов и пожаров; и, конечно, нехватка материалов и инструментов. В заключение он «обратил внимание на организационные вопросы о необходимости установления более четкой организации и надлежащей дисциплины как русских рабочих, так и американцев.»

18-20 октября 1930 года состоялись основные переговоры о продолжении сотрудничества. Накануне правление «Союзнефти» под председательством вице-председателя академика Ивана Губкина подтвердило «целесообразность продолжения отношений с фирмой Винклер-Кох». Все последующие обсуждения касались деталей технической помощи, результатом которых должно было стать Генеральное соглашение о технической помощи. Однако суть технической помощи заключалась в помощи в создании завода по производству крекинг-аппаратов, и это стало главной проблемой. Металлисты», например, требовали: «Нам необходимо получить от господина Коха рецепт, касающийся металлов, т.е. анализ металлов, физические свойства металлов и общие данные, т.е. должны ли они быть закалены или отпущены и т.д., словом, общие детали термической обработки».

«Затем, в отношении всего агрегата: он должен выяснить общие припуски, методы изготовления оборудования, на основе которого он производится, и подробные заводские рабочие чертежи». Кроме того, Ф. Кох должен был принять двадцать советских инженеров для шестимесячной стажировки на заводах, использующих его агрегаты, и десять инженеров-металлургов на своих металлургических заводах. Он обязывался консультировать советское конструкторское бюро и оказывать помощь в проектировании, строительстве и пуске 50-60 крекинговых установок, которые должны были быть построены в СССР в течение ближайших 2-3 лет. Ф. Кох обещал выслать окончательные условия и компенсационную выплату после обсуждения с партнерами, через две недели после своего отъезда.

Американское наследие: зерно и почва

Кох покинул СССР как непримиримый противник коммунизма, о чем он писал в своих мемуарах, с абсолютным отвращением вспоминая своего переводчика-шпиона и страх инженеров, работавших с ним. И все же следует признать, что компания Winkler-Koch Eng. Co. внесла значительный вклад в модернизацию нефтеперерабатывающей промышленности СССР.

В 1931 году было завершено строительство «оригинальных» установок Винклер-Кох в Баку (2 установки), а также в Грозном (4) и Ярославле (1), которые были запущены примерно через год после первой партии. Представители фирмы покинули СССР в октябре 1931 года.

Идеи, примененные Ф. Кохом и его инженерами, помогли советским инженерам в разработке собственных систем крекинга. Как заявил один из технических руководителей «Нефтестроя», «комплекты чертежей, полученные от Винклера-Коха, сыграли большую роль в проектировании НИИмашем совместно с Гипронефтью русской крекинг-установки, хотя не все чертежи были в полной детализации. В любом случае, эти чертежи были полезны для проектирования не только крекинг-установок, но и трубчатых натрий».

И все же не следует переоценивать значение этой фирмы, речь идет не столько о самой фирме, сколько об условиях советской научно-технической и производственной практики. Признав крекинг-установку Винклера-Коха образцом, советская нефтепереработка обрекла себя на консервацию.

Технологическое развитие тоже не стояло на месте, и нужно было выходить на новый уровень. Уже через несколько лет советские инженеры осознали, как преимущества, так и недостатки этой конструкции и успешно работали над ее модернизацией. Однако советскую промышленность преследовали те же проблемы, что и на заре развития крекинга: новые направления — парофазный крекинг, промышленная интеграция процессов полимеризации и изомеризации и так далее — оставались «голодными». Точки технологического роста в СССР были ограничены, хотя постановка проблем говорила о высоком уровне советской научной и инженерной мысли. Не случайно эмигрировавшие из СССР академик Ипатьев и профессор Саханов (Саханен) дали новый импульс нисходящим технологиям в США, а затем и во всем мире. А когда Советскому Союзу понадобилось сделать следующий шаг, он снова, как и в случае с Шуховым, купил новейшие заводы в США, упустив свой приоритет и оставшись аутсайдером в производстве нефтеперерабатывающих заводов.

 

19 июня +154