Тема 4. Краткая история добычи и переработки нефти

Нефть в России в начале XX века добывалась главным образом в районе города Баку и на Северном Кавказе (Грозный, Майкоп). Эксплуатация месторождений конкурирующими фирмами велась хищническим путем, а хранение нефти в открытых ямах-амбарах вело к большим потерям и частым пожарам.

В то время добыча нефти велась двумя методами: фонтанным и с помощи желонки. Желонка – это длинное ведро малого диаметра с открывающимся внутри донным клапаном, свободно проходящее в скважину. При подъеме желонки клапан плотно закрывал вход, и порция нефти поднималась на поверхность. В 1913 г. таким способом в России было добыто 95% всей нефти.

В начале при перегонке нефти применение находил только керосин (фотоген). Однако при этом получали два побочных продукта: один из них – более легкая фракция нефти получил название «бензин» (от арабского «любензави» - горючее вещество), а другой – густая грязно-черная жидкость, получаемая в остатке и названная «мазут» (от арабского – отброс). Долгое время они оставались ненужными продуктами.

В 1866 г. А. И. Шпатаковский изобрел первую форсунку для сжигания мазута. В результате чего мазут начал применяться в топках как топливо. Затем из мазута стали вырабатывать смазочные масла. Позже выдающийся русский инженер В. Г. Шухов форсунку значительно усовершенствовал. В этой форсунке мазут вытекает по узкому каналу и распыляется водяным паром в мельчайшую пыль. Распыленный мазут в топке испаряется, хорошо смешивается с воздухом и полностью сгорает. Распыление жидких топлив при помощи пара оказалось очень эффективным, такие форсунки используются в наше время наряду с воздушными и механическими.

По предложению Д. И. Менделеева в 1887 г. на нефтяное топливо были переведены первые суда морского флота – миноносцы «Сова» и «Лука», в Первую мировую войну – английский военный флот. Это на треть повысило боевую мощь английского флота.

Сжигание мазута в топках – это не лучшее его применение. При консультации Д. И. Менделеева около Ярославля строится первый завод по получению смазочных масел из мазута (1879 г.). В 1890 г. В. Г. Шухов предложил способ расщепления тяжелых углеродов мазута с целью получения светлых нефтепродуктов. В 1891 г. В.Г. Шухов и С. Гаврилов изобрели способ получения легких углеводородов расщеплением тяжелых углеводородов при высоких температуре и давлении. Этот способ получил название «термический крекинг» (от англ. крекинг – расщепление) и успешно применяется в наше время. В 1926 г. В. Г. Шуховым в содружестве с инженером М. А. Капелюшниковым, изобретателем турбобура, была создана крекинговая установка.

Чтобы промышленность развивалась успешно, нужна не только совершенная техника, но и талантливые организаторы производства. Расцвет российской нефтяной индустрии начался с появлением на промыслах в Баку братьев Нобель. А началось всё с неудачной поездки одного из братьев, Роберта, на Кавказ в поисках орехового дерева для ружейных прикладов. Подходящего товара он не нашел, но, возвращаясь в Петербург, заехал в Баку и загорелся новой идеей…

Семья шведских изобретателей и предпринимателей Нобель к тому времени была хорошо известна в России. Эммануэль Нобель (1801–1872 гг.), инженер и промышленник, с тремя малолетними сыновьями – Робертом (1829– 1896 гг.), Людвигом (1831–1888 гг.) и Альфредом (1833–1896 гг.) переехал на жительство в Россию в начале сороковых годов девятнадцатого столетия по приглашению великого князя Михаила Павловича, брата императора Николая I. Великий князь по достоинству оценил подводные мины, изобретенные Нобелем. Российское правительство вручило шведскому инженеру 25 тысяч рублей золотом и предложило наладить производства этого оружия в Петербурге. Эммануэль Нобель обосновал здесь механический завод.

В 1859 году семья Нобель вернулась на Родину. Только Людвиг, средний сын Эммануэля, решил остаться и открыть собственное литейно-механическое дело. Его начинанию сопутствовал успех. Вскоре Людвигу понадобился надежный помощник, и он уговорил брата Роберта снова переехать в Петербург.

Такова предыстория возникновения в 1879 году знаменитого «Товарищества братьев Нобель», совершившего в нефтяной индустрии России революцию. В создании товарищества вместе с Людвигом и Робертом участвовал и третий брат – Альфред Нобель, изобретатель динамита и учредитель Нобелевской премии, ставшей самой престижной наградой ХХ века, а также их друг детства Петр Бильдерлинг.

Необычность подхода к делу проявилась уже на первых этапах организации работ. Как правило, забота новоиспеченного владельца нефтяного поля – максимально быстро получить прибыль, а значит, нужно качать нефть из недр, извлечь ее как можно больше и продать в кратчайший срок. Нобели поступили по-иному. Их интересовали не количественные показатели, а качество конечного продукта, которым тогда был керосин. Братья приобрели вместе с промыслами небольшой керосиновый завод и вложили в его реконструкцию дополнительные деньги. В итоге керосин получился такой высокой степени очистки, что превзошел по качеству американский, наиболее популярный тогда на российском рынке. Затраты на создание принципиально новой системы непрерывной перегонки нефти вскоре полностью окупились. В честной конкурентной борьбе Нобели одержали верх над Дж. Рокфеллером, американским нефтяным королем, и вынудили его искать новые рынки сбыта продукции.

Но керосин, сколь бы хорош он ни был, нужно ещё доставить потребителю. И Нобели начинают создавать по всей стране перевалочные базы и складские помещения. Едва развернув своё дело, имея в Баку лишь восемь маломощных скважин да небольшой нефтеперегонный завод, они уже тогда думали о завтрашнем дне. В Царицыне (Волгоград) был построен современный складской комплекс. Здесь керосин, доставлявшийся баржами по морю и по Волге, перегружали в громадные резервуары и затем развозили по железной дороге.

Средства транспортировки нефтепродуктов – ещё одна постоянная забота. Первое в мире нефтеналивное металлическое судно «Зороастр», первые в России железнодорожные вагоны-цистерны, металлические баржи, первый нефтепровод – всё это результат цивилизованного хозяйствования товарищества. Тогда же появились и металлические резервуары для хранения нефтепродуктов (спроектированы известным инженером В. Г. Шуховым). Это было удобно и экономически выгодно, поскольку ранее нефть заливали в деревянные бочки и оставляли в земляных ямах, что вело к её потерям и загрязнению окружающей среды.

На нобелевских промыслах (опять же впервые) стали использовать попутные нефтяные газы: их сжигали в топках паровых машин. Позднее, по мере развития техники, на скважинах появились газовые и нефтяные двигатели. Первые электродвигатели и эффективные методы борьбы с нефтяными выбросами из скважин – тоже достижения «Товарищества братьев Нобель».

Эммануэль Людвигович Нобель (1859–1932 гг.), ставший после смерти отца руководителем товарищества, наладил на Петербургском механическом заводе массовое производство дизельных моторов и, опережая время, оснастил ими свой нефтеналивной флот. Именно он предложил называть суда с дизельным двигателем теплоходами.

Недалеко от шоссе Энтузиастов в Москве, в проезде завода «Серп и Молот», именовавшемся раньше Проломным проездом, до революции располагались склады Московского отделения Товарищества. В 1994 году, в день 115-летия учреждения «Товарищества братьев Нобель», в соответствии с постановлением правительства Москвы там был установлен памятный знак. Потомки с благодарностью вспоминают об огромном вкладе семейства Нобель в экономику России.

Эти примеры показывают, что нефтяная промышленность развивалась не только за счет увеличения объемов добычи нефти, но и за счет более полной её переработки. На протяжении почти всего XIX века целью перегонки нефти было в основном получение керосина, и около 100 лет бензин оставался опасным и ненужным продуктом. Его качество и выход зависели от природы нефти, технологии её перегонки и других факторов. Основными характеристиками товарного керосина были удельный вес (0,79…0,85 т/м³), температурный интервал кипения (170… 320 ^оС) и цвет. Поскольку выход керосиновой фракции был относительно невелик (из бакинской нефти он составлял 25…30 %), нефтепромышленники пытались получить дополнительные объёмы жидкости, похожей на керосин по удельному весу, смешивая при этом легкие и тяжелые фракции. Такой продукт при употреблении в лампах часто взрывался. Поэтому годность керосина для безопасного освещения стали определять по температуре вспышки (то есть воспламенения паров над поверхностью жидкости) и температуре воспламенения (то есть возгорания жидкости). Изобретение двигателя внутреннего сгорания положило начало промышленному использованию бензина.

Г. Форд построил первые автомобили с карбюраторным двигателем. Топливо в карбюраторе распыляется, перемешивается вместе с воздухом, после чего подается в цилиндры. Карбюраторный двигатель – двигатель внутреннего сгорания, в котором горючая смесь готовится карбюратором вне камеры сгорания (то есть двигатель с внешним смесеобразованием) и воспламеняется в камере сгорания свечой зажигания. Свеча зажигания – прибор для воспламенения горючей смеси при помощи искры (электрод с напряжением 10–30 кВ). Если в мире в 1886 г. было 4 автомобиля, то к 1940 г. их число возросло до 10 млн.

Развитие сначала автомобильной промышленности, несколько позже – морского и речного флота, а затем – авиации оказало влияние на рост потребления нефти.

Накануне Первой мировой войны в 1914 году 30 % военного флота Великобритании использовало нефтяное топливо. Во время войны кайзеровская Германия оказалась отрезанной от нефтяных промыслов. Дефицит нефти послужил одной из причин поражения войск Кайзера. Германия учла это при подготовке ко Второй мировой войне и прежде всего постаралась обеспечить себя запасами жидкого топлива. Перед нападением на СССР Германия захватила Румынию с её богатыми нефтяными промыслами, а во время войны стремилась овладеть нефтью Кавказа. Гитлеровцы смогли захватить только часть нефтяных промыслов Кавказа, но восстановить скважины, разрушенные перед отступлением нашими войсками, и получить кавказскую нефть им не удалось.