1.1. История развития нефтепереработки

Нефть – это вторая, после воды, наиболее распространенная жидкость на земле, известная человеку уже несколько тысяч лет. Латинское название нефти – petroleum – означает буквально "масло камня". В действительности нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с содержанием небольшого количества других химических веществ, таких как соединения серы, азота и кислорода. Для того чтобы можно было использовать различные компоненты этой смеси, их необходимо отделить друг от друга. Данный процесс разделения называется нефтеперегонкой.

Существуют данные, что люди использовали природные углеводороды и их производные на протяжении всей своей истории. Нефть, которая просачивалась на поверхность земли, образовывала при испарении битумы – смолообразные компоненты смеси углеводородов, входящих в состав нефти. Уже тысячи лет они используются как водонепроницаемые материалы при сооружении водопроводов, в судостроении, строительстве.

Есть ссылки на то, что битумы применялись для пропитки корзины, в которой был найден Моисей, и что Ноев ковчег изнутри и снаружи был просмолен ими. Американские индейцы собирали нефть для лекарственных целей. Первопоселенцы Америки обнаружили следы нефти, загрязнявшие источники воды, но научились собирать ее и использовать как горючее для светильников.

Значительным источником энергии нефть стала в девятнадцатом веке. Китобойная промышленность не могла обеспечить все страны мира нужным количеством китового жира, применявшегося тогда для освещения, был необходим новый источник энергии. Первая нефтяная скважина, пробуренная в августе 1859 года Эдвином Дрейком (Edwin Drake) в Пенсильвании, ознаменовала новую эру в истории человечества.

Диапазон способов использования нефти возрастал по мере обнаружения все новых ее запасов [1]. Первый нефтеперегонный завод в России был построен в 1745 году на реке Ухта архангельским купцом Ф.С. Прядуновым. Позже перегонные заводы возникли в Башкирии возле города Сергиевск, но производство прекратилось со смертью создателей Урзаметовых.

В 1823 году нефтеперегонный промысел возник на Северном Кавказе возле города Моздок. Основателями были братья Дубинины. Их производство просуществовало около четверти века, после чего нефтеперегонное дело в России вновь было заброшено на некоторое время [2]. На этих примитивных заводах из нефти отгоняли осветительный керосин, бензин, а мазут сжигали, так как он не находил применения.

Первоначально нефть перегоняли в кубах периодического действия, затем, начиная с середины 80-х годов XIX века – на кубовых батареях непрерывного действия [2], и они господствовали до 20-х годов двадцатого столетия на всех нефтезаводах мира. Затем они, в свою очередь, были вытеснены трубчатыми перегонными установками.

Первую трубчатую установку непрерывного действия разработали в 1890 году В.Г. Шухов и С.П. Гаврилов. Значительно позже появились американские трубчатые установки. Они состояли из огненного змеевикового нагревателя, испарителя, ректификационной колонны и теплообменной аппаратуры [3].

Чуть раньше, в 1876 году, В.Г. Шухов изобрел форсунку, которая быстро вытеснила устройства для сжигания жидкого топлива. Мазут стали применять как ценное топливо в промышленности и судоходстве. В том же году Д.И. Менделеев показал возможность получения из мазута минеральных смазочных масел перегонкой в вакууме. Нефтяные масла стали вытеснять животные [3].

Изобретение в последней четверти XIX века двигателя внутреннего сгорания способствовало новому скачку развития нефтяной промышленности. В дальнейшем появляется двигатель внутреннего сгорания «от сжатия» (дизель), появилась необходимость в дизельном топливе, занимающем промежуточное положение между керосином и мазутом. Увеличение скорости самолетов и необходимость преодоления звукового барьера выявили потребность в реактивном двигателе. Для него требовалось новое топливо – реактивный, или авиационный, керосин с повышенной химической стабильностью [4].

За последнее время изменилось отношение к процессам перегонки нефти. Если в начале основное внимание было нацелено на повышение производительности, то на сегодня главными задачами стали принципиальные вопросы технологии – определение оптимальных схем переработки, обеспечивающих повышение глубины отбора целевых компонентов, улучшение качества продуктов и снижение энергетических затрат на разделение [5].