Технический прогресс второй половины девятнадцатого века сделал насущной проблему обеспечения осветительных приборов уличного освещения светильным газом, аналогом которого являлись газы нефтепереработки.
Как известно, спрос рождает предложение, которым стала разработанная в 1890 году В.Г. Шуховым в соавторстве с инженером С.П. Гавриловым принципиальная схему и основная аппаратура для крекинг-процесса. В 1891 году ими была получена привилегия (патент) Департамента торговли и мануфактур № 12926 от 27.11.1891, называвшаяся «Приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и подобных жидкостей, а также для непрерывного получения газов из нефти и её продуктов».
Принцип работы установки заключался в следующем:
1. Нефть или мазут (нефтяной остаток) подавались на по трубопроводу на приём R насоса B, который нагнетал её по подземному трубопроводу C к змеевикам d, d, d, d.
2. По змеевикам жидкость, нагнетаемая насосом поднималась вверх подвергаясь нагреву дымовыми газами от сжигания топлива.
3. В зависимости от диаметра змеевиков d, d, d, d и расхода от насоса B мог происходить процесс перегонки или термического разложения, в зависимости от давления, которое регулировалось вентилями М и Р.
4. Предусматривалась различная конструкция змеевиков, в том числе их замена на прямые трубы.
5. Смесь паров, дистиллятов и жидкой фазы поступали в цилиндрический сосуд А, в котором жидкость оседала на дне, а парообразная фаза отводилась по трубе Е в погоноразделители и холодильники.
6. Для лучшего разделения жидкости и газа рекомендовалось наполнять аппарат А раздробленным материалом (например, кусками чугуна, кокса и т.п.п).
7. В зависимости от цели перегонки жидкость из аппарата А могла двигаться по двум направлениям:
- на сторону через вентиль Р при перегонке без крекинга;
- на приём насоса В через вентиль Q при термическом крекинге.
8. Предусматривалась возможность подачи перегоняемого продукта в аппарат А по трубопроводу D обратным ходом для дефлегмации паров, поступающих из змеевиков.
9. При перегонке трудно кипящих сортов нефти и остатков предусматривалась подача через кран t лёгких нефтяных фракций (бензин, газолин), что позволяло избежать отложений на внутренних поверхностях змеевиков.
10. Из аппарата А пары нефтяных фракций поступали в погоноразделители F, число которым может быть произвольным, но в заявке на привилегию представлена схема из шести цилиндров, расположенных двумя колоннами.
11. Подача паров в погоноразделители F выполнялась в нижнюю часть, а отвод был организован в верхней части.
12. Пары в погоноразделители F поступали через отверстия h и охлаждались жидкостью, которая подавалась по трубопроводу К к змеевикам n.
13. Жидкость подавалась в объём паров мелкими струйками через наконечники y и должна была иметь более низкую температуру кипения ( в привилегии описывается подача воды для конденсации керосиновой фракции).
14. Несконденсировавшиеся пары после батареи погоноразделителей F вместе с парами охлаждающей жидкости (воды) по трубопроводу Е2 поступали в сосуд N, где посредством конической насадки и струи воды, подаваемой по трубке x, происходила их окончательная конденсация.
15. В сосуде N происходило разделение жидкостей, имеющих разные плотности и более тяжелая (вода) отводилась снизу по трубопроводу S, а более лёгкая (керосин) сверху по трубопроводу m.
16. Погоноразделители F предлагалось заполнять измельченным материалом для улучшения конденсации паров.
17. Горячие дистилляты из погоноразделителей F отводились по трубкам l в ящики Q1, по которым непрерывно текла вода, которая смешиваясь с дистиллятом охлаждала его.
18. Разделение жидкостей происходило отстаиванием в силу разности удельных весов и дистилляты, имевшие меньшую плотность отводились по трубке r сверху аппарата.
Изобретение В.Г. Шухова и С.П. Гаврилова было инновационным и стало основой для последующего развития не только процесса термического крекинга, но и первичной переработки нефти.
Достоинства изобретения:
- использование нагрева сырьевого потока в змеевиках за счёт тепла дымовых газов, а не посредством нагрева куба;
- использование циркуляции и добавления дистиллятов для избежания отложений на внутренних поверхностях змеевиков;
- возможность регулирования давления в змеевиках и выбора режима переработки (перегонка или крекинг);
- использование подачи орошения для конденсации паров в дефлегматорах;
- использование насадок для интенсификации тепломассобменных процессов в аппаратах.
Недостатки изобретения:
- охлаждение дистиллятов в теплообменниках смешения, что требует длительного отстаивания и ограничивает производительность установки;
- в схеме отсутствует отвод газов, ради которых установка и проектировалась;
- подача сырья в зону высоких температур нагревательной топки (снизу-вверх), а не сверху вниз в зону конвекции.
Данное изобретение стало основополагающим в истории дальнейшего развития крекинг процессов, но, опередив своё время, не нашло широкого применения в нефтепереработке того времени.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.