корпоративная газета
выпуск 8 (206) август 2024
(второй сезон)
Выпуск 8 (206)
путь продукта:
Техуглерод
Авторы фотографий:
Лариса Коблик, Эдуард Гасин,
ССО и СМИ, Сосногорский ГПЗ
Автор материала:
Лариса Коблик
Сосногорский газоперерабатывающий завод за свою историю поменял не одно название, но долгое время главным в его имени было слово «сажа»: Крутянский сажевый, Ижемский сажевый, Ухтинский сажевый.
Сегодня речь пойдет о техническом углероде или, как раньше говорили, о саже, производство которой и положило начало существованию предприятия. Техуглерод применяют в шинной промышленности, при производстве резинотехнических изделий, пластмасс, печатных красок, покрытий, бумаги.
Техуглерод
ЧТО ТАКОЕ ТЕХУГЛЕРОД
Технический углерод (техуглерод, сажа) является высокодисперсным углеродистым материалом, образующимся при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов, содержащихся в природных и промышленных газах, а также в жидких продуктах нефтяного или каменноугольного происхождения. Применяется технический углерод в самых различных сферах. Основным потребляющим сектором является шинная промышленность. Так, для производства 1,5 млрд шинных покрышек потребуется около 7 млрд тонн технического углерода. Кроме этого, техуглерод нам понадобится при производстве резинотехнических изделий, пластмасс, печатных красок, покрытий, бумаги.
Высокая потребность в техническом углероде объясняется его уникальной способностью делать структуры вышеупомянутых материалов более жесткими и прочными при растяжении. Материал служит усиливающим компонентом. В лакокрасочном производстве и получении печатных красок он выполняет роль черного пигмента.
Понятно и ребёнку
Технический углерод выглядит как уголь, раскрошенный на очень маленькие частички. Крошечные шарики прилипают друг к другу, как магнитики. Технический углерод помогает делать многие вещи крепче и лучше.
Представь, что у тебя есть резиновый мяч. Если бы в резине не было технического углерода, мяч мог бы быстро порваться или стать слишком мягким. Но благодаря техническому углероду мяч остается упругим и долго не рвётся. Ещё технический углерод добавляют в шины автомобилей, чтобы они становились черными, дольше служили и лучше тормозили. Кроме того, из-за добавления технического углерода пластиковые бутылки становятся более прочными и устойчивыми к солнечным лучам, а краски — более насыщенными.
Так что, когда ты видишь шины, пластиковые бутылки или краски, знай, что в них есть немного технического углерода. И он помогает этим вещам быть лучше и дольше служить людям.
Техуглерод
С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ СОЗДАНИЕ ТЕХУГЛЕРОДА
История технического углерода, как и любого другого продукта, производимого из газового сырья, начинается далеко за пределами газоперерабатывающего завода. Опустив подробности зарождения природного газа в недрах земли, а также его длительный поиск силами сотен специалистов, сразу перейдем к моменту, когда добычные компании, разработав и обустроив месторождения, начинают процесс извлечения газа. На Сосногорский завод газ приходит с месторождений Вуктыльского геолого-экономического района. Добыча ведется на четырех нефтегазоконденсатных месторождениях: Вуктыльском, Западно-Соплесском, Югидском и Печорокожвинском.
Далее продукция Вуктыльского газопромыслового управления по магистральным трубопроводам «Вуктыл-Ухта» в виде двух независимых потоков — газового и нефтегазоконденсатного — поступает в установку стабилизации конденсата и установку низкотемпературной регенерации газа Сосногорского ГПЗ.
Цех № 3 по производству печного и термического технического углерода Сосногорского ГПЗ. Фото: Лариса Коблик
После того как из природного газа забрали все полезные компоненты, и он стал условно «сухим», его отправляют на последний этап переработки в цех № 3. Часть газа идет на печное производство, остальное — на термическое. Основными аппаратами для получения технического углерода на печном производстве являются горизонтальные печные агрегаты, состоящие из двух реакторов и одного активатора, где и происходит образование и созревание технического углерода при температурах до 1300 °C. После активатора сажегазовая смесь остужается и попадает в электрофильтр для улавливания и по системе транспорта отправляется на обработку в отделение грануляции, где в больших барабанах методом окатывания получается гранулированный технический углерод.
Производство термического технического углерода идентично печному, за исключением некоторых моментов. Основными аппаратами для производства технического углерода являются газогенераторы, состоящие из двух вертикальных шахт, где и происходит термическое разложение углеводородов при температурах до 1500 °C. Улавливание технического углерода идет в углеродоосадителях, а для очистки технического углерода от механических примесей применяются рассева.
Техуглерод
Производство
Существует несколько промышленных способов получения технического углерода. В основе их лежит термическое (пиролиз) или термоокислительное разложение жидких или газообразных углеводородов. На Сосногорском газоперерабатывающем заводе на сегодняшний день существует два способа: печной и термический. До 2008 года здесь существовал еще и канальный метод получения сажи. Печной и термический углерод на Сосногорском ГПЗ выпускают из газового сырья.
1
Канальный метод
Канальные (диффузионные) сажи получают при неполном сжигании природного газа или его смеси с маслом (например, антраценовым) в так называемых горелочных камерах, снабженных щелевыми горелками. Внутри камер расположены охладительные поверхности, на которых сажа осаждается из диффузионного пламени.
2
Термический метод
Наиболее просто процесс термического распада углеводородов на элементы осуществляется при термическом производстве. Природный газ нагревается без доступа воздуха, в результате чего он разлагается на углеводород и водород. Процесс происходит в регенеративных печах (газогенераторах) периодического действия.
Смолин Виталий, аппаратчик уплотнения технического углерода цеха № 3 Сосногорского ГПЗ. Фото: Эдуард Гасин
3
Печной метод
Печной технический углерод — самый распространенный и востребованный из всех марок. Его получение основано на термоокислительной деструкции углеводородов (путем сжигания сырья в печном агрегате при ограниченном доступе воздуха). В реакторе одновременно происходит нагрев смеси воздуха и природного газа и конверсия.
Более 96% производимого технического углерода в мире получают печным способом из жидкого сырья.
Понятно и ребёнку
Производство технического углерода похоже на волшебство! Чтобы получился технический углерод, нужно превратить газ в магический черный порошок. Это можно сделать двумя способами: термическим и печным.
Сначала берём главный волшебный ингредиент — природный газ. Потом сильно нагреваем его в специальной печи, как будто варим зелье. Очень важно произнести заклинание и сделать невозможное — выгнать из печи весь воздух. Ждем, пока не начнётся магическое перевоплощение. При этом выделяется много тепла и появляется чёрная пыль, очень похожая на дым от магического заклинания. Эту пыль надо собрать и очистить. Так всегда делают настоящие волшебники, чтобы снадобье получилось высокого качества. И вот, наконец, получается технический углерод!
Техуглерод
Марки технического углерода
Благодаря разным технологиям получаются многочисленные марки технического углерода, обладающие разнообразными характеристиками. В Российской Федерации применяются две классификации технического углерода: по ГОСТ 7885 и стандарту Американского общества испытания материалов ASTM D1765. В соответствии с классификацией по ГОСТ установлены десять марок технического углерода. В зависимости от способа получения (печной, канальный, термический) маркам присвоены буквенные индексы «П», «К», «Т». За буквой следует цифра, которая характеризует средний размер частиц техуглерода в целых десятках нанометров. Два последних цифровых индекса выбирались при утверждении марки.
На Сосногорском ГПЗ сегодня выпускают технический углерод П701, Т900 -на внутренний рынок, N990, N991, N762, N772, N774 (по международной системе классификации) — на внешний. Ранее выпускался К354.
Гранулы термического техуглерода. Фото: ССО и СМИ
Техуглерод
Что же дальше?
Пройдя все стадии производства, технический углерод попадает на упаковочную ленту, где расфасовывается в биг-бэги, бумажные и полиэтиленовые кули, которые формируются в готовые партии и отгружаются конечным потребителям. Технический углерод — востребованный продукт как в России, так и за рубежом. До недавнего времени поставки технического углерода осуществлялись по всему миру, включая США и страны Европы. Теперь же, с введением в действие санкций, технический углерод отгружается большей частью в страны Азии: Китай, Индию, Турцию, Корею, Казахстан.
Упакованные полеты и биг-беги грузятся в контейнеры, автомашины, вагоны и отправляются потребителям по морскому пути, автомобильными и железными дорогам.
Техуглерод
Дань истории. Как всё начиналось
История Крутянского сажевого завода, а впоследствии просто цеха № 5 Сосногорского газоперерабатывающего завода, началась, как ни парадоксально, тогда, когда многие производства в стране перестали существовать — в 1941 году. В то время войска Гитлера уверенно наступали, их стратегической задачей был захват нефтяных районов Северного Кавказа и Азербайджана. Это позволило бы не только нарушить снабжение горюче-смазочными материалами армии и тыла Советского Союза, но и обеспечить ими собственные вооруженные силы.
4 июля Государственный комитет обороны СССР принял решение о разработке военно-хозяйственного плана обороны Северного Кавказа. В соответствии с ним предполагалось демонтировать и эвакуировать технологическое оборудование скважин, нефтеперекачивающих станций и трубопроводных линий. Помимо НПЗ эвакуировались два крекинговых, парафиновый, два газолиновых завода и уникальный Майкопский сажевый завод. Последний перебазировался в необычном направлении — не с запада на восток, что было тогда типичным, а с Кавказа на Крайний Север.
Его решено было эвакуировать в Республику Коми, к деревне Крутой, которая находится в 90 километрах от Ухты. Сразу же началось возведение установок газоперерабатывающего (а по терминологии тех лет — сажевого) завода, сырьевой базой которого стало Седьельское месторождение. Это первое крупное газовое месторождение в Советском Союзе, открытое геологами в 1935 году около Ухты, положило начало развитию газового комплекса на севере Европейской части России. Здесь был заложен первый в стране чисто газовый промысел и построен сажевый завод.
Из мемуаров Григория Моисеевича Зельберга, главного механика стройки газопровода, монтажа буровых, строительства сажевых заводов: «…В обычных условиях работы целесообразней вести зимой, когда мороз скует непроходимые болота. Война потребовала иных сроков. И поэтому работы велись прямо в болоте. Люди трудились по колено в воде. <…> Основным строительным материалом для сооружения явилась древесина: ведь она была под руками. И те же новаторы предложили: строить по способу, который условно назвали саманно-древесным. На деле это означало следующее. Березовые жерди, густо обмазанные глиной, образовывали каркас стен, который скреплялся древесной вязкой. Получалось довольно крепкое сооружение. Фундаментом для оборудования служили деревянные сваи. Так за две недели в глухой тайге вырос цех, начался монтаж оборудования».
Работы велись прямо в болоте. Люди трудились по колено в воде. За две недели в глухой тайге вырос цех.
Григорий Зельберг, главный механик стройки газопровода
Но с окончанием строительства сажевого завода трудности не закончились. Сажевое производство довольно сложное — с помощью форсунок или горелок в аппаратах при недостатке воздуха происходит термическое разложение газа. Образовавшаяся сажа осаждается на движущихся металлических поверхностях и удаляется специальными приспособлениями, а не осевшая улавливается фильтрами. Затем сажа сепарируется. Во всем этом процессе есть одна деталь, без которой невозможно запустить сажевое производство — это горелки. На Север Майкопские заводы пришли в изуродованном бомбежками виде и, естественно, без них. Горелки же изготавливались в Минске из белорусского туфа, на который, понятно, рассчитывать не приходилось: Белоруссия была оккупирована фашистами. Чем заменить туф, обладающий необходимой пористостью, устойчивостью к высоким температурам?
Вид на Сосногорский ГПЗ, 60-е годы. Фото: Сосногорский ГПЗ
Поиск такого материала начали инженеры Н. Палкин и И. Гершенштейн. Ценой исключительного упорства и подлинного изобретательского озарения им удалось создать ухтинскую горелку. Из местных глин они подобрали такую смесь, которая выдерживала высокие температуры, а опилки, добавленные в состав этой смеси, делали материал пористым. Затем свое слово сказал еще один новатор, токарь-виртуоз А. Тарандаш. Он изготовил образец пресса для формовки горелок. Начались испытания. После их успешного окончания развернулось производство ухтинской горелки.
Так, этап за этапом, преодолевая то одни, то другие трудности, заводы стали работать. 6 ноября 1941 года была получена пробная партия углерода, в феврале 1942 года начато промышленное производство углерода.
Смена Цеха № 3, 1977 год. Фото: ССО и СМИ
По результатам соцсоревнования в августе 1944 года ЦСНС и НКВД СССР присудили Ухтинскому комбинату переходящее Красное Знамя Государственного Комитета Обороны и первую премию — триста тысяч рублей. За годы Великой Отечественной войны сажевиками Ухтинского комбината было произведено и поставлено для нужд оборонной промышленности 15,5 тысяч тонн технического углерода.
Расцвет же производства канального техуглерода пришелся на послевоенное время. Завершение Великой Отечественной войны означало для Ухты новый этап ее развития и наращивание объемов добычи нефти и газа. Стали возвращаться люди, выделялись значительные по тем временам капвложения и, самое главное, были видны серьезные перспективы.
Передовая смена цеха термического техуглерода после трудовой вахты. Фото: Сосногорский ГПЗ
С развитием новых технологий и способов производства стало нерентабельно заниматься выпуском канальной сажи, пускай и очень высокого качества, — слишком высока себестоимость продукта. Недаром из трех некогда существующих в странезаводов по производству канального техуглерода на сегодняшний день остался только один — в Туркмении. Преимущество производства канальной сажи на этом заводе состоит в том, что она производится на основе попутного газа, в то время как на Сосногорском газоперерабатывающем заводе в качестве сырья используется смесь природного Вуктыльского газа и газов стабилизации СГПЗ, что и являлось причиной высокой стоимости продукта.
В 2008 году закончилась шестидесятилетняя история цеха по производству канальной сажи № 5 Сосногорского ГПЗ.
Проводимые инженерами заводов канальной сажи опытные работы на установке, созданной вблизи газовой скважины, позволили проектно-изыскательскому отделу Ухтинского комбината приступить к проектированию завода термического технического углерода. Строительство началось на левом берегу реки Ижмы, в двадцати километрах от Ухты. Выбор площадки был очевиден: местное сырье, обилие дешёвой и квалифицированной рабочей силы из лагерей Ухткомбината, недавно построенная железная дорога. Свою первую продукцию завод выдал в 1948 году. Вскоре рядом вырос завод печной сажи. Сегодня с задачами всех трех сажевых заводов справляется коллектив цеха № 3.
Читать дальше
путь продукта
Оренбургский ГЗ
корпоративная газета
выпуск 8 (206) авг 2024