160 години по-късно: Светът, петролът, автомобилите и развитието на нефтопреработката

14 Jun 2024

 

 

Авантюрата на човечеството с нефта трае вече 160 години, връзката му с автомобила над 130 години и до този момент никой друг освен петролната промишленост не е успял да изнамери начин да произвежда подходящи горива за двигателите с вътрешно горене в големи мащаби.

В началото на XXI век внедряването на алтернативните горива бележи стремителен ръст, при това акцентът върху развитието първоначално е поставен върху така наречените биогорива от първо поколение. Става дума за базираните на хранителни продукти от селскостопанското производството етанол и биодизел. Отдавна Бразилия развива производството на етилов алкохол от тръстика, поради изобилието на тази култура в страната и открай време там се използват многогоривни (по-късно наречени FlexFuel) двигатели. А в така наречения „Пояс на кафето”, станал по-късно и „Пояс на каучука“, включващ държави с екваториален и субекваториален климат като Малайзия, Индонезия и Бразилия започва масовото отглеждане на растения, които са източник, например, на палмово масло и суровина за производство на биодизел. Горивата от, такива нехранителни растителни продукти, се наричат биогорива от второ поколение. В Европа значително се увеличават площите за отглеждане на рапица, предизвикани от нормативни изисквания за биокомпоненти в горивата. Но, дори с въвеждането на горивата от второ поколение, както и на синтетичните продукти като базираните на Фишер-Тропш GTL и BTL, е-Fuels, или пък с процес на хидрогенизация HVO горива, делът им на този етап остава на нищожен на фона на горивата с фосилен произход.

Сега, както автомобилните, така и петролните компании развиват технологии за мултиенергиен подход с производство на продукти по различни начини и това може да бъде едно ново начало. Показателен е примерът на Формула 1, която се насочва към синтетични горива. Мултифункционална става и модерната бензиностанция, която включва и колонки за зареждане.  

И все пак на този етап нефтът продължава да бъде основен източник на горивата за транспорта. И не само за него. Затова е интересно да разберем как се преработва нефтът сред като бъде добит и доставен до рафинерията.

Ролята на нефта като източник на горива открива още преди Първата Световна война прочутият адмирал Фишер, по това време първи лорд на вездесъщото Британско Адмиралтейство, който мъдро отбелязва, че „двигателят с вътрешно горене е най-голямото изобретение на човечеството”. И наистина, по това време нищо не може да спре възхода му – не се сбъдва и направеното през 1905 година (!) в престижното списание Scientific American предсказание, че много скоро ДВГ ще бъде изтласкан от... горивни клетки с водородно гориво. В първата част на този поредица ви споменахме и за известния френски химик Желе, който твърди че „Ако този продукт може да се добива и преработва в достатъчни количества, той ще предизвика техническа революция в света”...

Едва ли Желе и Фишер са смятали че след толкова много години думите им ще продължават да имат толкова голяма стойност. Въпреки стремителното развитие на въпросните горивни клетки, както и мощният потенциал разгърнат в областта на електромобилите, още известно  време автомобилите ще продължат да използват дизелови и бензинови двигатели и ще се захранват с добре познатите ни дизелово гориво и бензин – дори в съчетания с хибридни системи.

Нещата в реалния живот

Горивата за един автомобил са това което е храната за човека. „Тези които мислят че не разполагат с време за здравословно хранене, след време ще трябва да открият време за лечение на болестите си” мъдро отбелязва известният британски хирург Едуард Стенли. Според множество лекари голяма част от болестите на човека се дължат на некачествени храни и са свързани със стомашно-чревни заболявания и последващите токсични проблеми. Храната в значителна степен определя физическото здраве на тялото и концентрацията на мисълта. Хората отделят часове за да избират храната си в супермаркета измежду хиляди артикули, но рядко си дават сметка, че това което зареждат в резервоара на автомобили на бензиностанцията също може да е различно. И че за двигателя то има огромно значение, защото качественото гориво има не само грижа да опази и поддържа чисти частите на двигателя, но и да осигури ефективен горивен процес, опазвайки околната среда и човека. 

В такъв случай логично идва въпросът – какво всъщност представлява качественото гориво и как въпросното качество може да бъде гарантирано? За да си изясним това, трябва преди всичко да обясним какво представлява самото гориво, как се произвежда и какво се случва в сърцето на двигателя с вътрешно горене – горивната камера. Без подобни познания терминът „качествено гориво” няма как да бъде обяснен и би имал съвсем хипотетично значение. Вече ви разказахме какво представлява нефтът, как се извличат и облагородяват продуктите за чиято суровина служи той и – отчасти – какво се случва в двигателя. Сега ще преминем през цялата история на процесите на рафиниране, за да стигнем до наши дни и модерната алхимия, защото така наречената дълбочинна преработка на нефта не е нищо повече от модерна нейна интерпретация. Химиците никога не биха постигнали това, ако техните предшественици не бяха им завещали съкровищницата от знания натрупани в столетията. Безспорен факт е че нефтената индустрия е мощен катализатор на химическата наука, осигурявайки не само поле за действие, но и сериозно финансова подкрепа...

От сондажа до автомобила

Истинската индустриална употреба на нефта започва през 1859 г. – в деня, в който американецът Джордж Бисел (който споменахме в първата част на тази поредица) и приятелите му изпращат нефтена проба на известният по това време професор Бенджъмин Сълиман и получават от него окуражаващ анализ, чиято аргументация мнозина икономисти в днешни дни биха счели за изключително перспективно бизнес начинание. Погледнат от чисто химическа гледна точка обаче докладът описва черната течност като многокомпонентна течност, която може да се дестилира и съдържа различни фракции, от които от своя страна, могат да се извлекат годни за осветление и смазки течности. Наетият от групата Едуин Дрейк прави първия сондаж и открива нефтено находище край Тайтъсвил в Пенсилвания. По същото това време полякът Игнаси Лукашевич конструира лампа с плосък фитил, способна да използва извлечената с помощта на обикновена дестилация субстанция керосин. Следва истинска нефтена треска, която надминава по мащаби и лудост всички еуфории за търсене на богатства дотогава.

Скоро след пионерските стъпки нефтът става причина за изграждането на нови градчета и индустриални райони, в които оцапаните в черната течност и превърнали се в символ на модерната индустрия нефтени работници живеят в жалка мизерия сред мрачни пороци и тъмни страсти. Мнозина от добиващите се занимават и с преработка на нефт, която по това време се свежда изключително до проста фракционна дестилация, разделяща петрола само на няколко субстанции. Технологията за дестилиране не е сложна и тайна и всеки може да я използва. Въпреки че с него се занимават много учени химици, фактът че са открили че тя съдържа над 90% въглеводороди не променя особено това че преработката е почти чисто физически процес, а рафинериите не са нищо повече от няколко свързани прости стоманени казани под които се наклажда огън. Въпросните съоръжения се запълват с нефт, нагряват се достатъчно, за да се изпари част от него, след което тази част преминава през тръби, които се охлаждат, а кондензиралата течност се изсипва в друг съд. Полученият продукт, наречен „дестилат”, се обработва с химикали, промива се с вода и съхранява в друг резервоар. С помощта на такива устройства всеки човек, дори без специална подготовка, може да произвежда керосин, стига, разбира се, да извършва процеса крайно внимателно. 

Приносът на Джон Рокфелер

Развитието на нефтопреработка дължи особено много на една впечатляваща личност в нефтената индустрия – небезизвестният Джон Рокфелер. Той изгражда фирмата си Standard Оil методично, превръщайки я в ефикасен инструмент за въвеждане на ред в безумния безпорядък, царуващ в този сектор на икономиката, контролирайки и развивайки именно областта на рафинирането. В резултатът от прозорливото планиране в края на XIX век Рокфелер поставя под свой контрол 90% от американската нефтена промишленост и превръща САЩ в най-големият износител на керосин в света. Това че експанзията на рокфелеровата империя често се движи през тъмни улици с помощта на мрачни методи в случая няма особено значение, защото въпросната компания отделя много средства за усъвършенстване на преработката и изучаването на физическата и химическата структура на компонентите, съдържащи се в нефта и взаимодействието им.

До началото на ХХ век нефтодобива се осъществява в малкия щат Пенсилвания, докато през 1901 година нефтени фонтани не бликват и в Тексас. Светът преживява сериозен катарзис, тъй като започва истинската ера на нефта, съвпадаща по време със старта на автомобилизацията. Така нефтеният бизнес, родил се като средство за задоволяване на потреблението на керосин за светилни лампи и масла за парните машини, променя своето амплоа в началото на ХХ век, когато в негови основни потребители се превръщат автомобилите, задвижваните от по-тежки фракции кораби и локомотиви. Постепенно бензиновата фракция измества керосина като основен продукт от преработката на черното злато, а тексаските находища дават мощен тласък в развитието на Америка. Именно този процес води и до първия значителен пробив в процесите на рафиниране и началото на истинската дълбочинна преработка на нефта, свързана с химически преобразувания. По една ирония на съдбата разпадането на Standard Oil – превърнал се междувременно в огромна корпорация със всичките и присъщи бюрократични тежести – предизвиква първата голяма революционна промяна в преработката нефта. Когато фактори като раждането на Ford Model T в Америка, през 1908 година, скокообразно увеличава броя на автомобилите и съответно потреблението на бензин, последният внезапно се превръща в дефицитен продукт. За това има просто обяснение – до този момент бензиновата фракция се извлича с помощта на гореописаната проста атмосферна дестилация, а голяма част от останалите фракции са непотребен продукт. Тъй като, както ще видим, въпросната фракция рядко надвишава 15-20%, в зависимост от вида на нефта, химиците все повече се замислят как да оптимизират процесите. Успехът се удава на учените от Standard Oil of Indiana – днешният Amoco, част от групата на BP.

Да превърнеш катран в бензин

Шефът на производството Уилям Бъртън отдавна търси решение на този проблем, но идеите му не срещат отклик в централното ръководство на Standard Oil. Когато през 1911 година компанията се освобождава от желязната хватка на бюрократите от централата в Ню Джърси, идва златният момент на Бъртън. Свободни на работят върху нови процеси само след две години химиците му успяват да създадат контролиран процес на разбиване на молекулите на по-тежките фракции до такива с размери на молекулите, съдържащи се в бензиновата фракция.

В основата си обаче този процес има предистория. На практика първия патент за крекинг процес на тежки нефтени компоненти е на Владимир Григориевич Шуков и Сергей Гаврилов, руски инженери които работят за нефтената компания на братя Нобел в Царска Русия. “Shukhov Cracking Process” е патентован през ноември 1891 година, но по това време необходимостта от големи количества леки продукти, като бензините, все още не е на дневен ред. Това ни връща обратно в историята, някъде към 1908 година, когато със задачата се заемат инженерите химици Уилям Мериам Бъртън и Робърт Хъмфрис, разработвайки технология подобна на тази на Шуков. Процесът се осъществява при висока температура и налягане, поради което е наречен „термичен крекинг“ (от английската дума crack означаваща трошене, разрушаване). Явлението става известно на учените още от първите години на преработка на нефт, защото всеки опит да се разделят тежките фракции с допълнително нагряване, води до разпадането на молекулите им преди въобще да се инициира тяхното изпарение и увеличаване на обема на суровината с появата на по-леки фракции. Именно по тази причина по-късно ще бъде създаден процесът на „вакуумна дестилация”, която разделя отделните тежки фракции в условия на изключително ниски налягания, при които изпаряването става при по-ниска температура.

 

Но да се върнем към темата с термо крекинга. Във функционалната колона на Бъртън се подава нефт с температура в диапазона 370 до 391 градуса, а налягането на парите над него се поддържа постоянно. Когато молекулите се разкъсат и течността се изпари, суровината се прекарва през кондензатор, след което се течностите се отделят заедно с въглеродните отлагания. Основните получени компоненти са бензин, лигроин, остатъчно по-тежко гориво и петролен кокс. Процесът вече е химическа преработка и няма нищо общо с атмосферната дестилация, която и до ден днешен си остава първоначалната и първична преработка на нефта, предшестваща всички останали процеси.           

Другояче казано химиците на Indiana успяват да превърнат тежките нефтени остатъци в бензин, при това с качество по-добро от това на дестилатния (защо е така ще разберем по-късно), а процесът е патентован през януари 1913 година. Още през същата година рафинерията в Уайтинг, построена през 1893 година вече разполага с 12 адаптирани колони за термокрекинг Бъртън-Хъмфри. Скоро патентът е закупен от множество други компании, които могат да осигурят необходимото количество бензин за транспорта. Всъщност от 1913 до 1930 година само от продажби на лиценз Standard Oil of Indiana получава 15 милиона долара, което за времето си е колосална сума. Интересен е фактът че по-късно Съветският Съюз съди Standard Oil за нарушаване на лиценза, но съдът се произнася в полза на идентичността на процеса на Бъртън Хъмфрис. Това не пречи на рафинериите в Русия да ползват американския  процес без да плащат роялти.  

  

Бъртън е първият химик успял да контролира крекинга и да получи бензинов „извлек”. Що се отнася до нефта като източник на горива, то той продължава своя победоносен ход – по време на Първата световна война, автомобилът утвърждава своята позиция и в тази област. В този мащабен въоръжен конфликт за първи път участват военни машини и танкове задвижвани с нефтени горива, а течното злато се превръща в стратегическа суровина. Появата на самолетите от своя страна изисква не само нов подход в търсене на по-леки и ефективни мотори, но и кардинално нови високооктанови горива. 

Развитието на нефтохимията

Голямата нефтена индустрия бележи началото си в САЩ и дълги години е доминирана изцяло от американците. Автомобилът е създаден в Европа, но ако САЩ е това което е, то в голяма степен се дължи на прогресивния дух успял да съчетае по този удивителен начин фактори като нефтената промишленост и автомобилната индустрия. Сериозни съперници на отвъдокеанските актьори на нефтената сцена в края на XIX век са европейските фамилии Ротшилд, гореспоменатите Нобел (собственик на компанията е Лудвиг Нобел, а брат му Алфред, изобретателят на динамита и основател на Нобеловата награда е основен акционер) и Самюел, като представителите на последната създават небезизвестната компания Shell. Техният бизнес без изключение е свързан с добива и преработката на нефт в Русия и по-точно в нефтените полета на Баку. Братя Нобел са известни шведски технократи и бизнесмени, които имат сериозен принос в развитието на нефтената преработка. Лудвиг Нобел проектира първите нефтоналивни танкери и за първи път използва нефт като гориво за котлите на парните машини на същите тези кораби благодарение на специални дюзи. Синът му пък създава първите дизел-електрически подводници, след като закупува патенти от Рудолф Дизел. Делът на Америка като източник на течното злато започва да намалява в началото на XX век след като английски ентусиасти откриват нефт в тогавашна Персия и поставят основите на днешния гигант British Petroleum (Тогава Anglo-Persian Oil Company). Следват открития от страна на големите петролни компании и на други места в Латинска Америка и Персийския залив – през 20-те години първоначално в Ирак, Мексико и Венецуела, а през 30-те и в Саудитска Арабия и Кувейт. Изглежда че нефт ще има в изобилие, но всъщност сметките не излизат точно такива.  

Още преди тези държави да се превърнат в съществен фактор в добива на нефт, през 20-те години на XX век автомобилът става все по насъщна част от живота на американците. Освен Ford в значими играчи на автомобилната сцена се превръщат и корпорации като GM и Chrysler. Само за статистиката – през 1900 година в САЩ има регистрирани едва 8000 автомобила. През 1916 година те са 3,4 милиона, а след малко повече от десетилетие броят им достига 23 милиона! Така проблемът с недостига на нефт отново излиза наяве и съгласно една публикувана още през 1919 година статия в списание Scientific American „автомобилната индустрия няма право да игнорира плашещи факти като намаляващите нефтени запаси”. Бремето пада и върху двигателя, който трябва да „изгаря горивото с по-малко остатъци”. Автомобилните инженери трябва да се насочат към париране на подобно бедствие като поемат своята част от отговорността и си поставят за цел да конструират по-ефективни и икономични двигатели. Но как да стане това. Горивата още не са изучени достатъчно и сред конструкторите битуват куп погрешни тези...

Тетра-етил-оловото като лесен „спасител“

В  началото на XX век двигателите сгъстяват сместа от бензин и въздух не повече от 2,5 до 3,0 пъти и за да осигурят така необходимото нарастване на мощността им, конструкторите прибягват до създаване на мотори с все по-големи и големи работни обеми. Естествено те вече били достигнали до извода, че същия ефект би могъл да се постигне и чрез увеличаване на оборотите и повишаване на компресията, защото тези способи спомагат за нарастване на ефективността на моторите. Всеки опит да извършат това обаче на практика води до едно неприятно явление – от цилиндрите на моторите с по-висока от обичайното компресия започва да се чува невъобразимо хлопане, тропот наподобяващ удари с чук по буталата. Двигателите работят зле, бързо прегряват и се износват необратимо за броени часове. Неприятното явление, наречено впоследствие „детонация”, поставя в потрес конструкторите, които нямат ни капка представа за неговия произход.

Доказателство че зад това необяснимо явление стоят качествата на горивата е намерено в лабораториите на General Motors в Щатите и на Ricardo в Англия. Сър Хари Рикардо е сред първопроходците в анализите на горивните процеси в двигателите още през 20-те години, а анализите му показват че високото изначално съдържание на определени компоненти в бензиновата фракция на нефта, като ароматни въглеводороди я прави по-високо устойчива на детонации. След множество изследвания и хиляди опити хората на шефа на лабораториите на GM Чарлз Кетеринг откриват и че известното съединение тетраетилолово (ТЕО) значително намалява детонациите, когато бъде добавено в малки количества в бензините. Така с един удар е постигнат двоен ефект – не само се решава проблемът с недостига на нефт чрез увеличаване на ефективността на двигателите, но и подложените на детонации двигатели могат да бъдат облекчени и да се увеличи надеждността им.

 

И все пак – това решение е изключително екстензивен подход за подобряване на процесите в двигателя, а и, както се оказва е доста токсичен. Въпреки всичко то ще функционира безотказно в продължение на десетилетия и единствено стандартите за емисии през 70-те и 80-те години ще съумеят да подпишат смъртната му присъда. Процесът на инертност е дълъг – в Европа оловните бензин са забранени едва в началото на XXI век, а последната рафинерия работеща с оловни бензини в световен мащаб (по-точно в Алжир) спира работа през…2021 година.

Жалък опит в началото на XX век да се намеси като заместител на част от бензина прави високооктановият етилов алкохол, но дори силните пристрастия на автомобилния крал Хенри Форд към това гориво не могат да го освободят от лапите на неумолимата финансова логика – гореспоменатите находища превръщат бензина във все по-евтин продукт. По това време неговото октаново число варира между 40 и 50 единици, но въоръжен със сериозен аргумент като ТЕО той продължава победоносния си ход. Луксозните автомобилите постепенно увеличават компресията и мощността си, а колонките с надпис Ethyl се превръщат в неизменна част от автомобилния фолклор.

Развитието на вторичните процеси за преработка

И все пак това не спира химиците да търсят по-високотехнологични методи за облагородяване на горивата чрез дълбочинна преработка на самата „нефтена суровина”. Все пак като изключим дестилацията, която си е чисто физически процес единствената съществена химическа преработка извършвана до този момент си остава термичният крекинг. До края на 20-те години той вече е и достатъчно усъвършенстван и развиван, а натрупаните знания водят до това че през 1930 година се ражда процесът на термичен реформинг, вече позволяващ промяна на химическата структура на молекулите на някои от субстанциите в бензиновата фракция с цел създаване на по-стабилни съединения респективно с по-високо октаново число. Пет години по-късно през 1935 се ражда и каталитичната полимеризация която позволява синтезирането на бензини с по-високо октаново число чрез полимеризиране на молекулите на газове получени от атмосферната дестилация. Така се ражда процес обратен на крекинга. Самият крекинг също е заменен скоро от друг значително по-евтин и ефективен процес. Създаден от френският химик Южен Одри метод при който ефектът на крекиране може да бъде осъществен при по-ниска температура и наличие на катализатор заработва като промишлен едва след като идеите на Одри са приети от шефа и собственик на малката американска нефтена компания Sun Oil. През 1937 този фундаментален процес е официално обявен пред света. Малко след това факт стават и процесите алкилиране и изомеризация – първият от които създава високооктанов бензин чрез химическа реакция на газове, продукти на крекинг и атмосферна дестилация, а вторият – повишава октановото число чрез превръщането на нискококтановите парафинови въглеводороди с молекули с прави вериги във високооктанови с разклонена верига. Така газовете също заемат своето важно място в преработката на нефта като осигуряват суровина за полимеризация и алкилиране, а тежките фракции от своя страна се разбиват до бензин и дизелово гориво чрез крекиране.

По същото време все повече се разширява и сферата на употреба и на дизеловите двигатели, факт който довежда до определено балансиране на използването на продуктите от атмосферна дестилация – и днес дизеловото гориво се добива основно чрез пряка атмосферна дестилация, под формата на фракция малко по-тежка от бензиновата и за разлика от сложните процеси за облагородяване използвани при бензина, тук те се свеждат най вече за извличане на сярата..

През 30-те години Америка и Светът изпадат в най-зловещата икономическа криза, а пазарите са заляти с нефт. Не само светът, но и нефтената индустрия се объркват. Колкото и да звучи абстрактно когато самоукият геолог, но небивал ентусиастът с артистичното име Папа Джойнър открива първият нефтен „слон” в Източен Тексас, нефтената индустрия е пред колапс. Нефтеният поток залива всичко, а цените на барела се сгромолясват до няколко цента. Фирмите в Тексас не спират да добиват нефт, а поради липсата на капацитет за преработка повечето от тях се връщат към добрата стара атмосферна дестилация и производството на нискокачествен бензин. С обявяването на Втората Световна война обаче излишъкът отново се трансформира в дефицит, който от своя страна се материализира под формата на една от най-гениалните химически разработка в производствена реалност.

Синтетичните горива и процесът Фишер-Тропш

Безспорен факт е че Хитлер прави съществени грешки като не се подсигурява с достатъчно гориво и още по-важно – не  успява да превземе стратегическите залежи в района на Баку. Германската военна машина оцелява толкова дълго, в голяма степен благодарение на произвежданите от концерна I.G. Farben висококачествени синтетични горива на основата на създадени от немските химици Фишер и Тропш процес още през 20-те години с използване на въглища като изходна суровина. Усъвършенствана версия на този процес днес позволява на компанията Shell да произвежда така наречените GTL дизелови горива, само че използвайки като изходна суровина е природен газ, което фирмата добавя в някои от продуктите си, като V-Power Diesel например. На практика липсата на горива е един от основните фактори за спиране както на добре смазаната хитлерова военна машина, така и в особено голяма степен на армията и флота на Япония. Германия колабира едва когато съюзническите бомбардировки разрушават и последните инсталации за производство на синтетичен бензин от въглища...   

Въпреки че 30-те и 40 те години химиците и от двете страни на Атлантика водят неистова научна надпревара по съвсем разбираеми причини, краят на войната не намалява интензивността на процесите за облагородяване на горивата. Впечатляващото икономическо развитие на САЩ и възстановяването на Европа е съпроводено с бърз прираст на автомобилите, който няма как да не повлияе на нефтопреработката и през 50-те и 60- те години са създадени и усъвършенствани методи като хидрокрекинг (разновидност на крекинга с участието на водород за създаване на висококачествен бензин и дизелово гориво), хидродесулфатизацията (която позволява намаляването на сярата и е особено важно за обработката на дизеловото гориво) и още по-съвършени методи за облагородяване на бензина като каталитичен реформинг и каталитична изомеризация. Така кръговратът от оперативни процеси на една съвременна рафинерия по това време включва голяма част от процесите използвани и до днес. В действие отново влиза и керосиновата фракция, оказала се изключително подходяща като гориво за реактивните самолети.

Междувременно компаниите са развили и технологиите за добив. Няма и помен от старите техники от първите десетилетия с издигане на заострена тежест от система и спускането върху земята за да се създаде отвор подобен на кладенец. Революцията идва с изобретяването на ротационните сонди, развити по-късно в разновидности като насочено хоризонтално сондиране, сонди с електрически мотори в самата движеща глава и т.н. Върхът в сложността на добива стават шелфовите платформи в най-различни разновидности които са типична част от пейзажа на места като Мексиканския залив и Северно море. 

Ролята на петролните кризи през 1973 г. и 1979 г.

В началото на 70-те става ясно, че доскоро изглеждалите нескончаемо големи находища в Тексас започват да дават признаци на изтощаване. Случайно или не, точно по това време напрежението в Близкия Изток достига критична точка и през 1973 година избухва поредната арабско-израелска война, която впоследствие става причина за нефтено ембарго от страна на арабските износители на петрол, последвано от драстично увеличение на цените от страна на OPEC. Скоро след войната износителите на петрол започват процес на национализация на имуществото на компаниите и находищата и през 70-те години започва умело манипулиран от OPEC процес на рязко нарастване на цените. Кризата си отива, но идва поредната през 1979 година. През 1981 година цените на барел удрят таван от около 35 долара, която е една нечувана дотогава стойност. Тези процеси поставят нова ера и в нефтопреработката, а ценовите флуктуации карат Америка първоначално да потърси убежище в дизеловия двигател. САЩ не само започват да внасят дизелови автомобили, но и да произвеждат свои собствени. Създадените през 70-те и 80-те години на базата на бензинови модели на GM обаче се оказват крайно ненадеждни и заедно със затруднения старт и пушеците отблъсват американците от тези продукти. Скоро американците отхвърлят дори доайените в областта в лицето на модели на VW и Mercedes, макар че именно американския пазар провокира щутгартската компания за първи да постави дизелов двигател в луксозна лимузина в лицето на Mercedes 300 SD. Неуспехите на дизеловия двигател обаче не се дължат само на това стечение на обстоятелствата. Все пак и двете кризи не траят дълго, през осемдесетте години нефтът вече е в изобилие защото ограниченията на OPEC, предизвикват откриването и вкарване в експлоатация на алтернативи като находищата в Северно море, Аляска, Мексико и Нигерия, а и търканията в рамките на самата организация, води до отварянето на крановете на нефтопроводите.

Проблемът с околната среда

Огромният автомобилен поток в страната на неограничените възможности обаче започва да се превръща в един от основните виновници на все по-интензивното замърсяване на градовете и логично води до своите последствия. Първите законови ограничения за емисиите стават факт през 70-те години и довеждат не само до драстично усъвършенстване на бензиновите двигатели с масовото въвеждане на системи за впръскване на гориво, но и до изобретяването на каталитичния неутрализатор. Ограниченията бързо се възприемат и в Западна Европа и Япония и именно вътрешнодвигателни мерки и най-вече изобретяването на катализатора водят до драстични промени в процесите на рафиниране. ТЕО не само е токсично, но уврежда катализаторите и вече няма място под слънцето. Понеже до този момент петролните компании са разчитали основно на него като средство за повишаване на октановото число, то постепенното му отстраняване от сцената води до рязкото намаляване на въпросното октаново число. Конструкторите на автомобили създават лоби, което от своя страна притиска нефтените компании бързо да започнат да въвеждат методите си за облагородяване на бензина. Тъй като в основната си част методите за това вече са създадени, всъщност идва времето за практическото въвеждане на този арсенал от технологии в производство. Тази преломна точка вече принуждава рафинериите да инвестират във високотехнологични процеси – производството на евтини нискооктанови горива с много тетраетилолово постепенно отива към своя край. 

Завършеният цикъл на преработка

Азиатската финансова криза от 1998 година предизвиква рязък спад в цените на петрола и инициира множество сливания на кампании. Междувременно обаче либерализацията в китайската икономика отприщва индустриалното и развитие, а производството на автомобили започва да расте с невиждани дотогава темпове. Постепенно, в резултат от това и развитието на значителната по своите мащаби индийска икономики, потреблението на петрола и цените му започват неистово да растат. Поради изострянето на диспропорцията между добив и потребление нефтените компании са принудени изцяло да променят подхода си и да интензифицират производството с помощта на все по-плътно привличане на все по-мощен научен потенциал. Без тежката научна артилерия би била невъзможна реализацията на сложни, извънредно трудни и мащабни дълбоководни проекти. Проблемите с нарастващите цени не отминават преработката на нефта, защото междувременно и всичко в автомобилния свят се променя. За разлика от американците, европейците никога не са подценявали потенциала на дизелови двигател. Със създаването на директното впръскване от Fiat в края на 80-те години, масовизирането му от VW през 90-те, въвеждането на системата common rail (пак от Fiat) през 1997 година и широкото и използване благодарение на Bosch, дизелов двигател не само е изваден от летаргията си, но се превръща в динамична и икономична алтернатива на бензиновия.

Затова, когато цените започват драстично да растат в началото на XXI век европейците се оказват по-добре подготвени от разточителните американци. Заедно с усъвършенстваните турбокомпресори, системите помпа-дюма и common rail осигуряват на дизеловия двигател сериозно поле за развитие, но този процес касае и нефтените компании и предизвика преразпределение, което остава в сянката на обществото. Рафинериите в Европа трябва да настройват процесите си към производство на повече дестилатни продукти, каквото е дизеловото гориво. Въпреки че част от крекинга  и особено хидрокрекинга дават възможност за увеличаване на количеството на качествено дизелово гориво, основната част от него е продукт на атмосферна дестилация, а увеличената дисбаланс спрямо бензина определено ограничава производството на дизел. Изискванията към емисиите пък създават нужда от увеличаване на дълбочината на хидроочистването на сярата в него, което допълнително оскъпява процеса.

В голяма степен фактът че дизелът все още не намира почва в Америка се дължи и на ниските данъчни ставки за горивата при които разходът на гориво все още не е толкова определящ и високите изисквания по отношение на емисиите – за разлика от европейците американците не толерират дизеловия двигател и поставят към него същите изисквания към нивата на емисии. Едва напоследък те могат да бъдат достигнати с помощта на сложни системи за допълнително очистване като филтри за твърди частици (дори при бензиновите мотори с директно впръскване), DeNox катализатори и технологии на селективна каталитична редукция SCR. Високотехнологичните разработки в областта на дизеловите двигатели в Европа насочи производствата на горива в тази насока.

Цялостната структура и балансиране  между производството на различните видове базови горива и добавки от една страна и логистиката от друга, както ще видим е много сложен процес, особено в сегашните условия. Рафинирането е скъп, високотехнологичен и не винаги печеливш бизнес, въпреки че създава значителна добавена стойност, в сравнение с продажбите на суров петрол. Компаниите държащи на своя имидж трябва да си осигурят качество по цялата производствена верига и ако не разполагат със достатъчно собствени рафинерии, да купуват базови горива от доставчици, които им гарантират качеството. Как се случва това, как се извършват самите процеси на преработка на нефта в рафинерия и какво е поведението им в двигателя ще разберем в следващата публикация.

(следва)   

    

• Tweet
• Pin it
• Share