АКАДЕМИЯ НАУК СССР
Институт высоких температур
Комиссия по увековечению памяти почетного
академика В. Г. Шухова
Институт истории естествознания и техники
Архив Академии наук СССР

В. Г ШУХОВ
Избранные
труды
НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
ТЕПЛОТЕХНИКА
Под редакцией
академика
А.Е.ШЕЙНДЛИНА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
МОСКВА
1982

УДК 665.5; 621.1
В. Г. Шухов. Избранные труды. Нефтепереработка.
Теплотехника. М.: Наука, 1982. 104 с.
В избранные труды В. Г. Шухова по нефтепереработке и
теплотехнике включены его статьи и полученные им патенты
(привилегии), а также неопубликованные работы из архива
почетного академика. В книге также помещены статьи
современников В. Г. Шухова, проливающие дополнительный свет
на его творчество, на вклад его в технику и науку.
Книга будет полезна научным и научно-техническим
работникам.
Составитель
доктор технических наук И. Л. МОСТИНСКИЙ
Редакционная коллегия:
академик А. Ю. ИШЛИНСКИЙ (председатель комиссии),
академик А. Е. ШЕЙНДЛИН,
Ю. С. АБОРИН, кандидат исторических наук Б. В. ЛЕВШИН,
доктор технических наук И. Л. МОСТИНСКИЙ,
Ю. Л. ТИХОНЕНКО,
И. А. ПЕТРОПАВЛОВСКАЯ (ученый секретарь)
111 055(02)—82 840—82, кн. 2 © Издательство «Наука», 1982 г.

От Комиссии по увековечению памяти
почетного академика АН СССР В. Г. Шухова
В предлагаемой вниманию читателей книге избранных трудов
В. Г. Шухова собраны его работы в области нефтепереработки
и теплотехники. В отличие от двух книг *, вышедших ранее в
издательстве «Наука», где преобладают опубликованные работы, в
настоящей в подавляющем большинстве печатаются рукописные
работы, взятые из фонда ученого, хранящиеся в Архиве АН СССР.
Первые работы В. Г. Шухова по нефтепереработке относятся
к 80-м годам прошлого столетия, когда этот талантливейший
ученый на десятки лет опередил технику своего времени, предложив
для перегонки нефти новый процесс — крекинг. Крекинг нефти
позволил получать большое количество легких ее фракций —
бензина, но в эти годы на бензин еще не было большого спроса —
основные потребности в технике продолжали удовлетворяться
керосином. Важность этого изобретения сумели оценить лишь в
начале XX в., когда получили распространение автотранспорт
и позже авиация.
Не менее важным вкладом В. Г. Шухова было создание нового
типа котлов, получивших его имя. Горизонтальные и вертикальные
котлы Шухова выпускались в течение десятков лет как в нашей
стране, так и за границей. Общее количество изготовленных
котлов этого типа исчисляется сотнями тысяч экземпляров. Не
потеряли они своего значения и в настоящее время.
Отдавая свои силы и знания проектированию и руководству
созданием промышленных объектов, В. Г. Шухов публиковал очень
мало работ и поэтому для более полного освещения его
деятельности, наряду с предваряющей книгу обзорной статьей,
редколлегия сочла необходимым привлечь работы других ученых, в том
числе современников В. Г. Шухова, посвященные его творчеству.
Использованные в книге рукописи В. Г. Шухова иногда имели
вид черновых набросков, где расчетные формулы приводились без
соответствующего пояснительного текста. В этом случае
редколлегия была вынуждена вводить некоторые, предельно краткие
текстовые связки (в тексте они заключены в квадратные скобки).
1 Шухов В. Г. Избранные труды. Строительная механика/Под ред.
А. Ю. Ишлинского. М.: Наука, 1977; Шухов В. Г. Избранные труды.
Гидротехника / Под ред. А. Е. Шейндлина. М.: Наука, 1981. (Примеч.
ред. кол.).

6 От комиссии по увековечению памяти #· Г. Шухова
В книге приведен ряд расчетов. Вычислительная техника была
довольно примитивной и в расчетах встречаются неточности.
Однако если эти неточности не превышают ±1% рассчитываемой
величины и не могут заметным образом сказаться на результатах
расчета, редколлегия сочла целесообразным оставить эти цифры
без изменения.
Поскольку в книге собраны работы В. Г. Шухова более чем за
полувековой период, читателю приходится встречаться с самыми
разными единицами измерений и для облегчения их понимания
в приложении дается перевод этих единиц в современные.
Книга состоит из двух самостоятельных разделов:
«Нефтепереработка» и «Теплотехника», в каждой из которых читатель найдет
сведения о развитии этих направлений в нашей стране и огромном
вкладе почетного академика В. Г. Шухова в науку и технику.
Книга будет интересна и полезна для преподавателей
технических вузов и для широкого круга научных и
инженерно-технических работников.

О деятельности В. Г. Шухова
в областях нефтепереработки
и теплотехники
Разносторонность деятельности Владимира Григорьевича
Шухова не может не поражать воображение современных
специалистов. Строительство и транспорт, гидравлика и химия, вооружение
и теплотехника — вот неполный перечень отраслей науки и
промышленности, вклад В. Г. Шухова в которые трудно переоценить.
Предлагаемая читателю книга избранных трудов Владимира
Григорьевича третья по счету. Первая книга вышла в 1977 г. и была
посвящена строительной механике, вторая книга (1981 г.)
включила работы В. Г. Шухова в области гидротехники. В настоящей
книге собраны его работы в тех двух областях, которым он
посвятил практически всю свою сознательную жизнь, в областях
нефтепереработки и теплотехники. Первые патенты, полученные
В. Г. Шуховым в 80-х гг. прошлого века, касались нового способа
переработки нефти и новой конструкции парового котла, и
последние работы — опять нефтепереработка и опять котлы. С 1878 г.
и до конца своей жизни Владимир Григорьевич руководил одной
организацией: до революции это Строительная контора инженера
A. В. Бари, после революции — созданный на ее основе завод
Шарострой». И как ни странно, именно в этих областях у него
меньше всего публикаций. Отдавая все силы разработке новых
конструкций и процессов, воплощению этих проектов в металл,
B. Г. Шухов не находил времени для публикации статей (а может
быть не считал это нужным). В лучшем случае это были патенты,
т. е. документы, охраняющие его права на сделанные им
изобретения.
Итак, вернемся к началу инженерной деятельности Владимира
Григорьевича. Восьмидесятые годы прошлого столетия.
Автотранспорт в зачаточном состоянии, авиации еще нет. Из
нефтепродуктов наибольшим спросом пользуется керосин. Он нужен
промышленности, велико его потребление и для бытовых нужд.
Получают же его простой отгонкой «светлых» продуктов из нефти.
Оборудование примитивное, требует больших затрат нефти на
обогрев, на тепловые потери часто не обращают внимания.
В. Г. Шухов в Баку знакомится с существующей технологией
нефтепереработки, вникает в ее суть и разрабатывает (больше для
себя, так как этот материал так и не был опубликован) теорию
перегонного куба. Этой его работой открывается первый раздел
книги «Нефтепереработка». Со свойственной всем работам
Владимира Григорьевича тщательностью рассматриваются и описыва-

8
• Шейндлин
ются необходимыми уравнениями процессы, протекающие в
нефтеперегонных устройствах, и дается, по сути дела, инженерная
методика их расчетов, не теряющая своей ценности даже без не
найденного составителями описания рассматриваемых кубов.
Далее следуют две привилегии (патента): на гидравлический
дефлегматор для перегонки нефти и других жидкостей (1890 г.)
и на приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и
подобных жидкостей, а также для непрерывного получения газа из
нефти и ее продуктов (1891 г.). Последнее изобретение Шухова —
изобретение крекинга нефти — более чем на два десятилетия
опередило аналогичное предложение Бартона в США (1912 г.).
Однако в начале XX в. спрос на бензин сильно возрос и предложение
Бартона сразу получило широкое применение в промышленности.
К сожалению, к этому времени уже истек срок действия патента
В. Г. Шухова и ссылка на него лишь ограничивала действие
патента Бартона, давало право ставить под сомнение его законность.
В 1923 г. к Владимиру Григорьевичу в СССР приезжала комиссия
инженеров от нефтяного магната Синклера с целой программой
вопросов относительно его изобретения. По-видимому, цель
приезда — подготовка материалов для судебного оспаривания
патентного права Бартона с целью национализации широко
распространенного и наиболее экономичного способа переработки нефти —
крекинга, монополия на который в то время держала «Стандарт
Ойл Компани». В. Г. Шухов дал в письменной форме ответы
американским специалистам. Сыграли ли они какую-нибудь роль
в ограничении действия патента Бартона, неизвестно, но факт
остается фактом: и за океаном признано первенство русского
ученого-инженера В. Г. Шухова в одном из важнейших открытий
века — крекинге нефти.
Результатом общественного интереса, проявленного к
авторству процесса крекинга, явилась заметка В. Г. Шухова о патентах
по перегонке и разложению нефти при повышенном давлении,
опубликованная в 1923 г. в журнале «Нефтяное хозяйство», в
которой четко показано, что было запатентовано в России в конце
XIX в. и что из себя представляют патенты США начала XX в.:
что они заимствуют из русских патентов и что дают нового. Как
видно из этой «заметки», помещенной в конце первого раздела
книги, в основе американских патентов лежат технологические
решения, предложенные В. Г. Шуховым в 1880—1881 гг.
В книге приводится выполненный В. Г. Шуховым тепловой
расчет крупной керосиновой батареи, рассчитанной на переработку
100 тыс. пудов нефти в сутки с довольно высоким для того
времени выходом (50%) легколетучих продуктов — бензина и керосина.
В нём нашло отражение состояние термодинамики и теплоотдачи
в началеXX в. (расчет относится к 1917 г.), бросается в глаза
ограниченность сведений о теплофизических свойствах не только нефти
и ее продуктов, но и воды и воДяного пара; в стадии зарождения

О деятельности В. Г. Шухова
9
находится наука о конвективном теплообмене. И хотя автору
приходится строить свои расчеты на весьма ограниченных данных,
полученных главным образом при испытаниях аналогичного
оборудования, их тщательность и глубина проникновения в сущность
протекающих процессов заслуживают высокой оценки даже у
современных специалистов.
Таких аппаратов системы В. Г. Шухова было изготовлено
много, и они завоевали симпатии потребителей своей надежностью
и простотой обслуживания. Об этом убедительно свидетельствует
помещенное в книге «Удостоверение» — отзыв одной из
нефтеперерабатывающих фирм о хорошей работе аппаратов дробной
перегонки нефти.
Интересна работа, где сравнивается надежность
нефтеперегонного аппарата с паровым котлом. Крупнейший специалист в обеих
областях, автор многочисленных конструкций и перегонных
аппаратов и паровых котлов В. Г. Шухов сравнивает эти два агрегата
и показывает, что нефтеперегонный аппарат работает в менее
напряженных условиях, чем паровой котел, а поэтому надежность
его выше.
В 20—30 гг. текущего столетия Владимир Григорьевич был
главным инженером завода «Парострой», специализировавшегося
на изготовлении паровых котлов. Однако он продолжал
заниматься и нефтепроводами, и перегенкой нефти. Авторитет его в этой
области был настолько высок, что к нему, как к эксперту,
неоднократно прибегали при решении важнейших вопросов
народнохозяйственного значения, которые возникали как при эксплуатации
действующих установок, так и при проектировании новых.
Примером этой стороны его деятельности является доклад
(по-видимому, это часть большого доклада, подготовленного комиссией)
о проекте нефтеперегонного завода в Батуми, датированный 1920 г.
К сожалению, приведенные в первом разделе книги работы
В. Г. Шухова — слишком скупы, немногословны и часто не дают
достаточного представления о рассматриваемом процессе
крекинга нефти. Поэтому мы сочли целесообразным включить в книгу
статьи современников В. Г. Шухова: «Крекинг-установка
Шухова — Вульф» 2 — с описанием установки и ее испытаний и С. А. Вы-
шетравского «Непрерывно действующий нефтеперегонный аппарат
системы В. Г. Шухова».
Раздел второй «Теплотехника» открывается привилегией
(патентом), выданной В. Г. Шухову на трубчатые паровые котлы
в 1896 г. по заявке, поданной на 6 лет раньше. В те годы
осуществляется переход от дымогарных котлов к водотрубным. В. Г.
Шухов как главный инженер Строительной конторы А. В. Бари
много делал для внедрения этой передовой котельной техники в
промышленность России. В основном это были котлы западных
2 Автора работы установить не удалось. (Примеч. ред. кол.).

40
Λ. Ε. Шейндлин
фирм и, в первую очередь, фирмы «Бабкок — Вилькокс».
Совершенствуя котлы именно этой фирмы, Владимир Григорьевич
предложил свою конструкцию, которая и была в дальнейшем
запатентована. Но уже с 1890 г. контора Бари развернула производство
вертикальных и горизонтальных котлов системы Шухова. К 1894 г.
было изготовлено свыше 150 таких котлов и их выпуск шел
нарастающими темпами. К 1917 г. в России эксплуатировались
тысячи котлов системы Шухова. Котлы выпускались в одно- и
многобарабанном исполнении. Помимо расширения ассортимента котлов
активно шло совершенствование их конструкции. В 1913 г.
выдается привилегия на модернизированный водотрубный котел
системы В. Г. Шухова. Идет работа и над отдельными элементами
котла. Владимир Григорьевич патентует оригинальные конструкции
циркуляционной трубы, пароперегревателя и воздушного
экономайзера, или, как сейчас принято называть, воздухоподогревателя.
Практически только патенты, как вехи, отмечают полный
активного творчества путь В. Г. Шухова-теплотехника. Из них же мы
в основном и узнаем о вкладе талантливейшего инженера в эту
область. Нет статей, в которых Владимир Григорьевич сколь-ни-
будь подробно описывал разработанные им конструкции. Лишь
две работы в какой-то степени, но тоже крайне скупо проливают
свет на его творения. В 1923 г. был выпущен рекламный проспект
завода «Парострой» — «Горизонтальные водотрубные котлы
системы инженера В. Г. Шухова». В это время он был главным
инженером этого завода и, конечно, проспект был написан если не им
самим (а по стилю изложения это весьма вероятно), то под его
непосредственным руководством. И наконец, в 1928 г. была
опубликована статья В. Г. Шухова «К вопросу о котлах высокого
давления», где проводится сравнение распространенных в то время
вертикальных котлов системы Стирлинга с вертикальными
котлами В. Г. Шухова и делается вывод, что «изготовление паровых
котлов Шухова высокого давления при условиях применения для
барабанов и головок трубчаток сварных и прокатных труб... не
потребует дорогого сложного оборудования от завода,
изготавливающего их,... и настолько упростит производство котлов, что
совершенно не будет места затруднениям, какие испытывал,
например, завод «Парострой» при изготовлении барабана котла на
давление 25 атм».
Котлы системы В. Г. Шухова выпускались в течение полувека
и не только в СССР. Общее их количество — порядка ста тысяч
штук. И поскольку нам не удалось найти подробного описания
котлов и оценки их работы среди трудов их автора, пришлось
прибегнуть к посвященной этой теме статье профессора
Императорского технического училища, а потом Московского Высшего
технического училища им. Н. Э. Баумана П. К. Худякова «Паровые
котлы Шухова», опубликованной в Бюллетене Политехнического
общества в 1893/94 гг.

q деятельности В. Т. Шухоеа
И
За неоценимый вклад в науку, технику и технологию в
1928 году В. Г. Шухов был избран членом-корреспондентом
Академии наук СССР. Выступившие с предложением об его избрании
академики А. Н. Крылов и П. П. Лазарев в своей заметке о
научных трудах В. Г. Шухова, опубликованной в «Известиях
АН СССР», дали очень высокую оценку работам в области котло-
строения: «Следует указать на выработанные и построенные им
различные конструкции подогревателей, перегонных кубов
водоочистителей и в особенности так называемых водотрубных
котлов Шухова. Котлы эти чрезвычайно простой и остроумной
конструкции, весьма удобные для перевозки, вследствие
простоты сборки, чистки и ремонта получили громадное
распространение в России.
Весьма существенным обстоятельством является легкая воз-
можность приспособления котлов Шухова для выработки котла
высокого давления (доходящего до 100 атм), позволившего
паровой турбине конкурировать в своей экономичности с
двигателями внутреннего сгорания. В деле построения своих котлов
Шухов остался верен самому себе — в основу проектирования он
положил требования чистой науки».
академик А. Е. Шейндлин

I
НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
*
Теория перегонного куба3
Назовем через с потерю теплоты на лучеиспускание прибором
и потерю, происходящую от удаляющихся газов; через t —
температуру вообще, °С; через Τ — температуру продуктов,
выпускаемых в водяные холодильники; через Т0 — температуру нефти,
поступающей на перегонку; через а — количество отгона в % · За
единицу тепла (е.т.) или русскую калорию принято количество тепла,
необходимого для нагрева одного фунта воды на 1° С. В расчетах
мы принимаем удельную теплоемкость нефти в 0,5 е. т./фунт. град.
Скрытая теплота паров нефти 70 е. т./фунт. Величину скрытой
теплоты и теплоемкость нефти и ее продуктов мы принимаем
постоянными независимо от их удельного веса.
В описании перегонных кубов мы указали путь расчета
поверхности нагрева для данного количества перегоняемой нефти4.
Выражая этот путь в алгебраической форме, легко получить две
следующие формулы расчета поверхности нагрева перегонных
кубов. При количестве теплоты, передаваемой одним квадратным
футом поверхности нагрева куба 2600 е. т. в час при толщине
железа не более 3/8" поверхность нагрева куба определится:
для обыкновенных кубов
S=Q[c+(T-To) 12+а-70]1,1/2600,
где Q — число фунтов нефти, перегоняемой в час;
для непрерывно действующих приборов
S=Q[c+(T-T0)/2]1,1№00.
Число 1,1 показывает, что поверхность нагрева увеличена на 10%
против теоретического.
Действие тарелочного прибора и куба
Предположим, что прибор имеет η тарелок и камер батареи.
Температура нефти, вступающей в прибор из нефтяной трубчатки,
будет £, а температура остатков, выходящих из котла, tn. Обозна-
3 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 16, лл. 1—14. Теория перегонного куба.
Рукопись ранее не была опубликована и представлена здесь с
небольшими изменениями редакционного характера. (Примеч. ред. кол.).
4 Описание перегонных кубов, на которое ссылается В. Г. Шухов, найти
не удалось. (Примеч. ред. кол.).

Теория перегонного куба
13
чим температуры нефти и ее паров, начиная от верхней тарелки
до нижней, через tu ί2, U, ..., fn_i, а количество продуктов,
выделяемых каждой тарелкой, αϊ, α2, α3ϊ..., αη. Сумма ai+a2+a3+ ...
... +αη=α. Количество остатков будет 1—a.
При установившемся действии прибора, благодаря
непрерывной деятельности последовательной передачи теплоты, а равно и
условиям лучеиспускания, мы можем предположитьт^чТо
последовательность установившихся температур в промежуточных
камерах будет такова, что разность температуры двух
последовательных тарелок есть величина постоянная, т. е. tn—tn-i=tn-i—tn-2= ...
...=t2—ti=ti—t. Средняя температура уносимых из батарей
конденсатов будет (£п+£)/2, и так как теплоемкость нефтяных
продуктов есть 0,5 е. т./(фунт град), то полное количество теплоты,
заключающееся в уходящих продуктах одного фунта перего-
няемои нефти, будет —г> Υ θ·τ·
Количество теплоты в остатках £η(1—а)/2 е. т. и полное
количество теплоты, уносимой из прибора перегонкой одного фунта
нефти, будет
—2 γ + tn—— = — ^п(2 — a) + fcz] е. т.
Все это тепло идет на нагревание нефти в подогревателях и на
потери, происходящие во время перегонки от охлаждения
поверхности и от унесения газов. Так как температура входящей в
перетонное отделение нефти есть Т0, то нагревание одного фунта ее
до t требует (t—T0)/2e. т. Потеря на лучеиспускание и прочие
есть с. Потеря при выпуске как нефтяных продуктов, так и
остатков в водяном холодильнике при Τ будет на один фунт Г/2, а так
как количество уносимого тепла равно его расходу, то
i/4 [tn (2-a) + ta] = c + (t + T- Г0)/2,
откуда tn-t=[ic+2(T-T0)]l(2-a).
Это выражение дает точную величину разности температур
между верхней тарелкой и кубом. Оно может служить для
проверки правильности действия прибора.
Пример. Для примера предположим, что температура нефти,
выпускаемой из трубчаток в водяные холодильники, будет Т=
=60° С. Температура нефти, поступающей на перегонку, 70=10° С,
потери на лучеиспускание с=15е. т. на один фунт перегоняемой
нефти. Тогда при гонке керосина а=0,4 имеем tn—t= 100° С. При
полной перегонке а=0,9 и tn—t= 145,5° С.
Таким образом, если перегонка на керосин ведется, например,
при температуре 250° С в кубе, то' температура выпускаемых с
верхней тарелки дистиллятов должна быть 250—100=150° С. Если

14
Нефтепереработка
масло гонится при температуре, например, 400° С в кубе,
температура верхней тарелки должна быть 400—145=255° С.
Этот расчет показывает, что легкие отгоны, как то бензины и
первые порции керосина, будут выделяться не в тарелках прибора,
а в трубчатках.
Сохранить правильность изменения температуры безусловно
необходимо для того, чтобы получались однородные продукты.
Если, например нефть к верхней тарелке будет подходить при
температуре, значительно более низкой по сравнению с расчетной,
то керосины будут отделяться с богатым содержанием легкоки-
пящих бензинов. Это станет ясным, если принять в соображение
характер действия дефлегмации гидравлических замков, о чем мы
будем говорить впоследствии.
Для того же чтобы получить необходимую температуру в
верхней тарелке, надо устроить соответствующий нагрев нефти за счет
отходящих продуктов и остатков.
Заметим здесь, что весь расчет делается нами в предположении
прибора, имеющего все необходимые звенья непрерывной гонки.
Если обеспечить, например, подогрев нефти отходящими
продуктами, то разница температур будет иметь другое значение, и
действие прибора изменится. Не останавливаюсь на расчетах
случаев подобного отступления ввиду того, что они могут быть
проведены тем же путем.
Процесс передачи тепла
Стенка куба должна передавать на каждый фунт пропускаемой
через прибор нефти количество тепла с+(Т—Т0)/2е. т., как это
мы видели при расчете поверхности нагрева котлов.
Все количество теплоты, как для нагревания нефти, так и для
образования паров, может сообщаться только одною топкой,
дающей теплоту стенкам куба. Теплота нагревания нефти, прошедшей
через весь прибор, делится на две части:
t — t а
часть, уносимая продуктами -А> γ ;
часть, уносимая остатками (tn—t) (1—α)/2.
Полное количество будет
η — *п~* а _ι_ 1 —α /7 t\ — tn~t 2~~α
Ч. — 2 Τ ~i 2 {n ' ~~ 2 2 '
Нетрудно видеть, что собственно перегонный куб играет роль
последней тарелки, получающей свое тепло от топки; если мы
имеем η тарелок, то разница температур между кубом и нижней
тарелкой будет (tn—t)/n при выделении продуктов из нефти а. Как
всякая отдельная тарелка, так и куб могут выделить [в]
отдельно [сти] а/η продуктов.

Теория перегонного куба 15
На основании этих данных все количество теплоты, которое
может быть потреблено непосредственно кубом, будет:
яа нагревание нефти
Γι_«ί»=1>_1 ι .Azi
L П ] Δ П
и на парообразование
70-2-е. т.,
η '
т. е. всего
V^jN а(»-В1+_«_.70е.т.
Это последнее количество тепла составляет только часть всей
теплоты, которую должен передавать куб действующему прибору,
и отсюда вытекает существенный вопрос, каким путем передается
прибору разность теплот, получаемой кубом и потребляемой им,
т. е.
tn-t 2-g 1 *η-* N a(w —1) 1 α m ж
2 2 2 гг [_ rc J я *
Для полного уяснения передачи тепла от куба к тарелкам
необходимо точно уяснить процесс действия прибора. Куб нагревает
поступающую в него с предшествующей тарелки нефть и испаряет
из этой части некоторое количество отгона, причем на оба эти
процесса расходует только сравнительно небольшую часть всего того
количества теплоты, которое должно быть израсходовано во всех
тарелках прибора. Между тем куб является единственным
источником тепла, снабжающим теплотой все тарелки прибора; отсюда
появляется вопрос, каким же путем передается от куба к тарелкам
все необходимое для них тепло. Эта передача происходит двояко:
посредством ряда дефлегмационных процессов одних и тех же
паров, образующихся в кубе; эта дефлегмация отделяемого в^кубе
продукта важна в том отношении, что при ее посредстве небольшим
количеством пара, выделяемого из куба, и охлаждением его от
соприкосновения с первой тарелкой можно передать большее
количество скрытой теплоты, если повторить этот процесс с одной и той
же частью пара несколько раз. Второй способ передачи тепла есть
лучеиспускание, которое мы пока рассматривать не будем, так как
действие его сравнительно с первым, главным фактором передачи,
незначительно.
Количество тепла, расходуемого кубом при посредстве
дефлегмации, будет
D= V* (2п-осп-2 +2а—±-) -70—,
4/г \ η J η '

16
Нефтепереработка
где
tn~t _ c+(T-T0)l2
4 — 2 —α
Обозначив для краткости постоянно встречающуюся в наших
выводах величину с+(Г—Т0)/2 через А, будем иметь
D=A-2A[n-a(n-l)]/(2-a)n2-70 а/п.
Путем такого же рассуждения можно определить и для тарелок
разность между тем количеством теплоты, которое рассматриваемая
тарелка должна передавать всем выше ее лежащим тарелкам, и
тем, какое она сама может принимать непосредственно от лежащей
ниже ее тарелки. При помощи выражения этой разницы мы можем
определить количество повторных дефлегмаций или ректификации
продуктов в рассматриваемой тарелке.
Положим, что продукт, образующийся в кубе, испытывает ξ раз
ректификационный процесс. [Это число соответствует случаю,
когда] разность D должна быть равна нулю, тогда
D=A-2A[n-a(n-i)]/{2-a)n2-l-70a/n=0,
откуда имеем при с=15 е.т., Г=60° С и Г0=10° С
А =40 е. т.
Если при перегонке керосина а=0,4, то при числе тарелок 72=3
ξ^2; при тг=4 ξ^4; при лг=7 ξ^8. Если при перегонке масла
a=ft,85, то при числе тарелок 72=4 ξ=2; при п=7 ξ =4; при гг=12
ξ=8. Эта связь между числом тарелок, количеством отгона и
величиной ξ дает характеристику чистоты полученных продуктов, так
как чем больше повторных операций перегонки проходит данный
продукт, тем чище должен быть его выход.
Таким образом, действие прибора будет заключаться в
следующем: образующиеся в перегонном кубе пары, приходя в
соприкосновение с нижней конденсационной тарелкой, осаждаются и при
посредстве повторного числа дефлегмаций или ректификации
производят передачу тепла в нижней тарелке испарения. Часть паров,
не успевшая дефлегмироваться и сконденсироваться, проходит
через гидравлический замок, в котором процесс испарения
происходит гораздо скорее и откуда осевшая жидкость поступает
снова для повторной перегонки в куб. Распространяя то же
рассуждение на действие тарелок, мы видим, что каждая нефтяная
тарелка играет такую же роль, а именно: образовавшиеся пары,
подогревая нефть верхней тарелки, конденсируются и падают на
конденсационную тарелку. Если поверхность нагрева тарелки
достаточна, то в ней происходит ректификационный процесс, если
же она не достаточна, то роль дефлегматора играет
гидравлический замок.

Теория перегонного куба
17
Отсюда ясно видна роль гидравлического замка. При его
отсутствии поверхность нагрева каждой тарелки должна быть
такова, чтобы при посредстве ректификации передать все тепло,
необходимое для суммы всех тарелок, лежащих выше
рассматриваемой. Гидравлический же замок отводит для вторичной гонки все
продукты, осевшие из предыдущей порции паров, посылая эти
продукты на нижнюю тарелку.
Тарелки или плоскости
1. Нефтяные. Помимо действия гидравлических замковг
каждая нефтяная тарелка должна передавать количество теплаг
соответствующее конденсации определенного количества
продукта. Разница температур двух смежных тарелок (tn—t)/n,
количество образуемых продуктов на каждой тарелке а/п. Безусловно,
необходимая поверхность нагрева тарелки определится
количеством теплоты, необходимой для конденсации продуктов 70а/п.
Если обозначим через Si поверхность тарелки, необходимую
для передачи конденсационного тепла, и через к — коэффициент
теплопроводности, то количество передаваемой тарелкой теплоты
будет kSi (tn-±t)/n. Так как количество передаваемой теплоты
должно равняться количеству, выделяемому при конденсации
продукта, то
— .70 = ^-^1
η η '
откуда
S1 = a-70/(tn — t)k.
Отсюда видно, что поверхность тарелки не зависит от числа
тарелок.
Ранее мы нашли, что
*я-*=[4с + 2(Г-Г0)]/(2-а),
следовательно,
5i=70a(2-a) /[4с+2 (Т-Т0) ] &=70a(2-а) /Ык
на один фунт перегоняемой нефти в час.
Из формулы определения поверхности тарелки видно, что эта
поверхность возрастает с уменьшением величины А, которая, как
известно, представляет сумму потока тепла. Для цифрового
значения Si мы поэтому возьмем случай наименьшей величины А,
определяемой при условии с=15 е. т., 7=60° С и Г0=10° С, и в
таком случае А =40 е. т. Коэффициент к представляет число единиц
тепла, передаваемого одним квадратным футом поверхности в час
при разности температур в 1° С. Из ряда опытов найдено, что при.
соприкосновении железной поверхности толщиной от 1/16 " до 1/8"

Нефтепереработка
с одной стороны с паром, а с другой — с жидкостью коэффициент к
изменяется от 70 до 110 е. т./(фут2-ч-°С). Для большей
надежности расчета принимаем /с=80 е. т./(фут2-ч-°С).
Внося выбранные значения А и к в формулу определения 5Ί,
будем иметь:
при а=0,40 (керосин) 5Ί=1/286 фут2 на 1 фунт перегоняемой
нефти в час,
при а=0,50 St=1/242,
при α=0,75 5Ί=1/195,
при α=0,80 &=1/188,
при а=0,90 (полная перегонка) Si=1/183.
Пример. Для отгона 50% (а=0,5) при перегонке 10 000 пудов
в сутки или 16 700 фунтов в час каждая тарелка непрерывно
действующего аппарата должна иметь 16 700/242=69 фут2.
При расчете тарелок под величиной а надо подразумевать
отгон, получаемый только из тарелок прибора, и не включать в него
конденсат легких отгонов, уносимых из прибора или отделяемых
в трубчатках в подогревателе. Размеры тарелок, как показывает
расчет, не зависят от числа их. Главным образом эти размеры
обусловливаются разностью температур tn—t, причем нетрудно
видеть, что, если прибор построен с отступлениями от данной схемы
непрерывной перегонки (так, например, если не существует
подогрева нефти отходными продуктами), то каждая тарелка будет
выделять больше продуктов, и, таким образом, потребуется
меньше металла для конструкции тарелок. Но такое обстоятельство
нельзя считать выгодным, так как с уменьшением подогрева нефти
придется расходовать большее количество тепла на перегонку и
увеличивать размеры поверхности нагрева перегонного куба.
Увеличение же поверхности нагрева куба стоит дороже
соответственного увеличения поверхности нагрева тарелок.
Теплота, получаемая нефтяной тарелкой от конденсации
паров, расходуется частью на нагревание нефти, частью на
парообразование. Через поверхность нагрева тарелка принимает только
то количество теплоты, которое необходимо взять для получения
конденсата, выделяемого из данной камеры. Так как тарелка,
кроме того, должна передавать тепло для действия всех выше ее
лежащих тарелок, то эта передача делается при посредстве
повторных испарений осаждающихся при посредстве гидравлического
замка паров. Без гидравлического замка передача всего тепла
происходила бы только посредством теплопроводности стенок, отчего
площадь тарелок вышла бы очень значительной. Так, например,
поверхность нагрева нижней тарелки, если полное число их есть п,
вышла бы без гидравлического замка в η—ί раз больше и
конструкция прибора сделалась бы невозможной.
Гидравлический замок представляет собой самую большую
поверхность нагрева, так как в нем происходит непосредственное
соприкосновение паров с жидкостью, и введением его только и

Теория перегонного куба
19
обусловливается разница в размерах поверхности нагрева куба и
нижней тарелки.
Для уяснения действия тарелок, равно как и различия в
действии всей тарелки и дефлегматора, рассмотрим процесс действий
трех последовательных тарелок с указателями г—1, г, г+1. Во
время работы прибора пары, находящиеся в камере г+1,
соприкасаясь с нефтяной тарелкой г, выделяют наиболее тяжелые
частицы, осаждающиеся на конденсационной тарелке г+1, более легкие
продукты в форме паров идут к замку г+1, смешиваются с нефтью*
осаждаются в ней и выделяют из нее легче кипящие погоны.
Осажденные погоны вместе с нефтью удаляются опять на
нефтяную тарелку г+1. Таким образом, на тарелке г+1 в нефти
повышается содержание веществ легче кипящих, чем конденсат,
осевший в тарелке г+1. Дальнейший процесс испарения на тарелке
г+1 будет добавлять более тяжелый конденсат и уносить более
легкие. То же самое произойдет и с конденсатами тарелки г по
отношению к тарелке г—1; таким образом, в данный момент
действия прибора, благодаря принятому расположению его тарелок,,
на конденсационных тарелках г—1, г, г+1 получатся продукты,,
более тяжелые по удельному весу, чем кипящие в нефти
(г—1)—г—(г+1)-продукты.
Осажденные на конденсационных тарелках продукты, будучи
подвергнуты продолжительному действию окружающих паров,,
точно так же выделяют из себя все легкокипящие вещества.
Таким образом, характер действия прибора будет заключаться в томг
что получаемые продукты выходят с возможно меньшим
процентом легкокипящих веществ и обычной дефлегмации подвергаются
легкокипящие продукты паров, проходящих рассматриваемую
камеру. Самые тяжелые продукты не подвергаются повторному
испарению и, чем продукт легче, тем большее число повторных
операций кипения проходит он. Таким образом, в приборе
дефлегмация производится относительно выделения всех легкокипящих
веществ от тяжелокипящих, которые удаляются из прибора.
Нетрудно видеть, что такой процесс как раз обратен действию
обыкновенного дефлегматора, в котором повторным операциям
подвергаются тяжелокипящие продукты. Такой процесс
дефлегмации в приборе должен в результате давать легкие продукты, не
требующие вторичной гонки. Но при этом необходимо соблюдение
двух главных условий:
1. Возможно полное действие гидравлических замков при
защите от перебросов.
2. С конденсационных тарелок должны удаляться жидкости*
а не пары.
При нарушении одного из этих условий все устройство
прибора терпит провал5.
5 Статья, по-видимому, не окончена, но продолжение ее обнаружить не
удалось. (Примеч. ред. кол.).

20
Нефтепереработка
Гидравлический дефлегматор
для перегонки нефти и других жидкостей
(К привилегии Μ 9783, выданной 25 сентября 1890 г.)
Предмет изобретения составляет изображенный на рис. 1
гидравлический дефлегматор, применимый для перегонки нефти и
и других жидкостей.
Пар нефти, перегоняемой в обыкновенных кубах на керосин и
масло, механически увлекает с собой в холодильник частицы
испаряемой жидкости, а также и паровой туман. Вследствие этого
конденсат получается с большей или меньшей примесью жидкости,
не прошедшей через состояние пара, и требует для своей очистки
много кислоты и щелочи. Описанный ниже дефлегматор
предназначается для задержания упомянутых примесей путем промывки
пара в жидкости и просеивания его через батарею решеток с
мелкими отверстиями, в результате чего получается продукт более
однообразный и требующий меньше реактивов для очистки. Этот
дефлегматор может быть применен к каждому периодически
заряжаемому или беспрерывно действующему перегонному кубу.
Устройство предлагаемого прибора заключается в следующем. Пар
перегоняемой жидкости, поступая в цилиндр В (рис. 2), встречает
перегородку С, погруженную в жидкость, осевшую из предыдущей
порции прошедшего через дефлегматор пара. Эта перегородка
отклоняет ход пара, заставляя его проходить через определенный
слой жидкости и промываться в ней. При промывке часть
заключающейся в дефлегматоре жидкости испаряется за счет теплоты
идущего через нее пара, а последний, охлаждаясь в свою очередь,
отчасти конденсируется, пополняя убыль жидкости. По выходе из
жидкости пар встречает решетчатые или сетчатые переборки,
которые задерживают все механически увлеченные паром частицы и,
кроме того, рассеивает туманные частицы пара, так как последние
при проходе через сетки разбиваются на капельно-жидкие
частицы и на свободный от них пар. Решетки устраиваются так, чтобы
отверстия одной из них приходились против сплошной части сетки
другой. Жидкие частицы, отделенные при помощи решеток,
стекают вниз и падают в слой жидкости дефлегматора. Последняя по
мере накопления сверх уровня трубы χ (рис. 3), отводится по ней
в особый сосуд, помещенный внутри перегонного куба, где под-
Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 5, л. 1. Привилегия
инженеру-механику В. Шухову и дворянину Ф. Инчику на гидравлический дефлегматор,
применимый для перегонки нефти и других жидкостей. Подлинник.
(Примеч. ред. кол.).

Гидравлический дефлегматор для перегонки
21
Рис. 1
Рис. 3
Рис. 2
Рис. 4
дергается вторичному выпариванию за счет теплоты пара,
образующегося в кубе. Парообразные продукты этой вторичной
перегонки смешиваются с паром, образовавшимся в большом кубе,
и направляются сперва в шлем, потом в дефлегматор, а оттуда —
ъ холодильник при устройстве дефлегматора, изображенном на
рис. 2, или же выводятся из внутреннего сосуда, в этом случае
закрытого, по особой трубке у в отделение дефлегматора за
гидравлическим запором и сетками, как изображено на рис. 3, или,
наконец, направляются в отдельный холодильник. На рис. 4
изображено видоизмененное устройство дефлегматора, в котором
гидравлический запор помещается в шлеме куба, а остальная часть
дефлегматора, т. е. батарея решеток,— отдельно в цилиндре В; из
последнего конденсируемая жидкость стекает в первое отделение
дефлегматора, т. е. на днище шлема, где эта жидкость вторично
перегоняется за счет теплоты пара, приходящего из куба и
перемешивающего ее.

22
Нефтепереработка
Приборы для непрерывной дробной
перегонки нефти и подобных жидкостей,
а также для непрерывного получения газа
из нефти и ее продуктов
(К привилегии № 12926, выданной 27 ноября 1891 г.)
Предмет изобретения составляют изображенные на чертеже
приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и подобных
жидкостей, а также для получения газа из нефти и ее продуктов.
Нефть или ее остатки, притекающие к отверстию R насоса Вг
принимаются этим насосом и под значительным давлением
перегоняются по трубе С в змеевики d, подвергаемые действию горячих
газов топки, в которую они вмазаны. В этих змеевиках жидкость^
перемещаемая действием насоса, перегревается и в зависимости от
размеров трубок змеевика и скорости работы насоса подвергается
или процессу перегонки, или процессу разложения, причем
давление, под которым ведется процесс, регулируется кранами Μ и Ру
как это указано далее. Конструкции змеевиков могут быть
различны, и они могут быть заменяемы прямыми трубами.
Образующаяся в змеевиках смесь газов, паров дистиллятов и оставшейся
жидкости, поступает в цилиндрический сосуд А, в котором
жидкость оседает на дно, тогда как газы и пары идут по трубе Ε
в погоноразделители и холодильники. Для лучшего разделения
жидкости от газа и паров цилиндр А наполняется каким-либо
раздробленным материалом, например кусками чугуна, кокса и т. п.
Смотря по скорости циркуляции жидкости в трубах и в
зависимости от цели перегонки, жидкость, оседающая в цилиндре А,
выпускается по трубке D и через кран Р, не подвергаясь
дальнейшей перегонке, или же при помощи крана Q снова поступает в
насос, где смешивается со свежей, притекающей к насосу, жидкостью
и идет для дальнейшей циркуляции по змеевикам. Таким
образом, посредством кранов Ρ и Q достигается большая или меньшая
степень повторительного процесса циркуляции и связанной с ней
перегонки или разложения жидкостей. Независимо от притока
перегоняемой жидкости к насосу через кран R часть перегоняемой
жидкости может быть впускаема и непосредственно в цилиндр А
для дефлегмации паров, образовавшихся в змеевиках. При
перегонке труднокипящих сортов нефти и остатков в отверстие насоса,
принимающее нефть, вводятся через кран t легкие нефтяные
отгоны, как то бензин и газолин, которые в насосе В смешиваются
с перегоняемой жидкостью* и поступают вместе с ней в змеевики
7 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 6, л. 1. Привилегия инженер-механикам
В. Г. Шухову и С. П. Гаврилову на приборы для непрерывной дробной
перегонки нефти и т. п. жидкостей, а также для непрерывного получения
газа из нефти и ее продуктов. Подлинник. (Примеч. ред. кол.).

Приборы для непрерывной перегонки нефти.
23
Ч
(Г
^Дэг^
Ш^ ^ m
^ ^
рщ

24
Нефтепереработка
для соответственного процесса перегонки. Описанное устройство
дает возможность при сравнительно небольшой затрате
материалов на устройство поверхностей нагрева в перегонном приборе
перегонять или разлагать значительное количество жидкостей,
причем действием циркуляционного насоса удаляются все накипи
и коксообразные осадки, отлагающиеся при процессе перегонки и
разложения. Парообразные и газообразные продукты поступают
из цилиндра А по трубе Ε в ряд погоноразделителей и
холодильников. Погоноразделители состоят из произвольного числа (смотра
по числу получаемых погонов) цилиндров F, расположенных
произвольно, но связанных между собою таким образом, чтобы пары
отгонов поступали каждый раз в нижнюю часть цилиндра, а
выходили из верхней его части. На чертеже изображен случай
расположения шести цилиндров двумя колоннами. В каждый из
цилиндров F пары и газы поступают через отверстие h и
охлаждаются жидкостью, которая доставляется по трубам К, к к
змеевику п. Жидкость вытекает в массу паров мелкими струйками, через
отверстия наконечника г/. Жидкость, впускаемая для охлаждения:
погонов, имеет [более] низкую температуру кипения, чем пары
жидкости, для конденсирования которых предназначен данный
цилиндр. Так, например, при гонке керосина, кипящего выше
100° С, выпускаемая по змеевику η жидкость будет вода, которая:
своим обращением в пар отнимает скрытую теплоту пара
керосина, причем одним фунтом вбрызнутой воды [при ее испарении]
будет конденсироваться около восьми фунтов керосина;
образующиеся же пары воды пойдут с оставшимся паром керосина в
следующий цилиндр, где эта смесь будет подвергаться дальнейшему
конденсированию пара керосина с приращением пара воды. Пары,
не сгущаемые в батарее цилиндров F, вместе с паром воды,
поступают из последнего цилиндра через трубу Е2 в сосуд Nf где при
посредстве конической навадки [под] действием струи воды,
доставляемой трубкой #, окончательно сгущаются, причем продукты
с меньшим удельным весом, чем вода, удаляются по трубке пг,
вода — по трубке S\ Для более успешного действия описанных
погоноразделителей внутреннее пространство каждого из них
заполняется измельченным материалом S, помещаемым внутри
цилиндра. Пары перегоняемого вещества, превращенные в жидкость,
удаляются в горячем состоянии из цилиндров посредством
трубок I и поступают в ящики Q\ по которым непрерывно течет вода,
В этих ящиках горячая жидкость, смешиваясь с водой,
охлаждается до требуемой температуры, и так как она по удельному весу
легче воды, то при медленном движении воды и значительном
размере ящика охлажденные продукты легко отстаиваются и
отводятся из сосудов трубками г. Удельный вес конденсатов,
получаемых в цилиндрах F, строго определяется количеством воды,
впускаемым в эти цилиндры змеевиком. Благодаря описанному
устройству, является возможность в сравнительно малом помеще-

Расчет 15-кубовой батареи
25
нии охлаждать и дробить погоны большого количества
перегоняемой жидкости, так как подобное устройство позволяет заменить
употребляемые обычно металлические поверхности охлаждения
непосредственным соприкосновением охлаждающей среды и паров
перегонки. Кроме того, употребление таких погоноразделителей
позволяет строго устанавливать точный удельный вес получаемых
продуктов, составляющих цель перегонки.
Расчет 15-кубовой керосиновой батареи
на производительность 100 000 пудов в сутки нефти
с отбором 50% светлых
(К проекту керосинового завода
# инженеров В. Г. Шухова и И. И. Елина) 8
Задание. Перегнать 100 000 пудов в сутки слабопарафинистой
нефти с отбором 50% светлых (табл. 1).
Таблица 1. Выход продуктов
Продукт
Бензин
Керосин
Соляровое масло
Доля, %
20
15
15
кг/ч
13 650
10 237,5
10 237,5
Продукт
Всего отгона
Мазут
Всего:
Доля, %
50
50
100
кг/ч
34125
34125
68 250
Задаемся отгоном на регенерацию перегонной батареи в 4%
от [расхода] перегоняемой нефти, т. е. общее количество погонов
в 34 125 кг/ч распределится на 2730 кг/ч, получаемых с
регенерации, и 31395 кг/ч, отгоняемых на кубах. Число перегонных
кубов 15 диаметром 2,5 м и длиной 8,842 м. Зеркало испарения куба
равно 29 -7,75 «225 фут2 при заполнении куба по высоте на
2/3 диаметра. Поверхность нагрева куба равна: 1) жаровых труб —
38 м2, 2) двух боковых дымоходов — 30,4 м2, 3) третьего
дымохода — 9,6 м2. Всего 78 м2, или 840 фут2.
При среднем удельном весе фракций, отгоняемых на кубах,
в (0,703+0,851) /2=0,777 кг/л имеем погонов с одного куба
31395/15=2093 кг/ч=711 старых галлон/ч, что даст с 1 фут2
зеркала испарения куба 711/225=3,16 галлон/ч (по Беллу имеем
норму от 2,5 до 3,3 галлон/ч на 1 фут2 зеркала испарения).
Теплоотдача в кубах будет характеризоваться количеством погонов
с 1 фут2 поверхности нагрева куба, равным 711/840^0,85 галлон/ч
на 1 фут2 (по Беллу имеем норму в 2,5 галлон/ч на 1 фут2
поверхности нагрева куба).
8 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. И, лл. 1—16. Расчет ранее опубликован
не был. (Примеч. ред. кол.).

26
Нефтепереработка
Водяной пар
Количество вводимого водяного пара для перемешивания
нефти в кубах равно 25% от количества дистиллятов, отгоняемых на
25
кубах, т. е. -щ- -31 395=7834 кг/ч ^г 480 пуд/ч. Пар подводится
при давлении 1,5 атм и температуре 200° С.
Распределение температур нефтежидкости
и ее паров по кубам
и количества водяного пара, вводимого в кубы
Пользуясь [данными по] разгонке нефти и составленной по
ним диаграммой, составляем табл. 2 распределения температур
по кубам нефтежидкости и ее паров и соответственно количеств
вводимого пара в кубы.
Схема регенерации перегонной батареи
Теплота погонов первых трех бензиновых кубов № 1—3 не
утилизируется для подогрева нефти, чтобы исключить возможность
загрязнения нефтью в трубчатках наиболее ценного продукта —
бензина. Пары погонов и 'водяного пара из кубов проходят
дефлегматоры с насажденными на них трубчатками, причем последние
охлаждаются соляровым маслом, циркулирующим в них
последовательно по отдельной цепи, что имеет целью сброс флегмы
обратно в кубы для поддержания определенной температуры паров по-
Таблица 2. Распределение температур нефтежидкости и ее паров по кубам
и количества вводимого водяного пара
Характеристика
Продукт
Температура
нефтежидкости, °С
Температура паров
нефтежидкости, °С
Количество
водяного пара, вводимого
в куб, кг/ч
То же, %
Номер куба
1
140
100
102
5
2
3
Бензин
152
110
144
7
164
120
186
9
4
5
177
131
250
12
190
142
311
15
6
203
153
375
18
7
8
9
Керосин
216
164
438
21
229
176
501
24
242
188
565
27
10
255
200
627
30 ί
Примечание Количество погонов для каждого куба 2093 кг/ч, сумма всех погонов —
31 395 кг/ч; количество водяного пара, вводимого во все кубы,— 7834 кг/ч.

Расчет 15-куббвой батареи
27
гонов. С первых трех кубов пары погонов и водяного пара, пройдя
дефлегматоры, идут непосредственно на холодильники.
Со следующих шести кубов № 4—9 пары погонов и водяного
пара после дефлегматоров проходят дистиллятные трубчатки, где
дистилляты конденсируются и охлаждаются до температуры 110°,
после чего оставшийся несконденсированным водяной пар
поступает в паровые трубчатки, где конденсируется и охлаждается
нефтью до температуры 65° С. Конденсаты дистиллятов и воды
после трубчаток идут на холодильники.
С кубов № 10—15 пары погонов и водяного пара после
дефлегматоров проходят лишь дистиллятные трубчатки, где дистилляты
конденсируются и охлаждаются нефтью до температуры 120° С,
после чего конденсат дистиллятов идет на холодильники, и
водяной пар с температурой в 120° Q отсасывается компрессорами.
Ход нефти, поступающей в перегонку следующий: нефть с
начальной температурою 10° С проходит сначала соляровую
трубчатку, где охлаждает соляровое масло, циркулирующее по
трубчаткам дефлегматоров кубов, затем идет к паровым и дистиллят-
ным трубчаткам кубов № 4—9 и проходит их отдельными шестью
струями, расходы коих пропорциональны [величинам] теплоты,
поглощаемой в этих трубчатках нефтью, вследствие чего
отдельные струи нефти по выходе из дистиллятных трубчаток кубов
№ 4—9 имеют одинаковую температуру.
Затем нефть отправляется к дистиллятным трубчаткам кубов
№ 10—15, [которые] проходит опять отдельными струями по
указанным выше соображениям, после чего уже по общему
нефтепроводу поступает в первый куб.
Водяной пар, поступающий в кубы при 1,5 атм и 200° С с
расходом 7834 кг/ч, берется из следующих источников: часть его,
отсасываемая компрессорами с кубов
№ 10-15 при 120° С и давлении
1 атм,. приводимыми в движение
паровыми турбинами с
противодавлением в 1,6 атм, подается
сжатой до 1,6 атм через
пароперегреватель, отопляемый
отходящими дымовыми газами, обратно
в кубы через общую паровую
магистраль. Что касается остального
количества водяного пара,
расходуемого на кубы № 1—9, то в
случае подачи горячего мазута с
последнего куба непосредственно
на масляную или парафиновую
батарею это количество водяного
пара восполняется отработанным
паром с турбин компрессоров, ко-
Номер куба
11
12
13
14
15
Всего
Соляровое масло
268
212
690
33
281
224
775
37
294
236
858
41
307
248
964
46
320
260
1048
50

28
Нефтепереработка
торый, соединившись с паром, взятым компрессорами с
трубчаток кубов № 10—15, проходит пароперегреватель и поступает в
кубы. В случае же остановки масляной или парафиновой батареи
горячий мазут поступает в паровые котлы особого устройства,
где за счет его охлаждения получается это количество водяного
пара при давлении 11 атм. Пар этих котлов поступает в
пароперегреватель, затем в турбину, из турбины в кубы.
А. Теплообмен
в трубчатках дефлегматоров на кубах
и в соляровой трубчатке с нефтью
Задается, что в среднем в каждой трубчатке дефлегматоров^
кубов сбрасывается обратно в куб 15% флегмы от погонов и
температура паров погонов понижается на 5%. Циркулирующее по
трубкам дефлегматоров соляровое масло при этом поглотит
количество теплоты, определяемое по уравнению
ρ0 = 0,5-5-15.2093+ 15/100-75.15-2093+ 0,48-7834· 5 =
= 449 700 кал/ч9.
Количество солярового масла для поглощения этого количества
тепла определяется из условия его нагрева с 70 до 230° С:
0,5 (230-70) G=449 700.
Откуда
G=449 700/ (0,5 -160) =5622 кг/ч=344 пуд/ч.
Нагрев нефти в соляровой трубчатке равен:
(Г= - уJ). 0,5 - 68 250 = 0,95 - 449 700,
где коэффициент 0,95 взят из расчета потери 5% теплоты на луче-
испускание. Отсюда при 77ιΗ=10° С
^Η_ 0,95-449 700 in_oQ°r
L*— 0,5-68 250 + ™ — Δό U
Средняя температура теплообмена 10 в соляровой трубчатке при
изменении температуры солярового масла от 230 до 70° С и нефти
от 10 до 23° С
_ (230-23)-(70-10) _AAQQOn
In[(230 — 23)/(70 — 10)] ~~ °'° ^'
9 Здесь и далее имеется в виду килокалория (ккал). (Примеч. ред. кол.)-
10 Имеется в виду среднелогарифмический температурный напор. (Примеч.
ред. кол.).

Расчет 15-кубовой батареи
2£
°
Я
Л
>>
О,
s
о
К
оэ
00
г-
СО
1Л
**
со
S
Η
о
3
а
CD
к
со
а
ев
X
1
00
00
СО
!>.
■Ή
^
CD
чгН
го
н„
чН
(N1
4f
тн
чН
СО
■Ή
η
о
Рн
cd
и
X
н
Я
ч
г о
Η „
1=1 н
сб
се .5!
ее^
о й»
φ
сб Ε
РнЯ
>> Η
н Я
CC 1=3
Он 1=3
Η Η
ω Η
Ο
**
(Μ
Ю
со
LO
ο
Ю
οο
со
ЧР
Ю
t>-
CO
^
со
о
ю
CSI
е*
ί-Η
1-4
сё*
Ok
сб
я
о
о
и
W
ее
о
м
о
η
н
00
CO
CO
CO
t>- t-
CM csi
CO
^H
00
^ CJ5
CM CO
о
05
CO
~ ~
CSI -η
Ю
CO
Ю
00 !>·
rH OS
OS
5
Ю 00
^н 00
l*tf
CO
CO
CSI CO
ч?ч C—
en
чгН
CM
1 §
S 5
ч 5
ч 5
а я
Η н
о 2
я я
ее «
сб
η Η
О сб
чества пар
трубчатки
ия конденс
Я го Я V
КОЛ
чере
жде
кал/
^ сб "
о и go-
t^·
о
**
со
со
о
Ю
"?-<
^н
СМ
О
1>-
00
ю
8
СО
чтч
О
vt*
t>-
I>-
t^
r*-
t^
si«
о
CSI
Ю
csj
~5
о
О
·»—ι
О
ее
сб
Ом
Сб
и
О
Рч
О
Я
Я
ее
о
η
Я
я
я
φ
ее
сб
Ч
о
ю см
CSJ -^
05 1>-
СМ ^н
СО
СМ см
Ю ^н
г-- г—
СЪ СМ
СМ
4t< ю
'ГН О
СЪ VF
•*н СМ
4h
СМ
со см
СО О
00 ^н
·*■ см
см
см
см о
-^ о
г- оо
§ ^
см
О СО
VF OS
СМ VI*
LQ тн
ОЭ
^ о
f» о
VF см
■Ή ^н
00
Ъ
—н
О-
О
сб
сб
я
о
ί-
Ο
я
я
ее
О
«
Я
Я
я
φ
ее
сб
Ч
-HI о
S
Τ-Ί
со о
со νμ
•^ i5
00
О ю
о t^
—-i t*-
СО OS
О ^
СО
Q Ю
О со
оо со
00 t>-
СО -гч
см
о о
Q СО
О со
LQ LO
СО "чн
СМ
о ю
О см
СМ ^н
-н СО
.О -гн
СМ
О ьо
О 00
О 00
со О
СО -н
о о
О Ю
■*н !>·
st· оо
со
о
О
* «
"г? «
5 °
сб eq
£."" сб
Су н
сб
сб О
Он я
сб Φ
Я «
Я
о о
о *
я
5- «
о s
и Φ
2 *
5 Ч tar*
Φ о ч
Η сб
g |||°o |3 « |§ g gey
СМ
СМ
со
о
vt<
1>
00
ю
ю
см
со
о
ЧР
t^
оо
00
см
см
°2
*&
см
ю
см
ю
см
^н
со
■чтН
см
ОС
Г-
см
с»
г-
о
ю
о
4h
vr<
-HI
~ч
сб
к
1
-*
Су
я м А.
сб >? о.
сох
О ω «
1 s s
£ я Ε?
g s S
§ s г
Λ ° о
|^^
S3 и. е
S * §
ее й со
з S ·
и с- ^
ее ее
2Г * °
S s й
СО Г?
а а я
2 ? се
С g к
S со -
со tr о»
н о
>* 5
а °
о «
о ю ч
о » ч
5 ^ co
>, « 2
6 « и
b о »
аз - л
к Ρ 3
g к &
н; cr *
s § °
So1-
я s к
ro ^ оо
*^ β ю
g С CD
Ь О I
5- m *^
й н «
а с 3
Ρ со о
si &
ет ς
о о го .
И χ о о
СО о CQ **
&Ю D С»
f4 м « ?
а к сз v#
α? η s
к 2 η β
§ ρ* G о
^ а « &
* S « 2
β й с ч
5» О β
си а о со
<* СО η Η
^ С Еч
£. со в со
R S ^ h

30
Нефтепереработка
Поверхность охлаждения трубчатки:
#5=(0,95.449 700)/(100.Ц8,8)=37м2,
где к=100 — коэффициент теплопередачи между нефтью и
соляровым маслом, кал/(м2-ч-град).
В. Теплообмен нефти
с парами дистиллятов и водяного пара
в паровых и дистиллятных трубчатках кубов № 4—9
Нефть, [пройдя] соляровую трубчатку, поступает отдельными
струями в паровые трубчатки кубов № 4—9, где конденсирует
водяной пар и охлаждает его конденсат со 100 до 65° С. Пройдя
паровые трубчатки, нефть теми же потоками проходит
соответственные дистиллятные трубчатки тех же кубов, где конденсирует
пары дистиллятов и охлаждает их конденсаты до 110° С, после
чего по общему нефтепроводу нефть уходит в отстойники. На
предмет подсчета нагрева нефти в этом теплообмене составляем
табл. 3, [содержащую] количества теплоты, отдаваемой нефти
в этих трубчатках.
Нагрев нефти в паровых трубчатках кубов Μ 4—9
При потери 5% тепла на лучеиспускание нагрев нефти
определится по уравнению:
(Г3-Т2) · 0,5 · 68 250=0,95 · 1406 212 кал/ч,
где коэффициент 0,95 введен [для учета] потерь 5% теплоты на
лучеиспускание. Тогда
Г3=1335 900/34 125+23=62° С.
Поверхность охлаждения паровых трубчаток
кубов № 4—9
Средняя температура теплообмена при изменении температур
водяного пара от 110 до 65° С и нефти от 23 до 62° С
(110-62)-(65-23) /уг
п~ 1п[(110 —62)/(65 —23)]
Поверхность охлаждения трубчаток определяем по формуле
#π = ρπ·0,95/λ7ΐ,
где &=300 кал/(м2-ч-град)—коэффициент теплопередачи между

Расчет 15-кубовой батареи
31
водяными парами и нефтью. Получаем следующие значения:
HoiUep куба '.56789
//п,м-' ЮД4 12,62 15,2 17,77 20,35 22,91
Примем в среднем (с запасом) Яп=35 м2 и.
Нагрев нефти в дистиллятных трубчатках кубов № 4—9
При потере 5% тепла на лучеиспускание нагрев нефти в
дистиллятных трубчатках определится по уравнению, при условии
затраты части тепла на испарение 0,7% от общего количества
нефти погонов, т. е. 478 кг/ч.
0,5.68250.(Г4-Г3) + -щ--68 250.75 = 0,95.1312 925.
Откуда Г4=98° С.
Поверхности охлаждения дистиллятных трубчаток кубов № 4—9
Куб № 4. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры дистиллята от 131 до 110° С и нефти от 62 до 98° С 12:
(131 -98) -(110 -62) _/<0оГ
п~ In [(131 — 98)/(110 — 62)] ~~ °*
Поверхность охлаждения определится из уравнения при
коэффициенте теплопередачи между нефтежидкостями —100 кал/
(м2-ч-град), между нефтью и ее парами —250 кал/(м2-ч · град)
и между нефтью и водяным паром — 300 кал/ (м2 · ч · град):
Я4=[156 975/(250-40)+21976/(100·40)+2520/(300·40)]-0,95 =
=20,34 м2.
Куб № 5. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры дистиллята от 142 до 110° С:
^_ ; (142 —98) —(110 —62) λαοη
~ 1п[(142 —98)/(100 — 62)] ~* ь#
Поверхность охлаждения
#в= [156975/(250-46) + 33 488/(100-46) + 4777/(300-46)] ·
•0,95=20,24 м2.
Куб № 6. Средняя температура при изменении температуры
дистиллята от 153 до 110° С:
(153 —98) —(ПО —62) _-, -ор
1п[(153 —98)/(110 —62)] — ' ^'
11 Завышая поверхность кубов до 35 м2, В. Г. Шухов стремится сделать
все кубы однотипными с одинаковой поверхностью теплообмена. (При-
меч. ред. кол.).
12 Для всех остальных номеров кубов температура нефти изменялась в тех
же пределах. (Примеч. ред. кол.).

32
Нефтепереработка
Поверхность охлаждения
Яб=[156 975/(250-51,5)+44 997/(100-51,5)+7740/(300-51,5)] ·
•0,95=20,36 м2.
Куб № 7. Средняя температура теплообмена при изменении
температур дистиллята от 164 до 110° С:
„_ (164-98) — (110 — 62) _ыКоп
"~-1η[(164-98)/(110-62)]~~υυ' ^'
Поверхность охлаждения
#7= [156 975/(250-56,5) +56511/(100-56,5) + 11350/(300-
•56,5) ] 0,95=20,95 м2.
Куб № 8. Средняя температура теплообмена при изменении
температур дистиллята от 176 до 110° С:
(176-98)-(110-62) _β?οΓ
ln[(176-98)/(110-62)]~~u ^'
Поверхность охлаждения
#8= (156 975/(250-62) + 69 069/(100-62) + 15 870/(100-62)] ·
•0,95=21,02 м2
Куб № 9. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры дистиллята от 188 до 110° С:
__ (188 —98) —(110 —62) _ β?0 р
W—1п[(188 —98)/(110 —62)]^° U
Поверхность охлаждения
#9=[156 975/(250-67) + 81627/(100-67) + 21150/(300-67)] ·
•0,95=21,82 м2.
Ниже приведены значения поверхностей охлаждения дистиллят-
ных трубчаток кубов № 4—9:
Номер куба
Поверхность
20,34 20,24 20,36 20,95 21,02 21,82
Принимаем в среднем, имея в виду однотипность аппарата
<с паровой трубчаткой, Я0=35 м2.
Расходы нефти через паровые
и дистиллятные трубчатки кубов № 4—9
Общее количество нефти в 68 250 кал/ч должно быть разбито
на шесть струй, расходы коих пропорциональны суммам теплот
^1"3+(?4~6, отдаваемых в трубчатках кубов № 4—9. Вычисления
дают следующие результаты:

Расчет 15-кубовой батареи
33
Номер куба 4 5 6 7 8 9 Всего
Σρι-3+ρ4-β 325 521374 518 425 837 477 268 530 654 585 339 2 719137
Σ, % 12 14 15,5 17,5 19.5 21,5 100
Расход, кг/ч 8190 9555 10580 11945 13310 14670 68250
С. Теплообмен
в соляровых трубчатках кубов № 10—15
Нефть с дистиллятных трубчаток кубов № 4—9 по общему
нефтепроводу поступает в отстойники-резервуары, где освобождается
от грязи и воды, пребывая там в течение 7г суток, т. е. объем
отстойников будет 50 000 пудов: два резервуара по 25 000 пудов.
Предполагаем, что нефть за время своего отстаивания охладится
от температуры 98 до 91° С, т. е. на 7°, и с этой температурой
поступит по общей магистрали в трубчатки соляровых кубов
№ 10—15, которые и пройдет отдельными потоками с расходами
пропорциональными теплотам, поглощаемым нефтью при
охлаждении паров и конденсата дистиллятов, а также водяного пара
до 120° С. Составляем табл. 4.
Нефть за счет поглощенной теплоты нагреется до температуры,
определяемой тепловым балансом, причем выделит в виде погонов
4—0,7=3,3% от первоначального количества нефти, т. е. 2730—
-478=2252 кг/ч:
0,5· (Т6-Ть) (68 250-478) +75· 2252=0,95 · 1 903 220.
Отсюда при 75=91° С Γβ=140β С.
Расходы нефти через трубчатки кубов № 10—15 следующие:
Номер куба 10 11 12 13 14 15 Всего
Расход, кг/ч 9488 10166 10 849 11521 12 538 13 216 67 778
% 14 15 16 17 18,5 19,5 100
Поверхности охлаждения трубчаток кубов № 10—15
Куб № 10. Средняя температура теплообмена при изменении
температур паров от 200 до 120° С и нефти от 91 до 140° С 13.
(200—140) — (120 — 91) _/|0оГ
П~ In [(200 — 140)/(120 — 91)]
Поверхность охлаждения
#10=[ 156 975/(250-42) + 83 720/(100-42) +24 080/(300-42)] ♦
•0,95=35 м2.
13 Для всех остальных номеров кубов температура нефти изменялась в тех
же пределах. (Примеч. ред. кол.).
2 В. г. Шухов

34
Нефтепереработка
ι
о
<3
a?
as
ε·
о
о
CM Q
CO О
CD t-
Sf< О
со
CO
о
CD
О
Г—
CSI
О
CSI
CM
CO
о
CO
о
О
О
со
CSI
со
о
чН
о
о
ю
со
о
со
о
ю
Ю СО"
СО
СО
t>-
СО
о
ю
СО
О
со
со
со
СО О
ю о
со si*
CD
csj
CO
CSJ
CSI
ю о
t^ о
!>■ CO
О
CO
о
CO
csi
CSI
о
CO
CD
О
со
CSJ
CD
CO
о
О
CO
to
csi
CO
CO
о
о
CSI
г- о
csi csi
CD t>-
O
8
sf«
csi
CO ~~^
a *
P Ci|
s §
й ^ о
rt >» S
н ее о
cd tr· д
Рнхо η·
δ Й» ©
Sh 3
И
ο
и
«
я
я
φ
«
Я fcr·
ч «
И «б
О «
н *
з °
Э w
«
о
η
«
и
Φ Cv
is ε
й - a
Осе g
cd ft н
1н §
«
J5
U
ГО
s
s
>»
о
ST
^
ч
ГО
К
ю
00
-If
OS
ГО
Η
о
Ч
я
о
VO
р»
X
S
л
1=1
X
го
X
№
о
Η
к
ч
ч
S
Η
и
л
а
X
о
к
го
я
ft
го
г
2
>»
CJ
ч
го
X
ю
г^
Η со
О PC
2 *
РГ
X
о
X
го
и
о
и
3
η
го
Р.
го
α
О)
£
3
*
£.
Ы
ч
н
о»
Η
к
го
Η
л
о.
X
о
ifl
00
1ГЭ
<Г<1
η
о
к
ч
ч
5
Η
о
а
Η

Расчет 15-кубовой батареи
35
Куб № 11. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры водяных паров от 212 до 120° С
(212 — 140) — (120 — 91) _/7ор
П~~ In [(212 — 140)/(120 — 91)] ~ Ъ*
Поверхность охлаждения
#и=[ 156 975/(250-47) + 96 280/(100-47) +30 470/(300-47)] ·
•0,95=37,21 м2.
Куб. № 12. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры паров от 224 до 120° С
(224- 140) — (120 — 91) _ R4 ,ор
П~ ln[(224-140)/(12U-91)] ~~* '
Тогда
#12=[ 156 975/(250-51,5) + 108 800/(100-51,5) + 38 690/(300-
•51,5)] 0,95=34,12 м2.
Куб № 13. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры паров от 236 до 120° С
. (236-140)-(120-91) _ -- .ор
п— 1п[(236-140)/(120-91)] "" ' ^
Поверхность охлаждения
#13=[156 975/(250-55,5) + 121400/(100-55,5) + 47 770/(300-
•55,5) ] 0,95=33,3 м2.
Куб № 14. Средняя температура теплообмена при изменении
температуры водяных паров от 248 до 120° С
(248-140)-(120-91) .пор
п~ 1п[(248-140)/(120 —91)] Ь#
Поверхность охлаждения
Я14=[ 156 975/(250-60) + 134 000/(100-60) +59 230/(300-60)] ·
•0,95=35,22 м2.
Куб № 15. Средняя температура теплообмена при изменении
температур водяных паров от 260 до 120° С
(260-140)-(120-91) _fi/|op
In [(260— 140)/(120 —91)1
Поверхность охлаждения
Я15=[ 156 975/(250-64) + 146 500/(100-64) + 70 430/(300-64)] -
-0,95=34,56 м2.
2*

36
Нефтепереработка
Ниже приведены величины поверхностей охлаждения
трубчаток кубов № 10—15:
Номер куба 10 11 12 13 14 15
ΙιΟΒΡΏΧΤΤΟΡΤΤί
охлаждения, м2 35 34,21 34,12 33,30 35,22 34,56
Принято в среднем #=35 м2.
D. Теплопередача в перегонных кубах
Нефть из трубчаток кубов № 10—15 по общему нефтепроводу
поступает в первый куб перегонной батареи при температуре 140° С
в количестве 68 250—2730=65 520 кг/ч. На кубах отгоняются
остальные 48% погонов от нефти, т. е. 2093*15=31395 кг/ч.
Остаток—мазут при 320° С в количестве 50% расхода нефти, т. е.
34 125 кг/ч, с последнего куба направляется нами непосредственно
на масляную батарею или идет в паровые котлы для получения
водяного пара для перегонки. Водяной пар, входя в перегонные
кубы при давлении 1,5 атм и температуре 200° С отдает в первых
кубах часть своей теплоты нефти, а в последних требует тепла для
подогрева. В итоге первое компенсирует второе, поэтому в расчете
это не учитывается. Каждому кубу надо в час сообщить тепло на
Таблица 5. Теплота, сообщаемая перегонным кубам № 1—15
Номер
куба
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Расход
нефти, ьт/ч
65 520
63 427
61334
59 241
57 148
55 055
52 962
50 869
48 776
46 683
44 590
42 497
40 404
38 311
36 218
Температурный
интервал нагрева
нефти в кубе, °С
—
140
140-152
152-164
164-177
177-190
190-203
203-216
216-229
229-242
242-255
255-268
268-281
281-294
294-307
307-320
Теплота на нагрев
нефти, кал/ч
393 120
380562
368 004
385 066,5
371 462
357 857,5
344 253
330 648,5
317 044
303 439,5
289 835
276 230,5
262 626
249 021,5
235 417
Всего, кал/ч
573 720
561 162
548 602
565 666,5
552 062
538 457,5
524 853
511 248,5
497 644
484 039,5
470 435
456 830,5
443 226
429 621,5
416 017
Примечание Скрытая теплота, переданная 2184 кг/ч погонов и 15% флегмы в
каждом кубе,— 180 600 кал/ч; всего для 15 кубов — 2 709 000 кал/ч.

Расчет 15-кубовой батареи
37
нагрев нефти на температурный интервал жидкости в кубе при
входе и выходе из куба и на скрытую теплоту испарения 2093 кг/ч
погонов плюс 15% флегмы. Величины этих теплот, сообщаемых
кубам в час, сведены в табл. 5.
Рабочая теплопроизводительность14 топлива — мазута Qv==
= 10 500 кал/кг. Коэффициент полезного действия куба
принимаем η=0,67. Имеем расход топлива на батарею в час
QlQpr) = 7 573 687/(10 500 · 0,7) = 1030 кг/ч = 63 пуд/ч,
или в процентах от перегоняемой нефти 63-100/4166,7=1,512%.
Теплопередача поверхности нагрева в кубах изменяется от
416 017/78=5350 кал/(м2-ч) до 573 720/78=7350 кал/(м2-ч)
или в среднем
Л= (5350+7350)/2=6350 кал/(м2-ч).
Определение температур дымоходов куба № 1
Количество сжигаемого под кубом топлива в час
#ι=573 720/(10 500-0,7) «80 кг/ч.
Средний состав топлива—мазута: углерода 6=86,7%; водорода
#2=12,9%; прочих остатков А =0,4%. Расход пара на форсунки
0,4 кг на 1 кг сжигаемого мазута. Избыток воздуха, вводимого в
топку, а=1,5.
Тогда количество и состав продуктов горения 1 кг топлива
будет:
СО2=0,867.11/з=3,18 кг; Н2О=0,129· 9+0,4= 1,56 кг;
О2=(7з-0,867+8-0,129) -0,5=1,66 кг; Ν2=(8/3·0,867+8·0,129) ·
·77/23·1,5=16,81 кг.
Итого: 23,21 кг.
Удельные теплоемкости для этих продуктов следующие:
для С02=3,18 (0,222+0,0000430 Г) =0,71+0,000137 Τ
для Н20=1,56 (0,436+0,0001190 Т) =0,68+0,000186 Τ
для 02=1,66 (0,216+0,0000166 Т) =0,36+0,000028 Τ
для Ν2=16,81(0,246+0,0000189 Т) =4,13+0,000318 Τ
Итого: с=5,88+0,000669 Т.
Для действительной (не средней) теплоемкости в пределах
высоких значений температур имеем:
Со=5,88+2· 0,000669 Г=5,88+0,001338 Г.
14 Имеется в виду теплотворная способность. (Примеч. ред. кол.).

38
Нефтепереработка
Температура топки 7Ό
Оцениваем приближенно величину факела пламени (см. Шре-
тер. «Паровые котлы в тепловых расчетах и цифрах»), если
диаметр жаровой трубы 650 мм, то диаметр факела 500 мм. Считаем,
что по выходе из облицовочной части жаровой трубы диаметр
пламени равен 0,5 м и дальше на протяжении 1 м пламя имеет форму
конуса. Общая поверхность одного факела Fcp=Jt· 0,25V 1+0,252·
•0,5=0,81 м2 и для двух факелов 2Fcp=2-0,81=1,62 м2.
Температура топки определяется по формуле
То =
[<?р - *Q> - 4,2 l*g» φ (Ι^+μγ + (BL + 1) сА] /с,
где ()р=10 500 кал/кг — рабочая теплопроизводительность топлива;
е@'=1%-ные потери топки через фронтовую плиту; 2Fcp=l,62 м2;
φ=0,5 — отношение угла излучения к полному углу; fB=25° С;
св=0,2 кал/(кг град) —удельная теплоемкость воздуха.
После подстановки имеем:
Го = [10 500 _ 0,01.10 500 _ W^1'62-0'5 (Т* + ™)* +
+ 23,21-0,2.251 / (5,88 + 0,000669Г0) =
_ 10 511 — 0,0766 [(Г0+ 273)/100]4
~" 5,88 + 0,000669Г0
Уравнение решаем подстановкой: придадим Т0 в правой части
равенства значение 1145° С; тогда 0,0766 [ (Г0+273)/100]4=
=0,0766-40 430=3097, а знаменатель превратится в 6,646, и,
следовательно,
Г0=(10511-3097)/6,646=1115° С; 7VP=1130° С.
Находим температуры дымовых газов: 1) в конце жаровых
труб перед боковыми (вторыми) дымоходами 7Ί; 2) за боковыми
дымоходами и в начале 3-го дымохода Т2; 3) в конце 3-го
дымохода, на входе в боров Тб по общей формуле
^-^2f3Igr·-1-
Γι-*κ
где FK — котловая поверхность нагрева в дымоходе; с0
—действительная теплоемкость газов в интервале Т0—2Ί; к — коэффициент-
теплопередачи; tK — температура нефтежидкости в кубе.
Задаемся Гб=375° С. Тогда средний коэффициент
теплопередачи по поверхностям нагрева куба в дымоходах будет
=к (11307+375)/2 = 10 КаЛ/(Ч*м2*rPa«)·

Расчет 15-кубовой батареи
39
Нахождение 7\.
Ρ ЧЯМ2 80со о о ι~ ИЗО-140
/■ж.т = 38м =io--2,3-lg Γι__140 ,
где ^ш τ — поверхность нагрева жаровой трубы. Задаемся Γι=
=650° С. Тогда
Со=5,88+0,001338 (1130+650) /2=7,071 кал/(кг· град);
ρ oq =80-7,071 0οι 1130—140
*ж.т = Ж = jo ДЗ-Ig Γι_140 ;
lg Л =38 · 10/ (80 -7,071 -2,3) =0,29210;
Λ=1,959=(1130-140)/(Γι-140);
7'1=(1130-140)/1,959+140=646ο С^650° С.
Нахождение Т2. Задаемся Г2=430° С. Тогда
с„=5,88+0,001338 (650+430)/2=6,602 кал/(кг · град);
ρ оп / 80-6,602 о0 . 650 — 140
F2 = 30,4= 10 -2,3-lg Г2_ш ;
lg А =30,410/ (80-6,602 -2,3) =0,25030;
Л=1,78=(650-140)/(7,2-140);
^=(650-140)/1,78+140=426° С.
Нахождение Тъ. Задаемся Гб=375° С. Тогда
с0=5,88+0,001338-375=6,38 кал/(кгтрад);
„ Ω β 80-6,38 0 о ι 426—140
^3 = 9,6 = --15—.2,3.1g.rc_140 ;
lg^=9,610/(80-2,3-6,38)=0,0817;
Л = (426-140)/(Гв-140) =1,207;
Г6=(426-140)/1,207+140=377° С.
Определение температур в дымоходах куба Μ 15
Количество сжигаемого топлива под кубом
515=416 017/(0,7·10500)^58 кг/ч.
Температура топки по-прежнему Γο=1130° С. Задаемся Т6—
=530° С. Тогда средний коэффициент теплопередачи по
поверхностям нагрева в дымоходах

40
Нефтепереработка
k= (1130+5530)2 ^7кал/(м2-чтрад).
Нахождение 7\. Задаемся Γι=755° С. Тогда
с0 = 5,88 + 0,001338(1130 + 755)/2 = 7,14 кал/(кг- град);
г, оо 58-7,14 с, о , 1130 — 320
b ш.т. = 38 = —5—- · 2,3 · lg ^г—325-;
lg Л = 38·7(58·2,3·7,14) = 0,2793;
Л = (ИЗО - 320)/(2Ί - 320) = 1,902;
Ti = (ИЗО - 320)/1,902 + 320 = 745° С ~ 750°С
Нахождение Тг. Задаемся Г2=570° С. Тогда
с0 = 5,88 + 0,001338 (750 + 570)/2 = 6,763 кал/(кг.град);
ί? on / 58 · 6,763 г> о ι 750 — 320
^2 = зо,4 = —η 273.igT—32Q-;
|~4_ 30>4·7 ооЯ^О' Л— (75Q-32Q) -ι 72·
lg Л - (58-6,763.2,3) - Ό>Δό™> А ~ (Г2-320) ~ г* /Ζ'
Г2 = (750 - 320)71,72 + 320 = 570° С.
Нахождение Тб. Задаемся Гб=530о С. Тогда
со = 5,88 + 0,001338 (570 + 530)/2 = 6,616 кал/(кг.град);
„ 0 η 58-6,616 0 о , 570 — 320
^3 = 9,6 = —— -2,3-ig Уб_320 ;
\σ А — 9'6'7 — О 07614- Л — (57° — 32°) _ ι loo-
lg/l"~ (58.6,616-2,3) —υ>υ'01·±» л— (Гб_320) — 1?1^'
Гб = (570 - 320)/1,192 + 320 = 530° С.
Температуру отходящих в пароперегреватель дымовых газов
можно принять с достаточной точностью [равной] 77б=(530+
+377)/2^450° С.
Е. Использование теплоты отходящего мазута
для получения водяного пара
Имеем в час с куба № 15 34 125 кг отходящего мазута при
температуре 320° С. Общий расход пара на перемещение нефти
в кубах равен 7834 кг/ч, из которого часть, а именно 4962 кг/ч
совершает через компрессоры и пароперегреватель кругооборот
обратно в кубы. Остаток 7834—4962=2872 кг/ч дополняется из
другого источника, именно из паровых котлов особого устройства,

Расчет 15-кубовой батареи
41
обогреваемых отходящим горячим мазутом. Для получения
последнего количества пара необходимый расход тепла определится
следующим образом: для испарения 1 кг пара при 1,6 атм и
начальной температуре воды, поступающей в котлы с холодильников,
50° С необходимо 645-50=595 кал, а для 2872 кг пара -2872 -
•595=1708 840 кал. Отняв это количество тепла от [тепла] мазута
и приняв начальную температуру 315° С (5° С — потери в мазуто-
проводе), получим отходящую температуру мазута из паровых
котлов:
0,5 (315-Г£)· 34125 =1708 840;
315 - Т™х = 1 708 840/(0,5.34125) = 100°С; ?уХ = 215° С.
Средняя температура теплообмена в паровом котле при
изменении температур мазута от 315 до 215° С и воды от 50 до 108° С
„_ (315-108)-(215-50) _ 4QK коп
п~ 1п[(315-108)/(215 —50)] — '
Коэффициент теплопередачи между водой и горячим мазутом
принят 120 кал/(м2ч град).
Поверхность нагрева паровых котлов
Як = 1 708 840/(120.185,5) = 77 ~ 80 м2.
Расход энергии на компрессоры,
отсасывающие пар из трубчаток кубов № 10—15
Отсасываемый пар в количестве 4962 кг/ч при 115° С (120°—5°;
5° — потери в паропроводе) и давлении 1 атм имеет объем 1 кг
по уравнению
ι;=47Τ/ρ+0,001-Β,
где Г=273+115=388 К; /?=10 000 кгс/м2-давление пара; В-
постоянная, равная 0,02323. Тогда
г;=47-388/10 000+0,001-0,02323=1,8 м3.
При адиабатическом сжатии водяного пара в компрессорах
до 1,6 атм объем 1 кг пара определится из равенства ρον0*=ρνκ,
так что v=v0ypolp, где /с=1,3. Откуда г;=1,8 i/1/l,6=1,254 м3.
Его температура после сжатия определится из равенства Tvh^i='
=ToV0k~\ откуда
Τ = Т0 (vo/v)*-i = 388 (1,8/1,254)0'3 = 432 К = 159° С.

42
Нефтепереработка
[Секундный расход пара, сжимаемого с 1 до 1,5 атм:]
!7о'=4962· 1,8/3600=2,48 м\
который после сжатия займет объем
ι/ = 1^1.2,48 = 1,73 мэ,
и соотношение объемов будет ι;07ι>'=2,48/1,73=1,43.
Теоретически работа, идущая на сжатие пара в секунду,
определится по уравнению
= 10000.2,48 1з,11 [(i^-)0,3/1,3-1] = 12 350 кгм/с.
Действительная мощность двигателя при коэффициенте полезного
действия 0,7 будет равна:
#=12 350/(0,7-75) =235,2^240 л. с,
что при норме 0,65 фунт/л. с. в час даст расход топлива
ЯкомпР=0,65.240/40=3,9 пуд/ч,
или в процентах от перегоняемой нефти (3,9· 100)/4166,7^0,1%.
Количество пара, потребного для работы турбины
При противодавлениях в турбинах 1,6 атм и начальном
состоянии перегретого пара 300° С и И атм имеем по J—S-диаграмме 2%
содержания воды. Теплосодержание 1 кг пара при 300° С и 11 атм
будет
667,1+(300-183,1) -0,48=723,2 кал/кг.
Теплосодержание 1 кг пара, выходящего из турбины в
отработавшем состоянии при 2 % влажности
а// П 644,7 — 113,4 0 ло/
544,7 ~~\№—— ' == кал/кг.
1 кг пара отдаст тепла в турбине 723,2—634=89,2 кал. Имеем
1 л. с.= (75-3600)/427=635 кал/ч. Тогда часовой расход пара
в турбине на 1 л. с.
#о=635/ (0,65- 89,3) =11,0 кг/ч.
На валу компрессора имеем 240 л. с. Турбину берем на 10% мощ-

Расчет 15-кубовой батареи
43
нее, т. е. в 265 л. с. Расход пара на турбину в час: 11-265=
=2920 кг/ч. Следовательно, имеем:
1. В случае поступления мазута с куба № 15 непосредственно
на масляную батарею турбины компрессоров работают на паре,
берущемся с кочегарки, причем отработавший пар с турбин
поступает в паропровод вместе со сжатым компрессорами паром от кубов
№ 10—15 и отправляется через пароперегреватель, обогреваемый
отходящими газами с батареи, в перегонные кубы. Это — в случае
нормальной работы.
2. В случае остановки масляной батареи недостаток пара
восполняется использованием теплоты отходящего мазута.
Получаемый пар с паровых котлов, отапливаемых мазутом, перегревается
до 300° С в пароперегревателе с самостоятельной топкой и
отправляется в турбины компрессоров, затем дальнейший его путь
[такой же], как и в первом случае. И в первом, и во втором случаях
турбины несут расход пара, который по количеству как раз
восполняет недостаток пара в батарее.
Пароперегреватель для водяного пара,
получаемого с паровых котлов,
обогреваемых отходящим с батареи мазутом
Необходимо перегреть 2872 кг/ч пара до 300° С с начальной
температуры в 183° С. Количество тепла, которое надо сообщить
этому количеству пара для перегрева при 0,5% влажности его в
начальном состоянии, равно
Q = [сер (Up - tB) + xr]D= [0,48 (300 - 183) +
+ 0,005-481] 2872 — 165570 кал/ч.
Пароперегреватель имеет самостоятельную топку. Начальная
температура газов равна 700° С, конечная — 300° С. Теплоемкость
газов при 700° С с=5,88+0,001338-700=6,82 кал/(кг-град), а при
300° С с=5,88+0,001338'300=6,28 кал/(кгтрад).
Количество топлива, сжигаемого в топке пароперегревателя,
определится из уравнения
D [сп (*Пер - ίΗ) + х (г - *н)1 = В (с0Тн - соГух);
В = 165 570/(6,82 · 700 - 6,28 - 300) ~ 58 кг/ч.
Поверхность пароперегревателя при коэффициенте теплопередачи
/с=15 кал/(м2-ч-град) определится из уравнения
^пеР& 1(ТЯ + Гух)/2 - (inep + *н)/2] = В (с0Тп - соГух);
ρ 165 570 ~Д5м*
^пер— 15[(700 + 300)/2-(300+183)/2] — *и м ·

44
Нефтепереработка
Пароперегреватель водяного пара
Пар с компрессоров при температуре 159° С и давлении 1,6 атм
с расходом 4962 кг/ч смешивается в общем паропроводе с паром,
поступающим из паровых котлов (см. выше) с температурой
108,2° С с расходом 2872 кг/ч при 1,6 атм. Температура водяного
пара после смешения будет равна
Ти = (159 · 4962 + 108,2.2872)/7834 = 140° С.
Отходящими дымовыми газами осуществляется перегрев пара
со 140 до 210° С. Количество тепла, [которое] надо сообщить
7834 кг/ч пара, чтобы перегреть его до этой температуры, равно:
Vпер === [сср (*пер *п) ~г xr\ ^Л
где Z>=7834 кг/ч; сср=0,48 кал/(кгград) —удельная теплоемкость
водяного пара; inep-=210° С; ίπ=140° С; ίΗ=108,2° С; аМ),5% -
влажность пара, т. е. 40 кг/ч; г=532,5 кал/кг — скрытая теплота
испарения воды при 1,6 атм. После подстановки получаем:
' <?=[0,48(210-140)+0,005-532,5]7832^280000 кал/ч.
Сопоставляя выражения для поступающего в
пароперегреватель тепла с теплом, необходимым для перегрева, получим:
D [сср (inep — tu) +хг] = В (с0ГбР - с0ТГ), или
280 000 = 1 030 (с0 · 450 - с0ТГ),
из коего находим Т^:
при 450° С
с0=5,88+0,001338-450=6,482 кал/(кгтрад).
Задаемся 77бух=410° С. Тогда
с0=5,88+0,001338 · 410=6,428 кал/ (кг · град);
280 000/1030=6,482 -450-6,428 ZV\
Откуда
ТТ = (2917 - 266)/6,428 = 412° С.
Поверхность пароперегревателя при коэффициенте теплопередачи
&=15 кал/(м2-ч-град) находим из равенства
Fnevk [(ПР + ТГ)/2 - (fnep + ίπ)/2] = В (с0ПР - соТГ):
Fnep = 280 000/(15 · 254) ~ 75 м2.
Общее количество тепла, потребное для перегонки 68 250 кг/ч
нефти с 50% отбора, сложится из следующих частей [см. табл. 6]:

Расчет 15-кубовой батареи
45
Таблица [6]. Тепловой баланс перегонной батареи
п/п
1
2
3
4
5
6
Статьи расхода тепла
Тепло, идущее на нагрев нефти с 10 до 23° С
в соляровой трубчатке
Тепло, идущее на нагрев нефти с 23 до 62° С
в паровых трубчатках кубов № 4-9
Тепло, идущее на нагрев нефти с 62 до 98° С
и отгон 0,7% =478 кг/ч в дистиллятных
трубчатках кубов № 4-9
Тепло, идущее на нагрев нефти с 91° С
после отстойников до 140° С в дистиллятных
трубчатках кубов № 10-15 в количестве4
67 772 кг/ч=68250-478 и отгон 1,3%, т.е.
2252 кг/ч
Тепло, сообщенное в кубах за вычетом тепла
по п. 1 7 573 587-427 215
Тепло, вводимое водяным паром в
количестве 7834 кг/ч при температуре 200° С и
давлении 1,5 атм, 7834· (643,9+0,48-(200-108,2))
кал/ч
427 215
1 335 900
1 247 279
1 808 060
ι 7 146 372
5 389 510
%
2,48
7,7
7,2
10,4
41
31,22
Всего: 17 354336
[Таким образом, из табл. 6 следует, что] из 100% потребного
для перегонки тепла 41+2,48=43,48% подводятся за счет
сжигания топлива под кубами, а остальные 56,52% —за счет
использования тепла паров дистиллятов и водяного пара в регенерации и
циркуляции водяного пара.
Общий расход топлива на батарею
В случае нормальной работы керосиновой батареи с передачей
горячего мазута непосредственно с последнего куба на масляную
батарею, тепло, уносимое мазутом, должно быть исключено из
затраченного на перегонку. Принимая потерю тепла мазута при
переходе с одной батареи на другую в 5%, получаем количество
тепла, передаваемое с мазутом масляной батарее:
34 125(0,95-320-10) -0,5=5 016 375 кал/ч.
Принимая коэффициент полезного действия топок масляной
батареи в 0,7 и рабочую теплопроизводительность 1 кг топлива
в 10 500 кал, имеем, что передача этого количества тепла с
мазутом равносильна количеству топлива, сжигаемого на масляной
батарее, равному
5 016 375/ (0,7 · 10 500) =683 кг/ч.
Причем, на распыление этого количества топлива должно пойти
по 0,4 кг пара на 1 кг топлива или всего 0,4-683=273,2 кг/ч пара,

40
Нефтепереработка
для получения коего в паровых котлах [требуется] затрата
топлива при норме 11 кг пара с 1 кг топлива —273,2/11^25 кг/ч.
Итого, экономия, которая получится на масляной батарее
вследствие подачи в нее горячего мазута в количестве сжигаемого
топлива кубами, будет равна 683+25=708 кг/ч. Общий расход
топлива на проектируемой керосиновой батарее равен:
1) сжигаемое под кубами — 1030 кг/ч;
2) расходуемое на пар в форсунках —0,4-1030/11=37 кг/ч;
3) расходуемое на пар для работы турбин —2872/11=261 кг/ч.
Всего 1328 кг/ч топлива. Вычитая из этого количества экономию,,
получаемую на масляной батарее, имеем действительный расход
топлива на работу керосиновой батареи при отгоне 50% светлых
на нефть: 1328—708=620 кг/ч или от перегоняемого количества
нефти 620-100/68 250=0,91%.
Удостоверение 15
(о хорошей работе аппаратов
непрерывной дробной перегонки)
Сим удостоверяем, что построенные конторою инженера
А. В. Бари16 и принятые нами пять аппаратов для непрерывной
дробной перегонки на нашем заводе в Баку работают вполне
удовлетворительно и отвечают своему назначению. Количество нефти,,
перегоняемой на каждом аппарате, от десяти до двенадцати тысяч
пудов в сутки. Отгоны, получаемые на этих аппаратах, безусловно
хорошего качества. Преимущества этих аппаратов перед
обыкновенными кубами следующие:
1. Аппараты дают больший выход осветленных продуктов.
2. Керосин, отгоняемый на этих аппаратах, требует для
очистки его меньшее количество серной кислоты, чем керосин,
получаемый с обыкновенных кубов.
3. Аппараты дают значительную экономию в топливе.
4. Получаемые нефтяные остатки на этих аппаратах после
отгона керосина качеством своим превышают остатки из
обыкновенных кубов, и масла, изготовляемые из этих остатков, значительно
высшего качества.
5. Аппараты требуют для ухода значительно меньшего
персонала сравнительно с обыкновенными кубами.
Правление Товарищества производства русских
минеральных масел и других химических продуктов
С. М. ШИБАЕВ и К0 в Москве
Директор И. А. ПРОКОФЬЕВ. Директор Т. МИТЮШИН
15 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 12, л. 1. Документ ранее не
публиковался. (Примеч. ред. кол.).
16 В. Г. Шухов был главным инженером конторы А. В. Бари, автором
указанных аппаратов. (Примеч. ред. кол.).

Сравнение надежности нефтеперегонного аппарата 47
Сравнение надежности работы
нефтеперегонного аппарата
с паровым котлом1?
Установленный нефтеперегонный аппарат подобен паровому
котлу, предназначенному для образования нефтяных паров под
давлением не свыше 7 атм и при температуре парообразования
не свыше 400° С. Диаметр верхнего цилиндра аппарата 1136. мм,
толщина его стенок 12,7 мм, швы двойные, коэффициент
полезного действия шва 0,7, рабочее напряжение литого железа стенок
цилиндра
Ζ=1136·7/(2.12,7.0,7)=460 кгс/см2.
По правилам для паровых котлов при том же диаметре и давлении
толщина стенок котла делается 7,5 мм. Следовательно, цилиндр
аппарата в смысле прочности в 1,5 раза надежнее парового котла,
работающего при тех же условиях.
Головки трубчаток аппарата имеют толщину стенок 10 мм,
ж при диаметре их 556 мм рабочее напряжение материала
228 кгс/см2. Вся поверхность цилиндра и боковая поверхность
головок изолированы от действия пламенных газов топки аппарата.
Непосредственному нагреву подвергаются только трубы трубчаток.
Диаметр труб 70 мм, толщина стенок 3 мм, внутренняя
температура циркулирующей в них жидкости не превышает 400° С. При
температуре 400° С временное сопротивление железа 3300 кгс/см2
и трубы находятся в более выгодных условиях сравнительно с
трубами паровых котлов.
Пароперегреватели паровых котлов подвергаются рабочему
давлению в 20 атм и более, и перегретый пар имеет температуру
в 350° С. Следовательно, все части аппарата, подвергающиеся
нагреванию, в отношении их прочности и гарантии утечки являются
более надежными по сравнению с паровыми котлами. В случае
какой-либо утечки образующиеся газы удаляются в топочное
пространство, где и сгорают, или уходят в дымовую трубу, а потому
и не могут быть опасны для окружающей местности. Лазы
аппарата имеют достаточное количество болтов для достижения
требуемой герметичности.
Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 13, л. 18. Материал ранее опубликован
не был и не имел заголовка. (Примеч. ред. кол.).

48
Нефтепереработка
О проекте нефтеперегонного завода
в Батуми18
Проект нефтеперегонного завода в Батуми для переработки
90 000 000 пудов нефти в год с отгоном 75 % представляет собой
обширный труд, [который можно разбить] на 4 существенных
части.
I. Разгон нефти с программой добычи 14 разных продуктов.
II. Процесс перегонки, перегонные кубы, холодильники и
прием погонов.
III. Очистка продуктов.
IV. Расположение завода, хранение нефти, перемещение нефти
и добытых продуктов в районе завода, и перекачка продуктов
к станциям отправления, железнодорожные и портовые
приспособления.
Первая часть, как выработанная на основании вероятных
потребностей рынка в нефтяных товарах, получение коих имеет за
собою продолжительный практический опыт в Баку, не входит
в рассмотрение настоящего доклада, тем более, что современная
техника и опыт перегонки как при нормальном давлении, так и
при вакууме и при повышенном давлении позволяет в довольно
широких пределах, не изменяя общих конструкций завода,
приспосабливаться к количеству и качеству выработки требуемых
продуктов.
Часть И. Перегонка
Перегонка 90000000 пудов ведется в шести батареях. Каждая
батарея рассчитана на перегонку в сутки 820000 кг и состоит из
21 куба, из коих 8 кубов бензино-керосиновых и 13 кубов для
масла:
Зкуба #=3,3 м; <*=0,85м; £=9,7 м; F=310m2
5 кубов £=2,65 м; (2=0,75 м; 1=8,25 м; #=370 м2
13 кубов £=2,65 м; d=i м; L=9,5m; F=910m2
/ = 1590 μ2
Шесть таких батарей дают 9540 м2 поверхности нагрева, что
эквивалентно паровой установке мощностью приблизительно
в 9540-25/5,5=40000 л. с. при передаче котлами в час около
140 000 000 кал; между тем как 6 батарей проекта поглощают в час
всего 30 000 000 кал, т. е. напряжение поверхности нагрева в
нефтеперегонном процессе в 4,6 раза меньше, Чем в паровом котле.
18 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 21, лл. 1—9. Доклад ранее опубликован
не был. (Примеч. ред. кол.).

О проекте нефтеперегонного завода
49
Из имеющейся в проекте таблицы расхода тепла на отгон
продуктов видно, что в 8 керосиновых кубах одной батареи
поверхностью нагрева 680 м3 передается около 85 000 000 кал в сутки,
а в 13 масляных кубах поверхностью нагрева 910 м2 передается
35 000 000 кал в сутки, следовательно, масляные кубы работают
при передаче тепла в 3,2 раза меньше по сравнению с
керосиновыми.
Керосиновые кубы отгоняют 38,5%, что дает в час 13 200 кал
на 1 м2. В американской практике по данным Белла 1 м2
поверхности нагрева может давать при непрерывной перегонке 83 кг
погонов, т. е. в 4 раза больше.
Число и размеры керосиновых кубов приняты на основании
опыта с целью получения более дробных фракций, а
следовательно, и более чистых продуктов.
Размеры цилиндрических кубов в США, имеющие поверхность
нагрева одинаковую с проектными (около 100 м2): диаметр
D=4,5 м, длина L=13,7 м, т. е. размеры проектных кубов меньше.
Это уменьшение достигается благодаря введению в них жаровых
труб, что представляет значительное преимущество при
непрерывной перегонке.
Приведенные выше цифры показывают, что при составлении
этой части проекта величина коэффициента надежности действия
принята очень осторожно и размеры кубов взяты по образцам,
выработанным безусловно надежной практикой бакинских
перегонных заводов.
Размеры шлемов и отводящих труб вполне гарантируют как
начальную дефлегмацию, так и умеренную скорость движения
паров погонов.
Решение вопроса о числе кубов для отгона данного количества
продуктов связано с устройством дефлегмаций и со стоимостью
эксплуатации того или иного числа кубов. При большем числе их
разница между температурами смежных кубов меньше, погоны
поэтому получаются из каждого куба более однородного состава
и лучшего качества, причем требуется меньшее устройство
дефлегмации, а следовательно, и меньшая потеря тепла, но зато больший
расход на установку кубов. Наоборот, при малом количестве кубов
необходима большая и последовательная дефлегмация, требующая
более сложных конструкций. Сравнительная стоимость устройства
и эксплуатации двух таких вариантов может указать путь для
решения этого вопроса. Так, в США имеются установки с одним
трубчатым кубом и большей дефлегмацией. У нас в России 36 лет
тому назад был заявлен патент тоже на один трубчатый куб и
на особую систему дефлегмаций, дающей самые разнообразные
продукты. Это дело не получило у нас надежного развития по
причинам, не зависящим, конечно, от идеи перегонки. В США путем
продолжительного опыта, стоящего больших денег и трудов,
получают необходимые данные для проектирования и приходят

Нефтепереработка
к практическому осуществлению идей, дающих наивыгоднейшие
комбинации, что и вводится впоследствии в практику
производства. У нас же никаких практических и расчетных данных для
проектирования кубов не имеется.
Не менее сложным является вопрос о числе батарей для
данного большого количества перегонямой нефти. [Например, для]
нашего случая [стоит] вопрос, строить ли три батареи или четыре,
или пять, или, как принято в проекте, восемь батарей. Восемь
батарей по 21 кубу дают 168 кубов и создают большую сеть труб,
проводящих нефть, пар и отводящих продукты. Постройка
четырех батарей, конечно, значительно упростила бы эксплуатацию и
стоила бы дешевле. Разница, помимо качества продуктов,
получалась бы только в следующем: при восьми батареях имеется
резерв 7т, а при четырех — 7з, и только примеры эксплуатации
больших нефтеперегонных установок могут дать надлежащий
материал для решения этого вопроса. В этом случае необходимо иметь
достаточно верные данные относительно допускаемой гибкости
перегонной батареи, т. е. до какого предела имеется возможность
увеличивать ее производительность выше проектной нормы.
В случае, например, установки паровых котлов больших
станций при проектировании принимается за основу наивыгоднейшее
нормальное количество пара, даваемое котлом, затем дается
максимум производительности, не нарушающий надежности котла.
Обыкновенно максимум берется [равным] 1,25 нормальной
производительности и в таком случае при остановке одного котла
нормальную работу пяти котлов могут выполнять четыре котла.
Количество паров и их скорость
Среднее количество паров отгонов в больших кубах при
производительности 43 000 кг в сутки на 1 куб [составляет] 0,5 кг
в секунду, а перегретого пара Vs кг/с. Принимаем среднюю
температуру погонов 170° С и абсолютную 443 К. При удельном весе
паров бензина 3 кг/м3 объем паров бензина при указанной
температуре19 составит 0,218 м3, а объем перегретого пара —0,247 м3.
Суммарный объем будет 0,465 м3. Площадь поверхности нефти
в кубах 32 м2. Начальная скорость паров, отнесенная к
поверхности зеркала испарения, будет около 15 мм/с. Для первого куба эта
скорость 10 мм/с, для третьего — около 20 мм/с, а для малых кубов,
принимая те же рассуждения и их абсолютную температуру паров
537 К, получим соответствующую скорость, равную 25 мм/с,
причем приведенные цифры дают среднюю величину. В
действительности, вероятно, расход водяного пара должен постепенно
возрастать от первого куба до восьмого. Главный расход тепла в керо-
19 Рабочее давление в кубах не указано. (Примеч. ред. кол.).

О проекте нефтеперегонного завода
51
синовых кубах идет на нагревание нефти и составляет 13 000 000 кал
для первого куба и 8 000 000 — для восьмого куба. На испарение
погонов идет во всех керосиновых кубах сравнительно меньшая
величина, незначительно отклоняющаяся от средней 2,3 млн. кал.
Ввиду этого керосиновым кубам приданы переменные размеры,
а именно: три больших куба и пять кубов меньшего размера.
Казалось, было бы лучше иметь все восемь кубов одинакового
размера. [Это] дает упрощение в общем устройстве батарей, но
вызовет последовательные изменения в размерах холодильника.
Одинаковое же количество продуктов дает возможность иметь
однообразные холодильники, но разные кубы.
Масляные кубы
Переход от керосиновых кубов к масляным не вполне
соответствует принятому делению 8 и 13, как это видно из прилагаемой
диаграммы20.
Среднее количество погонов на 1 куб составляет 23 000 кг
в сутки. На 1 м2 приходится в час 12 кг, и количество
передаваемого на 1 м2 тепла 1600 кал. Куб дает* 0,27 кг/с погонов и
пропускает 0,21 кг/с водяного пара.
Процесс перегонки под вакуумом. Давление паров
в паровом пространстве куба может падать до 0,1 атм. Удельный
вес масляных паров 4 кг/м3. Средняя температура 360° С;
абсолютная 633 К. Вес 1 м3 паров дистиллята при данной температуре
2,2 кг. Вес 1 м3 водяных паров равен 0,034 кг, что дает суммарный
объем около 7 м3/с. Площадь поверхности нефти в кубе 25 м2.
Скорость паров выходит около 0,3 м/с, т. е. в 20 раз больше
сравнительно с керосином. При объеме нефти в кубе 20 м3 в секунду
поступает 7 м3. Это вызывает энергичную агитацию21 и
значительный подъем уровня жидкости, что требует особых мер
предупреждения возможных перебросов нефтяных частиц в пары
дистиллятов. Насколько велика будет агитация, видно из следующего
примера. Если бы такой куб был обращен в паровой котел среднего
давления (6 атм) с парообразованием 25 кг/с на 1 м2, то объем
пара был бы 0,136 м3/с, т. е. в 51 раз меньше по сравнению с
перегонным процессом, а между тем, при столь незначительном
сравнительно объеме такой котел может дать влажный пар, содержащий
не меньше 0,5% влаги.
Отсюда видно, насколько необходимы в масляной перегонке
предохранительные меры от возможности перебросов, и этим
можно объяснить малую напряженность их поверхностей нагрева и
установку на проектированных кубах объемистых шлемов. Масля-
Указанную диаграмму в архиве найти не удалось. (Примеч. ред. кол.).
Имеется в виду перемешивание жидкости паром, что приводит к подъему
уровня жидкости. (Примеч. ред. кол.).

52
Нефтепереработка
ыым кубам приданы размеры по образцу заграничных установок
для высокого вакуума, причем производительность их согласована
с практикой бакинских заводов.
По докладу Штейншкейдера при высоком вакууме и
соответствующем количестве водяного пара масло, кипящее при давлении
1 атм при 500° С, перегоняется при температуре 320° С. Вакуум-
кубы для масла работают в США на 250 установках. Опыты с
кубом размерами в 3—10 м, показали, что при вакууме 25 мм рт. ст.
расход топлива значительно уменьшается, выход масла на 4%
больше, качество его лучше и серной кислоты на очистку идет
вдвое меньше. Хотя в его же докладе упоминается, что некоторые
сорта масла лучше перегонять без вакуума.
Значение водяного пара в перегонке — понижать парциальное
давление паров масла. Величина вакуума, количество водяного
пара и парциальное давление связаны известной формулой. Но
эта формула не [применима для] определения температуры
выделения паров дистиллята при понижении давления, и
практических данных в этом отношении не имеется. По опытам Ренье для
бензина при уменьшении давления от 754 до 76 мм рт. ст.
температура кипения падает от 80 до 0° С. Для древесного спирта при
падении давления от 2400 до 149 мм рт.ст. температура падает
от 100 до 30° С, т. е. на 70° С. Но для дистиллятов керосина и
масел таких цифр не имеются.
Так как водяной пар, идущий к кубам, требует расхода тепла
почти вдвое больше по сравнению с расходом на перегонку в
кубах, то замена пара каким-либо газом является будущей задачей
нефтеперегонного дела. Имеются даже проекты заводов с заменой
пара газом. Здесь кстати упомянуть мнение И. Н. Стрижева, что
для замены водяного пара надо употреблять газ, родственный
нефти. Возможная справедливость такого положения может найти
подтверждение в законе диффузии газа, а именно: скорость
диффузии газа через жидкую пленку прямо пропорциональна
коэффициенту растворимости газа в жидкости и обратно
пропорциональна корню квадратному из плотности газа.
В современных перегонных аппаратах США, состоящих из
трубчатого змеевикового куба, перегонка ведется без водяного
пара и здесь, вероятно, каждый легкокипящий погон является
заменой водяного пара для вышекипящих погонов. Ускоренное
движение перегоняемой жидкости способствует лучшей передаче
тепла, чем и объясняется более высокая производительность такой
трубчатой поверхности. Смесь образовавшихся паров жидкости
поступает в дефлегмационные колонны, где и происходит
разделение на фракции.
Конструкция кубов и толщина их стенок, данные в проекте,
подтверждаются расчетом на внешнее давление 1 атм. Внутренние
жаровые трубы гарантируют от опасной деформации оболочек под
влиянием высокой температуры топочных газов.

О проекте нефтеперегонного завода
53
Паровое хозяйство
Водяной пар входит в керосиновые кубы, перегретые от 145
до 180° С, и в масляные — до 320° С. Расход пара 74 000 кг в сутки
для керосиновых кубов на одну батарею; на масляные кубы одной
батареи расходуется 240 000 кг. На прилагаемой при сем
диаграмме 22 показано количество тепла в последовательном порядке как
на перегонку, так и на парообразование. Всего требуется на одну
батарею 387 000 кг пара в сутки, требующих 292 000 000 или около
300 000 000 кал на одну батарею, а при перегонке на одну батарею
расходуется 120 000 000 кал.
Коэффициент полезного действия паровой установки принят
в проекте 0,8, а коэффициент полезного действия перегонки —
0,785. Первая цифра достижима, но вторая преувеличена, так как
по америанским данным наибольший коэффициент полезного
действия перегонки надо считать 0,65. Особенно низок должен быть
коэффициент в теплорасходе масляными кубами. Температура
гонки велика (от 300 до 380° С),, следовательно, потеря с уходящими
газами будет значительная и вследствие слабой напряженности
поверхностей нагрева потеря от лучеиспускания должна быть
значительно больше, чем в керосиновых кубах.
Упомянутый выше общий суточный расход пара соответствует
часовому расходу 16 200 кг, требующему 750 м2 поверхности
нагрева в каждой батарее, а для шести батарей 4500. м2. В проекте
предположено установить котлы в количестве 6000 м2 с
усиленной производительностью 30 кг на 1 м2. Суммируя все сказанное,
имеем следующие вероятные цифры расхода тепла на одну
батарею в сутки:
перегонка - 120 000 000 : 0,6 =200 000 000 кал
пар водяной - 300 000 000 : 0,75=400 000 000 кал
Всего: 600 000 000 кал
Отсюда видно, насколько существен вопрос об экономии парового
хозяйства при керосино-масляной перегонке нефти.
Расчет нефтеперегонного завода
Расчет начинается с определения количества воды,
необходимого для перегонки. В проекте прямо принята цифра 80000 τ по
книге Белла или около 7 000 000 ведер в сутки.
Котлы и перегонка дают, как мы видели, 600 000000 кал/сутки;
вычитая отсюда 73 000 000 кал/сутки на нагревание продуктов при
очистке и 37 000000 кал/сутки, находящихся в гудроне, будем
Указанная диаграмма в архиве В. Г. Шухова отсутствует. (Примеч. ред.
кол.).

54
Нефтепереработка
иметь 490000000 кал/сутки, поступающих в холодильник. При
нагревании охлаждающей воды в среднем на 35° С получим
14 000 т/сутки на одну батарею, а на шесть —84 000 т/сутки.
В действительности может оказаться, что нагревать воду на
35° С для легких погонов не представляется выгодным, а потому
количество воды, указанное в проекте, должно быть увеличено.
Качество воды по проекту неизвестно, и если будет употребляться:
морская вода для охлаждения, то придется еще пользоваться
добавочной водой для питания котлов. Рабочая поверхность котлов
6000 м2 способна давать 180 000 кг пара в час, что потребует еще
добавочное количество воды около 4500 т/сутки. Эти цифры
показывают, что водоснабжение является существенной частью завода,,
но оно в проекте детально не разработано.
Перегонные кубы
При расчете производительности перегонных кубов батарей
цифры, принятые в проекте, сопоставляются с величинами
действующих в Баку батарей, причем размеры керосиновых кубов на
12% больше против даваемых сравнением. Производительность и
число масляных кубов даны на основании имеющихся примеров-
бакинских масляных батарей23.
Заметка о патентах
по перегонке и разложению нефти
при повышенном давлении24
1. Первый русский патент на аппарат для непрерывной
дробной перегонки нефти Шухова и Инчика был заявлен в 1886 г. и
получен в 1888 г. за № 13200. Аппарат был осуществлен в 1889 г.
в Баку и с разными переделками работает до сих пор. В аппарате
перегоняемая нефть вводилась навстречу парам дистиллятов (А) 2\
2. Второй патент на дефлегматоры (В) для кубов
периодической и непрерывной перегонки заявлен в 1888 г., получен в 1890 г.
за № 9783.
3. Третий русский патент на прибор для дробной перегонки и
разложения нефти под значительным давлением заявлен в 1890 г.
и получен в 1891 г. за № 12926.
23 На этом имеющаяся в архиве В. Г. Шухова рукопись доклада кончается
(Примеч. ред. кол.).
24 Статья опубликована в журнале «Нефтяное и сланцевое хозяйство».
1923, № 10. (Примеч. ред. кол.).
25 Латинскими буквами А — Η автором обозначены основные особенности
русских патентов для облегчения сравнения с американскими
патентами. (Примеч. ред. кол.).

Заметка о патентах по перегонке нефти
55
Особенности этого последнего патента заключаются в
следующем: (С) поверхность нагрева обыкновенных цилиндрических
кубов заменена трубами, причем трубы могут быть изогнутые
спиралью (D) или прямые (Е). При недостаточности естественной
циркуляции для удаления осадков кокса в трубах, а равно и для
лучшей передачи тепла вводится искусственная циркуляция (F).
Цилиндрический котел, в котором заканчиваются трубы, играет
только роль объема для отделения паров и газов от жидкости (G).
Перегоняемая жидкость может быть вводима в цилиндрический
котел для дефлегмации (Я).
Казалось бы, что перегонный аппарат, сконструированный на
основании трех упомянутых выше патентов, должен быть
универсален, т. е. отвечать всем требованиям промышленности, давая
самые разнообразные продукты перегонки и разложения.
Например, для разложения можно пускать в циркуляцию одну жидкость,
а в верхний барабан через дефлегматор другую, можно
регулировать произвольное давление в перегонном аппарате и в
холодильниках и т. д.
Но прибор по последнему патенту не получил промышленного
осуществления, мои работы по перегонке прекратились, и затем
в течение 32 лет мне не пришлось следить за ходом
прогрессивного развития этой отрасли нефтепромышленности.
Строго говоря, в приборе последнего патента нет ничего
выдающегося в смысле изобретательности.
Для каждого, занимающегося водотрубными котлами (а мне
приходилось работать в этой области; имеются патенты на
водотрубные котлы системы Шухова26) и немного знакомого со
свойствами нефти в отношении зависимости состава дистиллятов от
давления и температуры, должно быть ясно, что для работы при
большой температуре (до 400° С) и при большом давлении (до
10 атм) прибор должен иметь поверхность нагрева трубную,
подобно водотрубным котлам.
Для избежания накоплений осадков кокса в трубах должна
быть циркуляция. Если уклон труб не дает хорошей естественной
циркуляции, то следует вести искусственную. Далее, очевидно,
что прибор должен иметь дефлегматор. Как пример, можно
привести опубликованный в 1928 г. в журнале «Engineering» патент
на перегонный аппарат Стирлинга, состоящий из водотрубного
котла Стирлинга с приставленным к нему дефлегматором.
Патент заявлен мною в 1890-м году. (Примеч. автора).

56
Нефтепереработка
Американские патенты
Не следя в течение 32 лет за литературой по перегонке,
ограничусь пока выписками из новейшего сочинения, издания 1923 г.—
American Petroleum Refining by Η. S. Bell.
1. Зависимость выхода дистиллятов разложения от
температуры и давления была известна давно и имеются патенты Dewar
1890 г. на разложение (крекинг) под давлением в кубе и
холодильнике. Описание патента не дано.
2. Первый патент, послуживший началом промышленного
применения крекинга, принадлежит Бартону № 1049667; 1912 г. Эта
система изменилась и усовершенствовалась дальнейшими
патентами Бартона и других и получила широкое распространение под
именем Бартона—Кларка. Патент Кларка № 1132163, 1915 г.
Особенность системы Бартона—Кларка — впуск жидкости в верхний
ненагреваемый барабан (А и Я27 — рус[ского] патента).
3. Патент Исома № 12852000, 1916 г., дающий прекрасные
практические результаты. Особенность: трубчатая поверхность прямая
вертикальная (Е — рус[ского] патента); усиленная искусственная
циркуляция насосом для удаления из труб кокса (Е — рус[ского]
пат.).
4. Система Даббса, патент № 1123502, 1915 г. Особенность:
перегоняемая жидкость проводится по спиральной трубке (D —
рус[ского] патента), нагреваемой в топке, из спирали поступает
в вертикальный цилиндр и через дефлегматор в холодильник.
Благодаря большой скорости [жидкости] в трубах не оседает кокс, он
отлагается в цилиндре, откуда периодически удаляется. Описание
процесса совпадает с описанием русского патента.
Из этого краткого очерка видно, что русская нефтяная
промышленность может спокойно строить аппараты для крекинга по
любой из описанных систем, без упреков со стороны американцев
в «даровом позаимствовании» 28. Конструкция американских
аппаратов окончательно еще не установилась и, по словам
американских специалистов, проходит период постепенного
усовершенствования, сопровождаемого патентами.
27 Совпадающие описания американских и русских патентов обозначены
одними и теми же буквами в скобках. (Примеч. автора).
28 См. ряд статей в № 16 «Нефтяного бюллетеня» от 15 октября 1923 г.
(Примеч. автора).

Крекинг-установка Шухова-Вольфа 57
Крекинг-установка Шухова — Ввльфа 29
Все известные нам крекинг-установки имеют очень большие неудобства
и недостатки. Образование кокса в нагревательных сосудах печи и
реакционной камере влечет за собой остановки для чистки от него через
сравнительно короткий срок — максимум через месяц непрерывной работы,
вызывает ряд дополнительных работ как по очистке от него аппаратуры, так
и уборке извлеченного кокса с территории завода. Образование кокса и
чистка его вызывает быстрый износ труб и дорогостоящей реакционной
камеры. С другой стороны, наличие сосудов большого диаметра, находящихся
под большим давлением при высокой температуре (реакционная камера,
теплообменные аппараты) вызывает трудности в изготовлении, а также в
эксплуатации. Эти недостатки могут быть устранены лишь путем
многократного крекирования, причем в каждый период разложения крекинг был
бы не полным, а частичным, без реакционной камеры и теплообменных
аппаратов, находящихся под высоким давлением и температурой, где скорость
движения крекируемого продукта мала.
Такой крекинг был запатентован В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым в
1891 г. Установка состоит из трубчатой печи. По выходе из печи нефть
проходит редукционный вентиль, пройдя который нагретый продукт при
давлении около атмосферного (1,1—1,2 атм) вступает в испаритель
(эвапоратор). Туда же одновременно вводится сырье. Тяжелый остаток из
нижней части испарителя отводится в мерник, а остальная часть испарившегося
продукта поступает в дистилляционную камеру, откуда тяжелая
сконденсировавшаяся флегма отводится к насосу, а затем в печь. Более легкие части
из дистилляционной камеры поступают в ректификационную колонну,
конденсатор, холодильник и мерник; полученный газ через газопромыватель
отводится в газгольдер. Ввиду того что, во-первых, в трубчатую
нагревательную камеру поступает только флегма из дистилляционной камеры,
и во-вторых, продукт в печи находится очень короткое время, то в установке
не образуется кокса, ни в трубах, ни в испарителе, где получается
тяжелый остаток. Флегма в трубах печи оборачивается несколько раз, так что
процесс крекинга идет дробно, к чему приходят сейчас американцы.
Внутри труб печи вставлены стержни. Назначение стержней — пересоздать
достаточную скорость движения и иметь в то же время достаточную
поверхность нагрева (сократить время пребывания крекируемого продукта в печи).
Бри таком устройстве будет лучше идти нагрев, легче очистка труб.
Заменяя один диаметр стержней другим, мы можем создавать нужную нам
скорость движения крекируемой жидкости. Удалив стержни и
редукционный вентиль, мы можем работать, как на обыкновенной трубчатой
перегонной установке. Высокое давление имеется только в трубах печи, других
же сосудов большого диаметра, находящихся под высоким давлением и
высокой температурой, нет.
29 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 34, лл. 1—9. Авторство рукописи не
установлено; она дает достаточно подробное описание конструкции
установки Шухова для крекинга нефти и результаты испытаний. (Примеч.
ред. кол.).

58
Нефтепереработка
Описав патент Шухова и Гаврилова, я перехожу к опытам, которые мне
пришлось делать на подобной установке, построенной в Германии Вольфом.
Установка Вольфа состоит из печи, где крекируемый продукт
нагревается в трубах с внутренним диаметром 25 мм и наружным 37 мм и в трубах
с внутренним диаметром 14 мм и наружным — 25 мм.; общая поверхность
нагрева 25 м2. По выходе из печи продукт поступает в систему для
уменьшения давления и для фракционирования. Падение давления в системе
наступает после того, как выходящий из печи продукт пройдет через
дроссельный вентиль. Поступающий после этого крекируемый продукт в
нижнюю часть фракционной колонны (экспансионная или расширительная
камера, испаритель) выщелачивается маслом и отчасти охлаждается посту-
пающим на перегонку свежим продуктом и «обратным маслом». Тяжелые
фракции выходят из (испарителя) нижней части фракционной колонны,
после чего охлаждаются водой до температуры 20—60°, при которой
тяжелые фракции еще не застывают. Продукт, выделяющийся на одну ступень
выше в дефлегмационном устройстве (дистилляционной колонне) и
называемый нами «обратное масло», может быть по желанию или вовсе
выведен из цикла или же вновь поступит в печь разложения.
Таким образом, крекируемый продукт при нормальной работе больше
чем один раз проходит через печь. Конечными продуктами процесса
являются газ, крекинг-бензин и тяжелое масло. Употребленное сырье при
нормальной работе подается в систему или непосредственно насосом или путем
впуска его в нижнюю часть дефлегмационного устройства (испаритель), где
оно служит средством для охлаждения крекируемых продуктов и вместе
с тем подвергается предварительной перегонке. Тогда тяжелые и асфальто-
образные части выделяются из системы вместе с тяжелым маслом и, таким
образом, они вовсе не попадают в крекинговую систему. Относительно легко
кипящие части, смешанные с «обратным маслом», попадают через приемник
в насос. Соотношение между тяжелыми остатками (обратным маслом) и
бензином может варьироваться в определенных пределах во фракционном
устройстве путем соответствующего охлаждения и способа работы. Эта
возможность регулирования дает нам способ получать весьма разнообразные
конечные продукты.
Установка, на которой производилось испытание, пропускала до 5 τ
сырья в сутки. Емкость залива всей аппаратуры была 2250—2300 л; отсчеты
температуры, количества сырья и все замеры делались через каждые два
часа. В печи делалось одновременно 11 измерений температуры в разных
местах с помощью электрических пирометров. Жидкое топливо
отчитывалось простым замером мерика. Газ, получаемый и расходуемый на
отопление печи, измерялся газовыми часами. Электрический ток30, потребленный
для привода насосов и воздуходувки, отсчитывался по счетчику; расход
охлаждающей воды определялся водяным счетчиком. Отсчет газа делался
по выходе из газопромывочного аппарата, причем каждые два часа изме-
Имеется в виду расход электроэнергии. (Примеч. ред. кол.).

Крекинг-установка Шухова-Вольфа
59
рялся его удельный вес. В конденсационном устройстве температура
измерялась в верхней части испарителя, в дистилляционном аппарате вверху
и внизу и в верхней части колонны Рашига, а также в дефлегматоре.
Температура тяжелого масла измерялась по выходе из дистилляционной
колонны. Температура газа измерялась по выходе из газопромывочного
аппарата. Измерения температуры проводились с помощью термоэлементов.
Давление в аппаратах измерялось самопишущими манометрами у насосов при
входе в печь, перед дроссельным клапаном в испарителе, в колонне Рашига.
Для опыта взято Бакинское соляровое масло удельным весом 0,860 кг/л
<со следующим выходом продуктов:
Температура, °С 211-250 250-300 300-350
Выход продуктов, % 16,5 46,8 27,7
Остаток 8,6%, потеря 0,4%, температура вспышки 100° С, элементарный
анализ: С=86,63%, Н=13,14%.
Перегнано было 56,7 т. Процесс длился 261 ч. Получено: бензина
удельным весом 0,757 кг/л —63,3%; газа (вес 1 м3 — 1,4 кг) —14,7%; тяжёлого
остатка удельным весом 1,06 кг/л — 20,4%; потери— 1,6%.
Израсходовано топлива: жидкого — 834 кг; газа — 5000 м3;
эквивалентное количество жидкого топлива — 7500 кг. Всего топлива в пересчёте на
нефть израсходовано 7500+834=8334 кг, или 14% сырья. Электрической
энергии израсходовано 2157 квт-ч в пересчете на топливо около 2% по
отношению к сырью. Воды для охлаждения израсходовано 480 м3.
Разгонка общей пробы крекинг бензина удельным весом 0,757 г/см3:
Температура, °С 45 60 70 80 90 100 110 120
Выход продуктов, % первая 3 0 10 15 21 27,5 33,5
капля
Температура, °С 130 140 150 160 170 180 190 200
Выход продуктов, % 40 47 53 61 68 75 81 88
Остаток —9%, потеря —3%, элементарный анализ: С=85,5%; Н=14,1%;
S=0,03%. Удельный вес остатка — 1,06 и/о, температура вспышки— 130° С,
вязкость #50=66; £"75=9,9; #юо=3,93.
Разгонка остатка:
Температура, °С 100 100-150 150-200 200-250 250-270
Выход продуктов, % 4,1 12,7 11,5 14,5 8,5
Остаток —48,3%, потеря 0,4%. Удельный вес обратного масла 0,947 кг/л.
Результаты разгонки:
Температура, °С 215-250 250-300 300-350
Выход продуктов, % 18,6 52,9 20,5

60
Нефтепереработка
Остаток — 8%, вязкость £20 = 1,40, £,5о=1,1, #75=1,0, элементарный анализ:
С —89,4%, Н=10,1%, S —0,1%, О — 0,4υ/ο· вспышка в открытом чане при
82° С.
Характеристика газа:
Сдельный вес газа по отношению к воздуху — 1,19—1,14.
Вес 1 м3 газа при давлении 760 мм. рт. ст. - 1,5 кг.
Теплотворная способность 1 м3 газа - 15 500-17 000 кал
Элементарный анализ газа: С —79,9%, Н—17,7%, остаток — 2,4.
Во время одного из сделанных на заводе испытаний газ после
промывки был два раза пропущен через активированный уголь, причем паром
было извлечено из угля 98 см3 бензина удельным весом 0,687, или 66 г из
1 м3 газа. Это показывает, что при крекинге возможно получить очень
легкий бензин путем устройства поглотительных аппаратов. Это составляет
0,8% от сырья, взятого в переработку. Его можно получить до 1%.
Промывка газа соляркой [(до промывки удельный вес 0,862 кг/л,
начало кипения 213° С; после промывки — 0,842 кг/л, 60° С) ]:
Температура, °С до 100 150-200 200-250 250-300 300-350 Остаток
Выход продуктов -/1,4 -/17,7 17,1/- 45,6/45,5 28,5/23,7 8,8/9,4
Примечание. Слева от косой черты данные до промывки, справа — после.
Крекинг мазута [происходил в течение] 68 ч. Качество мазута:
удельный вес 0,898 кг/л, температура вспышки 134° С, вязкость Е2о=21, £5о=3,92.
Переработано 15,5 τ мазута, получено бензина 7020 кг (45%) удельным
весом 0,766 и газа 1629 м3 (2280 кг—14,7%), остаток 6060 кг (39,2%),
удельным весом при 27° С 0,980 кг/л; потеря 1,1%. Сожжено топлива:
жидкого 2115 л удельным весом 0,880 кг/л (1861,2 кг), газа 467 м3 (653,8 кг), что
эквивалентно 982 кг мазута.
Итого израсходовано топлива, считая на мазут, 2823 кг; от перегнанного
сырья это дает 18,3%. Электрической энергии потрачено 617 квт-ч, или
около 2% в пересчете на сырье.
Разгонка средней пробы крекинг-бензина, полученного из мазута,
удельным весом 0,756 кг/л:
Температура, °С
Выход продуктов, %
Температура, СС
Выход продуктов, %
Остаток — 2%, потеря — 3%.
Разгонка тяжелого масла (остатка) удельным весом 1,06 кг/л при 15° С»
Разгонка проводилась при высоком разрежении (2 мм. рт. ст.) в колбе
Энглера:
29
первая
капля
150 160
56 64
50
2
170
73
90
18.5
180
77
J 00
23,5
190
83
110
28
200
88
120
35
210
91
130
41
220
94
140
48
227
97

Крекинг-установка Шухова-Вольфа
61
Темпера- 100 100-150 150-200 200-250 250-270
тура, °С
Выход, % 4,1 12,7 11,5 14,5 8,5
Цвет желтый, светло-ко- светло-ко- темно-ко- темно-ко-
прозрачный ричневый ричневый ричневый ричневый
прозрачный прозрачный прозрачный прозрачный
Остаток — 48,3% (черный хрупкий), потеря 0,4%.
Остаток коксования дистилляционного остатка — 39,8% (кокс спекся).
Остаток коксового масла — 17,4% (кокс спекся).
Характеристика асфальта: не растворяется в легком нормальном
бензине 5,5%; в эфирном алкоголе — 3,5%; при 0° С — вид жидкой мази, при:
+5° С не течет.
Вспышка в открыт [ом] тигле — 130° С.
Вязкость: £5о=6,6, #75=9,9, £юо=3,3.
Количество иода по Галусу — 21%.
Элементарный анализ [асфальта]: С — 90,9%, Η — 8,4%, зола 0,1 %г
О-0,5%, S - 0,1.
Теплотворная способность высшая — 9900 кал/кг.
Во время работы режим не нарушался, процесс шел нормально после
12—18 ч от начала. Температуры распределялись следующим образом:
температура жидкости в печи по выходе 440—460° С, перед дроссельным
клапаном 430—440° С, после дроссельного клапана в испарителе 320—310° С,
в дистилляционном аппарате внизу 240—260° С, вверху 230—240° С, колонна
Рашига — 172—186° С, [температура] продукта, выходящего из
дистилляционного аппарата, 180—186°С, масла обратного хода 130—140° С до
холодильника и 38—45° С после холодильника. Давление у насоса 90—100 атм,.
у печи 70—75 атм, у дроссельного клапана — 50—55 атм, в
испарителе 1,1 атм.
Весь процесс шел ровно без всяких перебоев круглые сутки.
Самопишущие манометры показывали все время одно и то же давление, что видно
было по контрольным лентам. Это указывает на то, что в трубах не было
сужения, т. е. образования кокса. После опыта аппаратура была вскрыта
мною и оказалось: в испарительной камере находился аморфный шлам из
грязи и кокса. В конце труб отложения кокса не было замечено, за
исключением труб, выходящих из печи, где перочинным ножом мне удалось
соскрести корочку кокса толщиной 0,1—0,2 мм. В колонне Рашига кольца
были покрыты налетом, анализ которого показал, что в нем содержится
воды 7,2% и золы 81%. На трубах д[иаметром] 25 мм тоже был налет, по
исследовании оказалось: воды — 3,4%, золы — 63%, причем много было
ржавчины и окалины.
Установка весьма проста, компактна и удобна в обращении.
Из описанного видно, что установка имела несколько повышенный
расход топлива, это объясняется, главным образом, ее опытным характером,
малым масштабом, а с другой [стороны] самим ходом процесса
(многократностью). Но все это должно окупиться длительной работой аппарата*
отсутствием кокса и дешевизной всей установки, которую легко
осуществить на заводах СССР.

62
Нефтепереработка
Непрерывно-действующий нефтеперегонный
аппарат системы В. Г. Шухова 31
За последнее время все чаще и чаще начинают появляться описания
систем нефтяной перегонки (Трембли — в Америке, Борманн — в Германии),
существено отличающихся от нобелевской.
Новые проекты российских нефтеперегонных заводов и проекты
инженеров М. С. Ракитина, С. А. Задохлина, подобно упомянутым выше
основанные на регенерации тепла, а также полемика по этому вопросу имели
целью выяснить, в какой же мере, наконец, регенерация тепла, нашедшая
себе практическое осуществление в Грозном (2-й завод) и рекомендуемая в
новых проектировках, имеет преимущества перед нобелевской батареей
и прочно укоренившимися способами перегонки.
Все это вместе взятое говорит за то, что в нефтяной технике наступил
лериод переоценки старых систем — в поисках более экономичных и гибких.
Таким образом, надо полагать, что перегонка с регенерацией тепла
только теперь вступает в область дискуссии и, вероятно, еще долго будет
предметом обсуждения.
В полемике по этому вопросу обычно фигурирует установка,
имеющаяся на заводе имени «Красного Профинтерна» (б. Владикавказской ж. д.),
хотя в практике имеется еще одна установка — это непрерывно
действующие нефтеперегонные кубы системы инженера В. Г. Шухова, работавшие
в Баку в числе пяти агрегатов (патент 1886 г).
Несомненно, что оценка идеи регенерации могла бы быть сделана в
полной мере, лишь [при наличии] всех конструкций указанного типа.
Поэтому было бы небесполезно дать описание устройства и работы этого
аппарата, работавшего много лет в Баку (завод б. «С. М. Шибаева и К0») гладко
и столь же продолжительно, как и нобелевские батареи.
Данная статья и посвящена указанной задаче, но не касается, однако,
конечных выводов о пригодности системы. Надо все-таки думать, что
довольно трудно возражать против идеи регенерации тепла вообще и также
трудно считать существующие установки идеальным конструктивным
воплощением идеи. Несомненно, найдется много точек приложения, где творческая
мысль могла бы дополнить многое в существующих конструкциях и внести
в них то, что приблизило бы их к выполнению современных задач.
Устройство аппарата
Аппарат системы В. Г. Шухова является непрерывно действующим
кубом и представляет как бы переход от периодической гонки к непрерывной
в нескольких кубах, т. е. к батарее непрерывного действия.
Основная мысль, заложенная в его конструкции, заключается в том,
что навстречу отходящим парам дистиллята идет ток нефти, который и
31 Эта статья принадлежит С. А. Вышетравскому и была опубликована в
журнале «Нефтяное хозяйство», 1926, т. 9, № 8. (Примеч. ред. кол.).

С. А. Вышетравский. Нефтеперегонный аппарат Шухова 63
Рис. 1. Схема непрерывно действующего аппарата системы В. Г. Шухова
прогревается теплом этих паров на почве теплообмена путем
непосредственного соприкосновения.
Аппарат состоит из следующих частей (считая от конца — по ходу
нефти, см. рис. 1): подогревателя нефти (2) и скруббера, напорного чана для
урегулирования тока нефти в аппарат (2), трубчатки, играющей роль
подогревателя нефти (3), перегонного небольших размеров куба, нагреваемого
отходящими из топки газами (4), двух колонн с тарелками внутри (5, 6),,
перегонного куба (7), конденсатора (£), холодильника (9) и приемника (10).
Парообразные дистилляты поднимаются вверх по широким трубам »
колонны, играющие роль дефлегматоров. Пары дистиллятов нагревают
холодную нефть, стекающую струями сверху из куба. Нефть падает вниз,,
переливаясь с тарелки на тарелку, и отдает, нагреваясь, свои легкие
фракции. Последние, в свою очередь, поднимаясь кверху, уходят через
отводящую трубу в конденсатор.
Нефть, дошедшая до низа колонок, сливается в куб, где она,
значительно утяжеленная, подвергается огневому подогреву при одновременном
пропускании водяного пара.
Водяной пар можно пропустить также и через нефть, проходящую^
в кубе.
Таким образом, вся система имеет как бы два перегонных устройства*
при огневом подогреве только в одном месте.
Самые легкие фракции собираются в скруббере.
Нефть, поступающая в аппарат, сперва проходит через подогреватель*
где прогревается теплом мазута, прошедшего через трубчатку из огневого
куба.
Выделяющиеся при этом легчайшие пары также могут быть отведены
в скруббер.

64
Нефтепереработка
Аналогичный же подогрев нефти производится как в напорном чане,
так и в кубе; этот подогрев ведется тем же отходящим теплом мазута в
напорном чане и газов в кубе.
Таким образом, утилизируется тепло отходящих газов, тепло паров
дистиллята и тепло отходящего мазута, при условии значительно развитой
поверхности теплообмена.
Погоны, выделившиеся в процессе перегонки, попадают в конденсатор,
состоящий из 10 «карманов», где производится фракционирование идущей
смеси паров с различными точками кипения. Каждая фракция, по мере
конденсации, собирается в отдельном холодильнике, поступая затем в
сборник сообразно сортировке по продуктам. Что касается мазута, покидающего
подогреватель, то он может быть пропущен еще через мазутный
холодильник, если не подлежит перекачке на масляный завод для непосредственной
перегонки на масляных батареях.
Детали устройства
Перегонный куб имеет эллипсоидальную форму, нижний профиль
соответствует цепной линии; крепость стенок достигается устройством
диаметральных упоров, склепанных из угольников; подобные же упоры
располагаются и вдоль куба.
У переднего днища находится сливная двухдюймовая труба для спуска
содержимого куба во время остановки и очистки, а на уровне максимального
заполнения куба — такая же труба с вентилем для выпуска мазута. Степень
заполнения определяется мерным стеклом обыкновенного устройства
наподобие водомерных стекол в паровых котлах. Рядом с этим стеклом
помещается другое, имеющее сообщение с атмосферой, а другим концом
соединенное с внутренним пространством куба. В то время как первое показывает
уровень нефти в кубе, второе дает возможность определить величину
давления паров в кубе (по разности уровней в обоих стеклах).
Питание форсунок и устройство отопления не [имеют] особенностей.
Две четырехдюймовые трубы для впуска нефти, как видно из чертежа,
находятся у задней стены куба, эти трубы лежат в желобах, соединенных
между собой (у переднего днища), образуя один П-образный желоб. Таким
образом, нефть сливается у переднего днища в желоб, она протекает по
желобу в обратном направлении и сливается у заднего днища в самый куб,
падая небольшим каскадом.
Постепенно прогреваясь, нефть течет по направлению к переднему
днищу, затем проходит вертикальный отвод, имеющий отдушину,
находящуюся выше уровня нефти в кубе; через нижнее отверстие этого отвода
(диаметром 3 дюйма) нефть поднимается и выливается из куба.
Длина описываемого куба около 35 футов при ширине в 10 футов и
высоте в самой высокой его части в 5 футов.
Для прогревания водяным паром приспособлено пять паровых линий,
расположенных у дна куба, питающихся из одной паровой трубы, однако
так, что эти паровые 5 трубок находятся на разных уровнях.
Самая нижняя паровая трубка, как залегающая наиболее глубоко, по-

С. А. Вышетравский. Нефтеперегонный аппарат Шухова
65
Рис. 2. Элементы аппарата:
а — слив нефти в кубе; б — тарелка; в — колпак тарелки; г — схема движения
нефти и паров; д — схема устройства конденсатора; е— сборная коробка
лучает пар из отдельной линии, две средние, равно как и последние две,
наименее глубоко лежащие трубки, имеют общее питание.
Дистиллятные пары куба направляются по 12-дюймовым трубам в
колонки.
Колонки. Высота каждой колонки около 10 футов при диаметре
в 50 дюймов; внутренность их загружена шестью тарелочными чугунными
отливками, имеющими легкую покатость внутрь и снабженными
рубчиками, образующими нечто вроде лабиринта. Сходство с ним дополняется еще
поперечными перегородками, являющимися частью той же отливки.
Из рис. 2 видно устройство тарелок. В центре тарелки имеется
отогнутый рукав диаметром в И дюймов и высотой 5—7 дюймов. На этот рукав
насаживается собственно «лабиринт», причем у последнего также имеется
посередине соответственной величины отогнутая часть в виде рукава.
На «лабиринт» насаживается накладка, имеющая форму полого конуса,
насаживаемого острием вверх.
Ход паров и жидкости будет таков: нефть падает сверху на внешнюю
часть конуса, которая испещрена рубчиками, несколько задерживающими
ток жидкости, в силу чего она полнее прогревается. Далее, жидкость
стекает на нижележащую тарелку (диаметр конуса сделан несколько шире
диаметра лабиринта, поэтому нефть, падая струями, на либиринт не
попадает) .
Тарелка перегорожена на две части: слив жидкости имеет место в
одной половине, а затем жидкость переходит на вторую половину и там уже
может быть слита на следующую систему тарелок при помощи второй
сливной трубы.
ι/23 В. Г. Шухов

60
Нефтепереработка
Ход паров нефти более' прост: они поднимаются через широкое
отверстие первой — самой нижней — тарелки, затем, ударяясь о внутреннюю
поверхность конуса (также испещренного рубчиками), заворачивают вниз
и проходят между конусом и лабиринтом, прорываясь через сетку капель,
падающих с конуса; в дальнейшем, поднимаясь к следующей системе
тарелки, они испытывают те же превращения. Эти тарелочные системы
довольно тяжелы и устанавливаются на железных листах, поставленных
вертикально и загнутых с боков; получается ряд упоров, причем эти упоры еще
соединены между собой скрепами на болтах. Отводящие трубки от каждого
«лабиринта» выведены наружу: таким образом мы можем получать
дистилляты уже с этих тарелочных отливок.
Малый куб. При длине в 12 футов и диаметре в 4 фута он имеет
внутри две паровые линии, питающиеся от одной; трубки. Впуск нефти
устроен в нижней части задней стенки, представляя четырехдюймовую
трубу, разветвляющуюся посредством тройника на две трехдюймовые линии,
образующие по петле, по которым нефть направляется в колонки.
Входящая в колонку труба делает загиб для того, чтобы оставить место
для отдушины, направленной кверху, в то время как нижняя часть
входящей трубы служит для слива нефти.
Трубчатка. Это — цилиндр, в нижней части которого помещен ряд
вертикальных трубок, через которые происходит сообщение верхней части
с нижней. Нефть поступает в нижнюю часть цилиндра и, поднимаясь
кверху, заполняет его до определенного уровня, указываемого мерным стеклом,
далее она сливается в малый куб.
Нефть прогревается отходящим мазутом, который входит вверх
трубчатки, проходит между трубками и спускается вниз, направляясь далее и
делая петлевой оборот; последний сделан для того, чтобы держать
межтрубочное пространство всегда заполненным. Если трубчатка почему-либо не
работает, горячиц мазут можно пропускать мимо нее по особым трубам.
Из двухдюймовой трубы, помещенной внизу, можно производить спуск
оседающей воды.
Система переводящих труб устроена таким образом, что можно
миновать любое из звеньев аппарата, пуская нефть и мазут в остальные. В этом
аппарат имеет преимущество перед работающими системами регенерации
Пономарева и Ракитина, где малейшая неполадка в одном из звеньев
влечет остановку всей системы.
На самом верху петли имеется двухдюймовая отдушина для контроля
заполнения трубчатки и выпуска из нее воздуха.
Напорный чан и подогреватель. Устройство их вполне
понятно из рисунков. Нефть прогревается в них отходящим мазутом, причем
сперва он проходит через подогревательные трубки напорного чана, а затем
сквозь трубки большого подогревателя; образующиеся в них легкие погоны
собираются в скруббере. Все описанные части аппарата, кроме колонок,
обложены изоляцией. Ход газов также ясен из рис. 1.
Конденсатор. Он состоит из приемного «кармана» — 68 дюймов
длины, 27 дюймов толщины и 32 дюйма ширины. На 12-дюймовой трубе,
вводящей в этот карман парообразные дистилляты, находится отросток с

С. А. Вышетравский. Нефтеперегонный аппарат Шухова 67
однодюймовой трубкой, позволяющий измерять давление в
конденсационной линии.
Из кармана выходит 8 рядов двойных труб, оканчивающихся несколько
меньшими и поставленными вертикально, причем правые ряды труб
объединены в одну группу, левые в другую. Все эти карманы имеют отводы
в 2,5 дюйма, направляющие собирающиеся в них дистилляты в
холодильник. Так как карманы правого и левого рядов разъединены, то для того
чтобы собрать их дистилляты, выводящие из карманов трубки соединяются
в общую трубу, которая и идет в холодильник.
Противоположный конец труб также имеет ответвления, как это видно
из рис. 2, причем правые и левые ответвления одного ряда соединены между
собой. Таким образом, конденсированные погоны получаются не только из
карманов, но и из промежуточных точек, удваивая возможность иметь
различные дистилляты.
Считая большой карман за «первый», а остальные по порядку номеров,
можно видеть, что из конденсатора получится пять сортов дистиллята,
а вместе с «коленчатыми», которых всего имеется три, считая [и] последний,
так называемый «петлевой» — всего имеется девять погонов.
Холодильник. Холодильник представляет вертикальный ряд труб,
устроенных таким образом, что они всегда являются заполненными
дистиллятом. Все девять холодильников расположены в одном общем чану.
Работа шуховского аппарата
Заполнение ведется через подогреватель и далее по путям, уже
описанным. Шуровка куба начинается уже по мере постепенного его заполнения;
такая предварительная шуровка продолжается около пяти часов, причем
два часа идет на заполнение куба и около трех — на его подогрев.
Перегретый пар вводят сперва в крайние, как наименее глубоко
лежащие паровые линии, наконец, в средние и потом уже в самую глубокую.
Если подогревание нефти в подогревателе идет слишком интенсивно,
то можно, как и в других точках аппарата, путем приоткрывания задвижек
пустить мазут, минуя перегонное устройство, прямо в холодильник.
Предварительная работа аппарата, прежде чем его погоны могли бы
быть сведены в товар, продолжается около 1,5 — 2 ч, после чего каждый
сифон дает погоны установленных качеств.
Контроль работы можно вести по одному из «сифонов» (отбор из
кармана). В начале работы все сифоны дают продукты с приблизительно
одинаковым удельным весом, но, по мере выработки нефти, их качества
делаются различными, характеризуясь присущими им удельными весами.
Начало выделения погонов следующее:
Шлемовой сифон, самый верхний . . . 0,775
сифон пятый (счет снизу) 0,757
четвертый 0,738
третий 0,748
второй 0,756
петлевой 0,760
пробный 0,790
3*

68
Нефтепереработка
Как видно, пока имеет место перемешивание всех фракций, так как
удельные веса еще не распределились по порядку постепенного увеличения.
Характер [дальнейшей] работы можно видеть по табл. 1.
Таблица 1. Удельный вес погонов, кг/л
Время
работы, ч
0,5
1,0
1,5
2,0
Помер сифонов
|
1
0,799
0,802
0,809
0,820
2
0,780
0,792
0,804
0,815
3
0,778
0,789
0,798
0,806
4
0,775
0,779
j 0,780
0,794
5
0,773
0,780
0,790
0,793
6
0,773
0,779
0,783
0,791
7
0,768
0,772
0,779
1 0,785
Скруббер
_
-
-
0,762
Примечание. В течение первых двух часов работы погоны идут в скруббер. Через
два часа после выпуска пара погоны сводятся в товар.
Нормальный ход аппарата характеризуется следующими удельными
весами погонов, причем счет сифонов имеет место в обратном порядке, т. е.
нижний сифон — будет первым, как дающий наиболее легкий погон,
а 10-й — последним, т. е. так:
Сифон
1
6
10
петлевой в товар пробные соляровые
Удельный вес, кг/л 0,803 0,819 0,825 0,817 0,824 0,830 0,831 0,853 0,860 0,870
Удельный вес погонов в скруббере — 0,702 кг/л.
Ход куба по записям через каждые два часа по пробному сифону дает
следующую картину колебаний его работы (табл. 2).
Таблица 2. Удельный вес погонов, кг/л
Номер
аппарата
1
2
3
Номер
аппарата
1
2
3
Время
G
0,825
0,839
0,829
8
0,835
0,833
0,830
10
0,825
0,830
0,833
12
0,829
0,833
0,834
14
0,833
0,833
0,827
16
0,829
0,828
0,832
Время
18
0,829
0,832
0,830
20
0,828
0,830
0,830
22
0,825
1 0,827
0,828
24
0.831
0,832
i 0.828
2
0.833
0,826
0.828
4
0,832
0,836
0,829

С. А. Вышетравский. Нефтеперегонный аппарат Шухова 69
Выделение наиболее тяжелых погонов солярного типа происходит уже
на тарелках; характер погонов можно видеть пз данных табл. 3.
Таблица 3. Характер погонов
Параметр
Удельный вес
погонов, кг/л
1жп по М-П32, °С
Номер тарелок (снизу вверх)
i
0,8752
96
2
0,8687
94
3
0,8653
89
4
0,8632
87
5
0,8594
79
6
0,8562
66
Это показывает, что легкие части уже выделились ранее, т. е. в малом
кубе и в подогревателях. Удельный вес нефти, идущей на перегонку
0,8741 кг/л, температура вспышки iBcn по А—Π 34° С. Качество погонов,
выделенных каждым звеном, таковы: погон из скруббера имеет удельный вес
0,7717 кг/л, до 100° С отгоняется 5,8%, до 130° С отгоняется 49,9%, остаток
43,5%, всего 99,2%.
Таблица 4. Удельный вес погонов
Номер сифона
1
2
3
4
5
6
Удельный
вес
0,8364
0.8243
0,8403
0,8246
0,8171
, 0,8087
'всп> °С
41*
30*
36,5*
31*
26*
22*
Номер сифона
Петлевой
1-й шлемовып
2-й шлемовый
Соляровый
Мазут
Удельный
вес
0,8084
0,8580
0,8586
0,8676
0,8107
*ВСП' с
24,5*
67**
68**
71 **
ИЗ**
* /всп по А-ГГ, ** /всп по М-П.
Температура по Бренкену 125° С, воспламенения 143° С. При нормальном
ходе работы обычное давление в кубе около 6 дюймов нефтяного столба,
но, по мере загрязнения и ухудшения условий работы, давление в кубе
возрастает. В указанных случаях часто получается затрудненный выход паров.
Срок работы аппарата — в зависимости от чистоты нефти; при чистой
нефти он длителен [и] значительно уменьшается в случае работы с нефтью
загрязненной, когда аппарат требует остановки и чистки. Характер
остановки, чистки и побочных манипуляций ничем не отличается от таковых
же, практикуемых при работе с периодическим кубом или нобелевской
батареей.
Пропускная способность описанного аппарата около 14 000 пудов неф! а
в сутки, что при заливе около 1000—2000 пудов составляет десяти-двенад-
цатикратную.
32 iBCn по Μ—Π π гвсп по А—Π — температура вспышки по Мартенсу—Пен-
скому и Абелю—Пеяскому соответственно. (Примеч. ред. кол.).

70
Нефтепереработка
Таким образом, [отличаясь компактностью и сравнительной простотой],
пять таких агрегатов могут заменить большую пятнадцатикубовую батарею
нобелевской системы.
С точки зрения затраты материала несомненно шуховский аппарат
имеет известные преимущества, хотя, вообще говоря, он, разумеется,
сложнее, нежели оборудование нобелевских кубов.
Надлежит обратить внимание на меньший расход воды, так как в
данном случае имеется один лишь холодильник и один конденсатор;
несомненно, что затраты топлива на таком аппарате будут значительно меньше, чем
у нобелевских кубов, или у периодических керосиновых.
Утилизация тепла в самом кубе — здесь несколько ниже, чем у
нобелевских кубов, так как дымовые газы идут лишь в одном направлении, не
омывая более стенок куба, зато газы имеют возможность в последующем
омывать малый куб с выделением оттуда легких погонов, чем, по существу,
компенсируется указанный первый [недостаток].
Надо думать, что работе этого аппарата свойственны некоторые
недостатки в смысле получения светлых продуктов. По крайней мере на
Шибаевском заводе, где эти аппараты работали, создалось убеждение, что погоны,
получаемые из них, не столь чисты, что получается некоторое загрязнение,
вызванное небольшими перебросами капель нефти, увлекаемых в
конденсатор. Это вряд ли могло иметь место при внимательном подборе условий
работы, и скорее следовало бы указать на конденсацию погонов. Поступая
скопом в конденсатор, фракции подвергаются совместному охлаждению и
выпадают в жидком виде в зависимости от температур кипения. В данном
случае, можно полагать, создадутся условия для переноса одних фракций
в другие, так как места оседания их очень близки друг от друга. Такая
«смазанность погонов» и наблюдалась, хотя надо сказать, что эта «смазан-
пость» свойственна и работающим регенерационным устройствам Грозного.
[Сравнивая] описанный аппарат с грозненскими ^установками, надо
отметить, что первый значительно проще, как с точки зрения конструкции,
так и ремонта, а равно и возможности изоляции отдельных звеньев, как
было указано выше.
Практика работ показывает, что такие аппараты работали очень долго
без остановки, обнаруживая возможность параллельной работы вместе с
нобелевскими батареями. Это обстоятельство показывает, что экономически
они работали не хуже нобелевских кубов.
При сравнении с работающими грозненскими регенерационными
установками надо обратить внимание на отсутствие каких бы то ни было
осложнений в работе, благодаря гидравлическим затворам, в то время как
в грозненских установках влияние гидравлических перетоков имеет
большое значение, часто тормозя работу и приводя ее в ненормальные
условия; Шуховские аппараты не имели этого дефекта.
Вместо целого ряда трубчаток, охлаждаемых водой, мазутом или нефтью,
имеется всего два конденсационных устройства, позволяющих
конденсирующимся жидкостям свободно сливаться вниз.

II
ТЕПЛОТЕХНИКА
Трубчатые паровые котлы33
(К привилегии Μ 15434, выданной
инженер-механику В. Г. Шухову 30 июня 1896 г.)
Предмет изобретения составляют трубчатые паровые котлы
(рис. 1, 2), отличающиеся от известных уже и привилегированных
в России котлов своеобразной комбинацией трубчатых батарей
Рис. 1
с цилиндрическими барабанами, а также употребление для этих
котлов, взамен обыкновенной обмуровки, особой обкладки или
одежды топки изображенного на рис. 3, 4 устройства, состоящего
из трубчатых, наполненных водой стенок и характеризующегося
33 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 107, лл. 2—3. Привилегия инженер-
механику Владимиру Шухову на трубчатые паровые котлы. Подлинник.
(Примеч. ред. кол.).

72
Теплотехника
расположением труб, и своеобразное фланцевое соединение для
концевых коробок трубчатых батарей (рис. 5).
На [рис.] 1 изображен вертикальный трубчатый котел,
представляющий комбинацию трубчатых батарей а, соединенных с
цилиндрическими барабанами Ъ. Цилиндрические барабаны связаны
между собою общими коллекторами с, с ([см. рис.] 3). Котлы
составляются из ряда таких звеньев
трубчатых батарей, число которых
зависит от величины поверхности
нагрева. Концевые цилиндры трубчатых
батарей имеют днища с лазами. В случае
надобности обмуровка таких котлов
заменяется особой одеждой, состоящей
из циркуляционных труб. Такая
одежда образует топочное пространство,
в котором помещается котел; она
состоит, как это изображено на рис. 3 и
4, из трубок 5, по которым
циркулирует вода, идущая для питания котла.
Трубы укреплены посредством
разводки их концов в особых колоннах р, р,
Щ^шЦшшч^
Рис. 2
Рис. 3

Трубчатые паровые котлы
73
Рис. 4
соединяющихся с барабанами 66. Внешняя сторона такой
трубчатой поверхности покрывается асбестовой обмазкой. На рис. 2
изображен горизонтальный трубчатый котел, комбинированный
из одинаковых трубчатых батарей 1 с цилиндрическими бараба-
Рис. 5
нами 2, сухопарниками и грязовиками. Концевые цилиндры или
головки трубчатых батарей снабжаются лазами. Головки батарей
соединяются как между собой, так и с барабанами [с] с помощью
фланцев 3 и болтов 4, изображенных на рис. 5.
4 В. Г. Шухов

74
Теплотехника
Водотрубный котел системы В. Г. Шухова
(К привилегии № 23839,
выданной инженер-механику В. Г. Шухову 30 апреля 1913 г.) 34
На [рис.] 1 схематически изображен продольный
вертикальный разрез водотрубного котла предлагаемой системы; [на
рис.] 2 — поперечный вертикальный разрез по линии х—х на
/7
Рис. 1
Рис. 2
[рис.] 1; [рис.] 3
изображает
усовершенствованное расположение
кипятильных трубок; [рис.]
^/\ч>-\ тильных труоок; Lpncj
Υ f\ у, 4 — общепринятое распо
aXJ
Рис. 3
ложение их.
Котел образуется из
горизонтальных
барабанов А и подвешенных к
ним наклонных пучков В
трубок Ε ([см. рис.] 1 и
2). В днищах двух
цилиндрических головок С,
D развальцованы 28 (или
иное число) трубок Е.
Каждый пучок имеет
самостоятельное
соединение с верхним барабаном
А, а именно: пар,
образующийся в трубах Ε ниж-
него пучка, идет по тру-
34 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 111, л. 2. Привилегия
инженер-механику В. Г. Шухову на водотрубный котел системы В. Г. Шухова.
Подлинник. (Примеч. ред. кол.).
Рис. 4

Водотрубный котел системы Шухова
75
бе 1—2 в барабан А, а вода из барабана поступает в пучок В по
трубе 3—4. Пар из труб верхнего пучка В' поступает в барабан А
по кольцеобразному каналу 5—6, а вода из барабана проходит в
пучок В' по каналу 7—8. Трубы 1—2 и 3—4 делаются
разъемными для введения их через лазы котла во время сборки.
Цель устройства описываемого самостоятельного соединения
обоих пучков с барабанами заключается в достижении лучшей
циркуляции пара и воды в водотрубных котлах. Восходящие токи
пара, образующиеся в каждом пучке, не смешиваются между собой
и этим устраняется появление обратных токов, затрудняющих
циркуляцию в котле.
В днищах цилиндрических головок, как уже упомянуто,
развальцованы трубки Е, которым придано особое расположение,
указанное на [рис.] 3, а именно: расстояние g между стенками двух
труб смежных рядов вдвое меньше расстояния 2g стенок труб
одного ряда.
Таким расположением труб достигается более равномерная
скорость топочных газов и увеличивается поверхность
соприкосновения нагреваемых труб с потоком газов.
[Рис.] 4 в связи с [рис.] 3 поясняет вышесказанное. На [рис.] 4
изображено обыкновенное расположение труб, при котором
расстояние между центрами труб (а следовательно, и между их
стенками) есть величина постоянная. На обеих фигурах стрелками
и пунктиром обозначен поток газов между трубами.
Заштрихованные части потока обозначают так называемое мертвое
пространство (где на трубах осаждается пепел из газов). Сравнение [рис.] 3
и 4 показывает, что мертвое пространство при новом
расположении труб ([см. рис.] 3) значительно меньше по сравнению
с [рис.] 4, и угол β поверхности соприкосновения труб со струей
газа вдвое больше для расположения труб, показанного на [рис.] 3.
Предмет привилегии
Водотрубный котел системы В. Г. Шухова, характеризующийся
тем, что нижние головки С и D пучка В кипятильных трубок
соединяются с верхним барабаном А трубами 1—2 и 3—4,
проходящими внутри верхних головок С и Ό' пучка В' ([см. рис.] 1 и 2),
а кипятильные трубы в каждом пучке располагаются таким
образом, чтобы расстояние между стенками их в смежных
концентрических рядах было вдвое меньше расстояния между стенками труб
в каждом отдельном ряду (см. рис. 3).
4*

76
Теплотехника
Горизонтальные водотрубные котлы
системы инженера В. Г. Шухова 35
Патентованные горизонтальные паровые водотрубные котлы инженер-
механика Владимира Григорьевича Шухова заслужили известность на
Российском рынке вследствие широкого распространения, которое они
получили благодаря оригинальной конструкции, решившей коренные задачи
водотрубных котлов в высшей степени удачно.
Котлы Шухова отличаются прочностью и целесообразностью
конструкции, быстрой, энергичной циркуляцией, легкостью веса отдельных частей
и удобством чистки.
Настоящее краткое описание знакомит с изложенным выше и дает
некоторое представление о том, как изготовляются котлы Шухова на
Государственном котельном заводе «Парострой» в Москве, главным
техническим руководителем которого В. Г. Шухов состоит с его основания.
Общее описание
Горизонтальный водотрубный паровой котел Шухова состоит из
горизонтально расположенных барабанов и наклонно примыкающих к ним
трубчатых батарей, составляющих основную поверхность нагрева, что
видно на [рис.] 1 и 2, [на которых изображены внешний вид котла КЗ/6 и
продольный разрез котла].
В зависимости от размеров поверхности нагрева количество
горизонтальных барабанов и связанных с ним батарей, начиная от одного
барабана и одной батареи, может быть увеличено до 5 барабанов и 10 батарей
и более, поверхностью нагрева от 20,9 м2 (225 фут2) до 500 м2 (5380 фут2),
если по обстоятельствам требуется большая поверхность, то таковая может
быть достигнута добавлением секций барабанов с батареями.
Трубчатые батареи (трубчатки) состоят из цилиндрических головок
(коллекторов), в днищах которых развальцованы трубы.
Котлы, требующие по величине поверхности нагрева два и более
барабанов с батареями, имеют соединение таковых наверху и внизу
поперечными барабанами: наверху так называемыми сухопарами, т. е.
сборниками пара, внизу — грязевиками.
Преимущества котлов Шухова
Циркуляция воды в водотрубных котлах это — основная задача, от
решения которой всецело зависит паропроизводительность последних,
разрешена в котлах Шухова идеально. Пар, образующийся в трубах нижней
трубчатки, работающей над непосредственным пламенем топки и потому
наиболее интенсивно ([рис.]3), идет по циркуляционной трубе а —а непо-
35 Рекламный проспект Государственного котельного завода «Парострой».
М., Транспечать, 1923. (Примеч. ред. кол.).

Горизонтальные водотрубные котлы 11
Рис. 1
Рис, 2

78
Теплотехника
средственно в барабан, а пар верхней трубчатки поступает по
кольцеобразному каналу Ъ — Ъ и, таким образом, каждая трубчатка имеет свое
самостоятельное соединение с верхним барабаном. Благодаря этому
устройству, восходящие потоки пара, образуемого в каждой трубчатке, не
смешиваются между собою, чем устраняется возможность перебивания
правильных пароводяных струй. Труба а — а сделана легко разборной с целью
скорой и удобной выемки во время чистки котла.

Горизонтальные водотрубные котлы 79
Рациональное использование поверхности нагрева труб водотрубного
котла — эта вторая коренная задача водотрубных котлов также вполне
разрешена в котлах Шухова.
В днищах цилиндрических головок трубчаток помещено 28 труб
([рис.] 4), коим придано особое распоряжение, а именно, расстояние между
стенками труб смежных рядов (с) вдвое меньше расстояния (2с) стенок
Рис. 4
труб одного ряда. Таким расположением труб достигается более постоянная
скорость топочных газов и возможно меньшее осаждение пепла и золы на
верхних частях труб. [Рис.] 4, а и б поясняют указанное выше. На [рис.] 4, б
изображено обыкновенное расположение труб, при котором расстояние
между центрами труб (а следовательно, и между их стенками) есть
величина постоянная. На обеих фигурах стрелками обозначены потоки газов
между трубами. Заштрихованные части потоков обозначают так называемое
мертвое пространство, в котором на трубах осаждается пепел из газов.
Сравнение [рис.] 4, α и б показывает, что мертвое пространство, при новом
расположении труб значительно меньше по сравнению с обыкновенным
расположением и угол соприкосновения поверхности труб со струей газа
получается для нового расположения больше.
На диаметре труб в 3 дюйма и расстоянии 2с=2 дюйма для
обыкновенного расположения труб β=134°, а для нового β=78°.
Благодаря оригинальной конструкции ([см. рис. 5, на котором
представлен котел Шухова (вид спереди)], дающей возможность применять во всех
элементах цилиндрические формы, в котлах Шухова отсутствуют плоские
стенки большой поверхности и распорные связи, чем достигаются
исключительная прочность и безопасность котлов от взрывов.
Вследствие того, что котлы Шухова состоят из отдельных разъемных
частей ([рис.] 6,7), самая тяжелая из которых не превышает 70 пудов,
установка и перевозка их чрезвычайно удобны.
Эксплуатация котла имеет огромное преимущество, так как [при]
чистке, открывая лаз, получаем одновременно доступ к 28 трубам трубчатки.
Лаз внутренний, следовательно, давление в котле прижимает его к своему
седлу и прокладкой, асбестографитовой или из трармита, достигается
полная герметичность закрытия лаза.
Качество работы и материалов [для] этих котлов имеют вполне
заслуженную репутацию и Государственный котельный завод «Парострой»,
специально оборудованный для производства котлов Шухова, которых он

Теплотехника
а.
а*

Горизонтальные водотрубные котлы
81
выпустил свыше 6500 шт., широко применяет гидравлическую,
пневматическую и механическую обработку материалов.
Котлы строятся нормально на 15 атм рабочего давления и снабжаются
соответствующей арматурой тяжелой модели.
По специальному заказу изготовляются котлы на давление свыше
15 атм и в настоящее время имеются котлы Шухова, которые работают при
давлении 20 атм.
Паропроизводителъностъ и экономичность
Что касается до парообразования и экономичности того или иного типа
горизонтального водотрубного котла, то вдумчивый инженер должен
согласиться, что эти факторы всецело зависят от условий, в которых котел
работает. Парообразование зависит от соответствующей тяги, топки, топлива и
ухода; экономичность — от уменья использовать топливо, от состояния
кладки и степени загрязнения котла. У нас есть установки, где с 1 м2
поверхности нагрева изо дня в день получают свыше 40 кг пара в час. Есть
установки, где коэффициент полезного действия котла доходит до 80%.
Но мы себе не ставим в заслугу таких результатов, так как это
факторы, не зависящие от конструкции самих котлов.
Понятно, что мы содействуем нашим клиентам всячески достигать
наилучших результатов, и наши знания и опыт находятся в распоряжении
наших заказчиков; так, мы в каждом отдельном случае исследуем все условия,
в которых котел будет работать и в случае надобности командируем на
место установки опытного инженера.
Пароперегреватели Шухова
Пароперегреватели Шухова,
изготовляемые Государственным
котельным заводом «Парострой»,
состоят из цельнотянутых изогнутых
железных труб 1 ([рис.] 8),
развальцованных в коллекторах 2 литой
стали. Отличительной чертой этих
пароперегревателей является их
воздушное охлаждение во время
растопки котла, вместо обычно
принятого охлаждения водой.
Последний способ, помимо его
громоздкости и неудобства, представляет
опасность прогара труб, так как от
частого наполнения водой в них
отлагается слой накипи. Удаление
этой накипи в пароперегревателях
любых систем абсолютно
невозможно и накопление ее, ухудшая
теплопередачу, в сильной степени
способствует износу труб. рис g

82
Теплотехника
Рис. 9
Устройство воздушного охлаждения чрезвычайно просто: один конец
пароперегревателя посредством вентиля сообщается с атмосферой, другой
конец вентилем и трубой соединяется с дымоходом, открывая оба вентиля;
имеющаяся в дымоходе тяга просасывает через пароперегреватель холодный
воздух, за счет нагрева которого охлаждаются трубки.
Пароперегреватель, [общий вид и расположение которого в котле
Шухова даны на рис. 9J, построен по принципу встречного движения пара и
газов, т. е. насыщенный пар из котла, поступая в пароперегреватель, идет
навстречу все более и более горячим газам. Вследствие этого теплопередача
пароперегревателей весьма высока.
За шестнадцать лет существования наших пароперегревателей больше
половины из проданных нами пароперегревателей установлены на котлах
других систем, как водотрубных, так и цилиндрических, что служит
доказательством их высокого качества.
Кроме горизонтальных] котлов Шухова, Государственный котельный
завод «Парострой» изготовляет известные вертикальные котлы системы
Шухова, получившие громадное распространение, с поверхностью нагрева
о г 60 до 430 фут 2.

Водотрубный паровой котел
83
Водотрубный паровой котел
(К патенту №1596, выданному В. Г. Шухову
31 августа 1926 г.)
Предметом настоящего изобретения является трубчатый
паровой котел, с вертикально расположенными батареями трубок,
собранных в отдельные элементы при помощи трубчатых
наконечников.
На прилагаемом чертеже котел изображен в вертикальном раз*
резе. Отдельные трубчатые элементы системы Шухова располо-
Патент на изобретение. Класс 13а, № 1596. Всесоюзная патентно-техни.
ческая библиотека. (Примеч. ред. кол.).

84
Теплотехника
жены в вертикальных плоскостях, нз них элементы (Αι, А) в
несколько наклонном положении, а элементы (А2, А) и (А3, А) —
вертикально. Нижние сборные коробки секций соединены между
собою патрубками (а), а верхние — патрубками (6'), образуя в
общем систему котла типа сдвоенного котла Гарбе. Элементы
присоединены к общему парособирателю В", расположенному
горизонтально и снабженному циркуляционной трубой D, соединенной
с нижней коробкой передних элементов котла. Питательная вода
поступает в последние элементы Аг, А.
Наиболее энергичная циркуляция и парообразование в котле
будут происходить в элементах Ah А. Для увеличения скорости
выделения образующихся в элементах паров, в верхней головке
секций применен циркулятор, состоящий в том, что на каждую
трубку элемента одевается наконечник в виде трубки, выводящей
смесь пара с водой выше уровня воды в барабане непосредственно
в паровое пространство головки элемента.
Предмет патента
1. Водотрубный паровой котел, характеризующийся таким
расположением трубчатых элементов системы Шухова, при котором
соединенные патрубками а нижние головки элементов и
патрубками V верхние элементы собраны в общую систему котла по
типу сдвоенного котла Гарбе и присоединены к общему
поперечному парособирателю Ъ ", снабженному циркуляционной трубой D.
2. Применение к охарактеризованному в п. 1 котлу циркуля-
тора, состоящего из трубчатых наконечников, надеваемых на
концы каждой кипятильной трубки внутри верхней головки А и
выводящих вскипающую воду непосредственно в паровое
пространство головки.
Воздушные экономайзеры системы
инженера В. Г. Шухова3'
(К патенту № 2520, выданному В. Г. Шухову
31 марта 1927 г.)
На [рис.] 1—3 изображен воздушный экономайзер из
волнистого железа. Экономайзер помещается в борове АВ ([см. рис.] 2)
отходящих газов и состоит из полос волнистого железа DE
([см. рис.] 1), заделанных верхним и нижним концами в кладке
борова.
Горячие газы омывают наружные стенки волнистого железа,
и по полостям Р, образуемым волнистым железом, нагреваемый
37 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 119, л. 2. Патентная грамота к патенту
на изобретение В. Г. Шухова на воздушные экономайзеры системы
В. Г. Шухова. Подлинник. (Примеч. ред. кол.).

^^ЖМХК^
Рис. 1
— *^Н>£&Н>£Ш*г-
* <><><><3<~Рг>£--
f^;
я.
ά
4
£
ii
ι
TSW
^уря к^а
p^s
EM
~ц
^
1
a
^
Puc. 2
\J
"^^^ш^щ^щш^шш^т
j —
^rbf><£><^1k£><>
Ш<&;
s
\f
^^
N
й
ff
jr.
Ш
fi
m
m
Ш
j;
4
Puc. 3
Puc. 4
Ш
J
ι
Pwc. 5
Pwc. β

86
Теплотехника
воздух, идущий в топочное пространство котла, проходит,
описывая путь cdbbidid, как показано на [рис.] 2 стрелками.
На [рис.] 4—6 изображен воздушный экономайзер из
ромбических железных трубок, помещенных в борове NM ([рис.] 5)
отходящих газов. Горячие газы, омывая ромбические поверхности
трубок S, дают наилучшее соприкосновение между газами и
нагреваемыми поверхностями, омывая их постоянными струями.
Нагреваемый воздух, идущий в топочное пространство котла,
описывает путь uxyzw ([см. рис.] 5) по внутренним полостям
трубок S.
_, 38
По вопросу о котлах высокого давления
>м»>мм»м;мм»»м»»»»»»»»тг.
ff
2)
Я
>ЖШ<
щщ
щ
а
Среди разнообразных типов вертикальных котлов высокого
давления наибольшим распространением пользуются котлы с
изогнутыми трубами, прототипом каковых является котел Стирлинга.
Котлы Стирлинга, упоминаемые в старом сочинении Charles Bel-
lens издания 1895 г., в течение
долгого периода не пользовались
успехом, но в последнее время
изготовляемые как заводами Бабкок—
Вилькокс, так и другими,
получают большое применение,
преобладающее над котлами с прямыми
трубами (типа Гарбе). Ввиду
вышесказанного привожу соображения по
сравнению котлов Стирлинга с
предложенными мною вертикальными
котлами, на каковые получен
патент № 1596.
Представим себе цилиндр АА диаметром D с
развальцованными параллельно его оси трубами диаметром d на взаимном
расстоянии t ([рис.] 1). Давление в цилиндре — /? атм, допускаемое
напряжение металла — К. Коэффициент ослабления цилиндра
отверстиями d будет t\=(t—d)lt, следовательно, толщина стенок
цилиндра определится из выр[аже]ния
Рис. 1
δ =
pD
2К t-
38 Архив АН СССР, ф. 1508, оп. 1, д. 121, лл. 1—4. По вопросу о котлах
высокого давления (сравнительная характеристика котлов Стирлинга с
вертикальными котлами Шухова). Рукопись ранее не была опубликована
и представлена здесь с небольшими изменениями редакционного
характера. (Примеч. ред. кол.).

По вопросу о котлах высокого давления
87
Рис. 2
о о
о о
о о
о о
о о
о о
о о
О О О О
о О О О у
О О О (У
О О О О
о о о о
о о о о
о о о о
|| | | | |
У/^Yiz /πσ/ΐΗΐζ
/Я/7Я#170
о о о
о о о о
о о о о о
о о о о
о о о о
о о о
о
А
о
J7&YX Я70/7Я1/
ж вес части цилиндра, падающей на одну трубу, будет
q=nDt^=atzl {t-d),
nD*p
где α= —-κ-g— γ, γ — удельный вес металла.
Наименьшее значение величины q, определяемое из выр[аже]-
ния dq/dt=0 будет при t2—2dt=0, т. е. t=2d, и g.=a-4d, причем
η=1/2. Если расстояние t между трубами увеличить, напр[имер]
t=3d, то, хотя при новом коэффициенте] r\=(t—d)/t=2/3
ослабление цилиндра уменьшается, вес цилиндра, приходящийся на
одну трубу, увеличится, а именно: q=a-4,5d.
В котлах Стирлинга расположение труб почти совпадает с
наивыгоднейшим, и в этом отношении его барабаны отвечают
условиям рациональности. Аналогичное рассуждение может быть
применено и к любой системе котла с изогнутыми трубами,
развальцованными в цилиндрической обечайке, причем лист
цилиндра, принимающий трубы, выходит в самом выгодном случае вдвое
толще, благодаря ослаблению трубными отверстиями.
В котлах, составленных из трубчаток, соединение головок
трубчаток с цилиндрическим барабаном не ослабляет последнего,
так как поля соединительного фланца заменяют металл
вырезанного отверстия. Наличие объема головок позволяет уменьшить
объем барабана.
Развальцовка прямых труб проста и удобна по сравнению
с развальцовкой внутри барабана изогнутых труб, чем и надо
объяснить излишние размеры барабанов котлов высокого
давления. Расположение труб в трубчатках котлов В. Г. Шухова дает
возможность совершеннее использовать лучистое тепло пламени
топки, что видно из прилагаемого эскиза ([рис.]2). Из эскиза
видно, что в котлах Стирлинга из тринадцати труб лучистое тепло
принимает одна труба, в котлах же Шухова при двух трубчатках
по 28 труб в каждой из 56 труб лучистому теплу открыто 9 труб

88
Теплотехника
(на 6 труб 1 труба), т. е. число труб, открытых для
непосредственного воздействия лучистого тепла в котлах Шухова, в 2,1 раза
более, чем в котлах Стирлинга39.
Расположение труб, подобное трубчаткам Шухова, введено
в последнее время в котлах Ярроу.
В горизонтальных котлах Шухова для давления до 15 атм
в прежнее время плоские днища головок трубчаток для
развальцовки труб имели толщину 16 мм, в настоящее время им дается
толщина в 20 мм. Формула для определения толщины стенок
плоских днищ им-еет вид
где г —радиус окружного днища; р — давление на днище; К—
[допускаемое] напряжение материала днища; δ — толщина днища;
φ — коэффициент, зависящий от закрепления днища по
окружности.
Приведенная формула может быть выражена так:
8=(pirl/p/K.
Из формулы видно, что при увеличении давления вдвое толщина
днища возрастает в V2 раз, а толщина стенок барабана и головок —
вдвое.
Проектируя трубчатки для давления в 30 атм и более следует
перейти к трубам [диаметром] 2 дюйма (50 мм или 55 мм). В
трубчатках с трубами диам[етром] 76 мм диаметр площади днища
под развальцовку труб 640 мм. Диаметр же круглого плоского
днища головки трубчаток при применении труб диам[етром]
2 дюйма будет
640-50/76=420 мм,
и тогда толщина плоского днища головки для давления в 30 атм
и при применении двухдюймовых труб по сравнению с толщиной
днища головок с трехдюймовыми трубами, работающих [при]
давлении 15 атм, будет δχ=δ-^]/2 =б-^-· 1,41=0,936, т. е. днища
головок для давления в 30 атм остаются той же толщины, что и
для давления в 15 атм.
Котлы Стирлинга при четырех барабанах имеют в продольном
направлении 13 труб. Это число остается постоянным для котлов
всех размеров [с] поверхностью нагрева от 150 до 500 м2, причем
39 В проекте парового котла, составленного инж[енера]ми Кругликовым и:
Мартыновым из элементов котла Шухова, из-за неосведомленности
авторов проекта в теоретических основаниях конструкции котлов
Шухова расположение трубчаток на пути следования газов показано неверным,
чем искажен принцип действия трубчаток (такое размещение
трубчаток не позволяет надлежащим образом использовать тепло топочных
газов), а взаиморасположение трубчаток, показанное в проекте,
непроизводительно увеличивает как фронт котла, так кладку и место,
занимаемое котлом. (Примеч. автора).

По вопросу о котлах высокого давления
89
число рядов изменяется с 9 до 24. В котлах же с пятью
барабанами число труб в продольном направлении 19.
Внешний диаметр труб, применяемых в котлах Стирлипга,
83 мм; если среднее расстояние между центрами труб принять
153 мм (~2d), то на длину барабана 153 мм приходится
поверхность нагрева труб:
при 13 трубах πΖ·83· 13=1079πΖ,
при 19 трубах πΖ·83· 19=1577πΖ,
или на 1 мм длины барабана
при 13 трубах 7ζ=1079πΖ/153= ψττ^ А . .
=7nl Щ>) о / о t о I ^
при 19 трубах η = 1577πΖ/153 = f 0 0 о о
= 10πΖ. о о о о
В котлах Шухова при трубчат- / а°
ках из трехдюймовых труб на длину а ° ° А° \
барабана 700 мм приходится: /0 а о А о ι
при двух трубчатках πΖ·2·28· Τ Τ
·76=4256πΖ, ρ^ 3
при трех трубчатках πΖ·3·28·
·76 = 6384πΖ
и на 1 мм длины барабана
при двух трубчатках ?ζ=4256πΖ/700=6πΖ,
при трех трубчатках τι=6384πΖ/700=9πΖ.
Если трубы в котлах Стирлинга расположить, удовлетворяя
условию t=2d, то η будет соответственно:
при 13 трубах τζ=6,5πΖ,
при 19 трубах /2=9,5πΖ.
Площадь прозоров в котлах Стирлинга (153—83) 1=701 мм2 и:
отношение поверхности нагрева к сечению прозоров будет:
при 13 трубах 7τι=1079πΖ/70Ζ=15,4π,
при 19 трубах 77ΐ=1577πΖ/70Ζ=22,5π.
В котлах Шухова при двух трубчатках ([рис.] 3) на площадь
прозоров 4·50Ζ=200Ζ мм2 приходится поверхность нагрева 40 труб,
и отношение поверхности нагрева к площади прозоров будет:
77ΐ=40·76·πΖ/200Ζ=15,2π, т. е. то же, что и в котлах Стирлинга.
В котлах [фирмы] «Бабкок—Вилькокс» на площадь прозоров
75Ζ мм2 приходится поверхность нагрева труб 12·100πΖ и
отношение m будет:
12·100·πΖ/75Ζ=16π. Следовательно, в отношении прозоров для
прохода газов, размеров фронта, а равно и остальных деталей
котлы Шухова не уступают другим котлам.
Эскиз № 26353 вертикального котла Шухова40 дает общую
идею котла высокого давления и не предназначался для
рассмотрения его как проекта котла. Котел составляется из ряда секций
трубчаток и двух барабанов. Каждая секция образуется из трех
40 Указанный эскиз найти не удалось. (Примеч. ред. кол.).

90
Теплотехника
трубчаток. Наклонная трубчатка, дающая большую часть пара,
соединяется с барабаном, откуда пар, отдавший влагу, проходит
в [другой] барабан по трубам, где и соединяется с паром
следующих трубчаток. Из [второго] барабана пар по трубе поступает
в пароперегреватель. Для водяного сообщения барабанов служат
трубы. Описанное сочетание трубчаток с двумя барабанами дает
более спокойный выход пара в сравнении с сочетанием трубчаток
с одним барабаном.
Что же касается веса, то вес двух барабанов данного объема
равен весу одного барабана того же объема. В самом деле, пусть
диаметр барабана будет D, длина барабана Z, тогда объем его
nDHIi. Диаметр барабана вдвое меньшего объема при той же
длине его будет: d=D/V2. Толщина стенок большого барабана
&=Dp/2K, а малого — Dpj21l2K. Количество металла большого
барабана
Количество металла двух малых барабанов будет также
Головки трубчаток и барабаны изготовляются из сварных труб,
доставляемых трубопрокатными заводами, что дешевле и лучше
клепаных. Днище головок для развальцовки труб имеет
увеличенную толщину и вваривается особым способом в головку. Так же
привариваются и все фланцы для соединения развальцованными
трубами барабанов и головок между собой. Диаметр барабанов
800 мм; диаметр головок при применении трехдюймовых труб—
640 мм, а при применении труб диаметром 27s дюйма — 460 мм.
[Все] части котла [должны изготовляться] из сварных или
прокатных труб.
В довоенное время41 Котельный завод Бари, изготовлявший
котлы Шухова, решил перейти к сварным трубам для изготовления
барабанов и головок горизонтальных котлов Шухова. Опыт
постройки такого котла был сделан, но война помешала дальнейшему
осуществлению всей системы на практике.
В настоящее время42 в Америке и Западной Европе перешли
уже к изготовлению сварных и кованых барабанов, и последние
заграничные котлы высокого давления, доставляемые в СССР,
имеют кованые барабаны.
Изготовление паровых котлов Шухова высокого давления при
условиях применения для барабанов и головок трубчаток сварных
и прокатных труб и выполнения соединения плоских днищ
трубчаток с головками с помощью сварки не потребует дорогого слож-
41 Имеется в виду до 1914 г. (Примеч. ред. кол.).
42 Т. е. в 1928 г., когда писалась статья. (Примеч. ред. кол.).

П. #. Худяков. Паровые котлы Шухова
91
ного специального оборудования от завода, изготовляющего ихг
как то: прессов, клепальных машин и прочее и настолько упростит
производство котлов, что совершенно не будет места тем
некоторым затруднениям, какие испытывал, например, завод «Паро-
строй» при изготовлении барабана котла на давление в 25 атм.
Вертикальный котел Шухова для среднего давления
представляет собой обычный типовой его котел, но с большим наклоном
труб. Один большой барабан при изготовлении таких котлов для
высокого давления может быть заменен двумя меньшего диаметра
и равными по объему большому барабану.
Паровые котлы Шухова 43
П. К. Худяков, Вице-председатель Политехнического общества
В смысле доставления фабрикам и заводам возможно большей экономии
при пользовании паровыми котлами, при всех прочих одинаковых условиях
наиболее совершенными являются, бесспорно, котлы трубчатые, имеющие
при данном рабочем давлении пара наименьшую возможную толщину
стенок металла на парообразовательной поверхности.
Между трубчатыми котлами различают котлы с дымогарными и с
кипятильными трубками. В первых из этих котлов внутри трубок протекают
нагретые газы, а во вторых — вода и образующийся из нее пар. Котлы с
дымогарными трубками, или собственно трубчатые, уступают котлам с
кипятильными трубками, или водотрубным котлам, в следующих пунктах:
1) в трубчатых котлах передача теплоты от газов к воде происходит
менее энергично, чем в водотрубных; пламя лижет поверхность дымогарной
трубки всегда вдоль ее образующих, а в водотрубных котлах при каждом
своем повороте пламя ударяет в поверхность трубок почти нормально;
первый способ воздействия газов на стенки трубок оказывается по крайней
мере в 3 раза менее продуктивным, чем второй (см. Hutton. Steam-boiler
construction. London, 1893);
2) в трубчатых котлах почти неизбежно всегда происходит обгорание
концов трубок, заправленных в решетку, и утрата герметичности
соединения их при невнимательном уходе за котлом; в водотрубных котлах
наконечники трубок или головки всегда могут быть защищены от
непосредственного воздействия на них пламени, и герметичность соединения трубок с
головками здесь ни в каком случае не нарушается;
3) удлинение трубок во время работы котла вызывает вредные
напряжения во всех частях водотрубного котла в меньшей степени, чем
трубчатого;
4) очистка поверхности трубок от накипи несравненно легче
происходит в водотрубном котле, чем в трубчатом;
43 Статья вице-председателя Политехнического общества профессора МВТУ
П. К. Худякова опубликована в «Бюллетене Политехнического общества»,
1893/4, № 3. (Примеч. ред. кол.).

92
Теплотехника
5) трубчатый котел требует в работе более частого π более дорогого
ремонта, чем водотрубный котел.
Благодаря всем этим существенным преимуществам водотрубных
котлов перед трубчатыми, первые из них завоевывают к себе теперь в
современной заводской практике все большее и большее внимание и постепенно
вытесняют собою вторые.
Систем водотрубных котлов существует весьма много, но не во всех
из них одинаково просто и надежно осуществляется основная идея
устройства. Преимущественным распространением в России пользуются только
две системы водотрубных котлов, отличающиеся наибольшей возможной
простотой и практичностью устройства, полной безопасностью и
надежностью действия и наибольшей экономичностью в работе; это —
американская система фирмы «Бабкок—Вилькокс», запатентованная в 1867 г., и
русская система инженер-механика В. Г. Шухова, запатентованная в 1890 г.
Значительное распространение котлов [фирмы] «Бабкок — Вилькокс» в
России совершилось при непосредственном и весьма энергичном участии
в этом деле В. Г. Шухова как главного инженера технической конторы Бари
в Москве, выписывавшей эти котлы из Америки. Изучив самым
тщательным образом все достоинства и недостатки котлов «Бабкок—Вилькокс»,
В. Г. Шухов приступил в конце прошлого десятилетия к созданию своей
оригинальной конструкции, в которой стрем[ился] усилить все достоинства
и устранить все недостатки предыдущей системы. После целого ряда весьма
серьезно обставленных опытов, имеющих не только практическое, но и
глубокое теоретическое, научное значение, ему удалось наконец достигнуть
в этом направлении блестящих результатов и поразить ими даже самих
американцев: инженер, командированный в 1893 г. фирмою
«Бабкок—Вилькокс» в Москву для ознакомления на месте с постановкой производства
котлов Шухова и местными условиями русских фабрик и заводов, должен
был признать глубину и верность всех теоретических и практических
соображений В. Г. Шухова, на основании которых последний счел нужным
изменить систему «Бабкок—Вилькокс», и был немало поражен образцовой
постановкой производства котлов Шухова на Московском котельном заводе
инженера Бари.
Существенную часть котлов Шухова составляют батареи из 19
кипятильных трубок с головками на обоих концах в виде коротких цилиндров.
Трубки во всех котлах Шухова трехдюймовые. Группировка трубок в батарее
сделана так, что одна трубка всегда располагается в центре батареи,
следующие шесть ближайших к ней помещены своими центрами в углах
внутреннего правильного шестиугольника. Между смежными трубками батареи
оставляется простор около 2 дюймов.
Каждой из головок батареи и лазу у нее даны такие размеры, что ко
всем трубкам котла получается свободный доступ, если открыты лазы
головок. Длина трубок делается от б до 18 футов, смотря по силе 44 котла. Концы
трубок обычным образом развальцовываются в решетчатых днищах головок;
44 Имеется в виду мощность или паропроизводительность котла. (Примеч.
ред. кол.).

Л. К. Худяков. Паровые котлы Шухова
93
но этим днищам придается слегка выпуклая наружу форма, чтобы получить
более устойчивое и герметичное соединение частей.
Каждая головка с внешней стороны оканчивается лазом. Крышке лаза
лридана сферическая вогнутая внутрь форма, снабженная коротким
цилиндрическим воротником, у которого два диаметрально противоположные бока
Быкованы приплюснутыми. Это позволяет проносить крышку внутрь через
опорное толстое кольцо, приклепанное к внешней кромке головки.
Соприкасающиеся поверхности у этого кольца π крышки лаза обточены; крышка
ставится на место посредством шести откидных болтов, притягиваемых к
тонкому отъемному наружному кольцу.
Крышка лаза во время работы котла прижимается к своему опорному
кольцу внутренним давлением в котле, так что крепость и герметичность
этого соединения находятся вне всякой зависимости от затяжки
соединительных болтов. Выполнение заодно крышки лаза и головки [батареи]
обеспечивают чрезвычайно быструю и удобную установку крышки на место.
Все батареи, из которых составляется нижняя часть котла,
устраиваются совершенно одинаковым образом, с одной и той же длиной трубок,
с одними и теми же размерами головок. Батареи соединяются одна с другой
только при наращивании их в высоту; соединение их делается посредством
коротких штампованных фланцев специальной формы, приклепанных
каждый к своей головке. Плоскости стыка у фланцев обточены. Между фланцами
по желанию для получения герметичности в соединении может быть
проложена какая угодно прокладка (проволочная сетка, промазанная суриковой
замазкой, асбестированный картон и т. д.). Фланцы свинчиваются между
собой шестью болтами. Доступ к ним совершенно свободен, если только
лазы у головок открыты. Центральное широкое отверстие на
соединительных фланцах служит для свободного перехода пара и воды из одной
головки в другую.
Несколько батарей, сгруппированных в общий вертикальный ряд,
соединяются спереди и сзади со своим горизонтальным барабаном. Диаметр
последнего (25,5 дюйма) оставляется постоянным во всех котлах, а длина
изменяется от 10,5 до 22,5 футов, смотря по силе котла. Соединение батарей
и барабана спереди делается всегда на коротких штампованных фланцах,
а сзади посредством длинной трубы; средний соединительный фланец ее
ставится на болтах и защищается от обгорания посредством кожуха с
глиняной обмазкой. Такой способ соединения батарей со своим барабаном
весьма облегчает правильную установку частей и делает расширение их
свободным, не расстраивающим ни швов у барабана, ни соединений у
трубок с головками. Над барабаном ставится в поперечном направлении
сухопар, который привертывается к барабану также посредством коротких
штампованных соединительных фланцев.
Число батарей, входящих в состав вертикального ряда,— две или три,
а число вертикальных рядов каждый со своим горизонтальным барабаном —
один, два или три.
Паровые пространства горизонтальных барабанов соединяются между
собою посредством общего сухопара, а водяные пространства задних головок
у самых нижних батарей соединяются с общим грязевиком; это соединение

94
Теплотехника
выполняется также посредством коротких штампованных фланцев и болтов;
случай отрыва грязевика от батарей, бывший недавно с котлом фирмы
«Бабкок—Вилькокс» 45, при таком устройстве этого соединения совершенно
немыслим.
Каждый вертикальный ряд батарей вместе со своим верхним
барабаном подвешивается на подбрюшных железных лентах к двум поперечным
двутавровым железным балкам. Эти последние передают воспринятое ими
давление вертикальным колоннам, выполненным также из двутаврового
железа. Колонны при помощи башмаков опираются непосредственно на
фундамент, поэтому окружающая котел кладка не испытывает на себе давления
от веса котла и не имеет от него никакого бокового распора.
Горизонтальные барабаны и сухопары снабжены лазами для
свободного проникновения внутрь в случае надобности.
Спереди, сзади и сбоку кладка печи имеет надлежащее число лазовг
прикрытых чугунными створчатыми крышками; через эти лазы дается
свободный доступ ко всем головкам батарей, их трубкам и к нижней части
барабанов.
Наклон трубок к горизонту в батареях делается наивыгоднейшим и
получен был из целого ряда опытов; форма очертания и проходные размеры
соединительных фланцев между головками были выработаны таким
образом, чтобы достигнуть наилучшей возможной циркуляции пара и воды и
совершенно избежать застаивания пара при переходе его из одной головки
к другой снизу вверх.
Подогретая вода и пар, поступая из передних головок в верхние
барабаны, не возмущают воду в последних. Для этого над входным отверстием
в барабане спереди ставится чугунная воронка в 7,5 дюйма в диаметре^
укрепленная к верхней стенке барабана. Верхний конец воронки загнут
взад и переходит в железный лоток. По нему подогретая вода сливается на
свободную поверхность воды («зеркало испарения») в барабане, а пар
свободно выделяется в паровое пространство барабана. Питательная вода
подается в этот же лоток; благодаря этому здесь происходит быстрое
смешение воды холодной и наиболее подогретой и быстрое осаждение накипи в
верхнем барабане под котлом, где вода остается наиболее спокойной, в
стороне, так сказать, от. главного течения, вызываемого циркуляцией. Этим
обстоятельством объясняется, почему в котлах Шухова, снабженных
воронкой и лотком в верхнем барабане, скопление накипи происходит именно в
барабане, а не в батареях, [поэтому] стенки трубок накипью не зарастают,
как это бывает в котлах фирмы «Бабкок— Вилькокс» 46, и работают все время
почти с одной и той же производительностью.
По этому поводу мы можем сообщить здесь весьма курьезный случай*
бывший недавно на одной из крупных приволжских мануфактур с только
что поставленным на ней котлом Шухова в 150 л. с. Работать там приходится
45 См. описание случая в журнале «Технический сборник», 1892, № 9,.
с. 318. (Примеч. автора).
46 См. указание на этот последний факт в брошюре имевшего большую
практику с котлами инж.-мех. П. А. Федосеева «Выбор, установка и уход
за котлами, машинами и приводами». М., 1891, с. 22. (Примеч. автора).

П. К. Худяков. Паровые котлы Шухова 95
на воде, дающей довольно много накипи во всех других котлах, поэтому у
механика фабрики существовало весьма сильное опасение, что трубки в
котле Шухова быстро зарастут накипью и потребуется их частая очистка.
Но ничего подобного не случилось. При каждом удобном случае
открывались лазы головок, и трубки подвергались тщательному осмотру, но, к
удивлению механика, накипи в них не оказывалось, [если] понимать это
выражение в заводском смысле, т. е. накипь была нормальная, не требовавшая
немедленной очистки. Не зная, где собирается накипь в котле Шухова,
механик долго искал ее и недоумевал, отчего в старых котлах она есть, а
в новом, да еще водотрубном, ее нет. Даже и после шестинедельной работы
на котле излишней накипи в трубках не оказывалось. Тогда только
догадались открыть лазы у барабанов и увидели, что грязь, ил и накипь в
большом количестве осели из воды именно в барабанах под лотками спереди
котла. Но осаждение здесь накипи не представляет никакой опасности,
так как пламя от передней части барабана тягой бывает всегда отклонено
назад, и только пройдя один раз все батареи котла спереди, оно достигает
поверхности барабана. Каких-либо практических неудобств от этого также
не происходит, ибо главная нагревательная поверхность у котла Шухова
сосредоточена в его трубках, а не в барабанах.
Топка при этом котле, как и при всяком другом, может быть устроена
для сжигания какого угодно топлива, твердого и жидкого. Имеются
специальные, разработанные заводом Бари, типы топок, работающие на нефти,
и особые топки системы Шухова для работы на торфе 47 и на низкосортных
углях с весьма полным сжиганием его на решетке в каком угодно
количестве. Входить, однако, в описание этих топок мы пока воздержимся, так как
некоторые детали устройства их еще не патентованы изобретателем.
Вмазка котлов Шухова выполняется таким образом, что какова бы ни
была длина котла, течение газов под котлом устраивается всегда одинаково:
€ решетки они поднимаются в передней части вверх; на пути они догорают,
сталкиваясь между собой в расширенных промежутках между смежными
батареями; доходят до барабана, затем делают поворот вниз, обогревают
задние части батарей и удаляются в боров. Опытом доказано было, что
добавление третьего поворота газов кверху уже не приносит существенной
пользы. По кратчайшему расстоянию промежуток между смежными
барабанами в горизонтальном направлении закладывается кирпичиками
специальной формы, это покрытие заставляет газы проходить сквозь батареи
между трубками, а не между батареями.
Котлы Шухова изготовляются на заводе Бари из лучшей мартеновской
стали на рабочее давление пара в 105 фунтов на квад [ратный] дюйм, но в
котлах, изготовленных по специальному заказу, это давление может быть
ловышено на сколько угодно.
Качество материала в производстве этих котлов проверяется при
процессе ковки фланцев изогнутой формы, лазов для головок и барабанов и пр.
47 Без употребления этих специальных топок сжигание торфа всегда и
везде идет весьма несовершенно, масса горючего уносится с решетки
в виде пыли и забивает собой пространство между трубками всякого
водотрубного котла, какое бы ни было его устройство. (Примеч. автора).

96
Теплотехника
Технология этих котлов на заводе Бари образцово приспособлена к
массовому производству и в недалеком будущем завод сможет каждый день
выпускать по крайней мере по одному котлу .на среднее число сил (около
80—100 л. с). С этой целью размеры большинства частей у котла Шухова
сделаны однообразными. Все барабаны, напр[имер], готовятся с
диаметром] в 25,5 дюйма, толщиной металла в 3Д дюйма, головки батарей имеют
те же размеры. Длина барабанов изменяется от 10,5 до 22,5 футов через
каждый 1 фут. Крышки лазов имеют 13 дюймов в диам[етре] и толщину
в */г дюйма; решетчатые днища головок получают толщину 7г дюйма;
длина головок 20 дюймов между поперечными заклепочными рядами;
отверстие в соединительных фланцах для пропуска пара и воды 6 дюймов^
в диам[етре], шесть болтов в этих фланцах имеют диам[етр] iy8 дюйма;
трубки имеют внешний диам[етр] 3 дюйма.
Выковка крышек для лазов и фасонных соединительных фланцев
делается на заводе Бари из полудюймовой стали от руки на специальных
подбойках. Нагрев металла перед этим [производится] в отражательных печах,,
работающих с нефтяным отоплением.
[В таблице приведены данные для котлов с различным числом
барабанов и батарей, причем первая цифра при букве марки котла (К) обозначает
число барабанов, вторая — число батарей. Обозначения, принятые в
таблице]: N — мощность, л. с; F — поверхность нагрева, фут2; I — длина
барабанов, фут; L — длина труб, фут; А, В и С — длина, ширина и высота печи
котла, фут; m и η — число сотен кирпичей красных и огнеупорных, которое
идет на кладку печи.
Если провести параллель между котлами «Бабкок—Вилькокс»
(сокращенно Б—В) и котлами Шухова (сокращенно Ш), то мы придем к
следующим результатам:
1. Толщина стенок у всех нагреваемых газами частей котла Ш менее,
чем у котлов Б—В. Диаметр барабана в котлах Б—В делается от 30 до
36 дюймов, а в котлах Ш — 25 дюймов и соответственно тоньше; диам[етр]
трубок [котлов] Б—В 4 дюйма, а Ш 3 дюйма и соответственно тоньше.
Благодаря этому вся поверхность нагрева у котла Ш имеет возможность
работать более производительно, чем Б—В, т. е. испарять воду наиболее
выгодным образом.
2. В котлах Ш при трехдюймовых трубах устанавливается более
деятельная циркуляция, чем в котлах Б—В при четырехдюймовых трубах.
Благодаря этому зарастание труб накипью в котлах Ш в связи с особым
способом питания их совершенно устранено, тогда как в котлах Б—В оно
вполне возможно. Через это котлы Ш являются вторично лучше
приспособленными к наиболее выгодному испарению воды, чем котлы Б—В.
3. Устройство головок у батарей котла Ш несравненно проще и
целесообразнее, чем в котле Б—В, [поэтому] операция осмотра, очистки и
ремонта трубок [котлов] Ш делается много проще и свободнее, чем Б—В,
и переход пара из головок в барабаны [котлов] Ш может совершаться
также свободнее, чем Б—В.
4. Зеркало испарения в барабане Ш имеет возможность оставаться более^
спокойным, чем Б—В, благодаря воронке над передними головками и лотку

П. К. Худяков. Паровые котлы Шухова
97
N
10
14
15
17
20
23
25
30
33
35
37
40
43
46
50
60
66
71
77
83
90
95
100 I
106
112 !
125
135
140
150
160
135 |
140
150
160
170 |
190 1
204
215
230
240
F
1 125
164
182
200
235
270
| 290
1 340
370
400
430
465
500
530
565
690
758
824
892
958
1025
1092
1158
1225
1295
1450
1550
1650
1750
1850
1550
1650
1750
1850
1950
2190 1
2340
2480
2620
2770
ι
L
А
К 1/1; 5=5,67', С=9'
1 Ю,5
12,5
13,5
14,5
16,5
18,5
19,5
1 6
8
9
10
12
14
15
10'6"
12'6"
13'6"
14'6"
16'6"
18'6"
19'6"
К 1/2; 5=5,67', С=11,83
I 13,5
14,5
15,5
16,5
17,5
18,5
19,5
20,5
1 9
10
11
12
13
14
15
16
1 14'6"
15'6"
16'6"
17'6"
18'6"
19'6"
20'6"
21'6"
К 2/4; 5=7,83', С=11,83
13,5
14,5
15,5
16,5
17,5
18,5
19,5
20,5
21,5
22,5
9
10
11
12
13
14
15
16
17
I 18
14'6"
15'6"
16'6"
17'6"
18'6"
19'6"
20'6"
21'6"
22'6"
23'6"
К 2/6; 5=7,83', £=14,25
18,5
19,5
20,5
21,5
22,5
14
15
16
17
18
20'
21'
22'
23'
24'
К 3/6; 5=10,17', С= 11,83
18,5
19,5
20,5
21,5
22,5 |
14
15
16
17
-18
20'
21'
22'
23'
24'
К 3/9; 5=10,17', С=14,25
18,5 1
19,5
20,5
21,5
22,5 |
14 1
15
16
17
18 |
20' 1
21'
22'
23'
24'
m
1 34
41
44
48
55
62
66
1 67
70
74
78
81
85
89
93
1 70
75
80
85
90
95
100
104
109
ИЗ
112
114
115
117
119
97
100
103
106
110
126 ;
130
134
138
143
η
1 9
и
12
13
15
17
18
1 13
14
16
1 18
19
20
22
24
: 14
15
17
18
20
21
22
24
26
27
25
27
28
30
32
21
22
24
26
28
25
27
29
31
33

98
Теплотехника
для спуска подогретой воды из батарей в барабан; через это при одинаковых
условиях работы [в котлах] Ш будет получаться более сухой пар, чем в
Б—В. Попутно это достигается еще и тем, что зеркало испарения во всех
котлах Ш более, нежели в котлах Б—В,— в малых котлах вдвое более,
а в больших — на 15—30%.
5. При одной и той же поверхности нагрева, котлы Ш легче и дешевле,
чем котлы Б—В [и] не уступают последним по качествам материала и
работы.
Хорошие качества котлов Шухова достаточно выяснились уже на
многих крупных фабриках и мануфактурах, пользующихся ими с 1890 г.
Лучшим показателем этого в практике служат повторения заказов. Несмотря
на недавнее время появления этих котлов, повторных заказов на них
заводу Бари было сделано уже довольно много. В 1890 г. был [изготовлен]
всего один котел [с поверхностью нагрева] F=535 фут2; в 1891 г. была
сделано уже 30 котлов, F=19 865 фут2; в 1892 г.—55 котлов, ^=40 725фут2;
в 1893 г.— 79 котлов, F=71 143 фут2; в 1894 г. (по апрель) продано 52 котла,
/^=68 092 фут2. Всего [за эти годы] продано 217 котл[ов] с поверхностью
нагрева 200 360 фут2.
Эти цифры указывают на весьма быстрое распространение котлов
[Шухова] в течение последнего года. Наиболее крупные установки котлов
Шухова до сего времени были сделаны при след[ующих] фабр[иках] и
учреждениях:
1. Товарищество Соколовской мануфактуры, 2 котла, общая
F=4080 фут2;
2. На 14 казенных элеваторах, 14 котлов, F=8400 фут2;
3. Мануфактура Никона Гарелина 4 котла, F=7400 фут2;
4. Покровская мануфактура Грязнова в Иваново-Вознесенске, 1 котел»
1450 фут2;
5. Товарищество братьев Зотовых в Костроме, 1 котел, 1750 фут2;
6. Ижевские казенные заводы, 1 котел, 1750 фут2;
7. Козлово-Воронежско-Ростовская ж. д., 7 котлов, F=2050 фут2;
8. Лежневская мануфактура, 1 котел, 1225 фут2;
9. Товарищество А. Я. Балина, 3 котла, F=6120 фут2;
10. Никольская мануфактура Саввы Морозова, 1 котел, 2340 фут2;
И. Товарищество Миндовского и Бакакина в Кинешме, 3 котла,
F=8310 фут2;
12. Михайловский Шостенский пороховой завод Черниговской губернии,
10 котлов, F=15 790 фут2;
13. Нижне-Тагильские заводы Демидова, 5 котлов, ^=2825 фут2;
14. Главное Военно-Инженерное управление в Санкт-Петербурге, 3
котла, F=1765 фут2;
15. Прохоровская Трехгорная мануфактура, 5 котлов, F=10 540 фут2;
16. Путиловские заводы, 3 котла, /^=2450 фут2;
17. Тезинская мануфактура, 1 котел, F=18b0 фут2;
18. Рязанско-Уральская ж. д., 7 котлов, F=4476 фут2;
19. Тульский патронный завод, 5 котлов, F=7200 фут2;

Π'. К. Худяков. Паровые котлы Шухова 99
20. Товарищество химического завода П. К. Ушкова в Елабуге, 2 котла,
^=2050 фут2;
21. Наследницы Г. И. Хлудова в Москве, 8 котлов, F=5715 фут2.
Нормальное количество сухого пара, получаемого на каждом
квадратном футе поверхности нагрева котлов Шухова, считается обыкновенно от
3 до 4 фунт[ов] в час, но в некоторых случаях эта цифра доходила до 6 и
более.
В 1892 г. завод Бари выпустил новую конструкцию котла системы
Шухова. Это — вертикальный водотрубный котел Шухова, представляющий
собой чрезвычайно остроумное и существенное усовершенствование котла
системы Ляшапеля. Поперечные горизонтальные трубки последнего с
диаметром] от 6 до 10 дюймов Шухов заменил пучками несколько наклонных
к горизонту двухдюймовых трубок. Для заделки их концов стенки
внутренней сварной топки приплюснуты с боков. В каждом ряду располагается
по 2 пучка, каждый из 7 трубок. Против каждого пучка имеется свой
обширный лаз для осмотра трубок, очистки их и развальцовки у них концов в
решетчатых боковинах. Диаметр кожуха у котла 3,5 фута, диам[етр]
внутренней топки 2 фута 10 дюймов, толщина стенок [соответственно] 7г и
3/в дюйма. Эти размеры остаются в котлах мощностью от 6 до 22 л. с,
меняется же высота котла и число пучков трубок, которое бывает 2, 4, 6, 8, 10,
12 и 14.
Несмотря на весьма сильную циркуляцию воды в трубках этого котла,
уровень воды в стекле остается чрезвычайно спокойным, если водомерное
стекло расположено на той стороне, где вода входит в пучки трубок из
кольцевого пространства между кожухом и топкой. При этом в котле
имеется простое и остроумное приспособление для высушивания пара.
. [Характеристики] вертикальных котлов Шухова следующие:
Мощность, л. с. 6 8 12 14 16 18 22
Поверхность нагре- 60 80 112 135 160 180 212
ва, фут2
Высота котла, фут 6,5 7,25 8 9,25 10,16 11,33 12,16
Эти котлы строятся на рабочее давление пара в 6 атм.
Из всех существующих систем вертикальных водотрубных котлов
система Шухова наиболее совершенным образом удовлетворяет всем
практическим требованиям: при быстроте получения сухого пара вертикальные
котлы Шухова имеют чрезвычайно простое устройство и наилучшим
образом приспособлены к экономичной работе и очистке их от грязи и накипи;
кроме того, все формы котла таковы, что они допускают употребление на
[изготовление] котла только металла наивысших качеств.
В 1892 г. заводом Бари было построено 26 вертикальных котлов [с]
общей поверхностью нагрева 2661 фут2, в 1893 г.— 62 котла, 7863 фут2, а по
апрель 1894 г. продано 27 котлов, 3311 фут2, так что общее число
вертикальных котлов, проданных по апрель 1894 г., составляет 115 штук с
поверхностью нагрева 13 835 фут2.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Перевод неметрически
в едини!
1 верста = 1066,8 м
1 сажень = 2,134 м
1 аршин = 0,7112 м
1 фут =0,3048 м
1 дюйм = 0,0254 м
1 кв. верста = 1,138 км2
1 кв. фут = 0,0929 м2
1 кв. дюйм = 6,451 см2
1 куб. сажень = 9,713 м3
1 куб. фут = 0,0283 м3
1 куб. дюйм = 16,39 см3
1 фут/с = 0,3048 м/с
1 пуд = 16,38 кг
1 пуд-сила = 160,6 Η
1 фунт-сила = 0,410 кгс == 4,016 Η
1 пуд-сила/кв. дюйм = 249,04 кПа
1 фунт-сила/кв. дюйм = 6,226 кПа
IX русских единиц
цыСИ
1 атм = 98,0665 кПа
1 сажень вод. ст = 20,93 кПа
1 пудо-верста = 171,4 кДж
1 фунт-сила-фут = 1,224 Дж
1 кал (русск.) = 1,72 кДж
1 паровая сила = 1 живая сила =
= 664,0 Вт
1 л. с. = 75 кгм/с =
=9,81.75 Вт = 735 Вт
1 кал/(м2-ч) = 1,163 Вт/м2
1 кал (русск.)/(м2-ч) =
=0,477 Вт/м2
1 кал (русск.)/(фунт-град) =
= 1 ккал/(кг-град)=4,19кДж/(кг-К)
1 кал (русск.) / (фут2-ч-град) =
= 5,136 Вт/(м2-К)

Содержание
От комиссии по увековечению памяти почетного академика
АН СССР В. Г. Шухова 5
А. Е. Шейндлин. О деятельности В. Г. Шухова в областях
нефтепереработки и теплотехники '
I
НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
Теория перегонного куба 12
Гидравлический дефлегматор для перегонки нефти и других
жидкостей 20
Приборы для непрерывной дробной перегонки нефти и
подобных жидкостей, а также для непрерывного получения газа из
нефти и ее продуктов 22
Расчет 15-кубовой керосиновой батареи на производительность
100 000 пудов в сутки нефти с отбором 50 % светлых .... 25
Удостоверение (о хорошей работе аппаратов непрерывной
дробной перегонки) 46
Сравнение надежности работы нефтеперегонного аппарата с
паровым котлом 47
О проекте нефтеперегонного завода в Батуми 48
Заметка о патентах по перегонке и разложению нефти при
повышенном давлении 54
Крекинг-установка Шухова—Вольфа 57
С. А. Вышетравский. Непрерывно-действующий
нефтеперегонный аппарат системы В. Г. Шухова 62
II
ТЕПЛОТЕХНИКА
Трубчатые паровые котлы 71
Водотрубный котел системы В. Г. Шухова 74
Горизонтальные водотрубные котлы системы инженера
В. Г. Шухова 76
Водотрубный паровой котел 83
Воздушные экономайзеры системы инженера В. Г. Шухова 84
К вопросу о котлах высокого давления 86
П. К. Худяков. Паровые котлы Шухова ........ 91
Приложение. Перевод неметрических русских единиц в
единицы СИ 100

Владимир Григорьевич
ШУХОВ
Избранные труды
Нефтепереработка. Теплотехника
Утверждено к печати
Институтом высоких температур АН СССР
Редактор издательства
Ю. А. Юдина
Художественный редактор
Я. Я. Власик
Технические редакторы
Т. С. Жарикова, И. Я. Жмуркипа
Корректоры
Р. 3. Землянская, Т. Д. Хорькова
ИБ № 24438
Сдано в набор 23.02.82
Подписано к печати 09.06.82
Т-09850. Формат 60χ907ι«
Бумага книжно-журнальная
Гарнитура обыкновенная
Печать высокая
Усл. печ. л. 6,5. Усл. кр.-отт. 7,9
Уч.-изд. л. 6,5. Тираж 1000 экз. Тип. зак. 1472
Цена 1 р.
Издательство «Наука»
117864, ГСП-7, Москва, В-485, Профсоюзная ул., 90
2-я типография издательства «Наука»
121099, Москва, Г-99, Шубинский пер., 10

ОПЕЧАТКИ
Страница
38
41
Строка
1 сн.
4 сн.
Напечатано
= к
Должно быть
к =
Άγί/ίβ
в. г. агухов