Мощная сила скрыта в черной блестящей жидкости, называемой нефтью. Она дает жизнь и движение стальной армии моторов на земле, на морях и в воздухе...
Автомобили и тракторы, танки и бронемашины, огромные плавучие крепости и быстроходные катера, легкие истребители и гигантские воздушные корабли — все они приводятся в движение с помощью бензина, который получается из нефти.
Без нефти и бензина не могут существовать современные промышленность и транспорт. Без нефти и бензина нельзя воевать. Армия, лишенная горючего для своих моторов, — это неподвижная армия, обреченная на поражение и гибель.
Но нефтяные ресурсы неравномерно распределены по отдельным странам мира. Большими запасами нефти обладают, например, США, Советский Союз, Румыния, а в то же время Германия, Япония, Польша, Франция крайне. нуждаются в нефти, запасы ее в этих странах ничтожны.
Вот почему в недрах капиталистических лабораторий идет напряженная работа по получению нефти и бензина искусственным путем из тех продуктов, которые имеются в большом количестве в данной стране.
Прошло более 65 лет с тех пор, как один из самых блестящих химиков Франции, великий Бертло, впервые в своей лаборатории сумел превратить в жидкую нефть обычный каменный уголь, смолу и дерево. Но эти опыты в то время имели чисто теоретический интерес, и потому они были вскоре надолго забыты. О них вспомнили лишь в наши дни, когда превращение угля в жидкое топливо стало насущной технической задачей крупнейшего хозяйственного и военного значения, особенно для стран, бедных нефтью.
Уже накануне мировой империалистической войны блокированная со всех сторон Германия начинает понимать, что жидкое топливо будет играть серьезнейшую роль в предстоящих военных столкновениях. Перед германскими химиками ставится задача — освободить Германию от нефтяной зависимости. Германия обладает ничтожными запасами собственной нефти, но у нее очень много низкосортных каменных углей. И вот германские химики начинают искать пути к искусственному получению жидкого топлива. Надо, превратить германский уголь в нефть.
Путь, по которому шел Бертло при получении нефти из угля, технически был неприемлем: он был слишком дорог. Способ Бертло состоял в том, что на уголь действовали при повышенной температуре кислотой, в состав которой входили водород и иод; при этом уголь лишь частично переходил в жидкую нефть. Способ этот был неприемлем именно потому, что он требовал затраты дорогостоящего продукта — иода.
Еще в 1910 г. германский инженер Бергиус заинтересовывается вопросом превращения угля в нефть. Он решает прежде всего глубоко и полно изучать природу угля; для этого он создает в своей лаборатории те условия, которые мы наблюдаем в природе при образовании углей разных сортов, — высокое давление, соответствующие температуры и т. д. Уже давно было известно, что все виды топлива содержат в основном 2 элемента — углерод и водород; в топливе они находятся в связанном друг с другом состоянии, и при горении его они и дают необходимое нам тепло.
При исследовании различных видов топлива обнаружился весьма интересный факт: наибольшее количество углерода и сравнительно небольшое количество водорода содержит самый старый уголь, т. e. более всех пролежавший в недрах земли, например, антрацит; в буром угле водорода по отношению к углероду уже больше, чем в антраците, а больше всего водорода по отношению к углероду находится в бензине и нефти.
Эти факты говорили о том, что в конечном счете разница между углем и нефтью заключается только в количестве водорода, связанного с углеродом, следовательно, если найти условия, при которых можно связать углерод угля с дополнительным количеством водорода, задача будет решена.
9 августа 1913 г. Бергиус берет свой первый патент на получение нефти искусственным путем из твердого топлива. В этом патенте Бергиус заявляет, что он открыл условия и метод перехода твердого топлива (каменный уголь) в жидкие нефтяные продукты путем присоединения к углю водорода при повышенном давлении и температуре. В технике такой метод называется бергинизацией.
Но это был лишь первый, робкий шаг по пути технического получения искусственной нефти. Прошло 15 лет, прежде чем промышленность искусственного жидкого горючего стала технической реальностью, 15 лет борьбы и преодоления величайших трудностей.
Особая выгода бергинизации заключается, как мы видим, в том, что лучше всего переходит в жидкую нефть уголь с наибольшим количеством водорода, т. e. наименее ценный, бурый уголь. Далее оказалось, что для бергинизации можно вполне использовать угольную мелочь и пыль, которые как топливо не имеют большого значения.
Первые же опыты по бергинизации угля выяснили, что процесс этот весьма сложен. Применить его сразу, хотя бы и в небольших масштабах, для нужд разразившейся в то время войны не было никакой возможности. Только в 1917 г. создается акционерное общество, которое решает строить опытную установку для усовершенствования этого процесса. 5 лет велись опыты на этой установке, на их проведение было затрачено 12 млн. марок, и лишь только в 1922 г. были получены первые данные, на основе которых можно было приступить к строительству установки более крупного масштаба.
*
При переходе к большим масштабам трудности еще увеличились. В основном метод бергинизации заключался в следующем: уголь вместе с тяжелыми остатками нефти после отгонки из нее бензина, керосина и смазочных масел смешивается и растирается в густую пасту. Эта паста нагнетается в стальной вращающийся цилиндр, называемый автоклавом. В автоклав нагнетается водород до давления в 200 атмосфер, и затем автоклав подогревается до температуры 400—500°. При этом в автоклаве получаются жидкая нефть и твердый остаток золы. И вот, когда от маленького автоклава начали переходить к крупной заводской установке, выросли громадные трудности. Высокая температура, давление, горячие газы, нефть, твердые кусочки угля — все это вместе так сильно действовало на сталь аппаратов, что они лопались и взрывались.
Встал вопрос о том, как нагнетать в колонку густую пасту, состоящую из угля и нефти. Подходящих для этого насосов в то время не было. Насколько серьезны были затруднения, говорит хотя бы тот факт, что первая промышленная установка, построенная уже в 1929 г., взорвалась во время предварительных испытаний. Но работа продолжалась. За 8 лет, с 1922 по 1930, было затрачено еще 30 млн. марок на опытные работы. Преодолеваются все препятствия, вырабатываются специальные стойкие стали, конструируются особой конструкции насосы. Чтобы оградить обслуживающий персонал от возможных взрывов, весь процесс максимально механизируется и автоматизируется, управление процессом выносится в специальную изолированную кабину.
 |
| Из центрального пункта осуществляются контроль упpaвление всем процессом получения бензина из угля. |
Особенно быстро стала развиваться бергинизация с 1925 т., когда ee взял в свои руки крупнейший химический трест Германии «И. Г. Фарбениндустри». Он быстро продвигает способ бергинизации от лабораторных опытов к техническим масштабам. Обладая колоссальным опытом в деле постройки химической аппаратуры, работающей под большим давлением и при высоких температурах, этот трест разрешил все технические трудности, стоящие на пути бергинизации. Для этого потребовалось еще почти 4 года напряженной работы и колоссальных затрат.
Наконец, в 1929 г. была пущена первая промышленная установка непрерывного получения нефти из угля.
В германском городке Лейна был построен завод, который выпускал в год 100 тыс. т бензина, получаемого из угля.
После пуска первого завода в Лейна промышленность искусственного жидкого топлива начала развиваться с чудовищной быстротой. Все страны мира, располагающие подходящим для бергинизации углем и не имеющие своей нефти, начали насаждать эту промышленность у себя, покупая у концерна «И. Г. Фарбениндустри» его патенты и техническую помощь. Установка в Лейна расширяется, и в настоящее время она вырабатывает до 350 тыс. т бензина в год, а вся Германия произвела в 1935 r. 835 тыс. т искусственного жидкого топлива. В 1930 r. в Англии существовала только маленькая опытная установка, а уже в 1935 г. в Биллингхеме пущен завод производительностью в 150 тыс. т бензина в год. Чтобы судить об исключительной мощи этих гигантов современной химии, достаточно сказать, что один только завод в Лейна требует ежегодно 14 млн. т угля. Кроме бензина эти заводы дают еще целый ряд других ценных продуктов — жидкое топливо для дизелей, смазочные масла для машин, масло для пропитки дерева, горючие газы и т. д.
*
Единственное сырье для завода искусственного бензина — уголь, вода и воздух.
Непрерывной вереницей подъезжают к заводу железнодорожные составы, труженные углем. Мощным конвейером поднимается уголь высоко вверх, ссыпается в зияющие пропасти бункеров — хранилищ угля, которые вмещают тысячетонные запасы. Из хранилищ уголь самотеком идет в мелкоразмалывающие мельницы, где он дробится на куски не более 2—3 см. Далее уголь смешивается с тяжелым нефтяным маслом, которое получается в дальнейшем ходе производства. Уголь вместе с этим нефтяным маслом растирается в специальной мельнице в тонкую пасту. Эту пасту при помощи мощных насосов под давлением в 200 атмосфер направляют в аппарат, где паста нагревается до температуры в 300— 400°, затем паста перегоняется в другой аппарат, где смешивается с водородом и нагревается до температуры в 450°.
Нагреванию здесь подвергается весьма горючий материал, помимо этого водород и паста находятся под большим давлением, поэтому малейшее неплотное соединение в аппаратуре может привести к просачиванию горючих газов, их воспламенению и взрыву. Чтобы избежать этой опасности, нагревание ведут при помощи сжатого и нагретого до 450° азота, так как азот не горюч и не взрывается. Таким образам, по одним трубам нагревательного аппарата проходит смешанная с водородом паста, а по другим — сжатый азот, перегоняемый при помощи компрессора.
Откуда же получается водород, необходимый для смешивания с пастой? Водород необходим здесь в колоссальных количествах: для получения 1 т бензина надо затратить 2 тыс. куб. м водорода. На заводе в Лейна для получения таких огромных количеств водорода применяется аппарат, называемый генератором Винклера. В этом генераторе раздробленный уголь подвергается горению в мощной струе кислорода, затем в генератор вдувают водяной пар, — при этом получается водород. Генератор Винклера обладает исключительно большой производительностью — 75 тыс. куб. м водорода в час.
 |
| Это колонна для бергинизации угля. Ее стальное тело поднимается вверх на высотy почти 5-этажного дома (18 м). |
При температуре 450° и в присутствии катализатора, способствующего ускорению процесса, в угольной печи происходит взаимодействие между пастой и водородом. При этом получаются жидкие продукты нефти. Так называемое тяжелое масло остается на дне колонки, а в верх колонки в виде газов улетают среднее масло и бензин, сюда же частично попадает тяжелое масло, а также часть оставшегося водорода и других газов.
Затем в специальных аппаратах происходит отделение жидких продуктов от газа, состоящего главным образом из водорода.
Очищенный от вредных примесей водород идет опять в производство, а жидкий продукт разделяется на тяжелое масло, среднее масло и бензин.
Тяжелое масло возвращается в аппарат для получения пасты, а среднее масло направляется в дальнейшее производство. Это — вторая ступень насыщения водородом, причем здесь насыщается водородом уже не уголь, а среднее масло. Среднее масло сжимается насосами до 200 атмосфер, проходит специальные подогреватели, затем поступает в бензиновую печь. Если задачей угольной печи было превращение угля главным образом в среднее и тяжелое масло, то бензиновые печи превращают это среднее масло в бензин. Здесь, в печи, при температуре 450° и в присутствии катализатора и происходит это превращение.
В бензиновых печах мы жидких продуктов не получаем, так как бензин при существующей там температуре превращается в пар и уходит в верх колонки. Вместе с его парами уходит и часть водорода, не вступившего в соединение с маслом. Все эти продукты охлаждаются в холодильнике, где пары бензина превращаются в жидкий бензин.
Далее они поступают в разделительный сосуд, — здесь бензин отделяется от газов, которые направляются обратно в производство.
Но полученный бензин содержит много примесей, поэтому он, как раньше среднее масло, идет на разделение в перегонные аппараты. Эти аппараты представляют грандиозные сооружения большой мощности — один такой аппарат способен в сутки переработать до 2 тыс. куб. м среднего масла или сырого бензина.
Получаемый в перегонных аппаратах бензин сливается в хранилище, откуда разливается в цистерны и увозится с завода — так замыкается сложный кругооборот превращения угля в чистый прозрачный бензин.
Было бы ошибкой думать, что получение бензина из угля имеет значение только для стран бедных нефтью. В Советском Союзе нефти много, но это вовсе не значит, что мы не должны вводить бергинизацию и у нас. Наши нефтяные богатства распределены на огромной территории Советской страны неравномерно: они сосредоточены главным образом в Закавказье и на Дальнем Востоке. А между тем нефть и бензин требуются везде.
 |
| Десятки тысяч метров различных труб тянутся по заводу. По этим трубам прогоняются миллионы кубических метров газа, необходимого для производства искусственного бензина. |
В связи с исключительно быстрым ростом в нашей стране количества тракторов, автомобилей, самолетов, двигателей внутреннего сгорания создаются очень тяжелые условия для транспорта нефтяных продуктов.
Особенно это важно для таких далеких от нефти районов, как Сибирь, Украина, Ленинградская область и др. А между тем во многих из этих районов имеются богатейшие залежи углей, которые могут быть с большим успехом превращены в бензин.
*
Мы видели, какой длительный и тяжелый путь исканий, неудач и многомиллионных затрат прошла Германия, прежде чем добилась успеха в области получения искусственного бензина. Англия, Япония и даже Америка не смогли самостоятельно разрешить эту задачу и вынуждены были покупать у Германии патенты на это производство. Наш Союз самостоятельно разрешает эту сложнейшую проблему современной техники. И недалеко то время, когда у нас будет пущен крупнейший в мире завод по получению бензина из угля. Мы будем получать его по собственному, советскому способу, разработанному нашими химиками.
Закончены лабораторные изыскания, быстрыми темпами ведутся полузаводские испытания и одновременно проводятся проектировочные работы по строительству будущего гиганта советской химии.
Знаменитый мощный Виллингхемский завод в Англии имеет 4 печи для бергинизации, а наш завод будет иметь 36 таких печей, сделанных из самых высококачественных сталей.
Наш завод будет обладать наиболее совершенными сложными компрессорами производительностью в 60 тыс. куб. м водорода в час; компрессоры эти будут развивать давление в 200 атмосфер.
 |
| Завод искусственного бензина Подвезенный уголь по эстакаде 1 попадает в бункера 2. Из бункеров уголь ссыпается частью в генератор 3, частью поступает в дробилку 4. Раздробленный уголь из дробилки по транспортеру 5 попадает в мельницу 6, куда по трубе 16 поступает из отстойника 14 тяжелое масло. Полученная паста по трубе 7 идет в насосы 8, при помощи которых она нагнетается по трубам 22 в теплообменник 9. Отсюда паста поступает о смеситель 16, куда нагнетается водород при помощи компрессоров 11 по трубам 21. Пройдя теплообменник 12, нагретая смесь пасты и водорода поступает в колонну для гидрирования 13. Тяжелое масло снизу колонны отводится в отстойник 14, откуда оно насосом 15 подаётся по трубе 16 в мельницу 6. Среднее масло поступает в виде паров в холодильник 17 и превращается здесь в жидкость, которая отделяется от газа в сепараторе 18. Далее среднее масло поступает в перегонные аппараты 19, где получается бензин; он стекает в бензинохранилища 20, откуда и увозится с завода в цистернах. |
Все управление процессом будет максимально механизировано, и оно будет проводиться из одного пункта.
Контроль и регулировка процессов будут также проводиться на расстоянии, из центрального поста.
Все самое совершенное во всех областях науки и техники будет оснащать этот изумительный образец нашей социалистической индустрии.
Комментариев нет:
Отправить комментарий