Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

В своем развитии нефтяная индустрия прошла такой же путь, как промышленность синтетического каучука; ее колоссальный подъем тоже был связан с созданием автомобильной, а несколько позже и авиационной промышленности. В 1900 г. добыча нефти во всем мире составляла около 20 млн. т, через 20 лет — 27 млн. т, а еще восемью годами позже — уже 190 млн. т.

Нефть была известна еще в античные времена и использовалась прежде всего для освещения, а также как топливо. В XVIII в. была усовершенствована масляная лампа благодаря изобретению плоского фитиля, пришедшего на смену круглому, а также созданию горелки с круглой насадкой (1782 г.) и применению стеклянного колпака в керосиновой лампе (1783г.). Однако значительно техника освещения улучшилась лишь после того, как в 1854 г. путем несложной перегонки и очистки нефти стали получать керосин. По сравнению с масляной лампой керосиновая лампа обладала еще и другим преимуществом: поскольку керосин подымался по фитилю, резервуар, в который он наливался, можно было размещать ниже горелки, в то время как для нефти резервуар следовало располагать выше горелки или накачивать нефть.

В течение десятилетий керосиновая лампа была самым широко распространенным источником света. Керосин использовался также как растворитель и как средство для очистки поверхностей в технике и медицине. Широкое использование керосина, а также возросший спрос на смазочные масла для машин и железнодорожного транспорта, для которых не хватало теперь масел растительного и животного происхождения, привели к тому, что добыча нефти возросла. В 1859 г. Эдвард Л. Дрейк разработал технологию бурения нефтяных скважин и геологической разведки залежей нефти.

Вследствие развития методов перегонки нефти, аналогичных методам перегонки спиртов, стало возможным получение керосина и других веществ. Самые низкокипящие фракции нефти вначале считались бесполезными. Из высококипящих при нормальном давлении фракций прежде всего получали парафин. До 1900 г. самым ценным продуктом перегонки нефти была средняя фракция — керосин. Его очищали от примесей с помощью серной кислоты, едкого натра и других веществ.

Появление большого количества двигателей внутреннего сгорания и автомобилей, а позднее самолетов изменило характер нефтяной промышленности и химической переработки нефти. Низкокипящие нефтяные фракции приобрели важное значение; они использовались под названием "бензин". Большое развитие получили способы повышения выходов бензина. До 1913 г. бензин выделяли только путем несложной перегонки — так называемый бензин прямой гонки. Эти технологические методы все меньше соответствовали требованиям, предъявляемым к горючему для автомобильной и авиационной промышленности. Положение изменилось совершенно случайно: один из инженеров в шт. Пенсильвания (США) по невнимательности перегрел котел с нефтью. Оказалось, что при этом получаются более высокие выходы нужных низко-кипящих фракций. На основе этого в 1913 г. Уильям Бартон разработал термический крекинг-процесс, в результате которого помимо всего прочего стало возможным превращение высокомолекулярных углеводородов в низкомолекулярные. Этот процесс был вначале детально изучен, а затем так усовершенствован, что в бензиновые фракции стали переводить почти половину добываемой нефти. Вскоре этот процесс был дополнен созданием способа каталитического гидрирования ненасыщенных углеводородов, образующихся при крекинге нефти.

В 1920-е годы развитие авиации привело к дальнейшему росту потребности в высокосортном бензине. В 1928 г. из 195 млн. м сырой нефти было получено около 62 млн. м 3 бензина, 18 млн. м 3 "осветительного" керосина, 86 млн. м 3 газойля и мазута, 7 млн. м 3 смазочных масел; остальными продуктами были асфальт, парафин, кокс и т. д.

Заводы БАСФ на разных этапах (1866, 1873, 1961 гг., Людвигсхафен)

В странах, располагавших небольшими запасами нефти, или там, где ее не было совсем, химики пытались найти способ получения бензина и других горючих продуктов из угля. Фридрих Бергиус заложил основы названного впоследствии его именем [239]метода получения жидких углеводородов путем гидрирования угля под давлением. Первые опытные установки были созданы в 1921 г. вблизи Мангейма, а промышленный синтез был осуществлен впервые в 1927 г. В 1922 г. Франц Фишер и Ганс Тропш начали опыты по гидрированию монооксида углерода; в конце концов, используя различные катализаторы при нормальном давлении и соответствующих температурах, они получили бензин, дизельное топливо и твердые углеводороды (парафины). В 1930-е годы метод Фишера — Тропша был доведен до промышленного использования. Позднее в послевоенные годы вследствие увеличения добычи нефти и газа этот метод перестал быть рентабельным [240].

Другими важными областями, в которых химические исследования привели к развитию крупнотоннажной промышленности, были фотография, производство вакцин, ядохимикатов для борьбы с вредителями сельского хозяйства, производство душистых и ароматических веществ, витаминов.

Итак, на протяжении одного исторического периода начиная с 60-х годов XIX в. экспериментальные и теоретические результаты развития органической и неорганической химии положили начало развитию крупной индустрии, методы которой базировались на научной основе, техническое оснащение находилось на высоком уровне, а производство и сбыт были организованы в соответствии с рациональными экономическими критериями.

В 1892 г. Генрих Каро в своем докладе о развитии анили-нокрасочной промышленности указал на внушительные размеры заводских установок в химической промышленности, на научное и техническое обоснование методов, которое было гарантией целесообразности и результативности проводимых процессов. Условиями подъема химической промышленности "стали детальнейшая специализация производства, широкое проникновение науки в практику, постоянная поддержка работы изобретателей, успехи теоретической и прикладной химии и непрерывно меняющаяся конъюнктура, строго осуществляемое разделение труда и планомерно проводимое гармоническое взаимодействие всех усилий от первого до последнего". Основное значение придавалось высокой квалификации руководителя, его деловитости, прилежанию, порядку и экономии. Там, где не выполнялось даже одно из этих условий наступали застой и упадок [105, с. 959-1105].

В предыдущих разделах книги рассмотрены основные направления крупнотоннажной химической промышленности, которые были чрезвычайно важны для развития самой химической индустрии и других отраслей промышленности, а также сельского хозяйства. Наряду с этими направлениями и вместе с ними получили развитие многочисленные производства — специальные химические и области промышленности, где использовались химические методы. Всех их перечислить здесь совершенно невозможно. Чтобы показать читателю необозримость этих направлений, коротко остановимся лишь на некоторых из них.