ГЛАВА 8.

Вдобавок, в СССР развивалось производство искусственного жидкого топлива, не только у нас, но и в остальной части страны.

Первые опыты по ожижению твердого топлива проводил еще Бертело в 1868 году - он обрабатывал угольный порошок йодисто-водородной кислотой при температуре 270 градусов и получал 60% жидких углеводородов и остальное - гудрон. Понятное дело, эта технология была интересна только с научной точки зрения а также тем, что показывала, что твердое топливо можно в принципе перевести в жидкое. Попытки получить промышленные технологии жидкого топлива пошли только с начала 20го века в разных странах, в том числе и в России - все распробовали двигатели внутреннего сгорания, а запасы нефти тогда считались ограниченными - вот и ринулись искать новые способы получения бензина. У нас по этой теме работал Зелинский, а Ипатьев в 1908 году показал возможность гидрирования угля.

Но наибольших успехов достигли немецкие ученые - для Германии, у которой не было собственных больших источников нефти (добыча нефти - всего 100 тысяч тонн в год), получение жидкого топлива было жизненно важным вопросом. В 1913-17 годах немецким ученым Бергиусом был запатентован процесс "бергинизации" (позднее - в 1931 году - он получил Нобелевскую премию за развитие методов высокотемпературной химической обработки) - при температуре 450 градусов, давлении 200 атмосфер и расходе водорода в 5% от массы угля он построил установку с суточной переработкой 80 тонн угля - уголь подавался в реакционную камеру в виде пасты из угольного порошка и масляных остатков с добавлением катализатора - красного шлама, отхода бокситного производства. На выходе получалось 40% жидких нефтяных фракций, а остальное - вода, газ, пек, непрореагировавший уголь, зола и полпроцента аммиака.

После войны большие работы проводились обществом Фабериндустри - они также применяли каталитические методы, но по методу Фишера-Тропша, при котором топливо получалось из синтез-газа при меньших давлениях и температурах - для кобальтовых катализаторов всего 1 атмосфера и 190-240 градусов, для железных - до 30 атмосфер и до 350 градусов. Первая полупромышленная установка заработала в 1922, а в 1926 году заработала первая промышленная установка каталитической гидрогенизации бурого угля - через десять лет ее производительность была 2,5 тысячи тонн жидкого топлива в сутки.

И Германия продолжала наращивать мощности по производству искусственного жидкого топлива. В 1936 году построен завод мощностью 300 тысяч тонн в год - он делал топливо при давлении 300 атмосфер из смолы, легкого масла и полукокса путем гидрирования. В 1938 построен завод мощностью всего 34 тысячи тонн в год - он выделывал топливо из кокса и коксового газа путем синтеза, зато при очень низком давлении - всего 10 атмосфер. В 1940 запущен завод мощностью 600 тысяч тонн в год - он делал топливо из каменного угля путем гидрирования при давлениях 300-700 атмосфер. Были и другие заводы, работавшие как по методу гидрогенизации, так и по методу Фишера-Тропша - уже в 1941 они произвели 4,1 миллион тонн жидкого топлива. В итоге 85% потребностей Люфтваффе в топливе покрывалось за счет синтетического бензина. Да и 600 тысяч тонн в год дизтоплива - тоже неплохой приварок немецкому транспорту и в особенности подводным лодкам.

Англосаксы, имевшие большие запасы нефти, тоже решили попробовать новую технологию, но широко производство не разворачивали. Так, американцы купили немецкий патент и запустили свою установку в Батон-Руж - она была рассчитана на переработку 1600 кубометров сырья в сутки - примерно на 400 тонн бензина. В ней было три реакционные камеры диаметром 90 сантиметров и высотой 12 метров каждая - объемом менее четырех кубометров. В Англии была своя опытная установка, производившая также 410 тонн в сутки или 150 тысяч тонн в год, но работавшая по двухстадийному процессу - сначала гидрогенизировали уголь до среднего масла и затем это масло догидрогенизировали либо до бензина, либо до керосина.

В Советском Союзе опытные работы по ожижению угля производились с 1928 года. До войны в Москве работал Всесоюзный научно-исследовательский институт газов и искусственного жидкого топлива. Было запланировано строительство восьми заводов искусственного жидкого топлива общей производительностью 200 тысяч тонн бензина в год. Война помешала этим планам, но что-то построили - в 1942 году работало небольшое предприятие по производству жидкого топлива на базе сланцев из Кашпира (в 12 км от Сызрани) - порядка 30 тонн топлива в сутки. В этом же году был возведен также небольшой Усольский завод (Иркутская область), перерабатывавший сапропелиты и дававший 5 т моторного топлива в сутки. В июле 1943 года в Госплане СССР был организован сектор искусственного топлива и газа (в составе отдела топливной промышленности). В том же году при Совнаркоме было создано специальное Главное управление - Главгазтоппром, на которое и возлагалась организация проектных и научно-исследовательских работ в области создания синтетических моторных топлив, масел и смазок. Правда, забегая вперед, отмечу, что с работами по жидкому топливу сильно подкузьмила девонская нефть Второго Баку - к концу 1943го года дебет девонских скважин составлял уже 300-400 тысяч тонн в сутки. Возникла ощутимая нехватка перерабатывающих мощностей, особенно тяжелых фракций - как отмечал Байбаков, "Мы стали задыхаться от большого количества мазута" (в РИ он это сказал в 1950 году, в АИ стали задыхаться раньше, так как было меньше перерабатывающих мощностей и девонскую нефть также нашли раньше и активнее ее разрабатывали). Поэтому все мощности, что предполагалось направить на выработку искусственного топлива, были направлены на переработку мазута. Ведь гидрировать можно не только угли, но и любые продукты, содержащие углерод - смолы, тяжелые масла, парафины и так далее - в том числе и мазут. Вот советское руководство и пустило все гидрогенизационные установки, что начали производиться на советских заводах, на выработку топлива из мазута.

Поэтому мы - ЗРССР - в части выработки искусственного жидкого топлива оказались в первых рядах, пусть и не по своей воле - просто своей нефти у нас сначала не было, а отбитое у немцев в 1941 топливо советских складов быстро бы закончилось. Именно поэтому я запустил исследования в этой области уже осенью 1941го года, благо тогда уже подобрались команды химиков и технологов, знакомых с процессами высокотемпературной переработки твердого топлива. Они, правда, работали над транспортными и промышленными газогенераторами, ну так производство жидкого топлива отличается от этой работы только давлением, особенно если по процессу Фишера-Тропша - это та же перегонка твердого топлива в газ, только потом он не сжигается в топках и цилиндрах, а перерабатывается в жидкое топливо. Но наши спецы почему-то ратовали за гидрогенизацию угля - точнее, нефтяного кокса. Ну а кто я такой, чтобы спорить со спецами, тем более что они предоставили выкладки, из которых все так и следовало.

Естественно, как и прочие вещи, производство жидкого топлива мы начинали с малого - практически на коленке лабали агрегаты и на них отлаживали процессы. Так, первый аппарат поначалу выдавал всего десять килограммов бензина или керосина в сутки - в качестве реакционной камеры мы взяли кусок ствола от гаубицы, для теплообменников использовали трубки паровоза, сепаратор - газовый фильтр от газогенераторного двигателя трактора, ну и остальное оборудование получили примерно также - раздербаниванием более-менее подходящего по требующимся функциям, хотя немного поточить на станках все-таки пришлось, чтобы состыковать все это между собой. Уже через три месяца та же установка выдавала пятьдесят килограммов топлива в сутки - народ учился все лучше управлять процессами. Через полгода - восемьдесят килограммов - и это был уже предел данной конструкции. Но в дополнение к ней работало уже десять таких установок - и восемьсот килограммов горючего давали либо почти тысячу километров пробега бронетехнике, либо полет в семьсот километров. Причем агрегаты высокого давления по прежнему изготавливались из орудийных стволов, а теплообменники, колонны, фильтры - тут мы использовали уже большие, объемные конструкции - раздербанили три паровода, поставили их котлы на попа, набили нужной требухой - и все аппараты работали на эту связку.

Потом уже пошли агрегаты высокого давления нашего собственного изготовления - сначала того же объема, так как процессы были отлажены, затем мы его стали наращивать. Поначалу делали трубы по той же технологии, что и артиллерийские стволы - прокатывали стальное бревно и вырезали в нем сердцевину. Тупо, долго и сложно, зато надежно. А потом, когда овладели электрошлаковой сваркой - стали сваривать нужные объемы из прокатанных и изогнутых отдельных листов толщиной десять сантиметров - на тот момент у нас не было достаточного количества легирующих добавок и мы использовали обычную конструкционную сталь - в принципе, по сопротивляемости нагрузкам под температурой она была сравнима со сталью с 4-6 процентами хрома, и только добавление 0,5 процента молибдена увеличивало ее стойкость в два раза. Так, для удлинения на 1% при температуре 500 градусов стали в 0,2% углерода было достаточно усилия в 3,7 килограмма на квадратный миллиметр - примерно 370 атмосфер - в течение 100 000 часов, а на 10% - 5,3 кг на квадратный миллиметр - 530 атмосфер. Мы, впрочем, и не рассчитывали на такие сроки эксплуатации, и то, что наша техника проработает 100 000 часов - более 11 лет - было лишь приятным бонусом, не более - мы ее все-равно собирались постоянно модернизировать.

Да и водородная коррозия не давала спокойно жить. При больших давлениях и температурах, характерных для гидрогенизации, водород диссоциирует на атомы. А размер каждого атома - 0,1 нанометра, так что водород вполне свободно проходит через кристаллическую решетку железа и межкристальное пространство стали - стальные конструкции напитываются водородом. Казалось бы - да и черт-то с ним ! Но этот вредитель не только просачивается внутрь казалось бы такого крепкого материала, как сталь - нет, он там накапливается, причем до таких пределов, что может создавать давления, превышающие предел прочности металла - кристаллы начинают раздвигаться, в металле образуются микрополости, микротрещины, водород проникает в металл все активнее - процесс нарастает. Но и это еще не все. В стали содержится углерод, и при тех высоких температурах, что присутствуют в процессах гидрогенизации, он реагирует с просочившимся водородом - внутри стали образуется метан. В принципе, это снижает давление водорода, так как одна молекула метана вбирает из окружающего пространства четыре атома водорода - объем газа падает. Правда, этот метан тоже может перемещаться по межкристалльному пространству, накапливаться и разрывать металл. Но и это еще не все - сам-то углерод уходит из стали, отчего та превращается в обычное железо и ее прочность снижается - при этом снижается не только общая конструкционная прочность агрегатов, но и микроскопическая - водороду легче разорвать обезуглероженную сталь, то есть проще образуются микропоры и микротрещины, соответственно, водороду становится еще проще проникнуть вглубь, к новым слоям металла - история повторяется все снова и снова. Причем этот процесс - сравнительно быстрый. Так, Сталь 35 при температуре 500 градусов обезуглероживается на глубину 5 миллиметров всего за 100 часов. При 400 градусах - на 2 миллиметра. В общем, с этим водородом сплошное расстройство.