К началу войны использовались процессы именно с применением катализаторов - катализаторы на оксидах цинка и хрома снижают потребные давления в два-три раза - до 250-350 атмосфер, хотя температуры процессов становятся выше - 350-400 градусов. Но сам процесс образования метанола - экзотермический, соответственно тепло надо отводить. Мы и так синтез-газ, полученный обработкой раскаленного кокса паром, охлаждали, сжимали, снова охлаждали - и сравнительно холодным подавали в реакционную камеру - стальную трубу, заполненную таблетками катализатора. Первая как-то работающая установка выдавала пять килограммов метанола в час, но уже вторая, заработавшая в августе 1942го - 100 килограммов, к тому же мы смогли утилизировать часть тепла - с его помощью получали пар, подогревали кокс в одной из двух камер, хотя много еще терялось с охлаждающей водой - к сентябрю народ даже сделал себе на дармовом тепле душевую, кайфовал.

Еще больше снизить давление удалось добавлением в катализаторы меди - оказывается, в мире не применяли медь из-за отравления серой - сера, присутствующая в сырье, соединялась с медью, образуя сульфиды. Но у них сырье было грязным - уголь, нефть, тогда как у нас использовался торф и древесный уголь - в них серы было гораздо меньше. Так что мы начали применять цинк-хром-медные катализаторы, и давление процесса снизилось до 40-100 атмосфер, а температура - до 230-260 градусов - при таких параметрах мы могли строить уже более объемные установки, поэтому к концу 1942 года мы производили уже пять тонн метилового спирта в час, сто тонн в сутки - это двести вылетов истребителей или штурмовиков с полной заправкой или четыреста - с половинной. Неплохой приварок. К лету 1943го выходило уже двадцать пять тонн в час, пятьсот тонн в сутки, к осени - семьсот - метиловый спирт становился основным авиационным топливом для полетов на высотах до двух километров, где в теплое время ниже риск образования ледяных пробок из-за набранной спиртом воды. Правда, была опасность паровых пробок, поэтому мы начинали добавлять более высокие спирты - этиловый, пропиловый, бутиловый.

Причем эти спирты можно было изготавливать одновременно с производством метилового спирта, просто добавив в катализатор немного щелочных или щелочноземельных металлов, точнее - их оксидов. С катализаторами мы, правда, намучались - слишком много там тонкостей. Их назначение - предоставить активные центры, на которых будет происходить нужная реакция. В принципе, получение метанола из синтез-газа возможно и на голом цинке, без хрома, и на других металлах - но именно сочетание цинка и хрома дает наибольший выход продукта - хром выступает в качестве активатора для цинка, то есть вещества, усиливающего активность катализатора. До конца мы еще в этой схеме не разобрались, но пока все выглядело следующим образом. Водород и оксид углерода адсорбируются на поверхности кристаллов цинка, то есть сближаются друг к другу и получают возможность поскорее вступить в реакцию. То есть и без катализатора реакции бы состоялись, что мы и наблюдали, но с катализатором они проходили чаще, интенсивнее - выход продукта за единицу времени существенно повышался. И хром препятствовал росту кристаллов цинка, то есть делал их более мелкими, увеличивал поверхность, на которой могли собраться реагенты - в этом, скорее всего, и заключалась роль хрома.

Активность катализаторов зависела и от способа их приготовления. Например, по "сухому" методу окись цинка и хромовый ангидрид измельчались, смачивались и формовались в таблетки диаметром пять-десять миллиметров. При "мокром" методе к суспензии оксида цинка добавляют раствор хромового ангидрида и потом сушат, то есть получается более однородная смесь, к тому же последующее высушивание оставляет множество пор и поверхность катализатора увеличивается - так, если для сухих внутренняя поверхность одного грамма катализатора была порядка ста квадратных метров (да, "огородная" сотка), то в мокрых - почти двести. В результате активность "мокрых" катализаторов становится на 10-15% выше, чем "сухих". Мы начинали сразу с мокрых - не хотелось измельчать еще и ангидрид. А с начала 1943го перешли уже на следующий способ изготовления - осаждением из азотнокислых солей цинка и хрома и последующим прокаливанием в атмосфере водорода. Преимуществом этого метода было то, что резко снижались потребные количества катализатора - его пленка крепилась на подложке, которая и обеспечивала механическую прочность. А за счет более мелких кристаллов активность была довольно высокой - примерно посередине между сухими и мокрыми. К такому способу пришли по аналогии с одним из способов изготовления активных пленок для ИК-техники, поэтому решили попробовать этот метод и в производстве катализаторов.

Пленочные катализаторы были лучше таблетированных прежде всего тем, что подложку можно было сделать полой и пропускать через нее охлаждающую жидкость - для нас первый год бичом была невозможность точного и быстрого контроля температуры в реакционной камере, катализаторы перегревались и получались локальные спекания кристаллов - активность резко падала. Так что подложки избавили нас хотя бы от этой напасти, хотя забивание внутренних полостей и поверхности водой и углеродом - одними из продуктов реакций - все так же продолжалось - тут уж приходилось регенерировать катализаторы - либо вытаскивать из камеры и прокаливать в водороде, либо продувать горячим водородом саму камеру. Исследовали и метод повышенной подачи водорода через определенные промежутки времени в ходе самого синтеза - предполагалось, что это не позволит вредным продуктам накапливаться в порах. А то если не делать регенерацию, поверхность грамма могла снизиться и в десять раз - до 10-15 квадратных метров. И это при том, что производительность катализаторов и так была не слишком высокой - если говорить о таблетированных катализаторах, то не больше двух литров метанола на литр катализатора в час.

То есть катализаторов требовалось много, точнее - дофига. Мы в том числе поэтому-то и перешли на цинк-хром-медные катализаторы, что для них требовалось гораздо меньше хрома, а то в цинк-хромовых самого хрома было как минимум 20%, и чтобы получать те самые тридцать пять тонн метилового спирта в час, чего мы достигли к осени сорок третьего, нам бы потребовалось как минимум двадцать пять тонн катализаторов, в которых должно было быть пять тонн хрома. А так потребность снижалась минимум в три раза, к тому же уже половина аппаратов у нас работала не на насыпных катализаторах, когда тысячи таблеток засыпаются в емкость и через эту кучу потом прогоняется синтез-газ, а на планарных - площадь катализатора мы сохранили ту же самую, а его массу уменьшили в пять раз. Правда, тут потребовалось организовывать вихревые потоки, чтобы повысить вероятность столкновения молекул синтез-газа с поверхностью катализатора, тогда как в насыпных аппаратах это происходило естественным путем - продираясь в промежутки между таблетками, газ постоянно сталкивался с их поверхностью, менял направление, завихрялся. Так что с планарными катализаторами были свои сложности, но хрома требовалось раз в двадцать меньше.

Мне, кстати, потом между делом рассказали, почему не использовали синтез бензина по методу Фишера-Тропша - для синтеза при низком давлении требуются кобальто-магниевые катализаторы, а кобальта у нас в сорок втором практически не было - привезли с большой земли на самолете несколько десятков килограммов, но мы их использовали для напыления на поверхности - прежде всего в ДВС. А с железными катализаторами потребные давления уже приближаются к давлениям гидрогенизации, так что выгода в плане производства аппаратуры теряется. Да и регулировать температуру сложнее. Впрочем, были и другие причины. Все дело в этой дурацкой молекуле кислорода, что присутствует в угарном газе. Ведь в бензине ее нет, следовательно, ее надо куда-то девать - вот она и уходит либо в воду, либо в спирты - то есть у бензина крадется водород, который вообще-то не так-то просто добыть - надо пыхать паром на раскаленный уголь, а это - затраты топлива. Так что немцы и сами не очень-то использовали этот метод - так, позднее мы узнали, что из шести миллионов тонн синтетического бензина в 1942 они произвели этим методом всего шестьсот тысяч тонн (в РИ - данные по 1943 году), то есть десять процентов, а остальные девяносто процентов пришлись на другие методы - в частности - ту же гидрогенизацию - в этом методе также есть этап получения синтез-газа, но потом эта смесь проходит через колонны с поглотителями угарного газа - собственно, через оксиды щелочных металлов - и дальше к сырью идет практически чистый водород.

Но и по метанольным катализаторам работы у нас продолжались - мы испытывали разные вещества. Для этого были созданы автоматизированные устройства по работе с высокими давлениями и температурами - стальные цилиндры, вентили, насосы - почти то же самое, что и в промышленных установках, но гораздо меньше размерами. С помощью этих устройств и ставились десятки опытов - не только по метанолу, но и по крегингу, риформингу - мы нарабатывали статистику взаимодействия катализаторов с сырьем при разных значениях давлений, температур, скорости потока. Кстати, именно в этих исследованиях и стала наконец вырисовываться компьютеризированная система управления экспериментом. Ранее я уже рассказывал, что наши лабораторные устройства имели простецкий командоаппарат с управлением от перфоленты, который позволял ввести "многостаночную" работу, когда один оператор мог обслуживать несколько устройств, на каждом из которых проводились однотипные эксперименты со своими параметрами. Отслеживание хода эксперимента - открытие заслонок, запуск и остановка двигателей, отслеживание температуры - все это управлялось автоматикой, построенной на схеме из операционных усилителей и дискретной схемы, которая управляла всем этим оркестром. Так вот экспериментаторы, набравшись опыта, стали приходить к мысли, что и каждым из этих оркестров тоже можно управлять. Народ понемногу дозревал. Более того - раз дискретные схемы управления однотипны, а различаются только схемы включения датчиков и операционных усилителей, то в принципе дискретную схему можно бы вынести и вовне - и она будет считывать с перфолент нужные команды и параметры температур, давлений и что там еще - для каждого аппарата своя перфолента - и управлять несколькими устройствами. Надо "всего-лишь" добавить схему выбора того устройства, с которого в данный момент принимаются сигналы датчиков и которому передаются параметры очередного шага.

Тут-то я и подсунул им идею управляющей ЭВМ, и даже выделил одну машину для экспериментов - она была из первых восьмибитных экземпляров и уже была старовата для выполнения расчетов (а ведь ей весной сорок третьего было всего полгода !), но для экспериментов ее пятьсот операций пересылки, сложения-вычитания и условных переходов в секунду должно было хватить - все-таки процессы сравнительно медленные, мы оценивали потребности в управляющих сигналах как десять проверок датчиков и десять пересылок данных в минуту на один аппарат. И это максимум.

- Зато - представляете ! - в управляющую последовательность можно будет легко вводить условные переходы, циклы по счетчику, даже выделять отдельные блоки !!! - это мне, программисту с чуть ли не тридцатилетним стажем, взахлеб рассказывали молодые лаборанты.

- Ну да - подпрогаммы.

- Ну да - подпрогаммы ... А точно ! Отличное название !!! А ведь на них можно генерировать и графики изменения сигналов, и тогда операционные усилители вообще не понадобятся ! Только машину бы надо помощнее ...

- Посмотрим. Вы сначала эту освойте. - слова лаборантов были для меня истинным елеем, но и размякать я не собирался, а то расслабишься, надаешь вырванных обещаний - потом ведь придется выполнять. Ставить более мощные машины, конечно, все-равно будем, но уже под соусом заботы руководства. Политика.