Без нефти

8. Из чего и как? (Германский Рейх)

То, что было — это, главным образом ископаемый уголь, каменный и бурый. Задачу облегчает то, что уголь, в отличие от алмаза и графита, это не чистый углерод. На каждый атом углерода приходится в среднем один атом водорода. А в нефти, тоже в среднем, два с небольшим водородных атома на один углеродный. Это не считая азота, серы, кислорода и прочего, чего бы лучше и не было. И это по числу атомов, а по весу получается вот что:

_{| Среднее содержание, % вес |}

_{| Углерода | Водорода |}

Нефть | 85 | 13 |

Бурый уголь | 70 | 5 |

Каменный уголь | 80 | 5 |

Антрацит | 95 | 2 |

Значит, чтобы получить искусственную нефть, надо примерно удвоить долю водорода. Для этого есть несколько путей. Я их попробую изложить по данным из нашего отвремления. В общем-то, нет сомнений, что синтетическую нефть и нефтепродукты в той, альтернативной реальности, получают примерно по тем же основным направлениям и с похожими, в принципе, показателями. Конечно, масштабы совсем не те, что у нас, где широкое распространение этой индустрии пока что не сложилось из-за непобедимой конкуренции дешевых природных углеводородов из естественных залежей. Да и то, что там в эти дела вложено намного больше технического гения и инженерного труда, взамен того, что у нас потратилось на прогресс в нефтегазодобыче и смежных областях. Конечно, у них там результаты получше и пораньше во времени, спору нет. Однако, сверх того, что разрешают законы природы, и они не прыгнули.

Как мы с вами помним, можно получать то, что мы ищем, сухой перегонкой угля, горючих сланцев, торфа. Да даже и древесины. Очень старые процессы. Во всяком случае, кооператив, организованный моим дедом Александром Дмитриевичем Кузьминых в его зауральской деревне, держал в годы Гражданской в тайге маленький кубик, где из бересты гнался смазочный деготь — до нефтяных масел Баку было три фронта. Все хорошо — кроме фотогена, из угля получаются еще и газолин, смазочные масла, бензол, толуол для производства взрывчатки. Но уж очень невелик выход целевых продуктов. Поэтому на этой стадии не задержалось ни у нас, ни у них. Дальнейшее развитие этой отрасли, производства синтетических углеводородов представить себе легко, потому, что всё это, но, конечно, значительно скромнее, происходило, как сказано, и в нашей с вами Реальности.

Здесь это было связано отчасти со страхами перед близким истощением залежей нефти — состояние общественного мнения, почти непрерывно господствующее в мире, начиная примерно с 1920-го года. Отчасти же с тем, что нефть по свету распределена неравномерно, во всяком случае, карты известных на какой-то определенный год запасов всегда указывают на районы-кладовые и "белые пятна" На двадцатые годы создавалось впечатление, что вся нефть мира запасена на Северо-Американском континенте, как теперь кажется, что все досталось Зоне Персидского залива, а прочим — крохи. Изменение геологической изученности планеты, как с приходом разведчиков в новые страны и регионы, так и по увеличению глубины их "видения" земной коры, время от времени поворачивали этот калейдоскоп, создавая новую картинку.

На сегодня в нашей реальности она выглядит так:

Честно признаюсь, что эту карту я скопировал из Сети. Она довольно хорошо знакома тем, кто обсуждает темы "Хаббертовского пика нефтедобычи" и предстоящего в ближайшие десятилетия возвращения в каменный век по причине исчерпания ресурсов углеводородов. По существу этих вопросов скажу пока, что я-то склоняюсь к мнению знаменитого шейха Ямани, многолетнего главы саудовского нефтяного министерства и одного из главных авторитетов ОПЕК. Он не раз говорил, что "каменный век кончился не потому, что кончились месторождения камня". И в нашей реальности нефти рулить миром не вечно, но произойдет это, думается, без предсказываемых ужасов и не так быстро.

Но в любом случае, во всех раскладах истории открытия углеводородных запасов природная, пластовая нефть не доставалась немцам — разве что крохи в в Нижней Саксонии и после аншлюсса в Австрии. Никогда этого не могло хватить германской экономике даже и на месяц в году. Но Господь, обделивший немцев залежами углеводородов, не поскупился для них на техническую сметку и высоколобую ученость. Что, в сочетании с навязчивой идеей мирового господства, владевшей этой страной, её начальниками и народом весь конец XIX и первую половину XX века, и определило тамошний особый интерес к искусственному жидкому топливу. В нашем мире автаркия, доведенная до предела "опора на собственные силы" плюс на ресурсы тех территорий, которые удается завоевать в начале войны, так и не помогла ни II, ни III Рейху покорить мир. Посмотрим, как будет здесь. Но что не отнять — в этой области, в переработке угля в нефть, немецкое лидерство вне сомнения. Во всяком случае, в нашей реальности.

Именно в ней Фридрих Бергиус сумел в своей частной ганноверской лаборатории соединить идеи русского профессора Ипатьева по химии высоких давлений и француза Сабатье по гидрированию и получить еще в 1913-м жидкие углеводороды, действуя на древесный уголь водородом под давлением. Его патенты относились и к облагораживанию под действием водорода каменноугольных и сланцевых смол, и к "ожижению" битуминозного и бурого угля, а когда они соединились с катализаторами и финансовыми возможностями "И.Г. Фарбениндустри" — технология приобрела вполне законченный вид. Это был блестящий успех. И научный — Бергиус и президент "И.Г. Фарбениндустри" гениальный инженер Карл Бош получили Нобелевскую премию 1931 года по химии. И технический — в 1928 году в Лейне близ Лейпцига заработал завод по производству жидких топлив. Конечно, это не совсем было экономически конкурентно продуктам из еще раз подешевевшей к тому времени нефти. Стоимость производства "лейна-бензина" в 10 раз была выше цены бензина в Штатах.

Но Германия еще раз решила сыграть ва-банк на мировое господство, отдав для этого власть Адольфу Гитлеру и его маргиналам из НСДАП. Так что по Четырехлетнему Плану рейхсминистра Геринга и дополнительным программам уже военных времен было построено еще шестнадцать заводов гидрогенизации угля под высоким давлением. Плюс десять заводов, где углеводороды получаются по методу Фишера и Тропша. Помните, мы с вами еще в XIX веке увидели рожки газового освещения и газогенераторные заводы. Заметим в сторону, что Кремль и Курский вокзал в Москве освещались так до 1932 года, а исторический центр Праги — даже и до 1972-го. По одному из способов на раскаленный уголь подают водяной пар — и получается "водяной газ", смесь водорода и окиси углерода, известной всем, как ядовитый "угарный газ". Горит и светит эта смесь очень хорошо. Опасно только — яд же! Да и водород не особенный подарок в доме. Поэтому и использовали "водяной газ" больше в металлургии. А в 1923 удалось сначала сделать из него сначала синтетический метанол на том же химкомбинате в Лёйне. И почти одновременно с этим, в лабораториях Института Кайзера Вильгельма по исследованию угля, химики Карл Фишер и Ханс Тропш получили смесь жидких парафиновых углеводородов, нечто вроде искусственной нефти. В 26-м году это публикуется, вызывая фурор в научных и технических кругах, а в 1936-м заработала промышленная установка на "Рурхеми АГ" в Оберхаузене.

Вместе с другими источниками: своей и союзной, румынской и венгерской, нефтедобычей, углеводородами из коксового газа и смолы коксования, этиловым спиртом из традиционной картошки и, по разработанной все тем же Бергиусом новой технологии, из опилок, поставками из временно дружественного Советского Союза и обильными по началу войны трофеями, синтетическое жидкое топливо и дало возможность Германии продержаться почти шесть лет. Обошлось это недешево. Как позже справедливо отметили американские военно-воздушные аналитики при ретроспективном анализе своей работы на Европейском театре — вес стали, пошедшей на строительство германской индустрии искусственного топлива, в три с половиной раза превосходил вес Британского военного флота на январь 1940-го. Но и эффект сомнений не вызывает. Естественно, веревочка и на этот раз вилась долго, но не бесконечно. Одной стране, ну, допустим, с какими-то сомнительными союзниками: болгарами, австро-венграми, турками — или, взамен турок, японцами, итальянцами и румынами — все-таки трудно устоять против ресурсов всего остального мира. Дело, наверное, не только в нефти. Не один ведь раз, а два, достаточно похожих, так что какой-нибудь будущий Фоменко непременно обнаружит, что одна из войн — артефакт, измышленное летописцами фиктивное отражение другой. Впрочем, мы к этому вернемся при обозрении "надстроечной" истории альтернативной "безнефтяной" реальности. А пока посмотрим — чем же располагал III Рейх в чрезвычайно для него удачном в нашем мире 1940 году:

Как видите, использовались разные пути. Понятно, что различные технологии имели отличающиеся результаты. Я сначала тут дам картинку с возможными путями превращения твердого горючего в жидкое. Схемка известная, из "Химической энциклопедии", но я позволил себе немного развлечься, разукрасить ее. А потом будет уж таблица сравнительных показателей, как положено.

А вот и обещанная таблица со сравнением выхода продуктов при этих процессах:

_{Процесс | Авиабензин | Автобензин | Дизтопливо и керосин | Печное топливо | Смазочные масла | Твердые парафины и др. хим. сырье | Всего жидких и твердых углеводородов}

Гидрогенизация по Бергиусу | 368/95 | 68/18 | 132/34 | 47/12 | 8/2 | 10/3 | 633/164 |

Синтез по Фишеру-Тропшу | — | 230/87 | 150/56 | — | 17/6 | 136/51 | 533/200 |

Современные процессы ("САСОЛ" и др.) | — | 290/97 | 260/87 | 36/12 | — | 150/50 | 736/246

Надо оговориться при этом, что и гидрирование, и непрямое ожижение — процессы достаточно гибкие. Меняя условия и сотношение реагентов, одни и те же заводы могли в мае выпускать побольше бензина для самолетов Геринга, а в июне дизельное топливо для подводных лодок Деница. Казалось бы, выбор между гидрогенизацией по Бергиусу и синтезом по Фишеру-Тропшу несложен — выход жидкого топлива в первом случае в выше, чем во втором, а что касается светлых, бензина и дизельки, так и больше, чем из натуральной нефти. Ну, дьявол скрыт в нюансах, как известно. Или, как сказал бы один знаменитый ученый из немцев: "Теория — сера, но зеленеет Древо Жизни". Обсудим. Для гидрогенизации нужен, как из названия следует, водород. Водород, в принципе, можно получать электролизом воды, но это очень дорого. Разве только в Норвегии, где гидростанции дают очень дешевое электричество. Но перевозка водорода — это и теперь более фантастика, если не сказать, фэнтези, а уж тогда…

Можно делать его из метана, собственно, из любых углеводородов, даже из мазута. Позволю себе по этому поводу отклониться в 70-е годы нашей реальности. На прекрасный тропический остров Куба. Там советские геологи в порядке помощи братскому местному народу открыли месторождения никеля. Московский ГИПРОЦветМет в том же порядке спроектировал комбинат, а ВНИПИ Нефть на субподряде сделал проект установки по получению водорода из мазута в соответствии с с давней, но до тех пор не реализованной разработкой института ВНИИ по нефтепереработке. Водород тут нужен, чтобы восстанавливать руду до металла. Привезли через океан конструкции и оборудование, построили, Фидель Кастро Рус с послом Воротниковым режут ленточку — советско-кубинская дружба в действии. Не успели высокие гости отъехать, как начала эта установка коптить пальмы, горы Сьерра-Маэстра, плантации тростника и пляжи в радиусе двести километров. Но водорода при этом выдает с гулькину часть тела. Кастро, не успевши порадоваться холяве, жалуется по телефону лично Леониду Ильичу. Тот по инстанциям вниз выражает недовольство. Дошло дело до ВНИИ НП. "Кто авторы регламента?!" — Уупсс!! — как говорят в одной заатлантической стране. Руководителей разработки, чьи главные подписи под регламентом, там было двое. Один, уже после выхода на пенсию, в период короткого послабления эмигрировал и проживает в городе Хартфорде у родственников, а второй помре, но сын его, тоже участник работы, жив и находится в отказе, без пяти минут Узник Сиона. Чем бы это разрешилось в более ранние времена, боюсь и гадать. Но и тут директор института с двумя дюжинами запасных кальсон и небольшой бригадой специалистов вылетел в Гавану, буквально, не дожидаясь самолета. По прилете они вместе с пусконаладчиками, монтажниками и ГИПом из ВНИПИ кинулись в самый дым, понимая, что назад лучше не возвращаться.

Всегда приятно сообщить, что триллер имеет благополучный конец. Оказалось, что сварщики кое-что, как всегда, приварили не совсем по чертежу. Так что — тут было не страшное сионошпионское вредительство, а нормальные пусковые трудности. Дым кончился, установка стала давать вполне качественный водород согласно регламенту, а пальмы частично отмыл, а частично вырвал с корнем очередной тропический ураган. Что же касается главных фигурантов этой истории, то судьбу хартфордца я не знаю, надеюсь, что он до сих пор жив. Отказника, сколько знаю, все-таки отпустили в пору Перестройки и он одно время преподавал в Технионе. Директор института давно ушел в главные научные сотрудники, а потом и на пенсию. Посол Воротников дослужился до члена Политбюро и очень был на виду одно время, был Председателем Верховного Совета РСФСР, пока не пришлось сдавать должность Борису Ельцину, потом как-то забылся. Уж не знаю, жив ли? Один Фидель из них из всех все еще служит там же и в той же должности, хотя внешне, конечно, очень изменился, став почти неотличимо похожим на Санта Клауса. Ну, время никого не щадит.

Но, если вернуться в Германию 30-40-х, то мы оказываемся некоторым образом в замкнутом круге. Водород мы не можем получать конверсией из мазута и вообще углеводородов, поскольку он нам и нужен, чтобы сделать углеводороды. Хорошо, что это и необязательно. Водород можно получать из воды и углерода… По простому уравнению: C + H₂O = CO + H₂. То есть, на уголь подают смесь водяного пара с кислородом (этот нужен, чтобы за счет сгорания части угля поддерживать температуру и тепловой баланс). Вот это и есть главный источник водорода — водяной или, по другому названию синтез-газ. Но если у вас есть синтез-газ, то вы уже сразу можете, не разделяя на компоненты, отправить его в фишер-тропшевский реактор. И получить почти такую же "искусственную нефть". Или, по позже усовершенствованной технологии сначала синтезировать метанол, а на второй стадии уже метанол превращать в углеводороды. Вот с учетом того, что бергиусовскому процессу нужен еще и водород, он оказывается менее выгодным не только точки зрения экономики, но и с позиций выхода на тонну угля, которая в военных условиях важнее прибыльности. Ну, и скажем честно, что у гидрогенизации есть две главных головных боли: то, что подаваемая на переработку паста из угольного порошка, замешанного на растворителе, очень эрозионно-активна и то, что компрессоры и прочее оборудование при давлении от 200 до 700 атмосфер требуют частой остановки на ремонт. Вот вам и причины, по которым уже в начале войны заводы гидроожижения дают фактическую производительность около трети от проектной против 70 % от проекта у фишер-тропшевских установок.

Сразу уточню, что размеры региональных кругов на карте, так же, как и тысячи тонн в год из таблицы в следующей главе, соответствуют номинальной производительности. Тому, что было бы, если б предоставить установкам гидрирования и синтеза "домик в горах, много хлеба с маслом и никаких бомбежек". По жизни ежесуточные визиты RAF, US Army Air Force 8 & 9, а под конец войны и Авиации Дальнего Действия ВВС РККА очень сильно снижали выпуск жидкого топлива в Рейхе.

Посмотрим на проблему еще с одной стороны. Из синтез-газа получаются больше нормальные, то есть, нерааветвленные, парафиновые углеводороды с низким октановым и высоким цетановым числом — высококачественное дизтопливо и неважный бензин. Бергиусовская деструктивная гидрогенизация дает продукты с более высокими октановыми числами и низкими цетановыми — то есть, наоборот. Тогда практически еще не существовала возможность последующей корректировки, поэтому 90 процентов бензина для Люфтваффе получалось гидрированием. Сегодня это не имело бы такого большого значения, потому что именно в 40-х годах в жизнь широко вошли процессы каталитического реформирования, при которых парафины превращаются в высокооктановые ароматические углеводороды, да еще и получается впридачу некоторое количество того самого дефицитного водорода. Как часто бывает, само научное открытие российское, из лаборатории академика Зелинского в МГУ — а потом пришлось шпионам Лаврентия Палыча скрасть у американцев чертежи и по ним началось строительство первой такой промышленной установки и в Советском Союзе. Но до этого всего еще должно пройти несколько лет.

Предупрежу сразу, что ни синтетическое топливо, ни потрясающие успехи Вернера фон Брауна в ракетостроении, ни появление в небе первых в мире реактивных истребителей Мессершмита не спасли Германию от поражения. Союзная авиация раздолбала заводы искусственного топлива обоих вариантов и даже организаторскому гению Альберта Шпеера не удалось восстановить, как следует, эту индустрию. Рейсминистр вспоминал потом, в тюрьме Шпандау: "День 12 мая (1944 г.) я не забуду никогда, потому что в этот день война с точки зрения техники была проиграна. С налетом в тот день 935 дневных бомбардировщиков 8-го американского воздушного флота на целый ряд предприятий по производству горючего в Центре и на Востоке Германии началась новая эпоха войны в воздухе. Она предвещала конец немецкой промышленности вооружений". Sorry, guys, но не надо было жалеть денег на глобус перед тем, как начинать драку.