Шухов

Глава девятая ИЗОБРЕТАТЕЛЬ КРЕКИНГА

Ах, если бы Ольга Книппер знала о том, чем забита голова ее ухажера, быть может, и все сложилось не так грустно. За это ему многое можно было простить, понять. В середине 1880-х годов Владимир Шухов усиленно работает над своим новым и, как оказалось впоследствии, главным изобретением в жизни. Это изобретение называется крекинг. Только вот почему-то слово это английское, переводимое как расщепление, а ведь не раз предпринимались попытки переименовать крекинг в «метод Шухова», предпринимались у нас, но не на Западе.

Крекинг — «переработка нефти и ее фракций для получения главным образом моторных топлив, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжелых углеводородов», — сообщает сильно постаревшая Большая советская энциклопедия. Жаль, что не названа фамилия ученого, впервые в мире сконструировавшего крекинг-установку — Владимира Шухова. Впрочем, к тому, что его фамилию забывают упомянуть, Шухов даже привык. Но и в Большой российской энциклопедии, томе № 15 за 2010 год, эта маленькая подробность также упущена. Несправедливо.

Это изобретение Шухова, как и многие другие, опередило свое время, ведь автомобилей в то время было раз-два и обчелся, а установка для получения бензина — вот она, уже готова! И нынешние автомобилисты, те, кто ни шагу не способен сделать без любимого авто (и даже в булочную), с полным основанием могут поклониться Владимиру Григорьевичу в пояс. Это он более 120 лет назад как в воду глядел, предвосхищая эпоху моторов, для которых бензин, машинное масло, мазут, дизель — такая же еда, как для обыкновенного человека.

О том, как получить из нефти не только керосин, но и много чего еще полезного «для народного хозяйства» и свести к минимуму остатки нефтепереработки, Шухов задумался еще в Баку. И здесь он уже выступает не только в качестве инженера, но и как химик. Уровень нефтепереработки на Апшероне был довольно примитивен, мало изменившись с начала 1860-х годов, когда туда приезжал Менделеев налаживать добычу керосина. Тогда даже мазут нередко считался отходом производства. Для перегонки нефти использовались огромные железные кубы, объемом уже не два десятка пудов, а тысячи. То есть та же схема, что использовали крепостные Дубинины, только в увеличенном масштабе. Куб разогревали до соответствующей температуры теми же побочными остатками нефти. По окончании нефтеперегонки необходимо было дождаться, пока куб охладится — наполнять его очередной партией нефти было опасно и чревато воспламенением. Таким образом, на весь цикл нефтеперегонки уходило не менее суток, а куб простаивал то время, когда ему надо было остыть, что обнаруживало неэффективность давно устаревшего процесса.

Важнейшей вехой в совершенствовании процесса нефтеперегонки стало строительство химического завода в ближайших окрестностях Москвы, в частности в Кускове, непосредственным хозяином Шухова — Александром Бари, решившим по примеру Нобелей заняться извлечением из «черного золота» — золота настоящего, переведенного в звонкую монету. 13 сентября 1880 года «гражданин Северо-Американских Соединенных штатов» Бари подал прошение в канцелярию генерал-губернатора князя Владимира Долгорукова «О разрешении устройства и открытия нефтяного завода в Московском уезде». Прошение подписали компаньоны Бари — отставной инженер-полковник Николай Сытенко и титулярный советник Николай Рубинский. Разрешение было получено 11 марта 1881 года, под завод для выделки минеральных масел отводилось 2070 квадратных сажен земли «в Московском уезде, близ станции ж. д. Кусково, в даче, под названием 6-й части села Перова». 20 февраля 1881 года создали Товарищество Русско-Американского нефтяного производства, утвердили устав. Руководить сооружением и оборудованием завода поручили Шухову.

Расположение завода было весьма удобно, рядом с Нижегородской железной дорогой, что позволяло привозить сюда на переработку нефть из Бакинской губернии. «Нефть доставляется по реке Волге из Баку в Нижний Новгород, а оттуда цистернами по железной дороге на Кусковскую платформу. Для хранения нефти на дворе завода есть несколько герметичных резервуаров, врытых в землю и вмещающих 5000 ведер нефти каждый. На заводе работает 15 человек»^{81}, — рассказывал побывавший на предприятии современник.

Резервуары спроектировал Шухов, на заводе было поставлено восемь нефтеперегонных кубов — масштаб приличный, как и ассортимент — керосин, астролин (обезвоженный керосин), смазочное масло, минеральный деготь. В выписке из протокола правления Товарищества Русско-Американского нефтяного производства за 1883 год читаем: «Бакинская нефть может дать прекрасный безопасный керосин и еще лучшие более безопасные другие осветительные масла, каких американская нефть вовсе не содержит. Во всех странах Западной Европы установлено законом, что керосин должен иметь точку вспышки не ниже 40 градусов Цельсия. Но у нас пока такого закона нет, а заводчики продолжают конкурировать между собой дешевизной керосина за счет его качества. Эту цель поставило себе Товарищество Русско-Американского нефтяного производства, которое в течение двух лет изготавливает безопасный керосин, имеющий точку вспышки 40 градусов по Цельсию. Тогда как керосин, находящийся в продаже, вспыхивает при 12 и 23 градусах, то есть при температуре комнатной и даже ниже ее. Но кроме керосина Товарищество изготавливает особые осветительные материалы еще значительно высшего качества против керосина: астролин (точка вспышки — 50–60 гр. Ц.), бакуоль (точка вспышки — 50–70 гр. Ц.), пиронафт (точка вспышки — 100–130 гр. Ц.). Чем выше точка вспышки, тем масло безопаснее, и безопасность пиронафта такова, что им можно заливать горящие предметы. Чем выше точка вспышки, тем масло менее летуче — имеет меньше запаха. Чем выше точка вспышки, тем масло плотнее, содержит больше углеродных частиц, следовательно, имеет белое пламя, дает больше света. Чем выше точка вспышки, тем масло гуще, расход его более экономичный. Вот преимущества этих масел перед керосином. Недостаток — они неполно сгорают в обыкновенных горелках и требуют особых горелок. В настоящее время Кусковский завод вырабатывает бакуоль — совершенно достаточный для обыкновенного употребления безопасности. Масло это может гореть во всяких горелках».

Завод заработал на полную катушку — керосин стал отвоевывать у свечей и лучин право освещать жизнь россиян, тем более отечественный керосин был лучше американского. В 1882 году на Всероссийской выставке завод удостоился бронзовой медали за нефтяные продукты весьма хорошего качества. Вопрос о качестве был краеугольным во все времена. Как не вспомнить рассказ Чехова «Неосторожность», герой которого выпил, на свою беду, керосин, перепутав его в темноте с водкой. И что только не пережил он после этого: «В глазах его засверкало, дыхание сперло, по всему телу пробежало такое ощущение, как будто он упал в болото, полное пиявок. Ему показалось, что вместо водки он проглотил кусок динамита, который взорвал его тело, дом, весь переулок… Голова, руки, ноги — все оторвалось и полетело куда-то к черту, в пространство…» Не дождавшись помощи ни от доктора, ни от фармацевта, он написал предсмертную записку, помолился Богу и приготовился помирать. Однако, встав поутру как огурчик, он был удивлен и списал это на «регулярную жизнь». На самом же деле выяснилось, что плохим был керосин, купленный в лавке за полторы копейки фунт. Вот что значит плохое качество керосина…

В июне 1882 года на Кусковский завод консультантом пришел Дмитрий Менделеев, внесший в прежнюю конструкцию перегонного куба изменение — устройство для непрерывной подачи сырья. В его куб входили: бак для сырой нефти, теплообменник, шламовая труба, дымовая труба, холодильники. Теперь куб мог работать постоянно, а не периодично. Менделеев всячески приветствовал строительство заводов в России, написав специальную работу «Где строить нефтеперерабатывающие заводы?»: «Ныне пришла настоящая пора устраивать заводы в Центральной России. Внутренние русские заводы будут давать и разнообразнейшие вещества и торговлю поведут правильную. А барыши все же станут иметь хорошие, потому и будут в силах завести обширную заграничную торговлю нашими нефтяными товарами»^{82}.

После внедрения менделеевского новшества резко выросла производственная мощность завода, более чем в пять раз. Однако Шухов заметил и недостаток менделеевского куба — каждый из кубов перегонял нефть независимо друг от друга. А если их соединить? Но теперь уже не на Кусковском заводе. Дело в том, что в 1882 году Бари продает свою долю акций в Товариществе Русско-Американского нефтяного производства Петру Губонину, соучредителю Бакинского нефтяного общества. О Губонине Сергей Витте сказал, что он «представлял собою толстопуза, русского простого мужика с большим здравым смыслом. Губонин, как я уже говорил, начал свою карьеру с мелкого откупщика, затем сделался подрядчиком, а потом строителем железных дорог и стал железнодорожной звездой. Он производил на меня впечатление человека с большим здравым смыслом, но почти без всякого образования»^{83}.

Усовершенствование нефтеперегонного куба Шухов проводит там, где и начинал свою инженерно-практическую деятельность, — в Баку на заводах Нобеля. В 1883 году он создает так называемую нобелевскую батарею, состоящую из серии сообщающихся между собой кубов. Это было впервые в мировой научной практике по переработке нефти, что хитрые Нобели всячески подчеркивали, где только можно, забыв, как всегда, про Шухова.

Мысль Шухова работает очень быстро, он уже думает и над усовершенствованием технологии нобелевской батареи. Здесь у него появляются соавторы, в частности инженер Феликс Инчик, сотрудник проектного бюро конторы Бари. Инчик также проводил исследования в этой области. В 1878 году в Санкт-Петербурге было создано товарищество «Дневной свет», учредителями которого являлись сам Инчик, генерал-майор Игнатий Пальчевский, отставной полковник Николай Жервье, отставной штабс-капитан Николай Лачинов, инженер-полковник Василий Божерянов, губернский секретарь Николай Фумели. 21 (9) ноября 1878 года Департамент торговли и мануфактур Министерства финансов выдал товариществу «Дневной свет» десятилетнюю привилегию на «аппараты для добывания светильного газа из нефти, нефтяных остатков и пр.».

Вместе с Инчиком Шухов 13 мая 1886 года подает заявку на прибор для «непрерывной дробной переработки нефти и т. п. веществ». Это будет первый официально зарегистрированный патент Шухова, первый из пятнадцати. Привилегия № 13200 была получена 31 декабря 1888 года. Суть усовершенствования прежнего аппарата нефтеперегонки была в заложенном в ее конструкции принципе противотока, когда нефть и ее выделенные составные части, образующиеся в процессе разложения, подогреваются движущимися им навстречу горячими остатками и отходящими газами. Для испытаний аппарата Шухов в 1887 году выехал в Баку на завод Сидора Шибаева.

Сидор Мартынович Шибаев — купец-старообрядец, мануфактурщик, родом из Богородска, в окрестностях которого он основал ткацко-механическую, ситценабивную и красильную фабрику, на которой трудились более пятисот человек. В Баку его занесло попутным ветром, да так, что в 1878 году он открыл там цех по производству серной кислоты. Прикупив несколько нефтеносных участков, он ставит на них бурилки и занимается нефтепереработкой. «Товарищество производства русских минеральных масел и других химических продуктов С. М. Шибаев и К⁰» быстро завоевывает рынок.

Шибаева принято называть первопроходцем в области производства машинных смазочных масел. Его хорошо запомнил Рябушинский:

«Сидор Мартынович Шибаев. Фабрикант в Богородске. Миллионщик. Владелец великолепного особняка на Басманной. Сад — угодье, целая усадьба… Людей типа, подобного Шибаевскому, можно было встретить во многих купеческих родах Москвы. Они были таковы, как будто их матери, часами горячо молясь пред древними иконами, невольно запечатлели в себе эти строгие и пламенные черты. В таких лицах было что-то византийское. Думается, что в старообрядческих семьях этот облик попадался чаще, чем в других… И был Сидор Мартынович по характеру под стать своему лицу: человек самовластный, иногда, как говорили, даже без удержу, а вот тогда в столовой сидел он как будто унылый, угрюмо опустив на грудь свою гордую, умную голову… В чем дело? Нефть. Кто теперь помнит, что Шибаев был одним из первых пионеров не «нефти» вообще, а использования нефти для производства машинных (смазочных) масел по идее и методу Рагозина в широком масштабе.

Пока этот продукт пробил себе дорогу, С. М. терпел убытки и попал в тяжелое положение, о котором я и пишу. Пока было понято, что такое нефть и каково ее значение, один за другим катились шибаевские миллионы в нефтяные колодцы и там застревали надолго, рискуя погибнуть. Сколько волнений и тревог пережил С. М. и весь род его, пока дело выправилось и правильные ожидания его оправдались. Говорят, что дети С. М. после его кончины продали дело Ротшильдам из-за того, что с ним было связано уж очень много горьких воспоминаний. Я сам лично помню, как в девяностых годах нефтяные остатки продавались до смешного по низким ценам и как все фабрики Волжского бассейна перешли на нефтяное отопление, идеальное технически и несравненно более дешевое. Мы же, северные фабрики, сидевшие на самом скверном топливе в мире, на мокрых сплавных дровах, не имея возможности перейти на нефть, могли только облизываться, высчитывая, почем на пуд ткани ложится топлива у волгарей и почем у нас. Да заодно вспоминали и о владимирских ткачах, потомственных искусниках: где нашим вышневолоцким мужичкам было угнаться за ними. Вот, классовые противоречия постоянно пережевывают, а куда, по существу, острее их территориальные противоречия»^{84}.

В те годы экономические потери при перегонке нефти были достаточно большими: из одной тонны сырой нефти удавалось получать порядка 330 литров керосина. Оставшиеся две трети представляли собой мазут, используемый для растопки кубов, а часто и просто сливаемый в ямы. Проблема повышения отдачи от нефтеперегонки встала остро: как извлечь из мазута керосин? Но далеко не все нефтепромышленники были готовы смотреть вперед, тратиться на научные исследования. Совсем неудивительно, что Шухов приехал именно к Шибаеву, единственному нефтепромышленнику, которого удалось уговорить внедрить аппарат. Аппарат непрерывной дробной переработки нефти оправдал себя, обогнав производительность обычного перегонного куба в 18 раз. «В этой установке, — пишет Александр Матвейчук, — изобретатели соединили перегонный куб с ректификационной колонной, имевшей девять тарелок для отбора различных по удельному весу дистиллятов. Эти элементы конструкции обогревались парами дистиллята, поднимавшимися из перегонного куба и идущими навстречу жидкой нефти, которая подавалась на самую верхнюю тарелку, а затем последовательно перетекала вплоть до самой нижней, с которой неиспарившийся остаток уже выводился. Температурный перепад между тарелками составлял около 30 градусов Цельсия. Теплота в этом аппарате использовалась достаточно рационально, что позволяло расходовать сравнительно небольшое количество топлива. Однако в то время сложность конструкции и дороговизна изготовления послужили препятствиями для широкого внедрения данной нефтеперегонной установки»^{85}.

Но Шухов и Инчик не останавливаются на достигнутом. Оказывается, в процессе нефтеперегонки ее продукты, пары дистиллята, «механически увлекают с собой в холодильник частицы испаряемой жидкости, а также и паровой туман»^{86}, — пишет Шухов. Соответственно, качество керосина и масла снижается, его надо дополнительно очищать. Так возникает мысль о еще одном усовершенствовании — гидравлическом дефлегматоре, применимом для перегонки нефти и других жидкостей. Заявка на новое изобретение подана 21 января 1888 года, привилегия на нее получена 25 сентября 1890 года под № 9783.

Соавтор изобретения Феликс Александрович Инчик будет и дальше специализироваться на процессах нефтепереработки, выпустит в 1888 году в Баку научный труд «Бензольно-газовое производство, основанное на утилизации нефтяных отбросов». В 1895–1896 годах Инчик будет руководить строительством самого большого нефтеперерабатывающего завода в Грозном, о котором химик Марковников, ученик Менделеева, скажет: «Этот завод не имеет себе подобных в России, да и едва ли найдутся такие за границей».

Свое третье и важнейшее изобретение в области нефтепереработки Шухов запатентует с уже известным нам Сергеем Гавриловым, с которым он за десять лет до этого будет прокладывать трубопроводы по Каспийскому побережью. «Приборы для непрерывной дробной переработки нефти и т. и. жидкостей, а также для непрерывного получения газа нефти и ее продуктов» — так обозначена эта принципиально новая установка в «Своде привилегий» под № 12926. Изобретатели подали на нее заявку 24 января 1890 года, а получили привилегию 27 ноября 1891 года. Все эти номера и даты на самом деле будут иметь большое значение, ибо вопрос о первенстве России в этой области науки в конечном итоге встанет очень остро.

Шухов и Гаврилов предложили конструкцию аппарата, в котором сложные молекулы мазута разлагались при высокой температуре и под высоким давлением на простые молекулы керосина. Это и был крекинг. «В своей установке, — пишут специалисты, — изобретатели удачно воплотили научные принципы, лежащие в основе как процессов непрерывной прямой перегонки, так и термического крекинга. А применение давления до 10 атм. открыло новые возможности в сфере управления процессом. В зависимости от сочетания температур и давления можно было менять направления и выходы целевых продуктов. Кроме того, вместо цилиндрических кубов авторы изобретения впервые предложили осуществлять нагревание нефти в изогнутых спиральных трубах. А для улучшения теплопередачи, а также для удаления образующегося кокса в трубах была введена искусственная циркуляция. В зависимости от продолжительности пребывания нефти в трубах и величины температуры в аппарате Шухова — Гаврилова она подвергалась либо простой перегонке, либо термическому крекингу»^{87}.

Удивительно, как Шухов все успевал. В том же 1890 году он занят проектами паропроводов и насосов для Центральной электростанции в Москве, там же — паропроводов для Хлудовских бань, арочного перекрытия для здания нефтеперекачивающей станции в Грозном, резервуара для керосина для Черноморско-Дунайского пароходства, работает в области мостостроения, изобретает пароперегреватель для котлов всех систем (без патента, но издает об этом книгу) и т. д.

Аппарат для крекинга был построен в 1890 году, в процессе испытаний подробно фиксировалась его работа, что позволило бы наладить его производство. Но до промышленного внедрения дело не дошло. А скромный Шухов позднее писал, что не видит в приборе ничего выдающегося. На деле же уже сам факт появления такого аппарата, пусть и в единственном экземпляре, означал огромный шаг в области научных исследований нефтепереработки. Однако отсутствие спроса на бензин в то время не позволило скрестить теорию с практикой. Двигатели внутреннего сгорания еще не были так широко распространены, а братья Райт начнут свои полеты на самолетах только лет через десять…

Но Шухов не унывал — он предвидел, что пройдет еще каких-то лет десять-пятнадцать и труды его не пропадут даром. Так в итоге и вышло, сама жизнь подвела к необходимости внедрения установки крекинга, когда стремительно стало расти количество автомобилей. В частности, в 1908 году в Америке их насчитывалось свыше 245 тысяч, а к началу Первой мировой войны и того больше — 1 миллион 785 тысяч. Америка была самой автомобильной страной в мире. В России же на самом крупном автомобильном Русско-Балтийском заводе в Риге с 1908 по 1915 год было выпущено всего 450 машин. Вот потому-то стричь купоны с изобретенной установки принялись совершенно иные, не знакомые Шухову люди из Алабамщины и Техасщины.

Если бы он жил в Америке, то, безусловно, стал миллионером. Но там жил другой человек, инженер Уильям Бартон, зарегистрировавший 7 января 1913 года американский патент № 1049667 на аппарат для термического крекинга. Как будто и не было до него никакого Шухова, зарегистрировавшего патент на крекинг-процесс более чем за два десятка лет раньше. Принцип работы аппарата Бартона повторял принцип шуховской установки.

Бартон был не только изобретателем, но и по совместительству первым президентом компании «Стандард ойл Индиана», имеющей непосредственное отношение к компании «Стандард ойл» — крупнейшему нефтяному монополисту всех времен и народов, принадлежащему семье Рокфеллеров. Американское правительство не раз пробовало бороться с монополизмом «Стандард ойл», но Рокфеллеры, пускаясь на всякие хитрости, в итоге все равно оставались главными игроками на рынке, диктовавшими свои условия и конкурентам, и потребителям. Рокфеллеры присвоили себе право заниматься в Америке крекингом, очень быстро начав промышленное производство установок — за каких-то десять лет они построили свыше 1200 установок термического крекинга. По сути, они монополизировали право на производство бензина по патенту инженера Бартона, что привело к росту цен на топливо.

Однако главный соперник Рокфеллеров — компания — Синклер ойл» не сидела сложа руки, пытаясь оспорить у «Стандард ойл» право единолично осуществлять крекинг на территории США. Началась патентная война. Добавим, что Россия в это время оставалась на обочине процесса внедрения крекинга. Но дельцы «Синклер ойл» раскопали, что в СССР живет инженер Шухов, запатентовавший свое изобретение еще в 1891 году. В 1923 году они приехали в Москву, пришли к Шухову, убедившись в его первенстве в этом вопросе. В том же году Международный патентный суд в Гааге вынес свой вердикт, признав русских инженеров Шухова и Гаврилова первыми изобретателями термического крекинга, что и привело к концу монополии Рокфеллеров на крекинг-установки.

О подробностях визита американцев к Шухову мы еще расскажем, как и о том, почему же в итоге советское правительство, пустив свой завод крекинга, было вынуждено все равно пойти на поклон к американцам и купить оборудование у них. А пока нужно рассказать о другом важнейшем изобретении Шухова, которое у него никто не оспаривал (а лишь только копировали). Изобретение первой крекинговой установки стало возможным еще и потому, что Шухов одновременно занимался исследованиями и в области водотрубных котлов. Вот почему он предложил именно такую конструкцию, с применением прямых или изогнутых спиралью труб. Одновременно с изобретением крекинга Шухов, со свойственной ему универсальностью мышления, вплотную занимается паровыми котлами.