Когда изобрели бензин?

Статья опубликована 25.06.2014 06:38 Последняя правка произведена 13.07.2015 08:43

Способ подачи энергии, которая питает наши автомобили, постоянно меняется, попробуем проследить путь эволюции современных двигателей.

Изобретение бензина.

В далеком 1876 году один немецкий инженер спроектировал и собрал двигатель, который работал на высвобожденной энергии сгоравшего топлива. Николаус Отто центральным звеном своего устройства сделал карбюратор. Горючий материал смешивался с атмосферным воздухом. Затем происходило сжатие этой смеси в цилиндрах, и электрическая искра вызывала воспламенение. Дальнейший путь кинетической энергии знаком всем ученикам старших классов: поршень двигается под воздействие газов и поворачивает коленвал. Вращение колес осуществлялось путем цепной передачи либо через вал. Этот принцип нисколько не изменился и на сегодняшний день. В качестве топлива использовались горючие материалы, которые уже существовали в то время – керосин, бензин и дизельное топливо. Об этом немного подробнее.


В 1825 году английский физик-испытатель Майкл Фарадей первым официально получил бензин

Первый бензин получил Майкл Фарадей еще в 1825 году, но опыты с нефтью проводились и раньше. В нашей стране в районе Ухты в конце восемнадцатого века был построен первый завод по предварительной очистке нефти. Конечно, технология была проста до крайности. Принцип работы завода был очень похож на принцип работы самогонного аппарата. Емкость с нефтью ставили вовнутрь печи и продукт нагрева по трубе шел в приготовленную заранее бочку. Труба проходила через бочку с водой, которая выполняла роль охлаждающего элемента. Полученная очищенная нефть использовалась в основном для освещения помещений. А именно тот продукт, который мы знаем как бензин, получил английский физик и испытатель Фарадей. Выделив опытным путем углеводородное соединение, требующее минимальных условий для воспламенения. Само название имеет арабские корни и понимается как «благовонное вещество». И это благодаря тому, что исходный материал Фарадей получил откуда-то из Малой Азии.

Примерно через семьдесят лет был изобретен процесс более тщательного разложения нефти на составляющие. Русский инженер по фамилии Шухов сумел добиться гораздо большего КПД на выходе и увеличить объем произведенного бензина. Что послужило продвижению этого горючего в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, которые были усовершенствованы немцем Даймлером. Автомобили все серьезней внедрялись в жизнь человека и люди впервые столкнулись с нехваткой топлива. Существует даже такая реальная история о путешественниках, которые ездили по Германии в начале двадцатого века и постоянно сталкивались с нехваткой бензина. Однажды, в одном населенном пункте им с большим трудом удалось найти топливо и довелось приобрести сей ценный товар у врача, так как в городской аптеке он уже закончился. Это говорит о том, что совершенно отсутствовала централизованная продажа бензина, и люди просто не знали, к какой категории стоит его отнести.

Немного позднее реализация бензина наладилась, но все равно его приходилось покупать уже разлитым в различные ёмкости в виде ведер или бутылей. Развитие машиностроения и увеличение количества автомобилей привело и к появлению специализированных хранилищ. Хотя сам процесс заправки все ещё оставлял желать лучшего. Заправка отнимала много времени и сил. Первая автомобильная заправочная станция была открыта в 1907 году в США. Компания Standard Oil of California открыла в Сиэтле специализированный магазин по продаже топлива, а так же заправке его в автомобиль. Это был только маленький шажок. Через несколько лет появились первые заправки, которые уже не требовали участия человека в процессе движения топлива из емкости в бак автомобиля, а в тридцатых годах прошлого века появились и колонки с электродозаторами. История развития заправочных станций в каждой стране идет по своему индивидуальному пути. Например, в нашей стране АЗС является главным предприятием, а магазины при ней – всего лишь необязательным дополнением. В других же странах сложилась зеркальная ситуация. Заправки находятся при магазинах и уже они являются дополнением к перечню товаров.

Дизельное топливо.

Основным конкурентом бензина является дизельное топливо. Это горючее обязано своим названием немецкому инженеру Рудольфу Дизелю, который ещё в юношескую пору мечтал о двигателе, который оставит по своим характеристикам паровой далеко позади. И изначально весь агрегат был рассчитан на угольную пыль. Но разработка такой схемы была слишком сложна и Дизель решил остановиться на дешевых продуктах переработки нефти вроде мазута. Работа изобретения немецкого инженера была в корне иной, чем у Отто. Топливо всасывалось в цилиндр, но для его воспламенения не нужны были свечи. Возгорание достигалось путем огромного давления, которое создавалось в камере. Это была довольно сложная конструкция, и поэтому ушло более пяти лет на конструирование первого действующего образца. Он просто прекрасен! Высотой три метра и мощностью порядка 19 лошадиных сил. Движущей силой был керосин, он обеспечил КПД в два раза больше, чем у паровой машины.


Рудольф Дизель еще со студенческих лет мечтал создать двигатель, КПД которого превышал бы паровой аналог

Переработку под солярку произвели уже другие инженеры. Лицензию на производство двигателей такого типа купил Эммануил Нобель и организовал предприятие по сборке под Петербургом. Так как у керосина цена была довольно высока, то он попросил своих сотрудников несколько переработать конструкцию. И двигатель стал с удовольствием потреблять сырую нефть, а затем и солярку.


Первый работоспособный двигатель Дизеля работал на керосине

В течение своей жизни Рудольф Дизель не сумел создать автомобиль, сердцем которого бы стал его двигатель. Он только разработал гениальную идею. Она воплотилась в реальность только через десять лет после его загадочного исчезновения в конце сентября 1913 года. Его дело вызвало большой интерес в среде инженеров и ученых, и Проспер Леранж запатентовал работающий экземпляр дизельного двигателя, который имел предварительную камеру для топлива, что делало его действительно инновационным. Единственным минусом было несовершенство конструкции компрессора. Компрессор имел слишком большие габариты и не выдерживал большие обороты. И только сконструированный в 1922 году насос высокого давления помог отчасти решить эту непростую, но интересную проблему. Роберт Бош, автор этого изобретения, появлением своего насоса позволил создать первый двигатель, который поддерживал реальные высокие обороты и в 1923 году вышел грузовик Benz 5К3, оснащенный дизельным двигателем. Тактико-технические характеристики первого дизельного автомобиля не поражают, но для своего времени это был прорыв. Девятилитровый двигатель легко двигал пятитонную машину, хотя мощность не превышала 50 лошадиных сил. Но до первого легкового автомобиля оставалось ещё 13 лет.


«Mercedes-Benz 260D», оснащенный дизельным двигателем.

Идея создания легковушки на дизельном топливе возникла у компании ещё в 1933 году, но первые эксперименты успеха не принесли. И вот был выпущен первый экземпляр 260D, который имел в своем арсенале четырехцилиндровый двигатель объемом 2,5 литра. Мощность дизельного агрегата достигала 45 лошадиных сил при значении тахометра порядка 3000 об/мин. И впервые была достигнута новая планка экономичности таких двигателей – 9л на 100км. Бензиновый двигатель той же компании потреблял немного больше – 13 л.

Появление понятия для обозначения двигателей и потребляемого ими топлива – «дизель» — окутано пологом тайны. И сейчас дизельным топливом или соляркой называется продукт переработки нефти, который используется для питания двигателей внутреннего сгорания, воспламенение топлива в которых происходит за счет большого давления. Вот так. Сейчас этим видом топлива никого не удивишь, ведь купить дизельное топливо можно почти на любой АЗС.

Альтернативные источники энергии.

В настоящее время появляется все больше видов альтернативных источников энергии для автомобилей, но эта конкуренция была и в начале прошлого века. На самой заре автомобилестроения спирт и растительное масло едва не победили углеводородные соединения. Лишь четвертый десяток 20 века расставил все по тем местам, которые мы сейчас наблюдаем. Помните Николаса Отто? Он тоже грешил экспериментами со спиртом. И Дизель любил заливать различные масла в свои детища. Но дальше всех пошел изобретатель конвейера. Генри Форд разработал и реализовал на знаменитой модели Т двигатель, который с одинаковым успехом могла употреблять этанол, бензин и продукт их слияния. Практически все автомобили эпохи Первой Мировой были запойными, то есть работали на растительном спирте. Но когда нефть серьезно упала в цене и продукты на её основе стали более доступны, чем спирт, это дало толчок для развития бензина как основного вида топлива. Первый возврат к топливу, альтернативному бензину, произошел в 1973 году, когда несколько арабских государств приостановили свои поставки нефти западным странам и Японии. Бензин резко подскочил в цене и быстро достиг отметки, превышающую докризисную в пять раз. И поиск топлива, которое освободит мир от нефтяной зависимости, не прекращается до сих пор. Цены на бензин все продолжают расти и невидно никаких реальных предпосылок, что они упадут. Поэтому постоянно идут исследования различных видов биологического топлива, преимущественно спиртов и биодизелей. Исходные материалы поражают своим разнообразием, главное условие для попадания в высшую лигу и быть источником дешевого и высокоэнергетического спирта – иметь приличное содержание сахара в своей структуре. Поэтому здесь соревнуются все подряд, картофель, свекла и различные злаки. Но первое место пока удерживают кукуруза и сахарный тростник. Они относительно дешевы, неприхотливы в уходе, а так же имеют обширные площади произрастания.


До 1973 года в мире мало кто задумывался о стоимости бензина

Главный производитель этанола – Бразилия. Заводы по переработке сахарного тростника существуют в этой стране с 1975 года. Плантации по выращиванию и добыче этого сырья в стране, где все ходят в белых штанах, просто огромны. И уже в течение сорока лет все выпускающиеся на территории страны автомобили проектируются под оба варианта, бензин и спирт. Чтобы двигатель не застывал в недоумении, электронная начинка заботливо подскажет ему, что он в данный момент потребляет и соответственно подстроит его. Все просто и понятно. Довольны машины, довольны и люди. К тому же увеличение процентного соотношения в пользу растительного топлива значительно сокращает выброс углекислого газа, что позволяет снизить ущерб нашей атмосфере и сократить рост парникового эффекта. Но тут тоже есть небольшая проблемка. Сам этанол не наносит вреда нашей планете, а его производство – да. То есть, при производстве этого топлива вырабатывается большое количество углекислого газа, что несколько нивелирует его экологичность.

Все-таки для перехода на этанол сделать надо ещё очень много, сейчас только 17 процентов машин могут потреблять этот вид топлива. Но почти 70 процентов могут ездить на смеси, в которой присутствует лишь 15 процентов бензина, а остальной объем занимает спирт. И абсолютно любой двигатель отнесется толерантно к 15-процентному добавлению этанола в привычный бензин.

Ещё одним вариантом, способным заменить бензин, является водород. Есть топливные элементы, которые способны удерживать этот химический элемент и передавать его непосредственно двигателю, где происходит столкновение водорода с кислородом. В результате выделяется большое количество тепла, которое переводится в работу. Вырабатывается электрический ток, он и двигает автомобиль. Более простой вариант – это электромоторы, которые питаются уже произведенным и накопленным электричеством. Сейчас каждый крупный производитель выпускает модели, оснащенные электродвигателем. Но пока ни один не добился большого ресурса работы батарей и они довольно быстро приходят в негодное состояние. А вот их переработка опять-таки очень негативно сказывается на окружающей среде.


Японский автомобиль, работающий на воде.

К трем рассмотренным заменителям бензина можно добавить и более экзотические технологии. Первый из них — это переработка каменного угля в топливо для машин. Оно имеет жидкое состояние и маленький КПД. Ничего сложного, просто сам уголь сначала доводят до состояния газа, который затем конденсируют и используют для заправки. Этот способ был известен ещё во времена последней мировой войны. Его энергично осваивали немцы и их союзники, но особых успехов не добились. Северная Америка и по сей день не оставила надежд на успешное решение такого метода. Правда, технология немного изменилась, из газа стараются удалить все вредные примеси, и только потом превращают его в жидкость. Второй, ещё довольно редкий способ – использование природного газа. Работы по его приручению и попытки загнать под капот автомобиля были успешными практически две сотни лет назад, вездесущий бензин задушил эту инициативу. Повторная попытка состоялась через сто лет в виде газогенераторных двигателей, основным топливом которых были обыкновенные дрова.

Дрова сжигали при большой нехватке кислорода, и в результате вырабатывалось некое количество веществ, частично недоокисленных. Эти вещества и вырабатывали энергию при помощи своего уничтожения в цилиндрах двигателя. Но все эти установки были просто огромными, самая маленькая была весом 400 килограммов и могла протащить автомобиль километров 70, что явно недостаточно. Советские инженеры решили свернуть с этого пути навстречу газовым баллонам. Первые машины отечественного производства на газу были запущены в серию задолго до Второй Мировой Войны. Первопроходцами стали машины ЗИС-30 и ГАЗ-44. Газ вырабатывался в газогенераторах, закачивался в баллоны и уже потом, устанавливался на автомобили. Но всех переплюнули жители Страны Восходящего Солнца. Инженеры компании Genepax уверяют, что разработанный ими двигатель нуждается только в обычной воде. Установка разложит ее на составляющие, то есть на кислород и водород, а затем двигатель работает по абсолютно такой же схеме, как и обычный водородный двигатель. Правда есть одна закавыка – пока никто так и не видел действующего образца. Мы не упомянули довольно много разных видов топлива и соответствующих им двигателей. Просто пока они не заслуживают нашего внимания из-за своей малой функциональности, небольшого количества или существования только на бумаге. Будущее уже не за горами, оно рассудит, какой энергоноситель оптимально подойдет развивающемуся человечеству.

Независимые АЗС (не принадлежащие вертикально-интегрированным нефтяным компаниям) на совещании в Минэнерго также предлагали поднять планку обязательной поставки топлива на биржу до 15% для бензина и до 7,5% для дизеля, следует из протокола. Это подтвердил «Ведомостям» президент Российского топливного союза (РТС; объединяет отраслевые союзы и ассоциации) Евгений Аркуша. Он отметил, что АЗС оказались в критической ситуации и сейчас работают в убыток. Вслед за оптовыми уже начали расти и розничные цены на бензин практически во всех регионах России, хотя пока в пределах инфляции, добавил он. Нефтепереработка в последние недели, по словам Аркуши, начала наращивать выпуск горючего, но не поспевает за спросом. Поэтому в первую очередь нужно увеличивать ликвидность и объемы поставок по всем каналам – и в опте, и в рознице, считает глава РТС. И лишь во вторую очередь наращивать торговлю на СПбМТСБ. С этим согласен собеседник «Ведомостей» в одной из нефтяных компаний. Демпфирующий механизм, работающий сегодня в обратную сторону (НПЗ платят в казну за поставки на внутренний рынок), привел к тому, что вся нефтепереработка в минусе. Поэтому нужно менять положение самих НПЗ, принудительное увеличение объемов биржевых торгов проблемы не решит, поясняет он.

Биржевые продажи топлива ряда крупнейших компаний сократились в июне, свидетельствуют данные ЦДУ ТЭК. Так, на середину месяца «Лукойл» снизил поставки на биржу на 37% по сравнению с маем 2020 г. (и на 30% год к году), «Сургутнефтегаз» – на 22% по сравнению с предыдущим месяцем и на столько же год к году. Выпадающие объемы замещает «Роснефть» (на компанию приходится порядка 40% биржевых объемов): поставки выросли на 4%, или на 4200 т. В «Роснефти» заявили «Ведомостям», что в июне на бирже компания продавала 17% бензина и 13% дизеля. В «Сургутнефтегазе», «Лукойле», «Газпром нефти» и «Татнефти» данных не предоставили.

Александр Новакглава Минэнерго «Регуляторный механизм настроен таким образом, чтобы цены не поднимались выше инфляции. И сегодня предпосылок к этому нет».

Аркуша добавил, что биржевые нормативы необходимо пересматривать не из-за сложившейся ситуации, а на перспективу, они существенно не менялись с 2013 г. В РТС также считают, что стабилизировать ситуацию могла бы отмена эмбарго на импорт топлива в Россию (действует до 1 октября).

НПЗ начали активно наращивать поставки топлива и до конца недели цена в опте должна скорректироваться, в зависимости от этого и будет принято окончательное решение о биржевых нормативах, сказал «Ведомостям» федеральный чиновник. Вслед за активизацией работы НПЗ начали расти поставки на биржу. По данным СПбМТСБ, объемы реализации нефтепродуктов в июне составили 1,75 млн т, что на 9,5% больше к тому же периоду 2019 г. К маю объемы торгов выросли на 19,9%.

По словам главного экономиста Vygon Consulting Сергея Ежова, с начала июля нефтяники действительно запускают почти все мощности первичной и вторичной переработки нефти, законсервированные ранее из-за коронавируса или находящиеся в ремонте. В целом прирост действующих мощностей основных процессов по производству автобензина – каталитического риформинга и изомеризации – составит в июле 550 000 т в месяц при месячном выпуске автобензина около 3 млн т.

Рост объемов биржевых торгов должен снять остроту дефицита топлива на внутреннем рынке, но быстро увеличить объемы переработки будет сложно, соглашается аналитик по товарным рынкам «Открытие брокера» Оксана Лукичева. С августа ожидается увеличение добычи по соглашению ОПЕК+ на 2 млн барр./сутки, что несколько упростит задачу нефтяным компаниям и НПЗ, добавила она. По ее мнению, также было бы логично возобновить импорт топлива в страну.

Формула бензола

В 1649 году Иоганн Рудольф Глаубер (1604-1670), известный немецкий алхимик, получил бензол путем перегонки смолы из каменного угля. Но ни название вещества, ни его свойства еще не были известны.

Для справки: Бензол — углеводород состава C6H6, представитель ароматических, или бензольных соединений, входит в состав бензина. Вещество это представляет бесцветную, прозрачную, сильно преломляющую свет и легкоподвижную жидкость с характерным «ароматическим» запахом (за что, кстати, и получило свое название), удельного веса 0,899 Н/м³ (при 0°C) и 0,885 Н/м³ (при 15°C), кипит при 80,5°C и застывает на холоде в кристаллическую массу, плавящуюся при +6°; легко растворим в эфире, спирте, хлороформе и других обыденных растворителях, за исключением воды; бензол представляет собой прекрасное растворяющее средство для жиров, смол, масел, асфальта, алкалоидов, серы, фосфора, йода; на воздухе горит светлым, сильно коптящим пламенем и дает весьма легко воспламеняющиеся пары.

Иоганн Рудольф Глаубер

Глаубер, Иоганн Рудольф (Glauber, Johann Rudolf) (1604–1670), немецкий химик. Родился в Карлштадте в Нижней Франконии (Германия), в семье бедного цирюльника. Рано потерял отца. Не имея средств на обучение в университете, молодой Иоганн до всего доходил сам – с помощью книг и бесед с учеными людьми. Особенно его привлекали превращения одних веществ в другие. Он освоил зеркальное производство и, стремясь заработать на этом редком искусстве, исколесил множество государств и княжеств, находящихся на территории современных Австрии, Германии и Швейцарии. Во время одного из таких путешествий, находясь в Вене, серьезно заболел. В те времена любую болезнь, сопровождающуюся сильным жаром, называли лихорадкой. Судя по описаниям, возможно, это был сыпной тиф. Ему удалось поправиться и продолжить странствия. Все же перенесенное тяжелое заболевание не прошло бесследно, и именно благодаря этому обстоятельству Глаубер сделал свое первое значительное открытие.

А позже, в 1824 (в некоторых источниках это событие датируется 1825-м годом), его же создал английский физик-экспериментатор Майкл Фарадей (1791-1867), он синтезировал из нефти единственное быстро воспламеняющееся соединение углерода с водородом. Хочется отметить, официально именно Фарадей признан первооткрывателем бензина.

Майкл Фарадей

Если бы в мировой истории не появился такой человек, как Майкл Фарадей, то наша жизнь вряд ли была бы такой, какая она есть сейчас. У нас бы не было компьютеров, не было бы электричества, не было бы нержавеющей стали, не было бы медных проводов, алюминиевых ложек и ещё много чего. Но он возник и сделал столько величайших открытий, каждое из которых могло бы сделать его успешным, даже если бы он не открыл больше ничего. Майкл Фарадей родился в Лондоне в 1791 году. Его отец был кузнецом, старший брат Майкла тоже пошёл по стопам отца, но Майклу была уготована совершенно другая судьба. Его семья жила бедно, да и местом проживания был один из беднейших кварталов Лондона. Такое положение семьи не позволило Майклу даже окончить среднюю школу. Но это его ещё больше закалило. Он стал читать всё, что ему попадалось под руку. Наибольший интерес для него представляли книги по физике и химии.

Однако, лишь благодаря Эйльхарду Мичерлиху (1794-1863), который в 1833 году получил в чистом виде бензол, при сухой перегонке кальциевой соли бензойной кислоты. Так человечество получило понятие «бензол», или «бензен», позже это вещество начали называть привычно — «бензин». Изменился и состав: теперь бензином называли уже не сам бензол, а его органический раствор на основе фракций легких углеводородов.

Эйльхард Мичерлих

Эйльхард Мипчерлих – немецкий химик. Родился в Нейенде (близ Ольденбурга). В 1811-1817 гг. учился в Гейдельбергском, Парижском, Гёттингенском университетах. С 1822 г. работал в Берлинском университете (с 1825 г. – профессор). Основные работы относятся к неорганической и органической химии. Открыл и изучил состав и свойства селеновой кислоты (1827 г.), исследовал соли фосфорной и мышьяковой кислот. Открыл (1819 г.) явление изоморфизма и сформулировал закон, согласно которому кристаллическая форма веществ, содержащих одно и то же число атомов, соединенных одним и тем же способом, зависит не от химической природы, а от их числа и положения (закон Мичерлиха).

Современное представление о свойствах и электронной природе связей в бензоле основывается на гипотезе Лайнуса Полинга (1901-1994), американского химика, который предложил изображать молекулу бензола в виде шестиугольника с вписанной окружностью, подчёркивая тем самым отсутствие фиксированных двойных связей и наличие единого электронного облака, охватывающего все шесть атомов углерода цикла. У нас бензин впервые появился в 1823 году, когда под руководством братьев Дубининых (Василия, Герасима и Макара) в городе Моздок (Республика Северная Осетия) был сооружен завод по перегонке нефти. Керосин, бензин и другие нефтепродукты на заводе получали методом выпаривания нефти. Принцип работы был очень прост: котел с нефтью помещался в печку, из котла шла труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой исполняла роль примитивного холодильника, пустая бочка — служила приемником для керосина.

Лайнус Карл Полинг

Американский химик Лайнус Карл Полинг родился в Портленде (штат Орегон), в семье Льюси Айзабелл (Дарлинг) Полинг и Хермана Хенри Уильяма Полинга, фармацевта. Полинг-старший умер, когда его сыну исполнилось 9 лет. Полинг с детства увлекался наукой. Вначале он собирал насекомых и минералы. В 13-летнем возрасте один из друзей Полинга приобщил его к химии, и будущий ученый начал ставить опыты. Делал он это дома, а посуду для опытов брал у матери на кухне. Полинг посещал Вашингтонскую среднюю школу в Портленде, но не получил аттестата зрелости. Тем не менее он записался в Орегонский государственный сельскохозяйственный колледж (позже он стал Орегонским государственным университетом) в Корваллисе, где изучал главным образом химическую технологию, химию и физику. Чтобы поддержать материально себя и мать, он подрабатывал мытьем посуды и сортировкой бумаги. Когда Полинг учился на предпоследнем курсе, его как на редкость одаренного студента приняли на работу ассистентом на кафедру количественного анализа. На последнем курсе он стал ассистентом по химии, механике и материалам. Получив в 1922 г. степень бакалавра естественных наук в области химической технологии, Полинг приступил к подготовке докторской диссертации по химии в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.

В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (обладающий противомикробным действием) и топлива для примусов (бесфитильные нагревательные устройства), фундаментальным продуктом перегонки нефти пока что является керосин. Помимо аптек, бензин можно было приобрести в керосиновых лавках или просто на улицах в бочках, оборудованных ручными помпами.

Цикл Отто

Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто (воспламенение сжатой смеси от постороннего источника энергии), бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки.

Для справки: в двигателе Отто важнейшим устройством являлся карбюратор, в котором горючее (бензин) распыляется и смешивается с воздухом. Потом эта смесь подается в рабочий цилиндр, там сжимается и воспламеняется от электрической искры (свечи зажигания или другой источник энергии). Раскалённые газы толкают поршень, заставляя его совершать механическую работу. Цикл повторяется.

В наше время бензиновые двигатели являются самыми распространенными не только в нашей стране, но и во всем мире. Их можно встретить на большинстве легковых автомобилей, мотоциклах и легких грузовиках.

Что вы об этом думаете?

Автомобиль использует дрова вместо бензина

Виктор МИШЕЦКИЙ
02.04.2018

В США Владимира Ипатьева называли русским гением, а на родине его лишили гражданства и звания академика

Выдающиеся открытия академика Владимира Ипатьева в области органического синтеза и нефтехимии более чем удивительны. Владимир Николаевич не был дипломированным химиком, не оканчивал университет по специальности «химия». Тем не менее важнейшим открытием Ипатьева, опубликованным в 1936 году, стал каталитический крекинг, то есть процесс, обеспечивающий глубокую переработку нефти и дающий возможность выделить различные нефтяные фракции с получением высокооктанового бензина, а также газа, богатого органическими соединениями, которые, по технологиям Ипатьева, можно было эффективно использовать в дальнейшем. Строго говоря, Ипатьев создал то авиационное топливо, которое позволило американским и английским самолётам достичь решающего превосходства в скорости во время Второй мировой войны. К сожалению, самолёты Красной Армии использовали «ипатьевский» бензин далеко не так, как это было необходимо: к началу Отечественной войны даже имя Владимира Ипатьева было под запретом, его ученики и коллеги были репрессированы, его сын, тоже химик, отказался от отца. А сам Ипатьев, лишённый советского гражданства, жил и работал в Соединённых Штатах…

ИСКЛЮЧЁННЫЙ АКАДЕМИК

Известно предание о том, как Пётр Капица на вопрос президента АН СССР о его отношении к исключению из состава академии Андрея Сахарова ответил: «Это будет второй случай в истории науки. Первый – исключение Эйнштейна из Академии наук Германии во время правления Гитлера». Предание красивое, однако из советской Академии наук – Капица, скорее всего, преднамеренно эти случаи не упомянул – всего были исключены 49 академиков, впоследствии, правда, восстановленных в своём звании. Это были выдающиеся учёные, чьи имена теперь составляют славу мировой науки: физик-теоретик Георгий Гамов, филолог Михаил Сперанский, математик Яков Успенский, химик Алексей Чичибабин, биолог Николай Вавилов, историк Сергей Платонов…

Владимира Николаевича Ипатьева исключили из состава А кадемии наук на декабрьской сессии 1936 года. Химик-органик, организатор производства, Ипатьев был к этому времени создателем научной школы, автором многочисленных трудов и научных публикаций. После сессии 1936 года книги Ипатьева были изъяты из научных библиотек, даже ссылка на его статью могла привести к самым трагическим последствиям.

Ирония только в том, что без достижений «отщепенцев-уклонистов» было трудно воевать, строить, работать. Развивать науку, в конце концов. Достижения исключённых и репрессированных можно было замалчивать, но отказаться от их использования было уже нельзя. Наиболее прославившее имя Ипатьева изобретение, высокооктановый бензин, отличающийся повышенной антидетонационной стойкостью, допускающей высокофорсированные режимы работы двигателя, наиболее важные для авиации, производить в СССР не могли. А ведь использование такого бензина улучшало все лётные характеристики самолёта – скорость, грузоподъёмность, скорость взлёта, работу двигателя на больших высотах и т. д. – на 20 – 40%. По мнению авторитетных учёных, именно высокооктановый «ипатьевский» бензин обеспечил победу британской авиации над Люфтваффе во время Битвы за Англию в 1940 году. Преимущество британских «спитфайров» и «харрикейнов» над германским Ме109 достигалось за счёт того, что они заправлялись именно этим бензином с октановым числом 100, а самолёты нацистской Германии использовали горючее с октановым числом 87. В частности, этот бензин позволил британскому пилоту Эммануилу Голицыну, потомку императора Павла I, выйти победителем из самого высотного боя над Британией в сентябре 1942 года. На высотах более 10 тысяч метров немецкие самолёты становились менее маневренными, заклинило и пушку на «спитфайере» Голицына, но ему хватило и первых выстрелов.

С 1943 года и советская авиация начала переходить на «ипатьевский» бензин, вот только получали его из США, по ленд-лизу. Общий объём поставок такого бензина за время войны был почти 1200 тысяч тонн. Кроме того, поставлялись и самолёты, летающие только на таком бензине. Именно на истребителе BellP-39 Airacobra Александр Покрышкин с весны 1943-го сбил 48 самолётов противника.

ХИМИК-САМОУЧКА

Весной 1882 года ученик шестого класса 3-й Московской военной гимназии 15-летний Владимир Ипатьев прочитал в учебнике физики небольшую главу, посвящённую химическим явлениям. Значительно позже Ипатьев вспоминал: «Мне казалось, что я впервые посмотрел на мир открытыми глазами, и мне захотелось учиться, чтобы полнее и лучше его понять».

В семье Николая Алексеевича Ипатьева и Анны Дмитриевны Глинки было трое детей: помимо Владимира – дочь Вера и младший, Николай, впоследствии офицер, инженер и общественный деятель, владелец печально знаменитого Ипатьевского дома, в подвале которого был расстрелян вместе с семьёй, слугами и домочадцами последний император Николай II. Семейные обстоятельства не позволили Владимиру после гимназии поступить в университет – он стал юнкером, учащимся московского Александровского военного училища. В училище преподавания химии практически не было, Ипатьев осваивал эту науку самостоятельно, по учебнику органической химии выдающегося немецкого учёного Адольфа Кольбе. Правда, уже через два месяца Ипатьев перевёлся в петербургское Михайловское артиллерийское училище. Здесь он продолжил самостоятельно заниматься химией по учебникам «Основы химии» Дмитрия Менделеева и «Аналитическая химия» Николая Меншуткина

После училища Ипатьев сдал сложнейшие экзамены в Михайловскую артиллерийскую академию. Чтение химической литературы не прошло даром – 23-летнего Ипатьева пригласили на Колпинский завод для анализа сталей и чугунов, а вскоре Владимир Николаевич стал самым молодым членом Русского физико-химического общества. На заседаниях общества Ипатьев познакомился с основателем отечественной металлографии Дмитрием Черновым, предложившим ему подключиться к исследованиям структуры стали. Доклады Ипатьева, сделанные на заседаниях общества, были высоко оценены Дмитрием Менделеевым и одним из основоположников химической термодинамики Дмитрием Коноваловым.

В мае 1892 года Владимир Ипатьев был выпущен из академии, но оставлен в ней в должности репетитора. К этому времени Ипатьев заинтересовался органической химией, тем более что на выпускном курсе лекции в академии читал Алексей Фаворский, ученик великого Бутлерова. В мае 1895 года Ипатьев защитил диссертацию, а Русское физико-химическое общество присудило Ипатьеву за эту работу малую премию имени Александра Бутлерова.

Диссертацию Ипатьев защитил в 1895 году, а докторскую – в марте 1908 года в Петербургском университете. Так как Ипатьев продолжал оставаться на военной службе, то рос в чинах: в 1904 году – полковник, в 1910-м – генерал-майор, первый русский генерал, имевший докторскую степень по химии.

Генерал-лейтенант Владимир Ипатьев. 1916 – 1917

Фото: VOSTOCK PHOTO

ОСОБА, ПРИБЛИЖЁННАЯ К ИМПЕРАТОРУ

В годы Первой мировой войны Владимир Ипатьев уже генерал-лейтенант, председатель Химического комитета Главного артиллерийского управления русской армии. Данный комитет, в который по инициативе Ипатьева были включены крупнейшие русские химики, осуществлял организацию производства порохов, взрывчатых веществ и лекарств, руководил поисками новых источников сырья, направлял проведение «военных» химических исследований.

Позже Ипатьев так оценивал свою работу на посту председателя комитета: «Войну мы свободно могли продолжать ещё очень долгое время, потому что к январю и февралю 1917 года мы имели громадный запас взрывчатых веществ в миллионах различных снарядов и, кроме того, более миллиона пудов свободных взрывчатых веществ». К слову, созданные под руководством Ипатьева запасы позволили ещё четыре года вести ожесточённую Гражданскую войну…

Постепенно Владимир Николаевич стал и близким человеком для императора, получавшего большое удовольствие от общения с человеком широкого кругозора и глубоких знаний. Ипатьев регулярно получал приглашения на обеды и завтраки у Николая II, однако не пользовался особой симпатией императрицы из-за того, что не мог сдержать своего критического отношения к Распутину.

КОНСТИТУЦИОННЫЙ МОНАРХИСТ НА СЛУЖБЕ БОЛЬШЕВИКОВ

Октябрьскую революцию Владимир Ипатьев, будучи по убеждениям сторонником конституционной монархии, не принял. Однако после тяжёлых раздумий пришёл к выводу, что только большевики во главе с Лениным способны спасти Россию от разрухи и развала. Поэтому Ипатьев отказался как от предложений уехать на Запад для продолжения научной карьеры, так и от исходивших от высших офицеров предложений присоединиться к Белой армии. Скорее всего, такое решение видного царского сановника можно объяснить только тем, что Владимир Николаевич был убеждён, что служит он не верховной власти, не отдельным личностям, а народу и России. Верность властям и государству Ипатьев считал делом вторичным и необязательным.

Уже в ноябре 1917 года Лев Карпов, член Чрезвычайной комиссии по снабжению при правительстве большевиков, предложил Ипатьеву сотрудничество в деле развития химической промышленности. Владимир Николаевич ответил согласием, в январе 1918 года он собрал Химический комитет и призвал к сотрудничеству с новым правительством. В 1919 году Ипатьева назначают председателем Технического совета химической промышленности при ВСНХ. Под его руководством теперь находятся организация научных работ в области химии, фактическое управление химической промышленностью, а после смерти Карпова в 1921 году Владимир Николаевич стал членом Президиума ВСНХ и членом Госплана, руководил Главхимом, будущим Министерством химической промышленности. Он неоднократно встречается с Лениным, называвшим Ипатьева «главой нашей химической промышленности» и фактически давшим ему карт-бланш как внутри, так и за пределами РСФСР. В наиболее затруднительных ситуациях Ленин предложил звонить или телеграфировать ему лично. Многим твердокаменным большевикам претило такое выдвижение «царского сановника». Так, в 1922 году, когда Ипатьев находился в загранкомандировке, Главхим был без его ведома упразднён, также обсуждался вопрос о выводе Владимира Николаевича из состава Президиума ВСНХ, но Ленин дал указание, чтобы «Ипатьев входил в состав Президиума ВСНХ при всяком числе его членов»

Многие исследователи жизни и творчества Ипатьева пытались найти ответ на вопрос, чем объяснить такой компромисс со стороны Владимира Николаевича? Объяснить только высшими соображениями служения Родине вряд ли возможно. Во всяком случае парадоксальной является оценка поведения Ипатьева, исходившая от самых близких для него людей. У Ипатьева были три сына и дочь. Старший сын, Дмитрий, погиб в 1916 году на фронте в боях под Вильно. Средний сын, Николай, пошёл в Белую гвардию, покинул Россию и при первой встрече с отцом уже за границей не подал ему руки как «продавшемуся Советам». Младший сын, Владимир, вынес отцу приговор 29 декабря 1936 года на собрании Академии наук как невозвращенцу, отказавшемуся от Родины, недостойному быть её гражданином.

Химическая лаборатория Михайловской артиллерийской академии, где занимался опытами Владимир Ипатьев

Фото: VOSTOCK PHOTO

АКАДЕМИЧЕСКИЙ ВРЕДИТЕЛЬ

Тучи над головой Ипатьева начали сгущаться особенно после того, как властных полномочий лишился Лев Троцкий. Ведь Ипатьева связывали с Троцким тесные, почти дружеские отношения. Владимира Николаевича вывели из Президиума ВСНХ, о чём он, по логике того времени, узнал из газет. Празднование 60-летнего юбилея стало последним «светлым пятном» в жизни Ипатьева на Родине. На Лубянке накапливались доносы по поводу частых поездок Ипатьева за границу, о том, что там он якобы встречался с врагами СССР. Также ему не могли простить отказ вступить в партию: Ипатьев открыто говорил, что его убеждения в значительной степени не совпадают с коммунистическим учением.

После 1926 года начались аресты коллег, близких друзей, учеников. Под гнёт ГПУ попали те, кого Владимир Николаевич отправлял за границу для закупки оборудования, для обмена опытом. Особую тревогу у Ипатьева вызвал арест Евгения Шпитальского и Леонида Рамзина. Шпитальский в январе 1929 года был по представлению Ипатьева избран членкором АН, арестован через месяц, приговорён к расстрелу, заменённому 10-летним одиночным тюремным заключением. Рамзин, член Госплана, ВСНХ и один из главных разработчиков плана ГОЭРЛО, стал главной фигурой на дутом процессе так называемой Промпартии, которой он якобы руководил, также был приговорён к расстрелу, заменённому на 10-летнее заключение, и отбывал заключение в одной из первых «шарашек» ГПУ.

Ипатьев ходатайствовал об освобождении Шпитальского, Рамзина и других учёных, ручался за их честность, пытался убедить органы в надуманности обвинений, но безрезультатно. Его самого всё чаще и чаще вызывали в ГПУ, где припоминали генеральское прошлое, близость к Николаю II, контакты с Троцким, с «вредителями», называли «академическим вредителем». Всё предвещало его близкий арест.

ОТПУСК В АМЕРИКЕ

Решение эмигрировать, крайне тяжёлое для Владимира Ипатьева, он окончательно принял в 1930 году. В июне этого года он получил персональное приглашение на Международный энергетический конгресс в Берлине. Оформление документов задерживалось, но одного из делегатов арестовали, а кроме того, в ГПУ были осведомлены, что у Ипатьева практически неизлечимая болезнь – рак горла.

Ипатьев вместе с женой выехал в Берлин, затем получил разрешение задержаться на лечение сроком на один год. Во Франции, куда чета Ипатьевых прибыла в конце 1930 года, деятели русской эмиграции приняли учёного очень холодно. Ему не могли простить «перерождение» из генерала императорской армии в деятеля большевистского государства. Имя Ипатьева вызывало также острую неприязнь ещё и потому, что в доме его брата Николая в Екатеринбурге была расстреляна царская семья. Поэтому уже в сентябре 1930 года Ипатьевы оказались в США.

В Чикаго Ипатьеву была успешно сделана операция, и вскоре он начал читать курс лекций по катализу в Чикагском университете, а также приступил к исследованиям по контракту с фирмой UniversalOilProductsCo (UOP) в оборудованной специально для него лаборатории. В 1931 году отпуск Ипатьеву продлили на три года, но в 1935 году он получил уведомление с ультимативным требованием о возвращении. Приходящие из СССР сведения вызывали тревогу. Ипатьев отказывался верить в происходящее. Так, был арестован и сослан хорошо знакомый академик, физик Пётр Лазарев, арестовали и позже расстреляли самого старшего из учеников, профессора Николая Орлова. Ипатьев пришёл к убеждению, что арест при возвращении неизбежен

В ответе на ультиматум он изложил причины, мешающие возвращению в СССР: обязательства перед фирмой UOP, болезни и возраст, а главное, то, что результаты его работы в США могут использоваться в СССР. Тем не менее Общее собрание АН СССР постановило лишить Ипатьева звания академика, а ЦИК лишил его советского гражданства. Так Владимир Николаевич остался в США, продолжая на основе имеющегося задела успешно решать задачи катализа для нефте- и органической химии. В 1935 году он первым предложил промышленный каталитический крекинг, который безотлагательно был внедрён в промышленность. Фирма Shell стала выпускать до 3000 кубических метров в час высокооктанового бензина. Работы Ипатьева привели к ряду выдающихся изобретений, которые быстро нашли широкое всемирное практическое применение. Прежде всего это синтез и полимеризация этилена, пропилена, дивинила, изопрена и других наиболее распространённых полимеров, что даёт основание считать Ипатьева отцом современной промышленности полимеров.

БЕЗ ПРАВА ВОЗВРАЩЕНИЯ

Постановление ЦИК навечно запрещало Владимиру Ипатьеву возврат на родину. Тем не менее уже во время Отечественной войны он неоднократно обращался к послу СССР в США Громыко с просьбой разрешить ему вернуться, предлагал свой опыт военного химика, но или получал отказ, или его просьбы оставались без ответа.

До самой смерти, наступившей 29 ноября 1952 года, Ипатьев трудился в лаборатории: «…Я как военный старый конь, который как услышит военную музыку, тотчас начинает проявлять особую живость, вспоминая прежнюю службу, так и я, пришедши в лабораторию, не могу удержаться от того, чтобы не взять пробирку в руки и не начать проверку новых опытных результатов», – говорил Владимир Николаевич. Его творческое наследие составили около 400 научных статей, несколько десятков книг, более 200 изобретений, защищённых патентами США. На могильной плите великого учёного осталась надпись: «InMemoryofRussianGeniusVladimirNikolaevichIpatieff. TheInventorofOctaneGasoline» («В память о русском гении Владимире Николаевиче Ипатьеве. Изобретателе октанового бензина»).

Авторы: Виктор МИШЕЦКИЙ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *