| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
(
в РИ один только Уфимский НПЗ в январе 1943го выпустил более 8 тысяч тонн авиабензина, в том числе 7 тысяч тонн высокооктанового Б-78. Общее производство авиабензина в СССР в военный период составляло в среднем около миллиона тонн в год, из них в Уфе вырабатывалось примерно 10-15 процентов, и при этом такой выпуск обеспечивал заправку трети истребителей, самих истребителей было 40 процентов от всей авиации.
Для сравнения, в 1942 году в США суточный выпуск авиабензинов составлял 126 тысяч баррелей (в том числе 79 тысяч баррелей 100-октанового), или 20 тысяч тонн — более 7 миллионов тонн в годовом исчислении.
)
К тому же нефти новых районов не уступали по качеству бакинским и грозненским. Так, например, нефти Эмбинского района являлись на это время лучшими по содержанию высококачественных масел, урало-волжские нефти содержали высокий процент светлых нефтепродуктов — а следовательно возрастет и выход моторного топлива. И это еще не все резервы — чем дальше, тем все больше автомобильного бензина переделывали в авиационный — прогоняли через крекинг прямогонку и даже бензин, полученный уже крекингом — автобензина было более чем завались, тем более что более половины автотранспорта РККА уже ходило на газогенераторах. В этом была и наша заслуга — ежемесячно мы поставляли для РККА шестнадцать тысяч газогенераторных установок, выделывая их на своих заводах. Да и восточные заводы также массово выпускали газогенераторы — чуть ли не вдвое против нашего — еще в 1942 мы поставили им несколько станков для гибки стального листа на котлы, автоматических сварочных аппаратов и небольшой заводик по производству стекловолокна, из которого делали фильтры — воздушные и газовые. А уж на основе этой техники и наших чертежей там тоже начали выпускать это оборудование.
(
В РИ за годы войны РККА израсходовали 16,4 миллиона тонн горючего.
За период с 5 декабря 1941 года по 8 января 1942 года расход горючего составил 1,9 тысяч тонн в сутки. За весь период битвы под Москвой советским войскам потребовалось 294 тыс. т ГСМ, из них на наступательный период пришлось 76 %.
В 1942 г. советская военная техника ежедневно потребляла 4 — 6 тыс. т горючего, а в 1945 г. — до 40 тыс. т.
Во время Сталинградского сражения с 17 июля 1942 г. по 2 февраля 1943 г. было израсходовано 148,8 тыс. т горючего — в среднем 820 тонн в сутки, на этапе контрнаступления — 980 тонн. Авиация израсходовала 72 заправки, автотранспорт — 48 заправок
Во время оборонительной фазы Курской битвы 5-23 июля в сутки расходовалось 1367 тонн — в основном авиационного, автомобильного бензина и тракторами. В наступательной фазе 12 июля-23 августа расход составлял уже 2,3 тысяч тонн в сутки — всего почти 100 тысяч тонн — расход автомобильного горючего увеличился в три раза, а танкового — в 2,7 раза, каждый фронт получал полтора-два состава с топливом ежедневно, доставкой в войска фронта занимались полторы тысячи автомобилей.
)
ГЛАВА 8.
Вдобавок, в СССР развивалось производство искусственного жидкого топлива, не только у нас, но и в остальной части страны.
Первые опыты по ожижению твердого топлива проводил еще Бертело в 1868 году — он обрабатывал угольный порошок йодисто-водородной кислотой при температуре 270 градусов и получал 60% жидких углеводородов и остальное — гудрон. Понятное дело, эта технология была интересна только с научной точки зрения а также тем, что показывала, что твердое топливо можно в принципе перевести в жидкое. Попытки получить промышленные технологии жидкого топлива пошли только с начала 20го века в разных странах, в том числе и в России — все распробовали двигатели внутреннего сгорания, а запасы нефти тогда считались ограниченными — вот и ринулись искать новые способы получения бензина. У нас по этой теме работал Зелинский, а Ипатьев в 1908 году показал возможность гидрирования угля.
Но наибольших успехов достигли немецкие ученые — для Германии, у которой не было собственных больших источников нефти (добыча нефти — всего 100 тысяч тонн в год), получение жидкого топлива было жизненно важным вопросом. В 1913-17 годах немецким ученым Бергиусом был запатентован процесс "бергинизации" (позднее — в 1931 году — он получил Нобелевскую премию за развитие методов высокотемпературной химической обработки) — при температуре 450 градусов, давлении 200 атмосфер и расходе водорода в 5% от массы угля он построил установку с суточной переработкой 80 тонн угля — уголь подавался в реакционную камеру в виде пасты из угольного порошка и масляных остатков с добавлением катализатора — красного шлама, отхода бокситного производства. На выходе получалось 40% жидких нефтяных фракций, а остальное — вода, газ, пек, непрореагировавший уголь, зола и полпроцента аммиака.
После войны большие работы проводились обществом Фабериндустри — они также применяли каталитические методы, но по методу Фишера-Тропша, при котором топливо получалось из синтез-газа при меньших давлениях и температурах — для кобальтовых катализаторов всего 1 атмосфера и 190-240 градусов, для железных — до 30 атмосфер и до 350 градусов. Первая полупромышленная установка заработала в 1922, а в 1926 году заработала первая промышленная установка каталитической гидрогенизации бурого угля — через десять лет ее производительность была 2,5 тысячи тонн жидкого топлива в сутки.
И Германия продолжала наращивать мощности по производству искусственного жидкого топлива. В 1936 году построен завод мощностью 300 тысяч тонн в год — он делал топливо при давлении 300 атмосфер из смолы, легкого масла и полукокса путем гидрирования. В 1938 построен завод мощностью всего 34 тысячи тонн в год — он выделывал топливо из кокса и коксового газа путем синтеза, зато при очень низком давлении — всего 10 атмосфер. В 1940 запущен завод мощностью 600 тысяч тонн в год — он делал топливо из каменного угля путем гидрирования при давлениях 300-700 атмосфер. Были и другие заводы, работавшие как по методу гидрогенизации, так и по методу Фишера-Тропша — уже в 1941 они произвели 4,1 миллион тонн жидкого топлива. В итоге 85% потребностей Люфтваффе в топливе покрывалось за счет синтетического бензина. Да и 600 тысяч тонн в год дизтоплива — тоже неплохой приварок немецкому транспорту и в особенности подводным лодкам.
Англосаксы, имевшие большие запасы нефти, тоже решили попробовать новую технологию, но широко производство не разворачивали. Так, американцы купили немецкий патент и запустили свою установку в Батон-Руж — она была рассчитана на переработку 1600 кубометров сырья в сутки — примерно на 400 тонн бензина. В ней было три реакционные камеры диаметром 90 сантиметров и высотой 12 метров каждая — объемом менее четырех кубометров. В Англии была своя опытная установка, производившая также 410 тонн в сутки или 150 тысяч тонн в год, но работавшая по двухстадийному процессу — сначала гидрогенизировали уголь до среднего масла и затем это масло догидрогенизировали либо до бензина, либо до керосина.
В Советском Союзе опытные работы по ожижению угля производились с 1928 года. До войны в Москве работал Всесоюзный научно-исследовательский институт газов и искусственного жидкого топлива. Было запланировано строительство восьми заводов искусственного жидкого топлива общей производительностью 200 тысяч тонн бензина в год. Война помешала этим планам, но что-то построили — в 1942 году работало небольшое предприятие по производству жидкого топлива на базе сланцев из Кашпира (в 12 км от Сызрани) — порядка 30 тонн топлива в сутки. В этом же году был возведен также небольшой Усольский завод (Иркутская область), перерабатывавший сапропелиты и дававший 5 т моторного топлива в сутки. В июле 1943 года в Госплане СССР был организован сектор искусственного топлива и газа (в составе отдела топливной промышленности). В том же году при Совнаркоме было создано специальное Главное управление — Главгазтоппром, на которое и возлагалась организация проектных и научно-исследовательских работ в области создания синтетических моторных топлив, масел и смазок. Правда, забегая вперед, отмечу, что с работами по жидкому топливу сильно подкузьмила девонская нефть Второго Баку — к концу 1943го года дебет девонских скважин составлял уже 300-400 тысяч тонн в сутки. Возникла ощутимая нехватка перерабатывающих мощностей, особенно тяжелых фракций — как отмечал Байбаков, "Мы стали задыхаться от большого количества мазута" (в РИ он это сказал в 1950 году, в АИ стали задыхаться раньше, так как было меньше перерабатывающих мощностей и девонскую нефть также нашли раньше и активнее ее разрабатывали). Поэтому все мощности, что предполагалось направить на выработку искусственного топлива, были направлены на переработку мазута. Ведь гидрировать можно не только угли, но и любые продукты, содержащие углерод — смолы, тяжелые масла, парафины и так далее — в том числе и мазут. Вот советское руководство и пустило все гидрогенизационные установки, что начали производиться на советских заводах, на выработку топлива из мазута.
Поэтому мы — ЗРССР — в части выработки искусственного жидкого топлива оказались в первых рядах, пусть и не по своей воле — просто своей нефти у нас сначала не было, а отбитое у немцев в 1941 топливо советских складов быстро бы закончилось. Именно поэтому я запустил исследования в этой области уже осенью 1941го года, благо тогда уже подобрались команды химиков и технологов, знакомых с процессами высокотемпературной переработки твердого топлива. Они, правда, работали над транспортными и промышленными газогенераторами, ну так производство жидкого топлива отличается от этой работы только давлением, особенно если по процессу Фишера-Тропша — это та же перегонка твердого топлива в газ, только потом он не сжигается в топках и цилиндрах, а перерабатывается в жидкое топливо. Но наши спецы почему-то ратовали за гидрогенизацию угля — точнее, нефтяного кокса. Ну а кто я такой, чтобы спорить со спецами, тем более что они предоставили выкладки, из которых все так и следовало.
Естественно, как и прочие вещи, производство жидкого топлива мы начинали с малого — практически на коленке лабали агрегаты и на них отлаживали процессы. Так, первый аппарат поначалу выдавал всего десять килограммов бензина или керосина в сутки — в качестве реакционной камеры мы взяли кусок ствола от гаубицы, для теплообменников использовали трубки паровоза, сепаратор — газовый фильтр от газогенераторного двигателя трактора, ну и остальное оборудование получили примерно также — раздербаниванием более-менее подходящего по требующимся функциям, хотя немного поточить на станках все-таки пришлось, чтобы состыковать все это между собой. Уже через три месяца та же установка выдавала пятьдесят килограммов топлива в сутки — народ учился все лучше управлять процессами. Через полгода — восемьдесят килограммов — и это был уже предел данной конструкции. Но в дополнение к ней работало уже десять таких установок — и восемьсот килограммов горючего давали либо почти тысячу километров пробега бронетехнике, либо полет в семьсот километров. Причем агрегаты высокого давления по прежнему изготавливались из орудийных стволов, а теплообменники, колонны, фильтры — тут мы использовали уже большие, объемные конструкции — раздербанили три паровода, поставили их котлы на попа, набили нужной требухой — и все аппараты работали на эту связку.
Потом уже пошли агрегаты высокого давления нашего собственного изготовления — сначала того же объема, так как процессы были отлажены, затем мы его стали наращивать. Поначалу делали трубы по той же технологии, что и артиллерийские стволы — прокатывали стальное бревно и вырезали в нем сердцевину. Тупо, долго и сложно, зато надежно. А потом, когда овладели электрошлаковой сваркой — стали сваривать нужные объемы из прокатанных и изогнутых отдельных листов толщиной десять сантиметров — на тот момент у нас не было достаточного количества легирующих добавок и мы использовали обычную конструкционную сталь — в принципе, по сопротивляемости нагрузкам под температурой она была сравнима со сталью с 4-6 процентами хрома, и только добавление 0,5 процента молибдена увеличивало ее стойкость в два раза. Так, для удлинения на 1% при температуре 500 градусов стали в 0,2% углерода было достаточно усилия в 3,7 килограмма на квадратный миллиметр — примерно 370 атмосфер — в течение 100 000 часов, а на 10% — 5,3 кг на квадратный миллиметр — 530 атмосфер. Мы, впрочем, и не рассчитывали на такие сроки эксплуатации, и то, что наша техника проработает 100 000 часов — более 11 лет — было лишь приятным бонусом, не более — мы ее все-равно собирались постоянно модернизировать.
Да и водородная коррозия не давала спокойно жить. При больших давлениях и температурах, характерных для гидрогенизации, водород диссоциирует на атомы. А размер каждого атома — 0,1 нанометра, так что водород вполне свободно проходит через кристаллическую решетку железа и межкристальное пространство стали — стальные конструкции напитываются водородом. Казалось бы — да и черт-то с ним ! Но этот вредитель не только просачивается внутрь казалось бы такого крепкого материала, как сталь — нет, он там накапливается, причем до таких пределов, что может создавать давления, превышающие предел прочности металла — кристаллы начинают раздвигаться, в металле образуются микрополости, микротрещины, водород проникает в металл все активнее — процесс нарастает. Но и это еще не все. В стали содержится углерод, и при тех высоких температурах, что присутствуют в процессах гидрогенизации, он реагирует с просочившимся водородом — внутри стали образуется метан. В принципе, это снижает давление водорода, так как одна молекула метана вбирает из окружающего пространства четыре атома водорода — объем газа падает. Правда, этот метан тоже может перемещаться по межкристалльному пространству, накапливаться и разрывать металл. Но и это еще не все — сам-то углерод уходит из стали, отчего та превращается в обычное железо и ее прочность снижается — при этом снижается не только общая конструкционная прочность агрегатов, но и микроскопическая — водороду легче разорвать обезуглероженную сталь, то есть проще образуются микропоры и микротрещины, соответственно, водороду становится еще проще проникнуть вглубь, к новым слоям металла — история повторяется все снова и снова. Причем этот процесс — сравнительно быстрый. Так, Сталь 35 при температуре 500 градусов обезуглероживается на глубину 5 миллиметров всего за 100 часов. При 400 градусах — на 2 миллиметра. В общем, с этим водородом сплошное расстройство.
(кстати — этот эффект был известен еще в 1935, но и в 1965 инженеры НАСА с удивлением наблюдали за разрушением емкости для хранения водорода на давлениях, существенно ниже расчетных — с такими "кадрами" неудивительно, что первым человеком в космосе стал Гагарин, а не какой-нибудь Алан Шепард — впрочем, без фон Брауна и других немецких спецов Шепард, пожалуй, не стал бы и десятым человеком, побывавшим в космосе (путь даже по суборбиталке))
Так вот — водород. К счастью, есть методы, позволяющие с ним бороться. Например — легирование хромом. Два процента хрома сводят обезуглероживание до десятых долей миллиметра на каждые триста часов при 500 градусах. Впрочем, другие карбидообразующие легирующие добавки — вольфрам, молибден, ванадий — также защищают сталь, образуя устойчивые карбиды. К тому же хром образует с железом хромистый феррит, устойчивый при высоких температурах и давлениях, а молибден существенно замедляет реакцию образования метана, то есть соединения углерода стали с проникшим в нее водородом — водород дольше остается в атомарном состоянии, его давление нарастает и уже он не пускает следующие порции водорода внутрь. Так что способы борьбы были. Мы столкнулись с этим не только при гидрогенизации, но и при производстве аммиака из азота воздуха, так что результаты борьбы с водородной коррозией работали сразу по нескольким направлениям. Правда, в 1942 мы ограничивались газопламенным напылением покрытий, укрепляя прежде всего наружные слои внутренних стенок химических аппаратов, и полностью легированную сталь мы начали использовать уже в 1943 — с середины 1942го мы начали получать значимые количества легирующих добавок — и со своих горных разработок, и с востока — да потом еще полгода учились варить-прокатывать-сваривать такую легированную сталь — но дело понемногу двигалось — в итоге вдобавок к напылению мы вставляли внутрь рабочего толстостенного цилиндра из обычной стали тонкостенный цилиндр из хромомолибденовой стали — собственно, использовали мировой опыт. Да еще в пространство между этими цилиндрами запускали холодный водород, который охлаждал внешний цилиндр и заодно предохранял его и от серной коррозии, когда сера, присутствующая в сырье, соединяется с железом и образует сернистое железо. Ну вот, а ведь я хотел позднее предложить охлаждать стенки ракетного сопла, пропуская через проделанные в них отверстия жидкий кислород — типа внести очередное "рацпредложение". Оказывается, все придумано до нас.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
