CC BY
91
Ув I i
X V В химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. Na 5 (98)
УДК 54(091)
A. И. Ряшко, А. П. Жуков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ВКЛАД В. Г. ШУХОВА В ХИМИЧЕСКУЮ ТЕХНОЛОГИЮ
То the пате of Vladimir Grigoryevich Shukhov the enormous amount of inVentions is related in the most different areas of industry: mechanical engineering and technology of oil, heating engineering and construction engineering, shipbuilding and military business. For the life V.G. Shukhov projected the great number of different «Instructions, stations, raiiway bridges, water-towers, etc. In this article the brief review of deposit of the prominent Russian engineer V.G. Shukhov is given in development of petrochemical industry.
С именем Владимира Григорьевича Шутюва связано oipoMHoe количество изобретений в самых различных областях промышленности: машиностроении и технологии нефти, теплотехнике и строительной механике, судостроении и военном деле [1]. За свою жизнь В.Г. Шухов спроектировал множество различных сооружений, вокзалов, железнодорожных мостов, водонапорных башен и тд. В данной статье дается краткий обзор вклада выдающегося русского инженера В.Г. Шухова в развитее нефтехимической промышленности.
Первые шаги инженерной деятельности. Уже первое изобретение
B.Г. Шухова тесным образом связано с химической промышленностью.
С середины XIX в. многие инженеры пытались придумать экономичный и удобный в эксплуатации аппарат для сжигания жидкого топлива, но, несмотря на это, дело двигалось очень медленно. В 1874 г., студентом ИМТУ, В.Г. Шухов разработал форсунку оригинальной конструкции. Уже после окончания училища в 1879 г. Шухов подал заявку, а в 1880 г. получил привилегию на конструкцию своей форсунки.
По всей видимости, Д.И. Менделеев очень высоко оценил данное изобретение, т.к. на обложке своей работы «Основы фабрично-заводской промышленности. Вып. I. Топливо» (С.-Пб., 1897) он поместил рисунок форсунки системы Шухова; там же он пишет о большом технико-экономическом значение форсунок: «Приток нефти и паров в форсунку легко регулировать находящимися при пей кранами, а так как и впуск воздуха также легко регулировать, нефть же и пар сами притекают, то к великим достоинствам нефтяного отопления должно причислить огромное при нем облегчение работы истопников и лиц, надзирающих за ототени-ем, тем более, что по виду пламени легко судить о всем ходе топки и избежать недостатка воздуха, дающего дым, и избытка воздуха, понижающего полезное действие топлива» [2, T.XI, с.516].
Форсунка системы инженера В.Г. Шухова получила большое распространение в России и за её рубежом; её используют в промышленности вплоть до нашего времени.
Работы в области добычи и перекачки нефти. Работая в Баку, В.Г. Шухов предложил для добычи нефти использовать метод, основанный на подъеме жидкости за счёт энергии пузырьков смешиваемого с ней сжатого воздуха. Он разработал «эрлифт» (от англ. airlift - воздушный подъёмник), который благодаря простоте конструкции и большим преимуществам
I й $ X и в химии и химической технологии. Том ХХШ. 2009. № 5 (98)
получил широкое распространение. Шухов также спроектировал большое количество оригинальных насосов различных конструкций, а также решил многие Теоретические вопросы, связанные с их работой и применением. Разработанная им теория была изложена в работе «Насосы прямого действия» (1897).
Нефтепроводы. Идея транспортировки российской (бакинской) нефти принадлежит Д.И. Менделееву. К 70-м гг. XIX в. но существу была создана научно-техническая база для реализации возможности транспорта нефти но трубопроводам. В 1963 г. Д.И. Менделеев во время посещения завода В.А. Кокорева в Сурханах (под Баку) отмечал необходимость «устроить от нефтяных колодцев к заводу и от завода к морю... трубы для проведения нефти как на завод, так и на морские суда...» [2. Т.Х1, с,253].
Как известно, нефть обладает большой Вязкостью, что и так значительно затрудняет её перекачку, а при низких температурах зимой вязкость нефти ещё больше увеличивается. Вследствие этого в России с её климатом американский опыт строительства нефтепроводов помогал мало. В Г. Шухов блестяще разрешил эту проблему, применив подогрев нефти.
По заказу «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель» в 1878 г, под техническим руководством инженера В. Г. Шухова был построен первый российский нефтепровод, который соединил район нефтедобычи Балаханского месторождения на Апшеронском полуострове и нефтеперерабатывающие заводы «Чёрного города» на окраине Баку. Нефтепровод имел протяжённость 8,5 вёрст и диаметр 3 дюйма (7,62 см). Он был рассчитан на перекачивание с помощью парового насоса до 80 тысяч пудов (1280 тонн) нефти в сутки. С вводом в эксплуатацию первого нефтепровода, расходы на доставку нефти с промыслов до нефтеперерабатывающего завода сократились более чем в 5 раз. Нефтяные компании, убедившись на практике в преимуществах нефтепроводов над гужевым транспортом и в быстрой окупаемости больших капиталовложений, засыпали В.Г. Шухова предложениями по проектировке новых нефтепроводов и в течение ближайших пяти лет под его руководством были построены ещё четыре нефтепровода подобного типа.
На основе опыта строительства нефтепроводов В.Г. Шухов разработал научную теорию проектирования магистральных трубопроводов, а также составил принципиальные инструкции их строительства и эксплуатации. Всё это он изложил в своих работах «Нефтепроводы» (1884) и «Трубопроводы и их применение в нефтяной промышленности» (1895) [5,6].
В. Г. Шухов также автор проектов магистральных нефтепроводов Баку-Батуми (883 км, 1907 г.) и Г'розный-Туапее (618 км, 1928 г.).
Резервуары дли хранения нефти. Большое значение имели разработки В.Г. Шухова в области хранения нефти. В то время в России нефть хранили в земляных ямах, а в САСШ для этого использовали тяжёлые четырёхугольные ящики. Шухов предложил использовать вместо этого цилиндрические стальные резервуары. Он также заметил, что можно достигнуть значительной экономии стали, идущего на постройку резервуара, если пользоваться простейшими правилами о минимальном весе резервуара. В 1883 г.
С й 6 í и В химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №5 (98)
В.Г. Шухов опубликовал работу «Механические сооружения нефтяной промышленности», где приводятся основные принципы расчёта и строительства цилиндрических стальных резервуаров на песчаных подушках. В работе была решена задача нахождения оптимального объёма нефтяных резервуаров [4]. Для расчётов распределения напряжений в стенках резервуара Шухов впервые в инженерной практике использует дифференциальные уравнения четвертой степени. Резервуарами данного типа пользуются до сих пор во всём мире.
Баржи и шхуны для перевозки нефти. Для транспорта нефтепродуктов по воде В.Г. Шухов первый в России.начал проектировать нефтеналивные суда - шхуны для перевозки по Каспийскому морю и железные клепаные баржи для перевозки по Волге. Также Шухов разработал способы их буксировки в море во время шторма. По его чертежам были построены клёпаные железные баржи до 150 м длиной, что явилось большим техническим достижением, того времени.
Творец крекинг-процесса. Особое место в истории нефтяной промышленности занимают работы В.Г. Шухова по перегонке нефти. В 1891. г. он совместно со своим товарищем по училищу СП. Гаврйловым запатентовал промышленную установку для перегонки нефти с разложением на отдельные фракции под действием высоких температур и давлений (привилегия №12926) [3]. Это изобретение, названное впоследствии «крекингом» (от англ. cracking — дробление, раскалывание, разламывание), принесло русской науке мировую славу, а В.Г. Шухову — имя «творца нефтяного дела».
Данная установка позволяла под действием высокой температуры и давления расщеплять сложные молекулы нефти на более простые, дающие керосин и бензин, но в то время бензин всего лишь побочный продукт при получении керосина из сырой нефти, а первый автомобиль с бензиновым двигателем, изобретённый Карлом Бенцем (K.F.M. Benz), был представлен на Парижской всемирной выставке только в 1887 г., продажа же автомобилей началась с .1888 г., причём до массового производства было ещё очень далеко. Именно этим и объясняется то обстоятельство, что изобретение В.Г. Шухова не было востребовано на протяжении почти четверти века.
Только в 1913 г. крекинг начали применять в Америке. Первый патент в CACHI на крекинг-процесс был получен в 1913 г. Бартоном (W.M. Burton), причём по существу не отличавшийся от привилегии В.Г. Шухова. В начале 20-х гг. патент Бартоиа стал тормозить развитие американской нефтяной промышленности, и американская корпорация «Sinclair Oil» решила опротестовать через суд единоличное право, присвоенное рокфеллеровской компанией «Standard Oil», на использование крекинг-процесса. Она указывала на то, что используемый компанией «Standard Oil» патент американского инженера Бартона является видоизмененным патентом русского инженера В.Г. Шухова.
В 1924 г, в Москву из САСШ прибыла специальная комиссия, состоявшая из инженеров-химиков, для выяснения подробностей обстоятельств изобретения крекинга. Делегация нанесла визит В.Г. Шухову, который без
С 8 б X II в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 5 (38)
затруднений доказал американцам, что метод Бартоиа в действительности есть лишь незначительное изменение его патента 1891 г.
После того, как стало ясно, кто является настоящим изобретателем крекинг-процесса, в кабинетах нефтяных магнатов начались долгие дебаты, которые завершились созданием объединенного патентного клуба. Таким образом, заключение мирового соглашения между американскими фирмами, позволило последним избежать необходимости покупать патент у молодого Советского государства.
В 1929 г. в возрасте 76 лет В.Г. Шухов совместно с видным деятелем в области нефтяного дела, известным изобретателем инженером М.А. Капе-люшниковым начал работу над созданием новой нефтеперегонной установки, получившей название «Советский крекинг» конструкции Шухова-Капелюшникова. В 1934 г. производственная установка, реализующая новую систему трубчатого крекинга, была построена.
Кстати, в 1923 г. Советом нефтяной промышленности было предложено крекинг-процесс именовать «процессом Шухова», этот же вопрос поднимался и в 1964 г. Академией наук СССР, но дальше предложений ничего не пошло...
Паровые Котлы. В области теплотехники В.Г. Шуховым разработаны конструкции водотрубных паровых котлов, которые оказались значительно более простыми и удобными в эксплуатации, чем их заграничные аналоги. Стандартность деталей, доступность надзора и ремонта, удобство сборки котлов и их дешевизна способствовали быстрому распространению котлов системы инженера В.Г. Шухова в промышленности. Заявки Шухова на его водотрубные котлы относятся к 1890 г., но привилегии были выданы только в 1896 г. (№15434 и №15435 - на горизонтальный и вертикальный котлы соответственно). Тогда же Шухов впервые предложил топочные экраны, широко распространённые в современной котельной технике. Впоследствии им были внесены некоторые усовершенствования в конструкцию своих котлов.
***
В.Г. Шухов преобразил все основные процессы добычи (эрлифт), транспортировки (нефтепровод, баржи, шхуны), переработки (крекинг-процесс, разделение погонов нефти) и хранения (резервуары) нефти. Таким образом, Шухов внёс огромный вклад в развитие не только русской, но и мировой нефтяной промышленности.
В 1918 г. В.Г. Шухов становится членом Государственного комитета нефтяной промышленности. В 1928 г. ему было присвоено звание Героя Труда за выдающуюся деятельность «в социалистическом строительстве в области нефтяного дела». В том же году ему присваивают за плодотворную научно-техническую деятельность звание заслуженного деятеля науки и техники РСФСР.
К любой инженерной задаче В.Г. Шухов подходил творчески и решал её с максимально возможным технико-экономическим эффектом. Именно эта черта позволяла ему решать сложнейшие проблемы, смотреть далеко вперёд и работать «на завтрашний день».
С Я 0 X В в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №5 (98)
Библиографические ссылки
1. Кудрявцев П.С., Конфедератов И .Я. История физики и техники. М.: Гос. уч.-пед. издат. Мин. Просвещения РСФСР, 1960.
2. Менделеев Д.И. Сочинения. В 25 тт. Л.-М., 1934-1954.
3. Люди русской науки. Очерки о ведающихся деятелях естествознания и техники. [Сост. и ред. И.В .Кузнецов]; Ч. II. М.-Л.: ОГИЗ, 1948.
4. Техника в ее историческом развитии (70-е годы XIX - начало XX в.). М..: Наука, 1982.
5. Шухов В.Г. Нефтепроводы // Вестник промышленности, 1884. №7. С. 5.
6. Шухов В.Г. Трубопроводы и их применение в нефтяной промышленности. М.: Изд. Политехнического общества, 1894. 84 с.
УДК 66.047
М. 3. Зиятдинова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ЗНАЧЕНИЕ УЧЕБНИКА ДМИТРИЯ ИВАНОВИЧА МЕНДЕЛЕЕВА «ОСНОВЫ ХИМИИ» ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРОВ-ТЕХНОЛОГОВ
The way, passed by D.l.Mendeleev lo originate his manual "Osnovy himii" ("The basis of chemistry") is described step by step in the report. The importance of this manual and the periodical law is illustrated with well known examples. "Osnovy himii" had special importance in the 19-th century, when there were no methodized general chemistry manuals. That time only specific chemistry textbooks were in use. The periodical law, discovered by Mendeleev, is hardly overestimated even today - many chemical elements are discovered which chemical behavior would be unknown if there was no periodical law.
В статье описан путь Д.И.Менделеева к созданию его учебника «Основы химии». На известных примерах показана важность этого учебника и периодического закона. Особенное значение «Основы химии» имели в 19 веке, когда еще не существовало систематизированных учебников по общей химии. В то время п ходу были лишь пособия по конкретным прикладным аспектам химии. Периодический закон, открытый Менделеевым, трудно переоценить и сегодня - уже известно много элементов, о свойствах которых мы бы ничего не знали, не будь периодического закона.
Введение. В XIX веке химия начинает выходить на путь широкого применения в человеческой практике. Это время формирования теоретических основ предмета: атомно-молекулярного учения, теории строения органического вещества, учения о химическом процессе, периодического закона. Менделеев не раз подчёркивал, что вместо распространённой тогда в научном мире конкретной работы в области органического синтеза надо стремиться к обобщающим работам: к познанию природы химического процесса и выяснению причин, влияющих на его ход.
