Секреты инженера Шухова: как российский изобретатель сделал бензин доступным
Если бы Владимир Шухов не создал ничего после окончания университета — все равно вошел бы в историю как талантливый инженер. Но он прожил долгую жизнь, полную визионерских открытий. Как российский ученый, которого современники называли «русским Леонардо», заложил основы современной нефтяной промышленности.
Изобретение, изменившие транспорт
В 1876 году на Всемирной промышленной выставке в США немцы презентовали самые эффективные на то время пушки с завода Круппа, англичане — первые велосипеды, американцы — первый томатный кетчуп, который посетители пробовали прямо из жестяных банок. Там, в Филадельфии, познакомились выпускник Императорского высшего технического училища Владимир Шухов и русско-американский инженер Александр Бари. Позже они совершат технологическую революцию в нефтяной промышленности на Апшеронском полуострове.
Шухов попал на выставку как лучший выпускник курса: будучи студентом Императорского московского технического училища, он изобрел паровую форсунку (пульверизатор), значительно улучшив существующую идею распыления жидкого топлива. В его конструкции мазут превращался в тонкую пыль, мгновенно испаряющуюся и почти полностью сгорающую в топке без остатков и копоти. Это технологическое решение привлекло внимание более опытного инженера и управленца Александра Бари к юному Шухову. Изобретение ждало своего времени, десятилетия кочуя по патентам разных ученых, но сохраняло принципы работы, заложенные Шуховым. Когда во время Первой мировой войны лорд Адмиралтейства Уинстон Черчилль начал перевод на мазут всего военного флота Англии, форсунка стала одной из самых востребованных деталей европейского судостроения.
За «владычицей морей» последовали и другие. Логика проста: мазут — побочный продукт производства керосина, дешев, занимает на 20% меньше места, чем уголь, за счет ликвидации профессии кочегаров команды кораблей сокращаются на треть. Впрыскивая в топку распыленный мазут, форсунка в отличие от кочегара не устает и дает ровный и надежный ход судна.
С 1950-х форсунки начали вытеснять карбюраторы в автомобилях, что повысило эффективность сгорания топлива и снизило его расход.
По трубам и морям
Спустя два года после встречи на выставке в Филадельфии Александр Бари, работавший в Баку на Людвига Нобеля, вспомнил о Шухове и пригласил его на Кавказ. С того времени развитие практически всех связанных с нефтью технологических процессов — добычи, транспортировки, переработки, хранения — результат деятельности Владимира Шухова. Все началось с проектирования и сооружения нефтепровода по заказу компании братьев Нобель. В конце 1878-го заработал первый девятикилометровый нефтепровод от Баку до поселка Балаханы. Спустя год для другого заказчика был построен второй — от Балахан до Черного города, длиной 12 километров. В последующие пять лет Шуховым были построены еще три нефтепровода.
В результате стоимость транспортировки нефти и производства керосина снизилась настолько, что в 1883 году экспорт зарубежного керосина прекратился полностью. Инженер также решил одну из злободневных проблем отрасли того времени — хранение нефти. Прежде ее держали в так называемых земляных амбарах (их стенки укрепляли каменной кладкой и штукатурили) или в ямах на открытом воздухе. Открытый способ хранения нефти часто приводил к пожарам. Владимир Шухов спроектировал емкости, укрепленные металлическим каркасом, с изменением толщины стенок по высоте: толще всего был нижний пояс, где находилась зона максимального давления. Такой метод обеспечивал отличную изоляцию и существенно экономил металл. С 1881 по 1917 год фирма Александра Бари изготовила около 20 тысяч резервуаров по чертежам Шухова. Затем тот же подход, учитывающий свойства металла и упругость конструкции, Шухов применил при проектировании нефтеналивных судов.
Обводы барж, построенных по проекту Шухова — ложкообразная носовая часть и корма с высоким подбором, — гарантировали легкий ход судна и упрощали управление.
Доступный бензин
В 1888 году Владимир Шухов и Феликс Инчик модернизировали установку для переработки нефти с помощью двух фракционирующих колонн, где нефть двигалась навстречу отходящим парам, и дефлегматора — устройства, очищающего нефтяные пары от частиц испаряемой жидкости. Для новой конструкции требовалось втрое меньше воды, топлива, и она была значительно компактнее использовавшихся тогда аналогов.
Чтобы получать из нефти больше полезных продуктов, Шухов вместе со своим учеником Сергеем Гавриловым в 1891 году разработал трубчатую (змеевиковую) печь. По задумке, нефть проходила через систему труб (змеевик), помещенных внутрь печи, и разогревалась до 400 °C под давлением более 10 атмосфер. При таких высоких параметрах, с использованием катализаторов разработчики добились увеличения получаемых нефтепродуктов. Новаторством предложенного проекта стала возможность расщеплять тяжелые фракции (мазут и производные для изготовления смазочных масел) на более легкие (бензин). Разработка Шухова — Гаврилова считается первой в мире промышленной установкой для крекинга.
Гости из-за океана
О крекинговой установке российских изобретателей вспомнили через тридцать с небольшим лет. В 1923–1924 годах в США шли судебные процессы по делу Standard Oil. Компания стремилась монополизировать технологию крекинг-процесса для получения бензина, основываясь на патенте изобретателя Уильяма Бартона. В ходе разбирательства эксперты нашли более ранний патент на такую технологию, но принадлежал он российскому инженеру Шухову. На Апшеронский полуостров из Америки приехала комиссия и заключила, что первенство в изобретении установки для крекинга принадлежит Владимиру Шухову, срок привилегии, выданной на десять лет, давно истек, потому технология может свободно тиражироваться в любой точке мира.
Крекинговая установка была построена под руководством Владимира Шухова и Матвея Капелюшникова в Баку в 1934 году. На ней начали производить первый в СССР высокооктановый бензин.
