Вкратце об этом можно было бы сказать так: найден сравнительно простой способ получения высших спиртов из дешевого сырья — природного газа. Однако в этой работе, приведшей к созданию успешно действующей опытной установки, немало такого, о чем стоит рассказать подробнее. Но сначала
НЕСКОЛЬКО СЛОГ О ВЫСШИХ СПИРТАХ
Они не принадлежат к органическим соединениям, ошеломляющим сложностью строения молекул, и отличаются от винного спирта лишь числом атомов углерода: в молекуле винного спирта их два, а в молекулах высших спиртов — восемь и более. Однако когда с развитием производства пластмасс, синтетических волокон, моющих средств и других химических продуктов появилась потребность в высших спиртах, оказалось, что получать их в больших количествах — задача довольно сложная. В природе многие из высших спиртов не встречаются вовсе. Синтезировать их из низших спиртов экономически невыгодно.
Дать промышленности дешевое сырье для производства высших спиртов — значит стимулировать выпуск пластмасс, моющих средств, а также поверхностноактивных веществ, применяемых при флотации руд. Поиски сырья и методики получения дешевых спиртов в течение ряда лет велись в Институте нефтехимического синтеза. После того, как одна из методик была разработана и внедрена в практику, центр тяжести исследований переместился в сторону поисков наиболее дешевого способа синтеза высших спиртов и проблемы сырья, которая с точки зрения и технологии и особенно экономики бесспорно
ОСНОВА ОСНОВ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Теоретически высшие спирты, как и очень многие другие органические соединения, можно получить из водорода и окиси углерода. Выбор именно этих газов не случаен: они образуются при обработке паро-кислородной смесью метана, содержащегося в огромных количествах в природных горючих газах.
Метан является исходным сырьем для производства метанола (так называют синтетический метиловый спирт) и многих других соединений. Естественно было подумать и о возможности получения высших спиртов из доступного и дешевого природного газа.
Такая возможность подготовлялась давно, еще в лаборатории синтеза жидких топлив, созданной в середине сороковых годов в системе Академии наук.
Синтезируя при помощи сравнительно дешевого железною катализатора из водорода и окиси углерода жидкое топливо, сотрудники этой лаборатории получали в зависимости от температуры и давления то преимущественно углеводороды, то высшие спирты. Этот факт был отмечен, исследователи не пожалели сил на то, чтобы установить, при каких условиях железный катализатор начинает переработывать исходный материал главным образом в высшие спирты.
К 1958 г. лабораторная стадия исследований была закончена и пришло время перенести работу на завод, испытать процесс синтеза высших спиртов из водорода и окиси углерода в полупромышленном масштабе. Тогда и возникла на Новомосковском химическом комбинате опытная установка. Продукция ее пока ничтожно мала по сравнению с заводскими установками — всего несколько ведер спиртов в сутки. Однако для сотрудников Института нефтехимического синтеза, а также помогавших им работников комбината — это большой успех. Ведь от момента пуска установки до начала ее устойчивой работы лежал трудный
ПУТЬ ДЛИНОЙ В НЕСКОЛЬКО ЛЕТ
Созданный еще в тридцатые годы Новомосковский химический комбинат переживает полосу бурного роста и обновления. За годы семилетки здесь появилось столько новых цехов и установок, что из них можно было бы составить несколько заводов обычного масштабе Стали привычными для комбината и опытные производства: ученые находят здесь богатый опыт, квалифицированные кадры, испытанных командиров производства, крепкую материальную базу, наконец, великолепную техническую библиотеку и учебный комбинат.
К тому времени, когда ученые пришли на завод, опытная установка представлялась им в виде колонны, пронизанной стальными трубками, между которыми насыпан катализатор.
Катализатор у исследователей был. И колонну им предоставили сразу же. Находилась она в метанольном цехе. Здесь при определенном давлении и определенной температуре в присутствии специальных метанольных катализаторов мощные заводские установки превращают окись углерода и водород в метанол — СН3ОН. Опытная установка должна была при ином давлении, иной температуре превратить эти же газы в высшие спирты.
Установка была построена, пущена и… начала работать с большими перебоями. При попытках довести ее производительность до уровня, достигнутого в лаборатории, происходили многочисленные «тепловые вспышки»: температура в зоне реакции повышалась до 600—700 градусов, катализатор спекался и дезактивировался…
У меня важное «преимущество» перед учеными: я могу рассказывать об этом загадочном явлении уже зная, чем оно объясняется. Им же пришлось докапываться до сути вещей. Она заключалась в том, что нагревание газа ускоряет синтез высших спиртов — а реакция синтеза экзотермична, идет с выделением тепла, и температура газа становится еще выше. Этот «цепной» процесс и приводит к неизбежному результату — к тепловой вспышке.
В действующей установке для синтеза высших спиртов трубок нет. Один из вариантов «трубчатой» конструкции мне показали лежащим на опорных балках метанольного цеха — высоко под потолком. Скоро он будет передан в музей комбината как память о тупиковом направлении поиска.
Теперь в колонне сделаны «полки» — две колосниковые решетки, на которые насыпают катализатор. Трубчатая насадка ликвидирована. Отводит тепло широкая струя газов, проходящих сквозь колонну с такой скоростью, чтобы температура внутри нее поддерживалась в нужных пределах. В этих условиях колонна работает с проектной производительностью устойчиво, без всяких нарушений теплового режима.
Колонна установлена в самом конце цеха. Готовые продукты собираются в цистерну, находящуюся на открытом воздухе, а из нее перекачиваются для окончательной обработки в соседнее помещение.
В тот день, когда я осматривал опытную установку, контрольно-измерительный прибор отметил пером-самописцем на листе миллиметровой бумаги довольно резкое отклонение температуры от заданного режима — на ровной линии появился опасный зубец. Однако никто не поспешил к колонне, чтобы открыть один вентиль, закрыть другой, нажать какую-то кнопку, вообще принять необходимые меры. Все сделалось как бы само собой, обо всем позаботились автоматические приборы регулирования режима реакции. Опытная установка полностью автоматизирована. Более того — оптимальный режим ее работы помогли найти вычислительные машины Сибирского отделения Академии наук СССР. И надо думать, что все «потомки» колонны, которые скоро появятся на химическом комбинате в Новомосковске, будут работать на столь же высоком техническом уровне.
С. ВЛАДИМИРОВ