История нефти

[ZHAN]

Сжигать нефть – все равно что топить печку ассигнациями.

Д. Менделеев

Римляне называли её oleum petrae – «каменное масло». В России нефть называли «горное масло», а в Германии Erdӧl – «земляное масло». Некоторые лингвисты считают, что первым было древнее индийское слово «нафата» (просачиваться, стекать), которое позже перешло в персидский язык. Другие считают, что персидское naft – «нефть» восходит к древнеиранскому слову со значением «влажный». Третьи считают, что naft заимствовано из семитских языков, где глагольный корень означает «плевать» (нефть, находящаяся у самой поверхности и, как правило, густая, при образовании отверстия в земле начинает плевками поступать в него).


Как бы то ни было, все три версии показывают, что древние народы знали, что такое нефть.

В западноевропейских языках нефть обозначается как Petroleum. Происходит название от сложения греческого слова Petr (камень) и латинского oleum (масло). И значит «каменное масло».

В русский язык слово пришло благодаря заимствованию из турецкого neft. Турки же заимствовали в своё время древнеперсидское слово.

Так что люди давным-давно узнали маслянистую горючую жидкость со специфическим запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком. Иногда нефть бывает почти чёрная, а очень редко – бесцветная.

Сегодня на планете насчитывается примерно 600 бассейнов с нефтью различной площади. В сумме это составляет приблизительно 80 миллионов квадратных километров. Промышленно разрабатываются только 160 из них. Месторождения нефти открыты на всех материках Земли за исключением Антарктиды (и то только из-за её мощного ледяного щита и сурового климата). Нашли нефть и в морях и океанах. На сегодняшний день поиск местонахождений нефти в Мировом океане происходит в акваториях континентальных окраин на глубине более 1,5 тысяч метров.

По добыче сырой нефти Россия находится в первой десятке стран с показателем 12,7 % от общей выкачки сырья в мире. Лидером является Саудовская Аравия, которая ежегодно поставляет на рынок около 13,5 %.

Сырая нефть сейчас используется очень редко. Она перерабатывается с разделением на фракции, и можно сказать, что практически каждое изделие или продукт в современном мире, имеет в своём составе продукты переработки нефти.

Конечно, в первую очередь это топливо: бензин, дизельное топливо, керосин и мазут.

Второе место занимает пластмасса (пластик). Пластик очень удобен, так как он легко принимает любую форму и имеет свойства, полезные для производства бытовых предметов.

Далее идут синтетические ткани. Из них делают не только одежду, но самые разные вещи и предметы, как для обыденной жизни, так и различного специального назначения.

Из синтетического каучука делают шины для различного транспорта.

Панели для солнечных батарей производят из нефтепродуктов.

И даже пищевые продукты! Из нефти научились производить синтетический белок, который стал более дешёвой заменой животному белку. И даже парафиновые смолы, которые получают из нефти, используют для производства жевательной резинки.

[ZHAN]

Нефть – это полезное ископаемое в виде маслянистой жидкости, включающей в себя смесь углеводородных компонентов с различной молекулярной массой и другими химическими соединениями. Запах её зависит от количества серных соединений и ароматических углеводородов. Цвет нефти чёрный, коричневый, вишнёвый, зелёный, жёлтый. Бывает она даже бесцветной (прозрачной). Тёмный цвет чаще всего встречается в промышленности и художественных фильмах, что выступило основанием для фразеологизма «чёрное золото».

Что касается состава, то нефть содержит в себе более 1000 различных веществ, преимущественно (90 %) углеводородов. В связи с этим какой-либо единой формулы нефти не существует.

Углеводороды нефти относятся к следующим группам: парафиновые, нафтеновые, ароматические.

Сырая нефть – жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенный газ, воду, минеральные соли, механические примеси и служит основным сырьём для производства жидких энергоносителей (бензина, керосина, дизельного топлива, мазута), смазочных масел, битумов и кокса.

Товарная нефть – нефть, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке.

Природный асфальт не является продуктом нефтепереработки, он образуется из нефти естественным путём.

Битум – продукт выветривания нефти. Он представляет собой полутвердую или жидкую форму нефти, которая является липкой, чёрной и высоковязкой по своей природе. Битум, содержащийся в природных отложениях, используется в качестве клея, который связывает частицы заполнителя вместе, чтобы создать прочную основу.

Природные битумы не являются сами по себе товарным продуктом, как нефть или газ. Для получения из них товарного продукта нужны дополнительные технологические процессы.

[ZHAN]

Этот вопрос давно интересовал учёных, но до сих пор так и не решен. На сегодняшний день есть биогенная теория, абиогенная и даже теория космического происхождения.

Ещё со времен античности учёные пытались найти объяснение происхождению нефти. Например, древнегреческий учёный Страбон писал:

«В области аполлонийцев есть место под названием Нимфей, это – скала, извергающая огонь, а под ней текут источники тёплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей. Поблизости на холме находится асфальтовый рудник, который после истощения с течением времени снова восполняется, так как земля, засыпанная в ямы, по словам Посидония, превращается в асфальт. Посидоний упоминает также о содержащей асфальт земле, добываемой на виноградниках в Селевкии Пиерийской, как лечебном средстве против паразитов виноградной лозы. Если намазать лозу смесью асфальтовой земли и оливкового масла, то она убивает насекомых прежде, чем они успеют подняться к росткам от корней. Землю с такими же свойствами, продолжает Посидоний, находили и на Родосе (когда он занимал там должность притана), но эта земля требовала, впрочем, больше оливкового масла».

Считается, что асфальтом он называл нефть.

Биогенную теорию впервые в России сформулировал М. В. Ломоносов. Известные учёные того времени были практически единодушны в природе образования нефти, различались только мнения насчет исходного материала. Некоторые считали его доисторическими растениями, другие – животными.

Уже в Новое время немецкие учёные Г. Гефер и К. Энглер проводили опыты, пытаясь получить нефть из биологических материалов. Им удалось получить вещество, состав которого отдаленно напоминал нефть.

Ту же цель имели изыскания академика Н. Д. Зелинского с органическим илом. Он взял за исходный материал растительный ил озера Балхаш. Ему удалось получить бензин, керосин, метан и тяжёлые металлы.

С 1930-х годов сторонником биогенного нефтеобразования (органического происхождения нефти) был И. М. Губкин, имя которого теперь носит Российский государственный университет нефти и газа.

По биогенной теории в тёплых древних морях происходит захоронение остатков зоопланктона и водорослей, при этом остатков получается гораздо больше, чем может разложиться. При погружении осадков на глубину 3–6 км с повышением температуры свыше +50 °C органическое вещество подвергается определенному распаду всех компонентов, и при этом образуются жидкие углеводороды. Они имеют повышенную подвижность, и микронефть может перемещаться из первоначальных пород, собираясь в ловушках.

Эту теорию подтверждает то, что при изучении молекулярного состава углеводородов были обнаружены хемофоссилии – молекулярные структуры биогенной природы.

Считается, что процесс нефтеобразования занимает от 50 до 350 миллионов лет и проходит несколько стадий.

Осадконакопление – остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов.

Биохимическая фаза нефтеобразования (диагенез) – процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода.

Протокатагенез – опускание пласта органических остатков на глубины до 1,5–2 км при медленном подъёме температуры и давления.

Мезокатагенез (главная фаза нефтеобразования) – опускание пласта органических остатков на глубину до 3–4 км при подъёме температуры до +150 °C.

Апокатагенез керогена (главная фаза газообразования) – опускание пласта органических остатков на глубину более 4,5 км при подъёме температуры до +180–250° C.

Абиогенная теория говорит о неорганическом происхождении нефти. Её выдвинули Д. И. Менделеев и П. Бертло, потом поддержали многие другие учёные. По мнению М. Бертло нефть образуется из минеральных веществ. Менделеев же представил на заседании химического сообщества в 1876 году гипотезу образования нефти с участием воды. Стекая по трещинам и разломам, образующимся в результате горообразовательных процессов, она под давлением и воздействием высоких температур взаимодействует с карбидами железа. Образующиеся оксиды и углеводороды по тем же разломам поднимаются к верхним слоям земли и насыщают её пористые породы, образуя скопления нефти и газовые месторождения.

Сейчас гипотеза неорганического происхождения базируется на том, что углеводороды образуются в мантии Земли из-за неорганического синтеза на сверхбольших глубинах в условиях колоссальных давлений и высоких температур из неорганического углерода и водорода. Для синтеза углеводородных систем необходимы температура и давление, какие имеются в верхней мантии Земли на глубинах 50–240 км. Через глубинные разломы образовавшиеся в мантии углеводороды проникают в земную кору, где и образуют нефтегазовые месторождения.

Наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории состоит в том, что углеводороды есть не только на Земле, но и в метеоритах, хвостах комет, в атмосфере других планет и в рассеянном космическом веществе. Так, присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены реки и озёра, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?

Есть и космическая гипотеза происхождения нефти. По мнению геолога В. Д. Соколова в далекие времена Земля была окутана газом, состав которого включал углеводороды. Постепенно охлаждаясь, газ переходил в жидкое состояние, а углеводороды растворялись в густой магме. Далее по законам физики магма твердела и выделенные из неё углеводороды поднимались по трещинам вверх, образуя залежи газа и нефти.

Естествоиспытатель В. Сальников выдвинул свой вариант этой гипотезы, предположив, что некая планета упала на Землю, спровоцировав вулканическую и горообразующую активность. Содержащиеся в её составе углеводороды были залиты мощными потоками вулканического пепла и грязи и ушли глубоко под землю, где в результате давления и действия высоких температур они превратились в скопления нефти и газа.

Помимо трёх основных теорий происхождения нефти существует ещё несколько альтернативных версий.

Животная гипотеза описывает происхождение нефти как процесс скопления жира морских животных.

«Органическая в неорганической». Эта теория носит смешанный характер и основывается на особенностях тектоники плит земли. Подразумевается втягивание органического вещества в глубокие неорганические зоны.

Магматическая теория происхождения нефти. По ней нефть образуется в магме в небольших количествах, а после поднимается по разломам и трещинам, заполняя пористые песчаники.

Климатическая. Это одна из современных теорий происхождения нефти, разработанная российскими учёными из Института проблем нефти и газа РАН. Они считают, что дождевая вода содержит углерод в виде гидрокарбоната. Он попадает в землю, там преобразуется и попадает в природные резервуары, называемые осадочными бассейнами. Согласно этой гипотезе, таким образом формируется 90 % нефти, и только 10 % её было получено в результате разложения органических останков животных и растений. И тогда скорость восстановления нефтяных запасов происходит не тысячелетиями, а всего лишь десятками лет. Эти учёные считают, что чем интенсивнее человек будет перерабатывать углеводороды, тем быстрее они будут попадать обратно в землю и образовывать новые нефтяные массы.

Из метана. Гипотеза Томаса Голда говорит о происхождении нефти из глубинного метана, исходящего из мантии Земли. Голд допускал, что этот метан может частично перерабатываться при участии микроорганизмов (глубокая горячая биосфера), что, по его мнению, должно объяснять наличие биомаркеров в нефти.

В последнее время был открыт ряд нефтяных месторождений ниже так называемого «нефтяного окна», что заставило некоторых учёных сомневаться в теории осадочного происхождения нефти. Нефтяное окно соответствует температурам в земной коре +50–150 °C и глубинам от 2,3 до 4,6 км; ниже него находится газовое окно. Обнаружено множество сверхглубоких месторождений в Мексиканском заливе (от 7,8 до 10,7 км), месторождение Кариока Шугар Лоуф на бразильском шельфе Атлантики при глубине залегания продуктивных горизонтов свыше 5,5 км.

Эксперименты российских, американских, западноевропейских и китайских учёных показали: из неорганических компонентов при высоких давлениях и температурах, сходных с условиями верхней мантии Земли, синтезируется смесь тяжёлых углеводородов, сходная по своему составу с природной нефтью, количество которой возрастает с ростом давления. А присутствие биомаркеров в природной нефти может быть связано не с их органическим происхождением, а с накоплением в ходе фильтрации через осадочные слои, содержащие органические вещества.

Характеристики нефти могут значительно различаться для разных месторождений.

Она состоит из углерода – 83–87 %, водорода – 12–14 % и серы – до 7 %. Также в нефти присутствует до 1,7 % азота и до 3,5 % кислорода в виде разнообразных соединений. В очень небольших количествах бывают редкие металлы (медь, хром, молибден, железо, никель).

В зависимости от того, каким образом в составе нефти сочетаются разные углеводороды, она бывает прозрачной и текучей либо вязкой.

Чистые углеводороды бесцветны. Цвет нефти придают разнообразные примеси, в основном смолы.

Основные ресурсы нефти сосредоточены в мезозойских и кайнозойских отложениях, сформировавшихся от нескольких десятков млн до 250 млн лет назад. Однако добыча нефти ведётся и из палеозойских отложений (до 500 млн лет назад), а в Восточной Сибири – даже из отложений верхнего протерозоя, которым более полумиллиарда лет.

Многочисленные нефтяные месторождения встречаются в отложениях девона (420–360 млн лет назад).

Некоторые гигантские и крупные месторождения (Иран, Ирак) нефти находят в отложениях палеогена (66–23 млн лет назад). Известны месторождения нефти в четвертичных породах возрастом менее 2 млн лет (Азербайджан).

Крупнейшие (гигантские) нефтяные месторождения – это нефтяные месторождения с запасами более 1 млрд тонн или 6,3 млрд баррелей нефти (Кувейт, Саудовская Аравия, Бразилия).

Уникальные (супергигантские) нефтяные месторождения – это нефтяные месторождения с запасами более 5 млрд тонн или 32 млрд баррелей нефти (Мексика, Саудовская Аравия, Венесуэла, Россия).

[ZHAN]

Нефть в виде выходов маслянистой горючей жидкости, битумных сланцев, песков известна людям с незапамятных времен. Она упоминается в вавилонских рукописях (1-е тысячелетие до н. э.) и санскритских письменах (начало нашей эры), отчетах китайских чиновников начиная с I тысячелетия до н. э.

Естественные выходы нефти на поверхность обычно представляют собой озерца густой мальты и полужидкого асфальта, либо же она пропитывает песок, образуя так называемые битуминозные пески.

Первые свидетельства о выходе нефти и нефтепродуктов на поверхность земли относятся к Месопотамии, к самым древним временам. Наиболее известен там был источник битума, располагавшийся в районе поселения под названием Хит, недалеко от Вавилона, на месте современного Багдада. В I веке до нашей эры греческий историк Диодор описал это явление: «Множество невероятных чудес можно увидеть в Вавилонии, однако ни одно из них несравнимо с обнаруженным здесь источником огромного количества битума».

Природный битум часто использовался как связующее вещество при создании мозаик из полудрагоценных камней и раковин.

В Библии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мертвого моря.

Такую нефть, выходящую на поверхность, собирали вручную с поверхности земли, различных водоемов, в местах выходов нефтегазоносного слоя наружу. Обнаруживались такие места по маслянистой, цветной плёнке на воде, характерному запаху.

Другой вариант: нагрев с последующим отжимом пропитанных природными нефтепродуктами песка, известняка, сланца.

Могли добывать из колодцев, специально вырытых уступами, облегчающими подъем с глубины накапливающейся там нефти, как правило, смешанной с водой.

Древнейшая из известных добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией, в V веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро. Подробное описание колодезной добычи нефти в Баку дал много веков спустя немецкий натуралист Э. Кемпфер, побывавший там в 1683 году. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или укреплялись деревом. Колодцы не могли быть очень глубокими, так как при подходе к нефтяному пласту выделялся горючий газ. При этом происходили взрывы и пожары. Люди, спускавшиеся в колодцы, нередко гибли, задыхались, потому что газ вытеснял из колодца весь воздух.

Во избежание обвалов, взрывов и отравлений колодцы рыли ступенями. Такая проходка требовала очень большой затраты труда. Максимальная глубина некоторых колодцев на Апшеронском полуострове достигала 60 метров.

Колодцы рыли специальные мастера. Мастер, спускаясь в колодец, обвязывался верёвкой. Работая, он пел песни, а его помощники, стоя наверху, держали конец верёвки и прислушивались. Как только прекращалась песня, они тащили мастера наверх. Свежий воздух приводил отравленного человека в чувство, но частые отравления разрушали организм, поэтому нередки были случаи, когда поднятый на поверхность мастер умирал, не приходя в сознание.

Во второй половине IV века до н. э., когда Александр Македонский проходил со своими войсками по южному побережью Каспийского моря, в его палатку принесли светильники, наполненные маслянистой жидкостью; это была нефть, добывавшаяся на Апшеронском полуострове.

При раскопках, производившихся советскими археологами в 1937–1939 годах на Керченском полуострове, была найдена амфора V–VI веков н. э. с несколькими килограммами нефти, судя по составу, из близлежащего Чонгельского месторождения. Горлышко амфоры было заткнуто пробкой из соломы. Нефть пропитала пробку и, окислившись, превратилась в асфальт. При вскрытии амфоры в ней оказалось 2,5 кг жидкой нефти и около 0,5 кг твердого смолоподобного осадка. Нефть, пролежавшая в земле 1560 лет, стала древнейшим вещественным свидетельством добычи и использования нефти скифо-сарматами на территории Причерноморья.

Предполагается, что здесь использовался ямный способ добычи – в вырытую неглубокую яму, быстро наполнявшуюся нефтью, опускали куски шерсти или войлока, а затем отжимали в сосуды.

О нефтяных источниках Таманского полуострова писал византийский император Константин Багрянородный (945–959): «Должно знать, что за городом Таматархою имеется много источников, извергающих нефть… масло этих девяти источников не одноцветно, но одни из них красные, другие желтые, третьи черноватые».

В 965–966 годах, после походов русских дружин во главе с великим киевским князем Святославом (942–971) и разгрома Хазарского каганата, эта территория получила название «Тмутараканское княжество». Столица княжества, город Тмутаракань с удобной гаванью на побережье Азовского моря, стала одним из крупнейших южных военно-торговых форпостов Древней Руси. Таманскую нефть морским путём поставляли в разные страны, в том числе и в Византию.

Выходы нефти на поверхность наблюдали многие путешественники на Северном Кавказе. Местные жители собирали нефть с помощью вёдер, вычерпывая её из скважин глубиной до полутора метров.

Баку несколько веков входил в состав Аббасидского халифата. Арабский географ ал-Истахри писал в 930 году о Баку и Каспийском море: «Эти страны омывают море Табаристанское, на этом море лежат города Баб-ал-абваб и на нем [море] источники белой и тёмно-серой нефти в Баку и в городе Мукан…».

О бакинской нефти писали и арабский географ Масуди (X век н. э.), и Марко Поло (1272 год). По их словам, там были два источника: из одного добывали чёрную и синюю нефть, из другого – белую и желтую. Марко Поло описывал, как люди в Баку использовали нефть в медицинских целях и для проведения богослужений. Он сам видел караваны верблюдов, гружённых бурдюками с нефтью из Баку. Эту нефть везли в разные страны Среднего Востока.

Географ Мухаммади ибн Хаджиб Бакрана (XII–XIII века) особо отмечал белую нефть, которую «вытаскивают из нефтяных колодцев» в Баку и Мукане. Зелёную нефть добывали близ Дербента, чёрную – на границе Балаханы. Он также говорит о перегонке чёрной нефти в белую, называя её дистилляцией.

По словам азербайджанского географа конца XIV – начала XV века Абд-ар-Рашида Бакуви, на Апшероне ежедневная добыча нефти составляла свыше двухсот верблюжьих вьюков. Если считать верблюжий вьюк равным 300 кг, то это составит 60 тонн в сутки.

В начале XVIII века по приказу Петра I на берегах Каспия работала экспедиция русских морских офицеров. Участник экспедиции капитан Соймонов писал: «Перед Баку увидели мы много судов торговых, как там нефть брали для развезения по другим персидским гаваням, в чём состоял торг не малый». Нефть из колодцев вычерпывали кожаными вёдрами и сливали в ямы, потом разливали по бурдюкам и развозили на продажу.

К 1730 году в Баку были уже сооружены нефтяные промыслы, которые давали по тем временам много нефти. В 1735 году петербургский академик И. Лерхе в своём отчете о поездке на Апшеронский полуостров писал: «…в Балаханы было 52 нефтяных кладезя глубиной в 20 саженей, из коих некоторые сильно бьют и ежегодно доставляют 500 батманов нефти…» (1 батман = 8,5 кг).

В 1803 году бакинский купец Касымбек соорудил два нефтяных колодца в море на расстоянии 18 и 30 м от берега Биби-Эйбата. Колодцы были защищены от воды срубом из плотно сколоченных досок. Нефть добывали из них много лет. В 1825 году во время шторма колодцы были разбиты и затоплены.

К моменту присоединения Бакинского ханства к России в 1806 году в районе Баку насчитывалось около 120 колодцев, из которых ежегодно добывали около 200 тысяч пудов нефти.

В 1834 году майор Корпуса горных инженеров Николай Воскобойников, занимавший в то время должность директора бакинских и ширванских нефтяных и соляных промыслов, начал опыты по перегонке «лёгкой» сураханской и «тяжёлой» балаханской нефти. Балаханский завод действовал с ноября 1837 по август 1838 года и за это время произвел свыше 900 пудов «осветительного масла». Но поскольку продукт перегонки нефти не подвергался кислотно-щелочной очистке, то со временем нефтяные кислоты вызывали коррозию стенок железных бочек, что, в свою очередь, изменяло цвет продукта и ухудшало его горючие свойства.

В 1847–1848 годах в Биби-Эйбате на берегу Каспийского моря была пробурена первая в мире нефтяная скважина ударным способом с применением деревянных штанг. На это дело министерство финансов выделило 1000 рублей.

В 1859 году вблизи Баку «Закаспийское торговое товарищество» построило завод по немецкому проекту. На нём производили осветительный материал из кира – минеральной породы, пропитанной выветрившейся нефтью.

Переработка бакинской нефти на керосин началась в 1860 году. В 1873 году здесь было уже 80 заводов мощностью свыше 16 тысяч тонн керосина в год. Расширялся и ассортимент нефтепродуктов. Во второй половине 1870-х годов на нефтяных заводах в Баку и в других районах все шире производились смазочные масла, гудрон и другие нефтепродукты.

Но выход осветительного продукта – фотонафтиля – был невысок, и в 1862 году производство перевели на переработку нефти с помощью перегонных кубов. Вновь неудачно. Тогда глава фирмы известный предприниматель Василий Кокорев обратился к Дмитрию Менделееву.

В 1863 году приват-доцент Петербургского университета Дмитрий Менделеев приехал на Сураханский завод в Баку и за 20 дней он с заводским химиком Василием Эйхлером разработал проточные холодильники для производства нефтепродуктов и щелочную очистку керосинового дистиллята. С этого момента керосин уже не дымил и не имел неприятного запаха, поэтому керосиновые лампы стали главным источником света в домах. А доходы Сураханского завода стали расти, несмотря на падающие цены на керосин.

В том же году Дмитрий Менделеев предложил доставлять нефть с бакинских нефтяных приисков до морского порта не в бочках, а по трубам. Предложение не было принято. Спустя два года первый трубопровод построили в Пенсильвании, США.

В 1871 году в районе Баку, в Балаханах, на участке А. Мирзоева было завершено бурение скважины ручным ударным способом при помощи деревянных штанг глубиной 64 м. Во время пробного тартания произошел выброс газа и воды. Внезапное выделение газов, подземный гул, столб песка и воды, вставший над скважиной, были приписаны действию нечистой силы. По приказу бурового мастера скважину быстро забросали камнями и песком, водрузили поблизости крест. 1872 год явился годом полного прекращения строительства нефтяных колодцев в Бакинском районе и перехода на бурение нефтяных скважин.

В 1877 году Александр Бари и его помощник Владимир Шухов вновь выдвинули идею трубопроводного транспорта, опираясь и на американский опыт, и на предложение Менделеева, и в 1878 году Шухов построил первый в России нефтепровод от Баку до нефтеперерабатывающих заводов.

В 1886 году В. Г. Шухов предложил компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897 году. Более совершенный способ подъема нефти из скважины – газлифт – предложил в 1914 году М. М. Тихвинский.

По инициативе Менделеева в 1896–1906 годах по проекту Шухова был построен первый магистральный продуктопровод диаметром 200 мм длиной 833 км для перекачки керосина из Баку в Батуми, который стал самым крупным трубопроводом в мире. В 1910–1913 годах был построен нефтепровод «Грозный – Махачкала» диаметром 200 мм длиной 162 км. После 1925 года были ещё построены нефтепроводы диаметром 250 мм: «Баку – Батуми» длиной 834 км, «Грозный – Туапсе» длиной 49 км.

В 1937 году в Особой Краснознамённой Дальневосточной армии были проведены учения, на которых была осуществлена опытная прокладка трубопровода через реку Суйфун.

[ZHAN]

В Средней Азии известно о древнейшей добыче и использовании нефти на землях нынешнего Атырауского углеводородного региона. Этот район располагается к северу и востоку от Каспийского моря между низовьями Волги на северо-западе и плато Устюрт на юго-востоке. Жители этого края ещё в древние времена знали о местах скопления и о некоторых свойствах нефти, использовали её в основном в лечебных целях. Они собирали нефть из неглубоких ям, с поверхностей соров (солончаков) и лечили кожные заболевания животных, смазывали ею поражённые лишаём участки тела.

Ещё в античные времена был изобретён процесс дистилляции. Алхимики уже в IV веке нашей эры его использовали. В Средние века великий арабский учёный, врач и философ Авиценна проводил многократную дистилляцию нефти. Об опытах перегонки в своих работах писали арабские учёные XIII века аль-Барави и аль-Казвини. Известный британец Бовертон Редвуд в своём труде «Нефть» рассказывает о строительстве в 1613 году на японских островах установки для перегонки нефти, добываемой из поверхностных выходов в окрестностях Ниицу.

Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти впервые описаны итальянским учёным Ф. Ариосто в XV веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В 1833–1845 годах нефть подобным образом добывали из песка на берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы.

В I веке нашей эры «масляные источники» были открыты в Средней Азии, в Бактрии, у реки Оха. Это историческая область на сопредельных территориях современных Таджикистана, Узбекистана и Афганистана. Вяжущее «маслянистое вещество» содержало следы асфальта и серы. Первые упоминания о нефти на территории нынешнего Туркменистана относятся к XIII веку, когда на Небит-Даге велась её колодезная добыча. В конце XIX века нефтепромышленник Нобель пробурил на Челекене первые скважины, а к 1900 году нефть здесь добывалась уже 23 фирмами. Регулярная промышленная добыча нефти началась в 1933 году, после открытия месторождения Небит-Даг. После Великой Отечественной войны были открыты месторождения Кум-Даг (1948 год), Котур-Тепе (1956) и Барса-Гельмес (1962), составившие основной фонд нефтяной промышленности республики.

В Европе в Средние века на территориях современных Германии, Польши, Румынии, Италии и Франции были известны выходы нефти. Технологию добычи здесь переняли от арабов. Точно известно, что в 1650 году в Румынии рыли нефтяные колодцы, чтобы извлекать и использовать для освещения керосин – одну из фракций нефти.

Еще в Европе известна Мерквайлер-Печельбронн, местность на северо-востоке Франции, где есть нефтеносные пески. Это считается первым в Европе местом, где была разведана нефть. Источник, в котором нефть смешивается с водой, используется с 1498 года, в основном в медицинских целях.

В Витце в Нижней Саксонии природный асфальт (битум) добывается с XVIII века. Все же Европа в основном использовала уголь.

Первые британские исследователи в Мьянме (Бирма, Юго-Восточная Азия) описали процветающую нефтедобывающую промышленность, базирующуюся в Йенанъяуне, в которой в 1795 году были сотни скважин, вырытых вручную.

Что касается американского континента, то известно, как минимум, что нефть там добывали люди племени сенека из союза ирокезов. В Западной Пенсильвании много выходов нефти, которая просачивается в водные потоки. После долгой затяжной войны между ирокезами и могиканами ирокезы вышли победителями, захватив большую часть Пенсильвании, а вместе с ней и многочисленные выходы нефти. Ирокезы начали добывать «масло» из земли, используя его в качестве мази, репеллента от комаров, очищающего и тонизирующего средства.

Они рыли ямы (типа колодцев) глубиной от 4,5 до 6 м ещё в 1410–1450 годах. Для сбора нефти применяли перья и ткань. Если на поверхности водоема обнаруживалось чёрное пятно, его накрывали тканью. Затем, когда ткань пропитывалась нефтью, её отжимали в корыто. Нефть добавляли в краску для тела или использовали при растираниях как тонизирующее средство. А вязкий природный битум служил материалом для крепления наконечников стрел и копий. Французский генерал Луи-Жозеф де Монкальм видел, как сенеки использовали нефть для церемониальных костров и в качестве лечебного лосьона, во время посещения форта Дюкен в 1750 году.

Механическое бурение скважин для подъема нефти на поверхность появилось только в середине XIX века. В 1859 году Эдвин Дрейк 27 августа пробурил первую в США нефтяную скважину. Она имела глубину 21,2 м и находилась в городке Тайтусвиль в штате Пенсильвания, где и раньше при бурении артезианских скважин часто находили нефть.

В 1862 году появилась новая мера объёма и транспортировки нефти – «баррель» или «бочка». Баррель равен 42 галлонам или 159 литрам. Первоначально же бочка – это именно бочка, в которой перевозили селедку, её габариты официально утверждены в 1492 году в Великобритании указом короля Эдуарда IV.

1870-е годы стали временем становления первого в мире долларового миллиардера Джона Рокфеллера и его компании «Стандард Ойл». Рокфеллер фактически был единоличным создателем нефтяной промышленности США. Применяя все способы подавления конкурентов, лоббируя нужные законы, демпингуя и покупая смежные бизнесы, уже к 1878 году «Стандард Ойл» добилась контроля над 85–90 % рынка нефтепереработки США. В 1911 году суд США, руководствуясь антимонопольным законодательством, вынес решение о разделении компании на несколько десятков более мелких компаний, но формальное изменение организационной структуры уже не могло подорвать её влияния.

В Соединенных Штатах к концу XIX века уровень нефтепереработки был достаточно низок. Объяснялось это в первую очередь высоким качеством лёгкой пенсильванской нефти, дававшей после простой атмосферной перегонки в кубе около 80–85 % керосинового дистиллята. Американским инженерам просто не нужно было изобретать что-то.

Все изменилось в первом десятилетии XX века, когда нефтяная промышленность оказалась перед новой проблемой – бензиновым дефицитом. Развитие автотранспорта и авиации требовало качественного моторного топлива во все возрастающих объёмах. В 1908 году в США уже насчитывалось 245 тыс. автомобилей, а к 1914 году их число достигло 1,785 млн. Существовавшая в тот период технология получения бензина методом простой перегонки позволяла получать товарный продукт довольно невысокого качества и в небольших количествах.

К началу Первой мировой войны к внедрению в производство был подготовлен процесс термического крекинга, значительно повысивший глубину переработки нефти. Приоритет в этом, как правило, отдают американским изобретателям, в первую очередь Вильяму Бартону, получившему 7 января 1913 года патент на установку для термического крекинга. Мало кто знает, что русский горный инженер Семен Квитка ещё 30 июня 1912 года зарегистрировал многокубовую установку, работавшую непрерывно под давлением с широкой регенерацией тепла, с рециркуляцией крекинг-сырья и дефлегмацией отгона, по сути, первым в мире предложив законченное аппаратное обеспечение технологии жидкофазного термического крекинга. Вильям Бартон заявку на своё изобретение подал только 3 июля 1912 года.

Разумеется, зарубежное нефтяное сообщество выбрало именно американскую крекинг-установку. В России произошла революция, а начавшаяся Гражданская война окончательно поставила крест на технологических разработках. В США же развернулось массовое строительство установок жидкофазного термического крекинга, и вскоре страна по объёму производства бензина стала недосягаемым мировым лидером. Следующим этапом американского развития стало внедрение в производство установок парофазного термического крекинга, а в 1930-е годы – установок каталитического крекинга.

Американский изобретатель Эжен Гудри создал технологический процесс, который шёл в стационарном слое природного катализатора – бентонитовой глины, обработанной кислотой, что позволяло обеспечить непрерывную регенерацию катализатора за счет выжигания облагающего кокса. Однако значительно раньше, в 1918 году, русский учёный Николай Зелинский на Кусковском нефтеперегонном заводе под Москвой впервые в мире для промышленного получения бензина применил процесс каталитического крекинга нефтяного сырья с безводным хлористым алюминием в качестве катализатора. Но в тяжелейших условиях Гражданской войны было не до изобретений.

Цены на нефть в начале XX века назначались в уведомительном порядке – их источником был созданный в 1928 году Международный Нефтяной Картель (МНК), в который входили так называемые «Семь сестёр» – пять американских и две европейских компании. Они сосредоточили в своих руках 80–90 % мирового оборота нефтепродуктов, причем закупочные цены держались на стабильном уровне 1–2 доллара за баррель.

В «Семь сестёр» входили «Эксон», «Роял Датч Шелл», «Тексако», «Галф Ойл», «Мобил», «Шеврон», «Бритиш Петролеум».

В 1916 году в США было 3,4 млн автомобилей, а к 1919 году их было уже 23,1 млн. Нефть стала в первую очередь сырьём для производства бензина. И поэтому не удивительно, что крупнейшие нефтяные компании именно американские.

Доля нефти в общемировом потреблении энергоресурсов росла на протяжении всего XX века, с 3 % в 1900 году до 65 % в 2000. И поэтому в первой трети XX века нефтяные месторождения искали по всему миру и находили: 1932 год – Бахрейн, 1938 год – Кувейт и Саудовская Аравия, 1956 год – Алжир и Нигерия, 1969 год – Норвегия (Северное море).

К 1970-м годам развивающиеся страны перехватили инициативу в формировании мировых цен на нефть. «Семь сестёр» перестали быть монополистами. В 1971 году было отменено обеспечение стоимости доллара запасами реального золота, что повлекло за собой появление свободно плавающих курсов и цен на все, в том числе и на нефть.

[ZHAN]

В «Повести временных лет» написано, что князь Игорь повел свой флот к стенам Константинополя в 941 году. В проливе Босфор его встретил византийский император Феофан. Воины Игоря выманили греков в открытое море, рассчитывая при безветрии взять неприятеля на абордаж. Но с греческих судов на завоевателей обрушился огонь. Воины Игоря бросались за борт, но пламя горело и на воде. Немногие выжившие рассказывали потом о «страшном чуде» и о том, что «будто молнию небесную имеют у себя греки». Это был знаменитый «греческий огонь».

Первые письменные упоминания о добыче нефти на Руси встречаются в Двинской летописи XV века, где говорится о племени чудь, жившем на берегах реки Ухты на севере Тимано-Печорского района (Архангельская область). Они собирали нефть с поверхности реки и использовали её в медицинских целях и в качестве масел и смазок. Нефть, собранная с реки Ухта, впервые была доставлена в Москву в 1597 году.

В 1721 году о нефтяных источниках на реке Ухте докладывал рудознатец Григорий Черепанов. Образцы были доставлены в Санкт-Петербург, а Черепанову царь велел выплатить 6 рублей со словами: «…чтоб он также впредь к сысканию лучше имел охоту…». Пётр проявил немалый интерес к находке и даже велел собрать учёный совет. Но сразу не получилось, потом было забыто из-за других государственных дел, а через несколько лет царь скончался.

23 апреля 1741 года была проведена первая прямая перегонка российской нефти в лаборатории. Профессор Иоганн Амман в лаборатории Петербургской Академии наук анализировал образец нефти «Самарских заводов», присланный «рудообыскателем» Яковом Шаханиным. Он сделал прямую перегонку нефти и дал заключение: «…можно оную в лампадах вместо светильни употреблять, ежели самые тонкие и лёгкие её частицы через дистилляцию отделять, то оная почти таковая будет, какова бывает простая персидская нефть».

В 1745 году Фёдор Прядунов получил разрешение начать добычу нефти со дна Ухты. Прядунов также построил примитивный нефтеперегонный завод и поставлял некоторые продукты в Москву и Санкт-Петербург. На этом заводике в первые годы перегоняли 40 пудов нефти в год.

10 октября 1748 года обер-пробирер московской Берг-коллегии Лейман перегнал ухтинскую нефть, доставленную Фёдором Прядуновым. В документе «Экстракт» упоминается, что «… взято на передвойку три фунта, из того числа вышло передвоенной чистой нефти два фунта». То есть из 1,2 кг нефти вышло 820 г керосинового дистиллята.

Первое известное упоминание о «казанской нефти» датировано 1637 годом и сохранилось в материалах Пушкарского приказа, ведавшего военным арсеналом и в том числе нефтяными запасами («нефти кизылбажской 162 пуда, 32 гривенка полу-гривенкой»), в деловых записях Оружейной Палаты («a той нефти расход писать у себя имянно»), в «Таможенных книгах» («Ярославец Иван Игнатьев явил и продал на Устюге полсема фунта нефти»). Местом её добычи и первичной обработки было Восточное Закамье: берега рек Шешмы, Сок, Зай и Ик. В 1702 году царь Пётр Первый издал указ об учреждении первой регулярной российской газеты «Ведомости». В первом выпуске газеты от 2 января 1703 года говорилось: «Из Казани пишут. На реке Соку нашли много нефти и медной руды…». В более поздних выпусках была информация о находке нефти на поверхности земли в других районах России.

Казанскую нефть применяли и в лечебных целях. Её использовали при некоторых кожных заболеваниях, болезнях суставов и ревматизме. Об этом написано в рукописных книгах XVI–XVII веков: «Фармакопея или аптека домашняя», «Лечебник», «Сад здравоохранения», «О камнях и травах». В рукописном лечебнике XVII века об этом сказано: «Аще нефтью помажем больные, тогда болезнь отнимается. Белая же нефть отнимает болесть, коя была от студености. Чёрная же нефть не много приятная по рассуждению кашель отнимает, колотие во чреве». Там же рекомендовалось закапывать нефть в глаза «у кого бельмо на очах или слеза идёт».

В XVIII веке академик П. С. Паллас, путешествуя по России с научной целью, отмечал, что в Закамье «…живущие Чувашие и Татара употребляют сию смолистую воду не токмо для полоскания и питья во время молошницы в роту и чирьев в горле, но и рачительно собирают саму нефть и употребляют оную во многих случаях как домашнее лекарство».

В документах Сибирского приказа, созданного в 1637 году для управления восточными территориями России, имеются сведения, что на Енисее и у берегов озера Байкал местные жители собирали «сибирское каменное масло». Оно вытекало из скалистых берегов рек, плавало на Байкале и прибивалось ветром к его берегам. Применяли его в качестве мази от ломотных болезней и для заживления ран. Его вывозили и в Москву.

В 1684 году Сибирский приказ на основании указа царей Ивана Алексеевича и Петра Алексеевича дал распоряжение иркутскому письменному голове Леонтию Кислянскому «расспрашивать всяких чинов людей и ясачного сбору иноземцев про золотую и про серебреную, и про медную и оловянную и свинцовые руды, и про железо и про жемчуг, и слюду и краски, и про селитряную землю, и про иные угодья…».

Леонтий Кислянский первым заявил о наличии признаков нефти в Сибири. Он написал донесение енисейскому воеводе князю Константину Щербатову в 1684 году: «В Иркуцком же остроге передо мною иркуцкие жители словесно в разговоре говорили: за остроженою де Иркуцкою речкой из горы идёт жар неведомо от чего, и на том месте зимою снег не живет и летом трава не растет. И против их расказанья, ездил я из Иркуцкого не в дальном растоянии, только с версту иль меньши, из горы идёт пара, а как руку приложить, и рука не терпит много времени, и издалека дух вони слышать от той пары нефтяной, а как к той паре и к скважине припасть близко, и с той скважины пахнет дух прямою сущею нефтью, а как которую скважню побольше прокопаешь, из той скважни и жар побольше пышет, и тут знатно, что есть сущая нефть».

Однако позже он был переведён в Москву, а его преемники нефтью не занимались, так что сибирская нефть оставалась без разработки до середины XX века.

Русские живописцы и иконописцы использовали нефть для приготовления красок. «Всяку краску составливай на воске и прикладывай олифы да нефти, чтобы скорей сохло… И когда олифишь иконку, и косно становится, мало перстом нефти или скипидаром задай и расправь. На иконе барзо станет и раскативатись не будет».

Помимо икон, нефть применяли в художественных работах по камню, дереву, железу и ткани, её подмешивали в олифу при золочении. Особенно художниками ценилась нефть желтого цвета.

Русские врачи лечили нефтью кожные заболевания, болезни суставов, ревматизм и некоторые болезни глаз. Упоминания об этом встречаются в «Лечебнике», составленном в XVI–XVII веках. В XVII веке нефть на Руси можно было купить в аптеке как лекарство или «москательной лавке» как растворитель.

Применялась нефть и в военном деле. В Оружейной палате хранится указ 1614 года царя Михаила Фёдоровича о посылке дворянина Дмитрия Засецкого в Ростов, чтобы он «переписал и закупил разные воинские припасы и нефть». В рукописной «Военной книге» XVII века за авторством оружейных мастеров Михаила Юрьева и Ивана Фомина приводится состав зажигательной смеси, куда входили сера, селитра, порох, камфора, олифа, терпентин, льняное масло. Эти вещества смешивали с нефтью и затем использовали для изготовления огненных ядер и стрел для осадных действий против вражеских крепостей и укреплений, а также горшков и бочек для поджога кораблей и деревянных мостов, поскольку «горит сильно и прудко, и не загосить ни водою ничем».

Даже в небольших городах имелись запасы нефти для военных целей, по которым велся строгий учет. Если поступала просьба о выдаче нефти из запасов на лечение больных солдат, то разрешение давалось только после процедуры согласования между Аптекарским и Разрядным приказами.

Поскольку из Казани поступали небольшие объёмы нефти, то Московское государство закупало её и за границей. В наказной грамоте царя Алексея Михайловича в 1663 году сказано: «иноземец Ивашка Иванов Гебдон среди венецианских товаров купил белой нефти 8 пудов». В книге Московской таможни есть записи о привозе в 1694 году нефти из Бакинского ханства в Москву, которые свидетельствуют, что нижегородец Иван Свешников «явил тулук нефти» весом «два с третью пуда», а его земляк Иван Шапошников – «пять сулей весом 3 пуда», и другие. Из Москвы нефть направлялась и в различные караульные остроги на границе страны.

Купцы закупали нефть в местной таре и на гребных плоскодонных суднах доставляли её в крупные русские города. Через Россию нефть поставлялась и в северные страны Западной Европы (особенно в Англию и Швецию), так как в то время этот торговый путь был безопаснее, нежели через Турцию.

Нефть применяли и в фейерверках. Так, в 1696 году в Москве, за Земляным городом и Сретенскими воротами, между Красносельской и Ямской слободами, была устроена потешная ракетная стрельба. Из архивных документов следует, что для этого среди других материалов было израсходовано около одной трети пуда нефти, купленной по цене 10 копеек за фунт.

По настоящему нефтяное дело в России начало развиваться при Петре I. В 1700 году был учрежден Приказ рудокопных дел, в ведении которого находились недра России.

Для Северной войны, для нужд армии нефть была нужна, а казанской добычи не хватало. В начале 1713 года Пётр I дал письменное указание генерал-адъютанту Павлу Ягужинскому (1683–1736) закупить не менее десяти вёдер нефти. Однако оказалось, что закупить нефть из Баку невозможно, торговля прервана с 1710 года, с начала русско-турецкой войны. Нашлись запасы у «торгового человека Сыромятной слободы» Ивана Фёдорова, так что закупили десять пудов нефти по 25 копеек за фунт вместо прежних 15 копеек.

В 1823 году братья Василий, Герасим и Макар Дубинины открыли нефтеперерабатывающий завод недалеко от села Акки-Юрт близ Моздока для переработки нефти, собираемой с близлежащего Вознесенского нефтяного месторождения. Три брата были крепостными графини Паниной, отпущенными помещицей под денежный оброк. Их установка для перегонки нефти была создана по подобию распространённой на севере России печи для производства скипидара.

Они подали описание с чертежом перегонного устройства и пояснениями. На заводе производили «светлую нефть». Из 40 вёдер нефти (примерно 492 л) получалось 16 вёдер (197 л) неочищенного керосинового дистиллята. Дистиллят поставляли в аптеки для медицинских целей – для освещения он не использовался, так как сильно коптил и неприятно пах.

В 1806 году Бакинское ханство вошло в состав Российской империи. Азербайджанские историки нашли в российских архивах документы, что в 1846 году на месторождении Биби-Эйбат близ Баку была пробурена нефтяная скважина. И она может считаться первой в мире, поскольку появилась за 13 лет до того, как в США началась промышленная добыча нефти.

Потом скважины были пробурены на Кубани в 1864 году, и в 1866 году одна из них дала нефтяной фонтан с дебитом более 190 т в сутки. Во второй половине XIX века нефтяные месторождения стали находить и в других частях страны.

[ZHAN]

В селе Ерино близ Подольска в 1859 году горный инженер Г. Д. Романовский впервые применил в бурении паровую машину.

На окраине села Киевское в долине реки Кудако, в 42 километрах от Анапы, в конце августа 1864 году отставной уланский полковник А. Н. Новосильцев начал бурить первую в России нефтяную скважину. В 1866 году из скважины с глубины 55 м ударил фонтан нефти с первоначальным дебитом 12 тыс. пудов в сутки.

Успех А. Н. Новосильцева побудил нефтепромышленников отказаться от сооружения нефтяных колодцев и перейти на разработку нефтяных месторождений методом бурения. В 1865 году начал бурить нефтяную скважину в Татарии на реке Шешлю бугульминский помещик Н. Малокиенко. В 1868 году промышленник М. К. Сидоров заложил на Ухте первую нефтяную скважину. В 1870 году действовали четыре скважины в Грузии.

Работы Д. И. Менделеева, который предлагал «обратить особое внимание на необходимость переработки бакинской нефти не только на керосин, но и на смазочные масла», сыграли в то время большую роль в исследовании нефти и технологии её переработки.

После прямой перегонки нефти выход керосина составлял чуть более 30 %, а оставшиеся «нефтяные отбросы» попросту сливались в море или сжигались. С этим не мог смириться талантливый изобретатель и предприниматель Виктор Рагозин. В начале 1870-х годов он начал опыты по разложению нефтяных остатков. Добившись успеха в дробной перегонке мазута под перегретым паром в лабораторных условиях, весной 1874 года Виктор Рагозин обратился с письмом к министру финансов Российской империи Михаилу Рейтерну, обосновав необходимость проведения опытов по получению смазочных масел в заводских условиях. Дело дошло до императора Александра II, и 6 ноября 1874 года появилось «Высочайшее повеление о производстве опытов на вновь устраиваемых фотогеновых заводах».

В 1875 году в Нижнем Новгороде Виктор Рагозин построил опытный завод, где окончательно отработал технологию получения смазочных масел (названных им «олеонафты») из мазута с помощью перегретого пара. Эту технологию он применил на масляном заводе в Балахне под Нижним Новгородом. Новые смазочные материалы из Балахны быстро получили широкое признание у российского потребителя, а весной 1878 года их ждал невероятный успех на Всемирной выставке в Париже.

Весной 1879 года началось строительство нового завода вблизи села Константиново в Ярославской губернии. Он был рассчитан на ежегодную переработку 20 тысяч тонн нефтяных остатков – мазута и бензина. Его продукция отличалась высоким качеством, вывозилась за границу и успешно вытесняла с рынков стран Европы американские нефтепродукты. «Русские масла» в те времена слыли лучшими в мире.

В 1881 году там же было создано высокопроизводительное пиролизное производство. К началу 80-х годов XIX века в России насчитывалось уже 19 заводов, перерабатывающих бакинский мазут в смазочные масла.

Аппарат для непрерывной перегонки нефти в 1873 году разработал бакинский нефтепромышленник А. А. Тавризов, а десять лет спустя непрерывная перегонка нефти была осуществлена в Баку на заводе братьев Нобель.

Тавризов назвал своё изобретение «дистилляционный и ректификационный аппарат». Однако он, по существу прототип нефтеперегонной колонны тарельчатого типа, не был оценён современниками. Более успешную попытку в создании куба непрерывного действия предпринял в 1882–1883 годах Дмитрий Менделеев на Кусковском заводе «Товарищества Русско-американского нефтяного производства» под Москвой. Именно этот аппарат стал основой для дальнейшего развития непрерывного процесса нефтепереработки.

Долгое время проблемой оставалось сжигание нефтяных остатков. Например, в Баку для промышленных топок использовались брикеты из сухого навоза, пропитанного нефтяными остатками или густой нефтью.

В 1866 году русский инженер А. Шпаковский изобрёл «пульверизатор», при помощи которого жидкое топливо распылялось воздухом. Эта идея нашла широкое распространение как в России, так и за границей. Впоследствии вместо воздуха стали применять водяной пар, и появилось множество известных и сейчас форсунок для сжигания жидкого топлива как в стационарных установках, так и на пароходах и паровозах. Тяжёлые остатки нефти, такие как мазут, стали очень важным продуктом переработки нефти, и спрос на них резко увеличился.

Большое скопление нефтяных остатков в Баку и их дешевизна направили поиск учёных и инженеров на разработку и других методов их утилизации. Перспективной оказалась их переработка в светильный газ путём термического разложения. Большую роль в развитии метода сыграли работы русского учёного А. А. Летнего по глубокому термическому разложению нефти и мазута, которые он выполнил в 1870-х годах. В Казани и Киеве были построены первые в мире газовые заводы, которые работали на нефтяных остатках. Казанский завод питал нефтяным газом около тысячи больших уличных фонарей.

В конце XIX века нашлось применение и ещё одному очень важному продукту, который получается из нефти, – бензину.

В 1880-х годах русский моряк О. С. Костович изобрёл первый в мире бензиновый карбюраторный двигатель. Этот двигатель, предназначавшийся для дирижаблей, хранится ныне в Музее авиации и космонавтики имени М. Фрунзе. В 1885 году Г. Даймлер в Германии применил бензиновый двигатель для мотоцикла, а позже К. Бенц – для трёхколёсной тележки.

Встала задача – каким образом можно получать из нефти больше бензина. Ещё в 1866 году англичанин Дж. Юнг запатентовал способ разложения нефти при нагревании под давлением. Этот способ, впоследствии названный крекингом, позволил получать бензин и керосин из тяжёлых углеводородов.

В 1891 году В. Шухов и С. Гаврилов предложили установку для непрерывного термического крекинга под давлением, идея которой до настоящего времени является основой всех современных установок подобного рода.

Работы русских учёных Н. Д. Зелинского, Л. Г. Гурвича, С. В. Лебедева, Г. Г. Густавсона и других заложили основы химического направления в переработке нефти.

Следующий шаг на этом пути сделали инженер-механик Владимир Шухов и химик Феликс Инчик. В своей установке изобретатели соединили перегонный куб с ректификационной колонной, имевшей девять тарелок для отбора различных по удельному весу дистиллятов. Однако сложность конструкции и дороговизна изготовления послужили препятствием для широкого внедрения установки, основные научные и технические принципы которой впоследствии нашли воплощение при аппаратном оформлении атмосферно-вакуумных и крекинговых установок.

Настоящий прорыв в 1883 году совершили инженеры ведущей российской нефтяной компании «Товарищество нефтяного производства братьев Нобель» во главе с Людвигом Нобелем. Их изобретение «куба усовершенствованной системы для дробной и непрерывной перегонки нефти» стало революционным. В многокубовой установке была конструктивно оформлена идея обеспечения непрерывного перетока нефти из одного куба в другой, чтобы при поддерживании в них различной температуры добиться последовательного отгона дистиллятов разного удельного веса. Достаточно быстро кубовая нобелевская батарея, устранившая полностью все недостатки кубов периодического действия, получила широкое распространение не только в России, но и в Западной Европе, и в США.

На рубеже веков на долю России приходилось более 30 % мировой нефтедобычи. Компания «Шелл Транспорт и Трейдинг», которая позже стала частью «Роял Датч/Шелл», начала свой бизнес с перевозок нефти, добываемой Ротшильдами на Каспии, в Западную Европу. Но из-за использования постепенно устаревающих технологий нефтедобычи и отсутствия капитальных инвестиций в новые технологии за период с 1904 по 1913 год российская доля в мировом экспорте нефти сократилась с 31 до 9 %.

В 1901–1913 годах страна добывала приблизительно 11 млн тонн нефти. Сильный спад произошел во время Гражданской войны. В 1918 году Советская Россия национализировала частные нефтяные компании. К 1928 году добыча нефти была снова доведена до 11,6 млн тонн.

За время Гражданской войны технологически страна очень отстала. Когда начали восстанавливать народное хозяйство, то пришлось ушедшие далеко вперед технологии и оборудование закупать за рубежом, в первую очередь в США.

Первая в СССР трубчатая установка компании «Гревер Корпорейшн» мощностью 450 тыс. тонн сырья в год была введена в эксплуатацию в 1929 году. Всего в 1929–1932 годах в СССР построили 26 американских трубчатых установок. С 1925 года закупались за рубежом и крекинг-установки. В целом за годы первой пятилетки мощность нефтеперерабатывающих заводов страны увеличилась в 1,83 раза.

В предвоенные годы сложность состояла в том, что постоянно увеличивалась доля тяжёлой нефти в добыче. В 1937 году она уже составляла 53,4 %. Возникла необходимость на собственной базе разработать оборудование, способное компенсировать снижение потенциала светлых продуктов за счет более совершенной и глубокой переработки сырья. В 1934 году специалисты института «Нефтепроект» спроектировали мощную нефтеперегонную установку с предварительным испарением бензиновых фракций производительностью 3 тысячи тонн в сутки и извлечением светлых нефтепродуктов не менее 93 % от потенциала. Следующим достижением инженеров «Нефтепроекта» стала двухпечная крекинг-установка, которая могла использовать любой сорт мазута без добавления соляровых фракций, раздельно крекировать лёгкое и тяжёлое сырьё, а также оснащалась оборудованием для очистки бензина. Её производительность была на 48 % выше показателя американской установки фирмы «Винклер-Кох», а по глубине отбора превосходила аналог на 45 %.

В годы Великой Отечественной войны главной задачей было обеспечение фронта топливом и смазочными материалами. В тот период в стране стали строиться первые опытные установки каталитического крекинга со стационарным слоем катализатора и реакторами периодического действия.

В первые годы Советской власти основными районами нефтедобычи были Бакинский и Северного Кавказа (Грозный, Майкоп). Закавказье и Северный Кавказ давали в 1940 году около 87 % нефти Советского Союза. Но вскоре их стало не хватать, потребовалась нефтеразведка. Были открыты и введены в строй месторождения Пермской и Куйбышевской областей, Башкирии, создана Волго-Уральская база. Обнаружены новые месторождения в Средней Азии, Казахстане, добыча нефти достигла 31,1 млн тонн.

Бурное развитие Урало-Поволжского нефтяного района, получившего название «Второе Баку», потребовало от отрасли разработки методов получения товарных нефтепродуктов из сернистых нефтей. Ответом стала разработка проекта комбинированной установки по переработке нефти мощностью 3 млн тонн в год. В ней совмещались процессы электрического обессоливания и обезвоживания, атмосферная и вакуумная перегонка нефти, термический и каталитический крекинг, коксование нефтяных фракций, адсорбция газов и стабилизация бензиновой фракции. Для высокосернистого сырья дополнительно был разработан технологический процесс гидроочистки реактивного и дизельного топлива.

В 1960 году Волго-Уральская нефтяная база давала около 71 % нефти страны. В 1950-х годах в Советском Союзе добывали 38 млн тонн, в 1960-х – 148 млн тонн. Рост обеспечивали новые освоенные месторождения в Западной Сибири, Беларуси, Западном Казахстане, Оренбургской области и Удмуртии, на континентальном шельфе Каспийского моря. Новые перспективные месторождения были открыты в начале 1970-х годов в Коми и Архангельской области.

Нефть добывали в Западной Сибири, Казахстане, на полуострове Мангышлак в Каспийском море, в Средней Азии и на Сахалине, стал разрабатываться Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн.

При этом до конца 1950-х годов около 70 % всего энергопотребления СССР приходилось вовсе не на нефть, а на уголь, сланец, торф и дрова.

В начале 1970-х годов СССР начал нефть экспортировать. За два года, 1973 и 1974, доля нефти в экспорте СССР увеличилась с 17 до 31 %. Это произошло как раз во время мирового нефтяного кризиса. В сочетании с ростом мировых цен на нефть это позволило за десять лет, с 1970 до 1980 года, увеличить валютную выручку в 15 раз.

С 1960 по 1985 год объём переработки нефти в СССР вырос в 3,7 раза и достиг 472 млн тонн в год.

К началу XXI века нефтегазовый комплекс России имел статус лидера экономического роста российской экономики.

В 2021 году отмечалось 300-летие российского нефтяного дела. Символический отсчет ведётся с 1721 года, когда Берг-коллегия по указу Петра I дала специальное указание об организации разведки на нефть в Печорском крае.

[ZHAN]

Её использовали как вяжущее, не пропускающее воду вещество при строительстве различных зданий, сооружений, ёмкостей для хранения жидкостей, бассейнов, что подтверждают археологические находки.

Более лёгкие фракции, называемые «земляным или каменным маслом», использовали для смазки осей повозок, колесниц, пропитки факелов, заправки простейших светильников, пропитки наружной обшивки лодок, кораблей, защищающей их от гниения. Нефть также применяли в лечебных целях в основном для приготовления различных мазей, используемых при заболеваниях кожи.

В Библии написано о том, что Ной использовал при строительстве судна смолу, которая сделала его водонепроницаемым. Смолу и другие производные нефти вавилоняне применяли в кладке обожжённых в печи кирпичей, египтянам она была нужна для бальзамирования мумий, другие народы использовали её в медицинских целях.

Уже в эпоху античности битумы и нефть входили в состав различных горючих смесей, использовавшихся при обороне или осаде вражеских городов. Наиболее известным среди них был «греческий огонь» – вязкая воспламеняющаяся жидкость, активно применявшаяся византийцами. «Греческий огонь» нельзя было потушить водой, и огонь распространялся даже по поверхности моря в морских битвах, дотла сжигая вражеские боевые суда. Его состав хранился в строжайшем секрете, но, судя по всему, в него входила и нефть.

Однако нефть в военном деле использовали и другие народы. Римский учёный Плиний Старший, описывая походы римлян, упоминает, что защитники осаждённого города Лукула сбрасывали с городских стен на головы атакующих горшки с горящей нефтью. В боях с половецким князем Кончаком русские воины, как свидетельствует «Ипатьевская летопись», использовали стрелы с пучками тряпья, смоченными «земляной смолой».

Учёные пришли к выводу, что древние шумеры знали о видах нефтепродуктов, их свойствах и возможностях использования гораздо больше, чем представители более поздних цивилизаций. Различные компоненты нефти имели самое широкое применение не только в качестве топлива, но и для строительства дорог, цементирования, приготовления водоотталкивающих составов, красок и т. д. В шумерском языке существовали специальные термины для обозначения всех видов битуминозных веществ: нефти, неочищенной нефти, трёх видов асфальта, дегтя, мастики, воска и смол.

А начали шумеры использовать эти вещества примерно за 6 тысяч лет до нашей эры. Нефтяной битум выходил на поверхность земли в виде вязкой массы, похожей на смолу. Его и стали в условиях недостатка дерева и камня использовать для возведения зданий. Битум добавляли в смесь из глины, песка и гравия, из которой делали кирпичи. Им же укрепляли кладку. Битумом покрывали дороги, укрепляли берега искусственных водоемов. Кроме того, им обмазывали лодки и посуду, обеспечивая водонепроницаемость.

По свидетельству Геродота, битум широко использовался при создании стен и башен Вавилона. Добывали его из колодца недалеко от Ардерикки – селения у Евфрата, где располагалась резиденция персидского царя Дария.

Он же описывает, что на греческом острове Занте (совр. Закинф) в Ионическом море люди добывали нефть длинными шестами с миртовой веткой на конце. С веток нефть сливали в неглубокую яму и по мере её наполнения разливали по сосудам.

В «Истории» Геродот рассказывает о нефтяных колодцах Персии. Нефть из колодца вычерпывали половиной винного бурдюка, а затем отстаивали, чтобы примесь асфальта и песка осела, а нефть осталась на поверхности.

В трудах древних историков (Корнелий Тацит, Страбон) часто встречаются упоминания о добыче битума в Мёртвом море. Отделившиеся куски битума всплывали на поверхность, и их собирали. Кочевники Набатеи, населявшие в IV веке до нашей эры территорию от Мёртвого моря до Акабского залива, продавали битум в Египет. Египтяне же, кроме всего прочего, применяли нефть для бальзамирования.

В древнеегипетском учебнике по медицине она упоминается как компонент мази для глаз.

В развалинах древнеиндийского города Мохенджо-Даро был обнаружен огромный бассейн, построенный 5 тысяч лет назад, дно и стены которого были покрыты слоем асфальта. Кроме того, в Индии последователи зороастризма использовали нефть для поддержания «вечного огня» в своих обрядах.

Иранские и арабские источники свидетельствуют, что ещё в III–IV веках нашей эры нефть, добываемая на Апшеронском полуострове, вывозилась в Персию, откуда распространялась по другим странам.

Конечно, нефть знали и в Китае. Именно там в IV веке нашей эры впервые пробурили нефтяную скважину, используя полые стволы бамбука. Самые глубокие скважины достигали 240 метров. Китайцы создали целые трубопроводы из бамбуковых трубок, ведущие от места добычи к соляным источникам. У этих источников нефть использовали в качестве топлива: на ней кипятили соляной раствор, выпаривая воду и добывая таким образом соль.

А ещё асфальт использовался при строительстве Великой китайской стены. А китайские воины бросали в ряды противников горшки с горящей нефтью за много веков до изобретения знаменитого «греческого огня».

Нефть была известна грекам и римлянам. Греческие и византийские писатели называли нефть «фармакон», то есть лекарство. Её использовали в качестве пластыря, состоящего из смеси нефти или битума и ячменной муки, чтобы остановить кровотечение. Нефтью пытались лечить экзему и проказу. Гиппократ рекомендовал включать нефть в состав мазей, а при болезнях кишечника и желчного пузыря принимать её внутрь.

Считалось, что белая нефть излечивает от простудных заболеваний, а чёрная – от кашля.

Нефтью поливали дрова, а для освещения использовали примитивные светильники и лампы. Позже, уже в римскую эпоху, нефтью освещали даже городские улицы. А в I веке до нашей эры римляне жгли сырую нефть и ею окуривали деревья, порченные вредителями.

Тогда же римский учёный-энциклопедист Плиний старший отмечал, что битум помогает при дезинфекции ран, снимает зубную боль, останавливает диарею и хронический кашель, ревматизм, а также избавляет от катаракты.

Знали о лечебных свойствах нефти и европейцы. «Масло святого Квирина» – так люди называли нефть, добываемую в баварском Тегернском озере и употребляемую против многих болезней. В Румынии пытались ею лечить даже туберкулез.

Первые упоминания о применении нефти в качестве зажигательного оружия относятся ко II веку до нашей эры. А наследники греков византийцы именно и придумали «греческий огонь». В 673 году византийский учёный Каллиник Гелиопольский сконструировал особое устройство (сифон) для метания зажигательной смеси с помощью насоса и медной трубки.

С одобрения императора Константина IV новое оружие начали монтировать на византийских боевых судах. Рецепт состава держали в большом секрете, но впоследствии стало известно, что в число ингредиентов входили нефть, сера и селитра. Вода не могла погасить распространявшееся во все стороны пламя, поэтому современники полагали, что войско, вооруженное «греческим огнем», победить невозможно. Нефть византийцы брали из источников Керчи или Тамани. После падения Константинополя рецепт приготовления зажигательной смеси был утерян.

В Ипатьевской летописи описаны события сражения войска русских князей Святослава Всеволодовича, Рюрика Ростиславича, Глеба Юрьевича Туровского и Мстислава Романовича и донских и приднепровских половцев во главе с ханом Кончаком, состоявшегося на реке Хорол весной 1184 года: «В лето 6692 года пошел окаянный и безбожный, и треклятый Кончак со множеством половец на Русь <…> пленити хотя грады русские пожечь огньм… бяше обрел мужа такового бесоурменина иже стреляше живым огньм».

В сражении на реке Хорол половцы были полностью разгромлены, хан Кончак бежал, а русские дружины захватили много воинского снаряжения. Попал в плен и управляющий «живого огня» со своим орудием, которого, согласно летописным свидетельствам, доставили прямо к киевскому князю Святославу.

Арабские и персидские учёные могли перегонять сырую нефть для производства легковоспламеняющихся веществ для военных целей. Во времена мавританского владычества в Испании знания о дистилляции проникли в Западную Европу. Это произошло в XII веке.

Великий азербайджанский поэт Низами Гянджеви (1141–1209) впервые описал целебные свойства знаменитой нефти Нафталана. В конце XIII века в своей книге о путешествии на восток Марко Поло упоминает необычное маслянистое вещество, которое используют при кожных заболеваниях в качестве полезной мази. Вероятно, речь шла как раз о нафталане. Особой популярностью пользовалось купание в ваннах, наполненных густой чёрной массой.

[ZHAN]

Основные залежи нефти присутствуют в подземных месторождениях, представляющих собой пустоты, расположенные на значительной глубине. Чтобы её извлечь, строятся скважины, позволяющие с помощью шахт достичь необходимой отметки залегания.

Методы добычи нефти в зависимости от уровня давления внутри пласта, способа его обеспечения и технологии извлечения, подразделяются на три этапа.

Первичный. Нефтесодержащая жидкость покидает своё место пребывания (коллектор нефтяной залежи) в результате воздействия сил природы. Обычно её место занимает вода или газы. Если существующего давления недостаточно для самостоятельного выхода нефти (фонтанирования), то подключаются специальные насосы. При таком методе добычи нефтеотдача скважины, как правило, не превышает 15 %.

Вторичный. После исчерпания возможностей первичного метода нефтедобычи начинается вторичный метод, когда внутрь залежи искусственно нагнетается давление. Осуществляется это с помощью закачивания в пласт воды из близлежащих пресных водоёмов или газов естественного происхождения (воздух и продукты его разделения, попутный или природный газ). Подобные технологические решения увеличивают нефтеотдачу до 30 %.

Третичный этап позволяет повысить продуктивность отдачи до 45 %. В залежи повышают давление и температуру разными способами.

Прежде чем нефть поступает на переработку, её подвергают специальной подготовке. Нефть из скважины перемешана с водой. Поэтому прежде всего нефть отстаивают от воды на промыслах. Однако полностью освободиться от воды не удаётся.

Первым этапом переработки нефти является её обработка на электрообессоливающих установках, которые почти нацело удаляют воду и растворенные в ней соли.

Обезвоженная и обессоленная нефть поступает в цилиндрическую вертикальную (ректификационную) колонну, где подвергается воздействию пара, движущегося снизу вверх. В результате нагрева, доходящего до температуры 400 °С, она разделяется на фракции: бензиновую, керосиновую, дизельную, жидкий мазут. Кроме того, получаются масляные дистилляты и тяжёлые дистилляты, идущие на вторичную переработку, и тяжёлые остатки, являющиеся сырьём для производства битума.

Вакуум-дистилляция применяется для выделения из мазута масляных дистиллятов и вакуумного газойля. Продукции, необходимой для выпуска топлива, масел, парафина и целого ряда продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Оставшаяся тяжёлая фракция представляет собой гудрон.

Так как продукция первичной переработки нефти не отличается необходимыми товарными свойствами, то для улучшения качества её подвергают вторичной переработке.

Риформинг

Процесс каталитического риформинга, в основе которого лежит просачивание жидкости сквозь слой платинового катализатора, предназначен для получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов.

Гидроочистка

Этот технологический процесс предназначен для снижения количества примесей под воздействием водорода. При этом уменьшается количество смол, асфальтенов, а также веществ, имеющих в своём составе большое количество кислорода.

Каталитический крекинг

Это один из основных процессов вторичной переработки нефти, имеющий целью повышение октанового числа бензина, получение углеводородных газов и кокса. Суть его заключается в получении мелких молекул из более крупных соединений с помощью нагрева и применения катализатора.

Гидрокрекинг

Для получения дизельного топлива, автомобильного бензина, реактивного топлива, сырья для нефтехимического синтеза и попутного газа осуществляется расщепление средней фракции вакуумной дистилляции (газойля) в присутствии значительного количества водорода.

Коксование

Это процесс бескислородного нагрева тяжёлых нефтяных фракций остатков вторичной переработки. Целью его является получение нефтяного кокса.

Изомеризация

Изменение молекулярной структуры вещества с сохранением его качественных и количественных параметров для получения изомерного углеводородного сырья для нефтехимии и ряда компонентов бензина.

Алкилирование

Цель повышения октанового числа бензина заставила технологов разработать процесс использования малоценных крекинговых продуктов в качестве важных компонентов бензина. Суть его заключена в молекулярном воздействии на исходный материал с помощью алкилов – частиц предельных углеводородов.

Для хранения нефти устраивают нефтебазы, где находятся специальные вертикальные резервуары надземного и подземного типов.

Транспортировка нефти осуществляется с помощью:

✓ нефтеналивных танкеров – судов вместимостью до 30 000 тонн;

✓ нефтепроводов, позволяющих перемещать огромные объёмы нефти на значительные расстояния с минимумом затрат;

✓ железнодорожных цистерн, доставляющих нефть в незначительных объёмах в отдалённые местности.

Автомобильный вид транспорта экономически не выгоден для доставки сырой нефти, поэтому его используют для перевозки готовых нефтепродуктов конечным потребителям.

На базе углеводородного сырья, которое даёт переработка нефти, возникла огромная отрасль производства – нефтехимическая промышленность. Эта отрасль вырабатывает как чистые органические вещества, так и сырьё для дальнейшего синтеза пластмасс, лекарств и разнообразных химических реактивов.

[ZHAN]

Уникальность нефти заключается в том, что из неё посредством переработки получают продукцию, задействованную во всех отраслях народного хозяйства: от промышленности до повседневного быта.

Сама нефть входит в обширную семью природных углеводородов, куда относятся нефть, уголь, газ и их производные. Сама нефть сейчас не применяется, она перерабатывается, и в разных областях промышленности используются её производные, список которых очень обширен.

Вначале от неё отделяют растворенные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефть нагревают. Первыми переходят в газообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. После первой перегонки нефти получаются: авиационный и автомобильный бензин, керосин, ракетное топливо, дизельное топливо, газ, мазут. На бензин приходится 50 % от общего объёма производимых в мире нефтепродуктов. Оставшийся после перегонки нефти концентрат называют гудроном и используют при изготовлении дорожных и строительных покрытий.

Разложение нефти на фракции

С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. Таким образом, можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают три основные фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению.

Из мазута после дальнейшей перегонки получают битум, парафин, масла, котельное топливо.

В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут обладает почти в полтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Он занимает мало места при сгорании и не даёт твёрдых остатков при горении. Замена твердых видов топлива мазутом на ТЭС, заводах и на железнодорожном и водном транспорте даёт огромную экономию средств, способствует быстрому развитию основных отраслей промышленности и транспорта.

Энергетическое направление в использовании нефти до сих пор остается главным во всем мире. Доля нефти в мировом энергобалансе составляет более 46 %.

Химическая промышленность использует простейшие углеводороды в качестве сырья для реакций, которые изменяют формулу соединений. В результате получаются пластмассы, резины, ткани, удобрения, красители, полиэтилен и полипропилен, а также множество средств бытовой химии.

На втором месте по производству после бензина находятся пластмассы. Массовый выпуск мелочей из пластмассы (гребней, коробок, пуговиц, игрушек) начался уже в конце XIX века.

Не пропадают и отходы нефтепереработки. Из них производят кокс, который используется в производстве электродов и в металлургии. А сера, которую получают из нефти при её переработке, особенно высокосернистой, используется в производстве серной кислоты.

Для примера можно привести пропиленгликоль, который используется как сырьё для получения термореактивных пластмасс и полиуретанов. Это универсальный растворитель и увлажнитель. Он применяется в смесях для электронных сигарет; антифризах для систем отопления; антиобледенительных жидкостях для самолетов и автомобилей; входит в состав лекарственных препаратов для животных; в животноводстве помогает дольше сохранять свежесть кормов; входит в состав средств в лакокрасочной промышленности, бытовой химии, а также всей косметики.

Из пластика делают бытовую технику и крупные детали автомобилей, мебель, посуду. Этиленвинилацетат применяют при производстве оболочки кабелей, обувной подошвы и игрушек, а из стирола производят канцелярские принадлежности, сантехнику и даже холодильники. Полиэтилен является самым популярным сегодня упаковочным материалом. Из него также делают пластиковые бутылки. Из продуктов нефтехимии также производят каучук и различные резиновые товары. Помимо разнообразных современных материалов, из нефти производят эффективные моющие средства и другую бытовую химию.

Особое место в быту занимают синтетические ткани. Из таких материалов производят множество товаров, от швейных ниток до рыболовных сетей и конвейерных лент. Первым синтетическим волокном стал нейлон, полученный в 1939 г.

Среди самых известных синтетических тканей: нейлон (полиамид); мягкий, похожий на шерсть акрил; лайкра, которую добавляют и в натуральные, и в синтетические ткани для придания им эластичности; прочный, не мнущийся, но и не пропускающий воздух полиэстер.

В условиях роста цен на продовольственные товары в разных странах все большую актуальность приобретает производство пищевых продуктов с использованием микробиологического синтеза белка из нефтепродуктов и отходов нефтеперерабатывающего производства. Переработка всего 2 % от объёма ежегодно добываемой нефти позволяет произвести до 25 миллионов тонн белка, чего достаточно для питания 2 миллиардов человек в течение года. Он используется в производстве самых разных продуктов, заменяя белок животного происхождения.

Самое известное лекарство из нефти – это аспирин. В 1874 г. учёные открыли принцип выработки салициловой кислоты из фенола, и с тех пор ацетилсалициловая кислота стала одним из самых популярных в мире лекарственных средств. Кроме того, из салициловой кислоты производят антисептик фенилсалицилат, применяемый для лечения колитов и других желудочно-кишечных заболеваний, и парааминосалициловую кислоту, используемую в составе противотуберкулезных препаратов.

В 1930-е годы из анилина, который производят из нитробензола, были получены первые антимикробные препараты – сульфаниламиды: сульфидин, стрептоцид, сульфадимезин. Они произвели настоящую революцию в лечении заболеваний, вызванных микроорганизмами.

Различные производные нефти используют в препаратах, помогающих людям избавиться от аллергии, головной боли, нервного стресса или инфекционных заболеваний. Эфиры и спирты часто применяются для производства антибиотиков. В настоящее время ведутся испытания пластмассового протеза лёгких.

Из продуктов нефтехимии производят косметические карандаши, тени для век, различные красители, лаки для ногтей, всевозможные украшения, бижутерию. Наконец, большая часть ароматов для парфюма, без которого современная женщина практически не мыслит себя, синтезируются из продуктов нефтехимии.

При переработке 1 барреля нефти (159 л) объём нефти увеличивается на 9 л (до 168 л). Из этого количества сырья производят:

✓ бензина – 102 л;

✓ дизельного топлива – 30 л;

✓ авиационного бензина – 25 л;

✓ газа после перегонки – 11 л;

✓ кокса – 10 л;

✓ мазута – 5,6 л;

✓ сжиженного газа – 4,5 л;

✓ древесного угля – 1,5 кг;

✓ газа пропан – 12 баллонов;

✓ моторного масла – 1 л.

[ZHAN]

Тёмные – общее название всех типов мазутов и дистиллятных масел. К этой категории также относятся битум, гудрон и вакуумный газойль, то есть продукты нефтепереработки, состоящие из тяжёлых остатков фракционирования нефти. Как следует из названия, все они имеют тёмный цвет. Чем они различаются и как их производят?

Битум

Название вещества происходит от латинского bitũmen – горная смола. Так с древних времён называют твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.

В Мехргархе, ныне это город в Пакистане, археологи в середине 1970-х годов нашли корзину для хранения урожая. Она была промазана битумом. Выяснилось, что корзина эта относится к пятому тысячелетию до нашей эры и принадлежит цивилизации долины Инда, предку Хараппской цивилизации. В третьем тысячелетии до нашей эры в этом регионе использовался очищенный каменный асфальт, например для гидроизоляции Большой бани в Мохенджо-Даро.

Уже 5000 лет назад шумеры, жившие в междуречье Тигра и Евфрата, использовали битум как вяжущее и уплотнительное вещество. Они собирали природный битум, который образуется в местах естественного выхода нефти на поверхность. Со временем из нефти испаряются лёгкие углеводороды, выделяется газ и остаются тяжёлые нефтяные фракции, которые естественным образом окисляются. И тогда образуется озеро природного битума.

В те древние времена на поверхности Мёртвого моря часто встречались большие куски битума.

Район Междуречья – это пустыни и полупустыни, где мало природных строительных материалов (камня, дерева). Поэтому шумеры делали подобие современных кирпичей из смеси песка, глины, гравия и на треть битума. Он хорошо связывал все сыпучие фракции, и благодаря битуму такие кирпичи обладали гидроизоляционными свойствами и не пропускали воду.

К середине II тысячелетия до нашей эры на смену государству шумеров в Междуречье пришла усилившаяся Вавилонская империя. Использование природного битума для строительства и гидроизоляции продолжилось. Мало того, от вавилонян эти знания передались и соседям по Ближнему Востоку и Малой Азии: ассирийцам, мидийцам, хетам, аккадцам.

Битум в вавилонских и ассирийских городах применялся не только в производстве кирпичей, но и при строительстве дорог. Поверх битума укладывались булыжники и камни или на грунт укладывалась смесь битума и песка. Битум также применялся при постройке каналов, оросительных систем, укрепления берегов рек и создания искусственных водоемов.

Во времена царицы Семирамиды был построен тоннель под Евфратом длиной 929 метров, чтобы соединить две части города Вавилон в старой Месопотамии. Археологи считают, что он был построен между 2180 и 2160 годами до нашей эры.

Строительство началось с сооружения временной дамбы через Евфрат и производилось проходкой открытым способом. Он был 3,7 м в высоту и 4,6 м в ширину. Предполагается, что его использовали пешеходы и колесницы, запряженные лошадьми. С одной стороны он выходил к храму Мардука, а с другой стороны реки – к царскому дворцу. Предположительно, он был обложен кирпичом и промазан битумом для гидроизоляции.

Самое же известное сооружение, в строительстве которого использовался битум, – легендарные висячие сады Семирамиды. Жена Навуходоносора II тосковала по природе родных краев, ей было неуютно в пыльном и полупустынном Междуречье. И тогда царь Вавилонии решил перенести природу Мидии к себе во дворец, чтобы отвлечь и развлечь царицу.

Для этого между стенами дворца было сооружено несколько громадных ступеней – платформ. Некоторые историки пишут, что платформ было 4, другие говорят про 7. На эти ступени насыпали землю, получилось несколько ярусов, нависающих друг над другом. Затем к ним провели воду. Посадили цветы, кустарники, деревья, причем многие из растений привезли издалека.

Чтобы обеспечить полив садов, требовалось постоянно подавать огромное количество воды. Поэтому были устроены каналы, желоба, лотки, трубы, и все это нужно было герметизировать, чтобы вода дошла до места назначения. И единственный материал, который был для этого пригоден и известен вавилонянам, – природный битум.

Когда на смену Вавилону пришла Персидская империя, использование битума продолжилось. Персы и торговали, и воевали с греками, греки возводили города в Малой Азии, на побережье Средиземного моря и, соответственно, перенимали опыт применения битума.

Затем на ближний Восток и в Малую Азию пришли римские легионы. Они открыли новые месторождения нефти, выступавшей на поверхность, и природного битума, который стал завозиться на европейский континент.

В Египте и Вавилонии битумом покрывали полы домов и амбаров для защиты от влаги и мышей. Из него делали сосуды, скульптуры и даже скрепляли драгоценные камни в украшениях.

По составу битумы условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтены, кериты, озокериты, гуминокериты, антраксолиты, нафтиды, нафтоиды.

Когда нефть выходит на поверхность земли, она окисляется. Уходит газ, затекает вода. Повышаются плотность, вязкость нефти, изменяется её состав. Нефть превращается в мальту и асфальтовые битумы, которые заполняют трещины или образуют кировые покровы на поверхности.

Мальты представляют собой густую чёрную нефть, пахнущую сероводородом, обычно с высоким содержанием серы (до 9 %).

Когда лёгкие, метановые и нафтеновые нефти изливаются на поверхность, подвергаются выветриванию и окислению на воздухе, образуются киры (кериты).

Асфальты являются более глубоко измененным продуктом окисления нефти. Это вязкое, эластичное вещество тёмного цвета с температурой плавления до 100 °С. Могут быть жидкими («озёра») или в виде асфальтоносных пластов.

Нефть может разделяться при перемещении по порам и трещинам с изменением температуры и давления. При этом происходит выделение газа и лёгких углеводородов. В результате раствор становится перенасыщенным, и твердые углеводороды выпадают из него, заполняют поры или трещины. Постепенно смолистые и асфальтеновые компоненты теряют подвижность, оседают в пласте, образуя высоковязкие смолисто-асфальтеновые нефти. Сюда же относятся озокериты.

Асфальтиты отличаются от асфальтов твердостью, хрупкостью, тугоплавкостью.

Озокериты представляют собой воскообразное вещество от мазеобразной до плотной консистенции. Цвет их от коричневого до тёмно-зелёного и чёрного в зависимости от содержания асфальтово-смолистых веществ. Он образуется в результате выпадения незначительной части парафина при снижении температуры в процессе дегазации нефти.

Кериты по внешнему виду и физическим свойствам похожи на каменные угли.

Битум является аморфным веществом, то есть в твёрдом состоянии проявляет свойства жидкости. Чтобы доказать это, в 1927 году профессор Квинслендского университета Томас Парнелл поместил битум в воронку и стал ждать, когда он вытечет. Эксперимент подтвердил его теорию – первая капля упала через восемь лет. Специалисты университета продолжали наблюдения и после смерти учёного, установив за 80 лет, что битум истекает по одной капле каждые девять лет.

Есть и искусственные (технические) битумы. Это остаточные продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. По составу близки с природными битумами. Чтобы улучшить качество нефтяного битума, в гудроны и тяжёлые остатки переработки мазута добавляют до 30 % других продуктов. Без добавок вяжущие компоненты становятся хрупкими и теряют эластичность. Современные битумные материалы – полимерно-битумные вяжущие – производятся на основе обычных битумов с добавлением полимеров типа СБС (стирол-бутадиен-стирол) и пластификатора. По сравнению с традиционными продуктами они обладают повышенной сопротивляемостью к деформации, лучше себя ведут при высоких и низких температурах, более долговечны.

В наши дни природный битум добывается и на месторождениях. Они есть во многих странах, больше всего запасы битума в Канаде, Казахстане, России и Венесуэле. Природные твердые битумы образуют скопления: пластовые, жильные (трещинные), покровные и рассеянные.

Крупнейшее месторождение твёрдого битума – Канадский асфальтовый пояс на юго-западном склоне Канадского щита. Здесь имеется знаменитое месторождение Атабаска, несколько других гигантов: Коулд-Лейк, Вабаска, Пис-Ривер и другие.

Есть такие месторождения и в Венесуэле в бассейне нижнего течения реки Ориноко. К северу от них расположены нефтяные месторождения.

В России битумы имеются на склонах Анабарского и Оленекского массивов на Сибирской платформе, где выходят на поверхность пермские песчаники. Есть они и в Эмбинском районе Казахстана.

Скопления битума жильного типа имеются на территории Оренбургской области.

Покровные битумы известны на Апшеронском, Керченском, Таманском полуостровах, на Сахалине.

Есть и несколько битумных озер. Наиболее крупное и известное – озеро Пич-Лейк (остров Тринидад, Южная Америка). Это месторождение натурального битума имеет площадь около 40 га и достигает глубины 75 м. Оно снизу подпитывается нефтью, которая превращается в мальту, потом в асфальт. Местные индейцы пользовались этим асфальтом для пропитки своих каноэ.

Европейцы открыли озеро в 1595 году, это сделал англичанин Уолтер Рэли во время экспедиции в поисках «Золотого города». Европейцы начали применять битум, чтобы конопатить корабли. Масштабное освоение богатств этого озера начинается в 1850 году, а в 1888 году была основана компания по добыче асфальта, существующая до сих пор. В 1978 году она была преобразована в национальную государственную компанию «Асфальт озера Тринидад и Тобаго». В настоящее время Пич-Лейк является самым значительным коммерческим месторождением в мире. Около 80 % добычи направляется на экспорт.

Интересно, что улицы Вашингтона – столицы США – по большей части заасфальтированы именно материалом из Тринидада.

Кроме Пич-Лейк, на острове Тринидад выявлено ещё 15 месторождений природных асфальтов.

Другое крупное озеро природного битума находится в Венесуэле. Это озеро Бермудес (другое название – Гуаноко). Три крупных озера природного битума расположены в США, в Калифорнии: Ранчо Ла-Брея, Ямы дёгтя Маккитрика и Ямы дёгтя в Карпинтерии. Также битумные озёра есть в Перу, Иране, России.

Процесс добычи и комплексной переработки природных битумов производится так: добывают битумосодержащую породу, разделяют её на органическую и минеральные части; перерабатывают битум.

Битум сам по себе не является товаром. Нужны покупателям продукты его переработки. Это может быть «синтетическая нефть», альтернатива природной нефти. Кроме того, в битумах бывают нафтеновые кислоты, сульфокислоты, простые и сложные эфиры, сера, редкие цветные металлы (ванадий, никель, рений).

Битумы используются для устройства гидроизоляции в строительстве дорог, зданий и сооружений, прокладке трубопроводов; в производстве асфальтобетона; при изготовлении кровельных материалов; в лакокрасочной и кабельной промышленности; для заливочных аккумуляторных мастик и др.

[ZHAN]

Примерно в 600–500 годах до нашей эры в греческом языке возникло слово «асфальтос», производное от прилагательного «асфалес» (прочный, крепкий, надёжный) или от глагола «асфалидзо» (делать крепким, прочным, укреплять). Оно вошло в греческий язык после того, как Геродот, описавший в 460–450 годах до нашей эры в «Истории греко-персидских войн» персидские и месопотамские асфальтовые месторождения, ввел его в литературу.

Асфальт, всплывавший со дна Мёртвого моря в Палестине, арабы называли «гажар Муса» (камень Моисея). Ещё в XX веке большие глыбы асфальта всплывали с его дна, последний раз это произошло в 1960-е годы, причём всплывшая глыба весила больше тонны. Древние римляне называли его Асфальтовым озером – Lacus Asphaltites. Асфальт Мёртвого моря имеет самое высокое качество. Он твёрдый, хрупкий и почти не содержит минеральных примесей. Сейчас благодаря своей высокой чистоте используется для создания живописных красок и лаков.

Название «битум» происходит от латинского bitũmen – горная смола, а асфальт от древнегреческого ἄσφαλτος – горная смола.

Асфальт – это одна из разновидностей битума, которая стала сейчас более известна, чем «материнская порода».

Различают два вида асфальта: натуральный, который лежит залежами почти у самой поверхности земли, и искусственный – его вырабатывают на современных заводах из сырой нефти. Натуральный асфальт отличается высоким содержанием битума – от 60 до 75 %.

Природный асфальт – это твёрдая легкоплавкая масса чёрного цвета с блестящим или тусклым изломом. Образуется она из нефти. Когда она поднимается на поверхность, то постепенно теряет легко испаряющиеся углеводородные соединения. В результате накапливаются смолисто-асфальтеновые вещества. Они окисляются и уплотняются, превращаясь в более твёрдые массы.

В результате сначала возникает мальта – густая, очень вязкая, почти чёрная нефть, богатая кислородом и серой. Дальнейшие превращения приводят к образованию из мальты твёрдого, легко плавящегося асфальта – смеси окисленных углеводородов нефти.

Плотный асфальт, возникающий при истечении нефти на поверхность, и горные породы, пропитанные им, называются кирами. Они, словно пробки, «запечатывают» скопления нефти, открывающиеся наружу, и благодаря этому предохраняют подпитывающую их нефтяную залежь от полного разрушения.

Асфальт заполняет поры песков и песчаников, трещины и каверны известняков и доломитов. Содержание асфальта в породах колеблется от 2–3 до 20 % и более.

Смешиваясь с минеральными составляющими (песком, гравием и пр.), он превращается в более или менее мощную кору на поверхности больших «нефтяных озёр».

Такой асфальт широко распространён в районах неглубокого залегания или выхода на поверхность земли нефтеносных пород и обычно заполняет трещины и каверны в известняках, доломитах и других породах.

Впервые обстоятельно выяснил вопрос о глубине залегания и распространения асфальта русский инженер-технолог А. А. Летний, произведя в 1874 году исследования асфальтовых залежей на берегу Волги и в соседних оврагах. Результаты своих исследований он опубликовал в статье «О месторождении асфальта в Симбирской губ., Сызранского уезда» («Записки Русского Технического Общества»).

Месторождения асфальта имеются на территории бывшего СССР, в Канаде, Франции, Венесуэле, на острове Тринидад и др.

Ассирийцы, финикийцы и египтяне широко использовали гидроизоляционные и связующие свойства асфальта при строительстве зданий и кораблей. В Уре археологами были найдены модели шумерских кораблей, обмазанных асфальтом. В шумерском «Эпосе о Гильгамеше» Утнапиштим, единственный выживший во время всемирного потопа, обмазывал свой корабль асфальтом и акульим жиром для водонепроницаемости.

Первое зарегистрированное использование асфальта для строительства дорог относится к 625 году до нашей эры.

Согласно Ветхому Завету, младенец Моисей был обнаружен на берегу Нила в обмазанной асфальтом тростниковой корзине. Египтяне также использовали асфальт при мумификации (само слово «мумия» в переводе с персидского означало асфальт, или природную чёрную смолу). Авиценна в своём трактате «Канон врачебной науки» при описании лечебных свойств мумиё упоминает также и асфальт (кафр ал-йахуд, то есть битум иудейский).

Старые мастера использовали асфальт Мёртвого моря в качестве краски и для лессировок. Фламандские и голландские живописцы XVII века соединяли асфальт с шеллаком, быстро сохнущим маслом и воском, получая прозрачную краску красивого золотисто-коричневого тона. При соединении с другими красками этот асфальт просачивается наверх, вызывая почернение и растрескивание красочного слоя – кракелюры.

Также этот вид асфальта используется в различных техниках печати гравюр. Жозеф Ньепс в 1816 году начал свои опыты по гелиографии, что позднее привело к изобретению фотографии. В 1826 году с помощью камеры-обскуры Ньепс получил на оловянной пластине, покрытой тонким слоем сирийского асфальта (то есть из Мёртвого моря), старейшую из сохранившихся фотографий – «Вид из окна в Ле Гра».

Выскребание по асфальту – один из наиболее богатых по изобразительным возможностям способов литографии. Он чем-то схож со способом меццотинто на металле и в литографии называется «лито меццотинто». Комбинируя различные приемы выскребания с работой карандашом и тушью, можно добиться в этой технике очень большой живописности и мягкости тончайших переходов тона наряду с чистым острым штрихом, чего невозможно получить ни в каком другом способе.

Делается выскребание по асфальту следующим образом: берется корешковый камень и закатывается мастичным валиком тонким слоем грунта, состоящего из 20 г сирийского асфальта и 80 г скипидара. Дав асфальту как следует засохнуть, на камень переводят (лучше на другой день) рисунок при помощи крокуса, копировальной бумаги или путём перетискивания и припудривания абриса (как в гравюре на камне).

После этого начинают выскабливать светлые места рисунка шабером, перочинным ножом или иглой. Самые сильные (тёмные) места рисунка оставляют нетронутыми, а самые светлые соскабливают до полного удаления асфальтового слоя. Промежуточные тона, переходы от светлого к тёмному, получаются в зависимости от силы нажима ножом или шабером. Чем сильнее нажимать, тем большее количество асфальта снимет шабер и обнажит больше чистого камня, и наоборот.

Процарапывая асфальт иглой, можно получить тонкую, острую линию. Кроме шабера, ножа и игл, можно работать по асфальту наждачной бумагой и стеклянной резинкой («родоль»), которая даёт чрезвычайно тонкие и нежные тона. Допущенные ошибки можно исправлять жидким асфальтом при помощи кисточки.

Для осветления тона можно применять размывку асфальта скипидаром или бензином. В этом случае, работая кистью, можно получить довольно интересную манеру, похожую на акварельную технику или на размывку тушью с характерными для них затеками. На размытом скипидаром или бензином месте можно вновь работать жидким асфальтом, жидкой тушью или литографским карандашом.

Когда работа закончена, рисунок припудривают тальком и травят обычным порядком, но более сильной вытравкой, так как сопротивляемость действию кислоты у асфальта гораздо бóльшая, чем у литографской туши и карандаша. После травления камень закрывают гуммиарабиком или декстрином и дают постоять несколько часов.

Асфальт – надёжный признак нефтяного месторождения. Так, Бугурусланское нефтегазовое месторождение в Поволжье (Самарская область) открыли после того, как жители села Садки обнаружили в 1935 году асфальтовую жилу. Ширина жилы достигает 18 м. Она простирается на расстояние 800 м, а в глубину уходит на 150 м.

Искусственный асфальт или асфальтобетонная смесь – это строительный материал в виде уплотнённой смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. Различают горячий, содержащий вязкий битум, укладываемый и уплотняемый при температуре не ниже 120 °C; тёплый – с маловязким битумом и температурой уплотнения 40–80 °C; холодный – с жидким битумом, уплотняемый при низкой температуре окружающего воздуха, до –30 °С.

Асфальтобетон применяют для покрытий дорог, аэродромов, площадок и пр. Также используются модифицирующие добавки, в том числе являющиеся продуктом переработки автомобильных покрышек.

Первоначально улицы городов мостились булыжниками. В конце XVIII века англичанин Джон Меткалф построил 180 миль асфальтовых дорог в Йоркшире. Томас Телфорд в начале 1800-х годов построил более 900 миль таких дорог в Шотландии. Чуть позже Джон Лаудон Макадам создал свою улучшенную версию асфальтового покрытия. Начиная с середины XIX века во Франции, Швейцарии, США и ряде других стран дорожное покрытие начали делать из битумно-минеральных смесей. В 1830-х годах асфальтобетонное покрытие было впервые применено для покрытия тротуаров парижского Королевского моста. Примерно тогда же асфальтом были покрыты тротуары на лионском мосту Моран через реку Рона.

Летом 1839 года в Санкт-Петербурге были заасфальтированы тротуары и часть моста у дамбы Тучкова моста. В 1876 году Московская городская дума ассигновала 50 тысяч рублей на проведение эксперимента по устройству асфальтобетонного покрытия: на Тверской улице построили несколько участков из нового материала.

В 1876 году в США впервые применили литой асфальт, приготовленный с использованием нефтяных битумов.

В России изготовление асфальта впервые наладил инженер и архитектор Иван Буттац – асфальт стали добывать в 1873 году на Сызранском заводе, на правом берегу Волги на 20 км выше Сызрани.

В 1870 году современный дорожный асфальт изобрёл бельгийский химик Эдвард Дж. Де Смедт, профессор Колумбийского университета. Он разработал собственный дизайн дорожного асфальта, который назвал «листовым асфальтовым покрытием».

Впервые автодорожное полотно было создано индустриальным методом в США в 1892 году, в ширину оно было 3 метра и изготовлено из бетона. А через двенадцать лет дорожные конструкции уже производились при помощи гудронатора, по которому горячий битум свободно стекал.

Спрос на асфальт увеличился, и работы продолжались. В 1907 году был представлен асфальт из очищенной нефти, который стал применяться вместо природного асфальта.

Как оказалось, асфальт – это идеально подходящий материал для покрытия дорог, потому что у него масса преимуществ. Со временем он становился все ровнее, что уменьшало шум колёс. В отличие от цементобетона, который использовался ранее, асфальтобетон быстро высыхал, твердел, набирал прочность и «разрешал» открывать движение практически сразу. Цементобетону для этого требовалось целых двадцать восемь дней. Одним из многочисленных преимуществ асфальта является его пластичность и способность прогибаться, а не ломаться. Это очень важно при создании взлетных полос, так как иногда вес самолета может превышать 140 тонн. Это качество также значимо в создании автомобильных дорог, по которым ездят огромные грузовики, вес которых может быть больше сорока пяти тонн.

Асфальтное покрытие очень практично, оно легко поддаётся ремонту, замечательно держит любую разметку дороги, хорошо моется и обладает нужной жёсткостью для сцепления колёс с дорогой.

Современные технологии не стоят на месте и продолжают развиваться. Это касается и асфальтного материала, и методов его покрытия. В список плюсов давно добавлена способность выдерживать большую жару и сильные холода, не боясь перепадов температур.

Сейчас в мире 85 % асфальта используется для дорожных покрытий. Асфальт для тротуаров обычно смешивают с песком, гравием, щебнем (изготавливают так называемую асфальтовую мастику, которая является составной частью асфальтобетона).

Разработан и применяется способ вторичной переработки асфальтового покрытия для повторного асфальтирования дорог.

Кроме того, асфальт может использоваться для приготовления различных строительных замазок и клеев, кровельных материалов (рубероида, битумной черепицы, пергамина и др.), лакокрасочных материалов, гудрона, кожзаменителя, а также в качестве гидро– и электроизоляционного материала.

[ZHAN]

Одна из основных разновидностей тяжёлого жидкого топлива – топочные мазуты. Они используются в котельных агрегатах электростанций, в технологических печах в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве, в судовых котельных установках, газовых турбинах.

Хотя мазутом называют остатки первичной перегонки нефти, топочный мазут – это, как правило, многокомпонентное топливо, в которое, помимо прямогонного мазута, добавляют фракции, оставшиеся после процессов крекинга и висбрекинга, тяжёлые газойли каталитического крекинга, термокрекинга и коксования, отходы масляного производства, лёгкие газойли вторичных процессов. Выход мазута составляет около 50 % по массе в расчёте на исходную нефть.

Вязкость мазуту в соответствии со стандартами помогает поддержать добавление более лёгких дистиллятов. Вязкость мазута может варьироваться в значительных пределах, а потому это важнейший показатель качества котельных и тяжёлых моторных топлив, который положен в основу маркировки мазута. Вязкость влияет на выбор способа сливных и наливных операций при его отгрузке, на их продолжительность, на условия транспортировки продукта, эффективность работы форсунок двигателя, распыляющих топливо.

Еще одна важная характеристика – коксуемость топлива, способность образовывать твердый углеродистый осадок на деталях топливной системы при нагревании без доступа воздуха. Высокий показатель коксуемости нежелателен для котельных топлив, так как с ним связано повышенное отложение кокса возле устья форсунок, из-за чего искажается форма факела, ухудшается распыление топлива, оно сгорает не полностью.

В зависимости от применения мазута его классифицируют на несколько марок:

• Топочный М-40. Производится из остатков переработки нефти. В составе присутствует до 8–15 % среднедистиллятных фракций, которые помогают снизить температуру застывания до 10 °C;

• Топочный М-100. Производится из остатков перегонки нефти с добавлением тяжёлых газойлевых фракций. В отличие от М-40 содержит в составе разные добавки: дизельное топливо, керосиновые фракции, депрессорные присадки;

• Флотский Ф5. Производится из топочного мазута М-100, получается из продуктов прямой перегонки нефти с добавлением не более 22 % керосино-газойлевых фракций. Дополнительно можно использовать депрессорные присадки, которые помогают снизить температуру застывания. Из-за низкой вязкости, невысокой концентрации вредных веществ и низкого уровня серы флотский мазут считают более качественным по сравнению с другими марками. В составе обычно присутствует до 60 % прямогонного мазута и до 40 % дизельного топлива.

В бытовых условиях мазут применяется для отопления частных жилых домов и фермерских хозяйств. Топливо подходит для отопительных систем низкой и средней мощности.

Сейчас мазут во все большем масштабе подвергают дальнейшей переработке, отгоняя под вакуумом дистилляты, выкипающие в пределах 350–420, 350–460, 350–500 и 420–500 °С. Вакуумные дистилляты применяют как сырьё для получения моторных топлив, в процессах каталитического крекинга, гидрокрекинга и дистиллятных смазочных масел. Остаток вакуумной перегонки мазута используют для переработки на установках термического крекинга и коксования, в производстве остаточных смазочных масел и гудрона, затем перерабатываемого на битум.

В последние десятилетия потребление мазута в мире постоянно уменьшалось, поскольку в нём высокое содержание вредных веществ, и при сгорании мазута все они выбрасываются в атмосферу. Кроме того, увеличивается глубина переработки нефти, и мазут не сжигают, а перерабатывают дальше.

[ZHAN]

Вязкая жидкость или твердый асфальтоподобный продукт чёрного цвета. Представляет собой остаток после отгонки из нефти фракций, выкипающих свыше 450 °C.

Содержит парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды (45–95 %), асфальтены (3–17 %), а также нефтяные смолы (2–38 %). Кроме того, в гудроне концентрируются практически все присутствующие в нефти металлы.

Свойства гудрона зависят в основном от свойств нефти, а также технологий, применяемых при её переработке. Природа нефтяных фракций влияет и на такие характеристики гудрона, как плотность, температура плавления и вспышки, коксуемость. Более качественный гудрон получается из тяжёлой смолистой нефти и составляет около 8 % её массы.

Гудрон применяется в самых различных отраслях. Прежде всего это незаменимая составляющая для производства дорожного и строительного битума. Но кроме этого, гудрон необходим и при изготовлении моторного топлива, мазута и горючих газов.

Гудрон используют для производства кровельных битумов, малозольного кокса, смазочных масел и моторного топлива. В строительной и резиновой отрасли промышленности его используют в качестве мягчителя.

Гудроны с высоким содержанием смол могут перерабатываться в дизельное топливо с применением метода гидрогенизации и крекинга. Для того чтобы удалить смолисто-асфальтеновые составляющие и полициклические углеводороды, которые имеют низкий показатель вязкости и высокую степень коксуемости, применяется деасфальтизация гудрона. Растворителем, как правило, служит пропан, но в некоторых случаях пентан и бутан. Иногда проводится двухступенчатая деасфальтизация, когда полученный в первой ступени асфальт выделяет более вязкий компонент – деасфальтизат 2.

При проведении дорожных работ гудрон подвозят в твердом виде, и непосредственно перед применением он разогревается до жидкого состояния.

[ZHAN]

В начале XXI века появились эффективные технологии добычи газа и нефти из залежей сланцевых пород. Так появилось понятие «сланцевая нефть», то есть лёгкая нефть низкопроницаемых коллекторов.

Впервые применение метода гидроразрыва пласта в нефтедобыче произошло в штате Северная Дакота в 2004 году. За 10 лет с 2004 по 2014 год суточная добыча сланцевой нефти в этом штате выросла в 15 раз. Это явление получило название «сланцевой революции».

Сланцевая нефть наряду с тяжёлой нефтью и битуминозными песками относится к трудноизвлекаемым нетрадиционным запасам углеводородов, которыми в последнее время все больше интересуются нефтедобывающие компании.

Сланцевая нефть добывается из плотных коллекторов (сланцев), плотных песчаников, известняков. Сланцы – это горные породы, структура которых представляет собой наслоение различных минералов.

Горючие сланцы – это сланцы, сформировавшиеся главным образом в водных условиях и содержащие как сформировавшуюся лёгкую нефть, так и остатки морских и озерных организмов и водорослей, ещё не успевших превратиться в нефть, – кероген, или «протонефть». Кероген как раз и служит исходным сырьём для получения «сланцевой нефти». Для этого горючие сланцы подвергают специальной обработке – пиролизу, термическому растворению и гидрированию, в результате чего образуются жидкие и газообразные углеводороды.

Таким образом, сланцевая нефть – это вещество, близкое по составу к традиционной нефти, получаемое в определенных условиях из керогена, содержащегося в горючих сланцах.

В плане качества конечного продукта, то есть «товарной» нефти, «обычная» нефть и сланцевая особо не различаются по каким-либо характеристикам. Просто процедура переработки иная.

А вот себестоимость за баррель у них разная. Сланцевую добывать сложнее и дороже, поэтому она и стоит дороже, чем традиционная.

При добыче путём гидроразрыва пласта происходит химическое загрязнение грунтовых вод и почвы, которые в дальнейшем попадают в водоёмы, нанося непоправимый вред всем их обитателям и даже людям, если те живут неподалеку и пользуются этой водой. В США в некоторых домах из кранов идёт вода, которую можно поджечь.

Запасы сланцевой нефти по оценкам некоторых экспертов составляют 3 трлн баррелей по всему миру против 1,3 трлн баррелей обычной нефти.

Если когда-нибудь разработают экологичные технологии добычи этой нефти, она может стать революционным энергетическим источником для человечества, при этом существенно пошатнув как нефтяной рынок, так и мировую экономику в целом, а кроме этого, затормозит вопрос о развитии альтернативной энергетики.

Пока что добыча сланцевой нефти стоит очень дорого, и большинство американских нефтедобывающих проектов терпят серьёзные убытки даже на месторождениях-гигантах, а некоторые компании банкротятся.

Принято выделять два способа добычи сланцевой нефти:

1. Открытый (шахтный) способ с переработкой пласта снаружи – наиболее затратный и дорогостоящий вариант.

2. Закрытый с гидроразрывами пласта – более дешёвый и часто используемый, но вредный для экологии.

В первом случае сланцевая порода добывается в шахте, затем дробится и направляется на перерабатывающий завод. Такой метод работы со сланцем существует с 1837 года. Непосредственно на заводе сланцевую породу подвергают гидролизу без доступа воздуха, что позволяет выделить сланцевую смолу.

Во втором варианте производится бурение вертикальной скважины на 2–3 км, а затем уже горизонтальное бурение на аналогичную длину и более. После в несколько стадий производятся гидроразрывы сланцевого пласта. В пласт вводятся специальные жидкости (комплекс воды с песком, а также химическими веществами) под высочайшим давлением (до 1500 атм). Это приводит к образованию трещин, в которые вырывается газ. Как правило, эти специальные жидкости канцерогенные. Спустя 1 год работ добыча снижается до 80 %.

В США существует много месторождений сланцевой нефти. Они отличаются лишь расположением и объёмом добычи. Россия имеет около 7 % от запасов сланцевой нефти в мире. Сегодня по мировым запасам Россия занимает первое место за счёт Баженовской свиты (официальное наименование – Пальяновское месторождение), где сланцевая добыча только осваивается. Тем временем в США крупнейшие месторождения уже идут на спад.

На втором месте по запасам располагается США, а далее – Китай. В пятёрку вошли также Аргентина и Ливия.

[ZHAN]

Они состоят из лёгких фракций, кипящих при относительно низких температурах. Такие фракции, как правило, почти бесцветны. Сюда относятся бензин, керосин, дизельное топливо, парафин, минеральные масла.

Бензин

Название его прошло сложный путь через много языков. Сначала арабы называли словосочетанием «lubān ğāwi» (любан джави – яванское благовоние) ладан. Слово перекочевало в латинский язык в изменённом виде – benzoe. И означало уже запах и аромат розы. Затем из латинского вошло во французский язык как benzene и в немецкий как Benzin, но уже обозначая привычный сейчас продукт. Термин Benzin был впервые введен немецким химиком Митшерлихом в 1833 году для обозначения производного бензоидной кислоты.

А сам бензин получил Майкл Фарадей в 1825 году, выделив опытным путём углеводородное соединение, требующее минимальных условий для воспламенения.

Бензин начали использовать в качестве топлива для примусов после того, как в нескольких странах был введен запрет на использование в этих целях керосина из-за его высокой пожароопасности. Но все равно масляные и керосиновые лампы были популярнее.

Бензин применялся в аптекарских и ветеринарных целях, а также в качестве бытового растворителя, и поэтому большие его запасы нефтепромышленники попросту выжигали в ямах или сливали в водоёмы.

Около 1860 года в Вене изобретатель Зигфрид Маркус, проводя опыты по созданию горючей смеси бензина с воздухом, разжигал свечу. Смесь воспламенилась, произошел взрыв. Маркус сделал выводы. Ему удалось создать двухтактный бензиновый двигатель с электрической системой зажигания. А в начале 1864 года его двигатель был установлен на трёхколёсную повозку, что сделало его первым человеком, использовавшим транспортное средство на бензине. Машина стала первым в истории автомобилем. Работая в этом направлении, Маркус создал в 1875 году более совершенную машину.

Работы проводили и другие изобретатели. Немецкий инженер Николаус Отто работал над четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. В 1876 году он запатентовал своё изобретение. Отто работал на деньги Ойгена Лангена, и ещё в 1864 году они основали компанию «N.A. Otto & Cie», ныне известную как «Deutz». Партнеры понимали, что бензин в качестве топлива куда выгоднее угля. КПД двигателя Отто составлял 15 %, что было гораздо больше, чем у всех прежних разработок.

Немецкие инженеры Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах, работавшие на заводе Отто, предложили ему улучшить технические характеристики его мотора, но Отто и слышать не хотел об изменении конструкции двигателя. И двум друзьям ничего не оставалось делать, как втайне создавать новый тип двигателя внутреннего сгорания – двухтактный с простой системой газораспределения. Однако в конце 1878 года выяснилось, что первым эту задачу решил ещё один немецкий инженер по имени Карл Бенц, триумфально завершивший свою многолетнюю работу над созданием такого же двигателя и получивший патент на своё изобретение.

В 1880 году Даймлер и Майбах из-за разногласий со своим работодателем ушли из компании Отто и начали самостоятельную деятельность по моделированию собственного двигателя, взяв за основу изобретение бывшего патрона. В качестве топлива Даймлер использовал бензин, который в то время считался побочным продуктом переработки нефти и использовался только как чистящее средство, требующее осторожности в обращении из-за легко образующихся взрывоопасных паров. Но именно лёгкость испарения бензина при низких температурах и заинтересовала Даймлера.

В 1885 году работа по созданию первого двигателя Даймлера была успешно завершена, и теперь предстояло проверить устройство, развивающее мощность в одну лошадиную силу при 600 оборотах в минуту, укрепив его на какое-либо транспортное средство. Этим транспортом оказался велосипед, который после установки на него мотора Даймлера можно смело назвать первым в мире мотоциклом с двигателем внутреннего сгорания, а Майбаха, который проехал на нём три километра со скоростью 12 км/ч на глазах у изумлённой публики, первым мотоциклистом.

Даймлер запатентовал своё изобретение в 1885 году под названием «Повозка для верховой езды с керосиновым двигателем».

В том же году газеты известили весь мир о создании первого автомобиля с бензиновым двигателем. Его создателем стал немецкий конструктор, выдающийся инженер Карл Бенц. Через год он получил патент на изобретение. К патенту прикладывалось разрешение на начало серийного производства автомобилей. Немецкий изобретатель создал опытный образец машины, наладил производство, и его завод стал первым предприятием по серийному выпуску автомобилей для Германии, Европы и всего мира.

Бенц являлся разработчиком двухтактных газовых двигателей и хозяином завода. Несмотря на приносимую предприятием прибыль, Бенц мечтал создать самодвижущуюся машину с двигателем внутреннего сгорания, так как созданные им и Даймлером двигатели имели невысокую скорость хода.

Карл Бенц построил свой первый автомобиль (Benz Patent-Motorwagen) в 1885 году в Мангейме. 29 января 1886 года он получил патент на этот автомобиль. После этого изобретатель решил представить своё творение на суд публики и прокатился на нем по улицам Мангейма. Но новинка не вызвала у жителей города интереса. Карл вернулся домой в расстроенных чувствах и поставил автомобиль под навес, решив совершенствовать его. Так прошло более двух лет, а ранним летним утром 1888 года автомобиль исчез. Вот как об этом вспоминает сам Бенц:

«У меня похитили мой автомобиль! Их было трое, действовали они согласованно и дружно. В мой автомобиль они были влюблены так же, как я сам. Но они требовали от него больше, чем я… Они хотели испытать похищенный автомобиль, проехать на нем 180 километров по неровной дороге. Компания с бродяжническими наклонностями состояла из моей жены и обоих сыновей».

Трое так называемых угонщиков решили навестить родственников в городке Пфорцхейм и решили сделать это на автомобиле. Конечно же, в дороге не обошлось без приключений, но автомобиль выдержал путешествие, а все волнения окупились с лихвой, так как все жители Пфорцхейма сбежались, чтобы увидеть этот чудо-экипаж, который передвигался без лошади.

Об этом случае через некоторое время узнала вся Германия, при этом пресса обратила внимание не на похитителей, а на сам автомобиль. С этого момента и началось повсеместное увлечение автомобилем.

Многие историки считают, что жена Бенца сыграла огромную роль в успехе мужа, а первое путешествие автомобиля в 180 километров сегодня считается первым в истории автопробегом. С 2008 года это событие отмечено Мемориальной трассой имени Берты Бенц.

Причем главной проблемой в дороге для Берты стал дефицит бензина. Она скупала во всех встреченных аптеках весь имевшийся в них бензин, чем вызывала гнев аптекарей – ждать новых поставок антисептика приходилось довольно долго. Когда и в аптеке бензина не нашлось, пришлось покупать его у местного врача.

Постепенно продажи автомобилей росли, бензина нужно было всё больше, аптеки не могли удовлетворить этот спрос. Начали открываться специализированные магазины, где можно было купить бензин. Но топливо в них продавалось порционно в ведрах или канистрах, никаких устройств по его перекачке в бак не существовало, поэтому заправка занимала много времени.

Первая специализированная заправочная станция открылась в 1907 году в Сиэтле, её владельцем была нефтяная компания «Стандарт Ойл». Причем помимо продажи топлива она предлагала и заправку его в автомобиль, для чего на станции были установлены ручные помпы.

А вот когда в 1910-е годы Генри Форд внедрил на своём заводе в Дирборне, штат Мичиган, конвейер, позволивший в два раза уменьшить цену его «Форда», продажи машин возросли тысячекратно. Миллионы автомобилей требовали топлива, число автозаправочных станций в США стремительно выросло. Если в 1921 году в Штатах насчитывалось около 12 тысяч станций, то в 1929 году – уже более 143 тысяч.

Нарастить объём производства бензина удалось благодаря изобретению нового метода нефтепереработки, который увеличил выход бензина из нефти, – крекинга, высокотемпературной переработки нефти с последующим получением продуктов меньшей молекулярной массы. Крекинг значительно увеличивает выход бензина из нефти. Разработал этот метод знаменитый русский инженер Владимир Шухов вместе с помощником Сергеем Гавриловым.

Несмотря на то что Шухов запатентовал своё изобретение, первую промышленную крекинговую установку построили в США в 1915 году. Её автором стал Уильям Бертон. Шухов же смог реализовать свои идеи в промышленных масштабах лишь в 1931 году, когда заработало предприятие «Советский крекинг».

Октановое число бензина – его стойкость к самовоспламенению при сжатии, взрывоопасность. Очень нужное качество, но одноразовая перегонка нефти не позволяет получить продукт с высоким октановым числом. Максимально возможное число, как правило, не превышает 70–80 единиц. Чтобы повысить октановое число, в бензин добавляют высокооктановые компоненты (метиловый и этиловый спирт) и антидетонаторы в незначительных количествах (до 0,3 %). Такой бензин называют этилированным. Но получали его с добавлением очень опасного для здоровья человека токсичного антидетонатора – тетраэтилсвинца. Мало того что он токсичен, он ещё плохо воздействует на каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, которые в 1970-х годах стали появляться на автомобилях. Тогда от тетраэтилсвинца отказались в пользу метилтретбутилового эфира.

Долгое время существовало четыре вида этилированного бензина: Аи-80, Аи-92, Аи-95 и Аи-98. Для автогонок появились бензины «сотый», «сто первый» и «сто второй». Топливо с октановым числом 103 используется в «Формуле-1». Сейчас бензин с октановым числом выше чем 98 стал появляться и на обычных заправках.

Но бензин использовался не только в двигателях внутреннего сгорания. Например, в конце XIX века в США была разработана паяльная лампа, работавшая на бензине, а в европейских версиях тогда использовался керосин для обеспечения безопасности и низкой стоимости. Такие лампы вышли из оборота только к 1970-м годам, их заменили лампы на пропане. Сейчас остается несколько производителей, производящих латунные паяльные лампы в Индии, Китае и Северной Корее для рынков, где газ пропан трудно достать или он слишком дорог.

[ZHAN]

Сейчас на бензине работает достаточно много инструментов. Это бензопилы, мотобуры, бензорезы, перфораторы, газонокосилки. Особенно много такого инструмента в строительной отрасли и в садоводстве.

Сейчас бензин производят либо прямой перегонкой, либо более современными технологиями. Это термический крекинг, каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидрориформинг, платформинг.

Очистка сырой нефти – это разделение её компонентов на фракции. Процесс получения бензина начинается с одного из двух способов очистки:

– термическая фракционная перегонка, при которой различные вещества выделяются при разной температуре кипения. Это самый старый и распространенный способ выделения из нефти необходимых фракций. При этом нефтяные испарения конденсируются в жидкость для дальнейшей переработки;

– химическая фракционная обработка позволяет из одних компонентов получать другие. Такая очистка называется конверсией.

Первая стадия производства бензина – атмосферное фракционирование (перегонка), при котором нефть разделяется на фракции. После атмосферной перегонки проводят вакуумную дистилляцию. Нефтеперерабатывающие заводы эти процессы проводят в одной установке, которая называется АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка). Вакуумная дистилляция нужна для разделения на фракции остатка атмосферной переработки – мазута.

Пар подогреваемой нефти поднимается наверх в специальном резервуаре, разделенном металлическими дисками, которые имеют отверстия с колпачками. Смесь поднимающихся паров при охлаждении конденсируется на тарелках резервуара.

Вверху резервуар орошается частью легкокипящих фракций, а пары выводятся, подвергаются охлаждению и, конденсируясь, превращаются в жидкое топливо. При прямой перегонке получается до 15 % бензина (от массы перерабатываемого сырья), а также образуются многие полезные продукты, такие как керосин, лигроин, солярка и др.

На дне резервуара остается мазут, используемый при помощи дальнейшего нагревания (свыше 400 °С) для производства масляных продуктов. Из остатков производства масел получают полугудрон и гудрон, после обработки которых серной кислотой изготовляют высоковязкое смазочное масло (в том числе авиационное).

Вторичные процессы при производстве бензина увеличивают количество видов моторного топлива.

Важнейшей характеристикой бензина является октановое число, которое определяет его детонационную стойкость, то есть способность противостоять самовоспламенению при сжатии. Детонация возникает, когда часть топлива в цилиндре загорается ещё до того, как его достигнет пламя от свечи зажигания, и сгорает быстрее, чем требуется. В результате мощность двигателя снижается, он перегревается и быстрее изнашивается. О детонации свидетельствует характерный стук в моторе. В современных двигателях степень сжатия поршня в цилиндре высока – это даёт и бóльшую мощность, и увеличение КПД, а значит, бензины с высокой детонационной стойкостью всё востребованнее.

Октановое число – условный показатель. Его оценивают, сравнивая детонационную стойкость бензина с модельной смесью двух веществ – изооктана и н-гептана. Сам показатель соответствует процентному содержанию в этой смеси изооктана, который с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия. Его октановое число принято за 100. Н-гептан, напротив, детонирует даже при небольшом сжатии. Его октановое число – 0. Если октановое число бензина равно 95, это означает, что он детонирует, как смесь 95 % изооктана и 5 гептана.

Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды разветвленного строения (изоалканы), наименьшее октановое число у парафиновых углеводородов нормального строения. Последние в подавляющем большинстве содержатся в прямогонных бензинах, и их октановое число, как правило, не превышает 70.

Ароматические углеводороды образуются в процессе каталитического риформинга, а разветвленные парафины – при каталитическом крекинге. Именно эти два процесса в XX веке стали основными процессами вторичной переработки нефти, позволяющими получать бензины с повышенным октановым числом.

Сегодня высокооктановые бензиновые фракции также получают в результате процессов алкилирования, изомеризации и гидрокрекинга или используя в низкооктановых бензинах разнообразные присадки.

Вообще, каждый из процессов переработки нефти на НПЗ даёт бензины в разном количестве, разного состава (соотношение основных компонентов) и с разным октановым числом. Это обусловлено не только характеристиками процессов, но и особенностями технологической схемы каждого конкретного производства и составом исходного сырья. Далее необходимо смешать компоненты так, чтобы на выходе получился продукт с требуемыми параметрами.

Со временем помимо таких характеристик, как октановое число, фракционный состав, химическая стабильность, давление насыщенных паров, все большую роль стали играть экологические показатели. Когда-то, чтобы повысить октановое число бензина, в него добавляли тетраэтилсвинец – такой бензин назывался этилированным. Сегодня использование этой присадки полностью запрещено из-за её токсичности.

Большую опасность для людей представляют и некоторые ароматические соединения, в частности, ряд полициклических ароматических углеводородов, а также бензол, который признан сильным канцерогеном. Ограничение содержания ароматики – требование, которое позволяет снизить негативный экологический эффект от использования бензина. Например, в бензинах класса «Евро-3» содержание ароматики было ограничено 42 %, а последний европейский стандарт «Евро-6» подразумевает уже не более 24 % ароматических углеводородов.

Чтобы добиться соответствия бензина экологическим стандартам, сегодня высокооктановый (с октановым числом 100–104) бензин каталитического риформинга, содержащий много ароматических углеводородов, смешивают с другими фракциями с меньшим октановым числом, полученными в результате изомеризации, каткрекинга или алкилирования. В результате удаётся получить и высокое октановое число, и приемлемое содержание ароматики.

[ZHAN]

О возможности выделения из нефти путём перегонки светлой жидкости сообщал ещё академик И. Я. Лерхе, побывавший в Баку в 1732–1735 годах.

Первое производство керосина наладил Фёдор Прядунов в 1745 году на Ухтинском нефтяном месторождении. Однако в то время керосин особо был ни для чего не нужен. Потом был завод братьев Дубининых близ Моздока, основанный в 1823 году. Эту фракцию нефти, выкипающую при её возгонке в интервале температур от 200 до 300 °С, получали много раз разные люди в разных концах света.

В первой половине XIX века кроме свечей, китового жира и масляных фонарей для освещения уже использовали газ, который обычно получали при пиролизе (нагреве без доступа воздуха) каменного угля. Существовала целая индустрия по производству светильного газа. Например, в начале 1812 года Александр I утвердил проект газового освещения Монетного двора и других важных правительственных зданий Санкт-Петербурга, а также уличного освещения. Помешала война с Наполеоном, но после неё были построены заводы по производству светильного газа, и в 1823 году газовые фонари уже освещали Главный штаб, Адмиралтейство и домашний театр столичного генерал-губернатора Милорадовича.

Примерно в это же время канадский врач Геснер увлёкся геологией и всё свободное от приема пациентов время отдавал поискам интересных геологических находок в восточной части Канады, а потом и вовсе забросил медицину. В 1838 году он был назначен главным геологом канадской провинции Нью-Брансуик.

Больше всего его интересовали нефтеносные горючие сланцы (керогены). В середине 1840-х годов Геснер разработал собственную технологию выделения из них, а также из угля и битумов, жидкой фракции, которая хорошо и ярко горела, и главное – должна была стать дешевле ворвани, жидкого китового жира, который был главным источником света в домах канадцев из приморских провинций.

Именно он назвал новое топливо для освещения «керосином», учредил в 1850 году в канадском городе Галифаксе «Керосиновую осветительную компанию» и осветил улицы города керосиновыми фонарями. В 1854 году он учредил в Нью-Йорке «Североамериканскую керосиновую компанию». Там ему понадобился американский патент на его керосин, чтобы заказчики отличали его топливо для уличных фонарей от топлива других производителей.

Обороты компании росли, выделение керосина из горючих сланцев уже не давало нужные объёмы. Керосин стали гнать напрямую из нефти. К 1860 году в Америке работали 40 керосиновых заводов, конкурентами Геснера в этом бизнесе стали братья Рокфеллеры. Через десять лет на основе их керосиновых заводов выросла компания «Стандарт Ойл».

В 1851 году вступила в строй первая промышленная нефтеперегонная установка в Англии.

Изобретение керосиновой лампы связано с именем Яна Юзефа Игнация, он же польский армянин Игнатий Лукасевич. Юношей он работал в аптеке богатого львовского торговца Петра Миколаша (Микаэляна). Тогда же Игнаций поступил в Краковский Ягеллонский университет, а последний семестр доучивался в Венском университете, где получил диплом магистра фармации в 1852 году. После этого он вернулся во Львов в ту же аптеку.

По просьбе Миколаша в лаборатории аптеки Лукасевич с ассистентом Яном Зехом проводил опыты по дистилляции нефти с целью получения новых лекарств. На рубеже 1852 и 1853 годов они получили желтоватую маслянистую жидкость, дававшую при горении яркий и ровный свет. Это был керосин. В поисках практического применения Лукасевич и Зех попытались использовать его для освещения комнат; однако обычные масляные лампы для керосина не подходили, так как могли взорваться. Они подключили к работе львовского жестянщика Адама Братковского и изготовили опытный экземпляр первой в мире керосиновой лампы с жестяным корпусом, цилиндрической верхней частью, снабжённой окошком из слюды, подводом воздуха снизу и пористым фитилём, нижний конец которого был погружён в толстостенный резервуар с керосином.

С марта витрину аптеки Петра Миколяша освещала выставленная в ней лампа. А 31 июля 1853 года хирург Заорский успешно провёл во львовской больнице в ночное время экстренную операцию по удалению аппендикса, которая спасла жизнь пациенту. Эта дата считается в Польше днём рождения отечественной нефтяной и газовой промышленности.

В 1854 году Лукасевич перенес производство керосина поближе к нефтеносному району около Горлицы, и там же, в Горлице, на пересечении улиц Венгерской и Костюшко был зажжён первый в мире керосиновый уличный фонарь.

В 1857 году Василий Кокорев в Сураханах близ Баку построил нефтеперегонный завод начальной мощностью 100 тысяч пудов керосина в год. К концу века в России производили уже около 100 млн пудов керосина в год.

В дореволюционной России керосином рабочим частично выплачивали зарплату.

В конце XIX – начале XX веков в быту появились приборы для приготовления пищи – примус и керосинка. На территории России и СССР керосинка использовалась вместо дровяных плит до конца 1950-х годов.

В 1911 году керосин навсегда уступил бензину своё лидирующее положение на мировом рынке нефтепродуктов из-за распространения двигателей внутреннего сгорания и электрического освещения.

На заре развития двигателей внутреннего сгорания керосин широко применялся как топливо для дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Тракторы первой половины XX века, работавшие на керосине, имели дополнительный (малый) бензиновый топливный бак. Холодный двигатель запускался на бензине, после его прогрева до рабочей температуры тракторист переключал карбюратор на керосин.

Вновь значение керосина начало возрастать только с 1950-х годов, когда для реактивной и турбовинтовой авиации потребовался авиакеросин.

Авиационный керосин служит в двигателях летательных аппаратов не только топливом, но также хладагентом и применяется для смазывания деталей топливных систем. Поэтому он должен обладать хорошими противоизносными и низкотемпературными свойтвами, высокой термоокислительной стабильностью и большой удельной теплотой сгорания.

Керосин применяется в ракетной технике в качестве экологически чистого углеводородного горючего и одновременно рабочего тела гидромашин. Использование керосина в ракетных двигателях было предложено Циолковским в 1914 году. В паре с жидким кислородом используется на нижних ступенях советских/российских ракет «Союз», «Молния», «Зенит», «Энергия», «Ангара»; американских – серий «Дельта» и «Атлас-5». Для повышения плотности и эффективности ракетной системы топливо часто переохлаждают. В СССР в ряде случаев использовался синтетический заменитель керосина, синтин, позволявший поднять эффективность работы двигателя, разработанного под керосин, без существенных изменений в конструкции.

Реактивное топливо получают из малосернистого или обессеренного керосина, лёгкого газойля коксования и гидрокрекированных компонентов. Оно проходит строгую проверку качества по таким параметрам, как плотность, вязкость, низкотемпературные характеристики, электропроводность, коррозионные свойства и др. В реактивных топливах недопустимо присутствие сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, мыла нафтеновых кислот, механических примесей, воды.

Мировое производство реактивного топлива составляет в среднем 5 % от перерабатываемой нефти. В мирное время военные потребляют около 10 % от общих ресурсов реактивных топлив.

Технический керосин используют как сырьё для получения этилена, пропилена и ароматических углеводородов, в качестве топлива в основном при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, как растворитель при промывке механизмов и деталей.

Осветительный керосин применяют в основном в обычных осветительных и калильных лампах и, кроме того, в качестве топлива в аппаратах для резки металлов и в бытовых нагревательных приборах, как растворитель в производствах плёнок и лаков, при пропитке кож и промывке деталей в электроремонтных и механических мастерских.

Также керосин – основное топливо для проведения фаер-шоу.

Керосин был народным средством избавления от вшей. Его использовали для лечения ангины и дифтерии.

Сейчас керосин получают в процессе обработки нефти прямой перегонкой или ректификацией. Субстанция, которую получают на выходе, отделяется от воды и примесей неорганического происхождения. При перегонке вещество разделяется на жидкую и паровую формы. Образуются дистиллят и флегма. Именно дистиллят обрабатывают повторно до тех пор, пока на выходе не получится керосин в чистом виде.

[ZHAN]

Слово «солярка» появилось в конце XIX – начале XX века как разговорное сокращение названия «соляровое масло». Это был продукт перегонки нефти, очищенный и осветлённый щёлочью. Произошло от немецкого Solaröl («солнечное масло», из-за его желтоватого цвета), появившегося в середине XIX века. Оно применялось для масляных светильников, также им смазывали тонкие механизмы.

Появившееся затем дизельное топливо за внешнюю схожесть с солярным маслом начали тоже называть соляркой.

Дизельное топливо получают из нефтяных фракций путём прямой перегонки. Оно содержит не только соляровые фракции, но и газойлевые с керосиновыми. Эти фракции выкипают при температурах от 180 до 350 °C. Температура вспышки дизельного топлива не выше +70 °С. Оно применяется для дизельных двигателей с высокими оборотами (в железнодорожном, водном, авиационном транспорте и т. д.).

Дизельное топливо первым получил немецкий учёный и изобретатель Рудольф Дизель в 1892 году. Он работал в компании «Хладогенераторы Линде», в которой в это время разрабатывали конструкцию механического холодильника. Принципом работы холодильной установки было испарение и конденсат аммиака при помощи механического насоса.

Помимо основной работы Рудольф Дизель проводил научные исследования по созданию эффективного теплового устройства, которое превращало бы тепловую энергию в механическую. В своих лабораторных экспериментах он изначально использовал аммиак как рабочее тело установки. В качестве топлива применялся порошок из каменного угля.

Уже в ходе экспериментов было установлено, что опытные образцы дизельного двигателя имели небольшое преимущество над паровыми установками. Дизель создал промышленный образец двигателя, который имел коммерческий успех. Новую силовую установку изобретатель назвал атмосферным газовым двигателем.

Однако такое название надолго не прижилось, и изобретение стали называть просто «дизель» в честь создателя агрегата. Многочисленные контракты и устойчивый спрос на новое изобретение подтолкнули Дизеля покинуть филиал Карла фон Линда и открыть свой собственный завод по производству дизельных двигателей.

Первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или лёгких нефтепродуктах. Первоначально в качестве идеального топлива он предлагал каменноугольную пыль – Германия при больших запасах угля не имела нефти. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива – прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также возникали большие проблемы с подачей пыли в цилиндры.

Сначала Дизель тестировал сырую нефть из Печельбронна, но вскоре заменил её бензином и керосином, поскольку сырая нефть оказалась слишком вязкой. Основным тестовым топливом для дизельного двигателя был керосин. Также Дизель экспериментировал с различными типами лампового масла и различными типами бензина и лигроина, которые все подходили одинаково хорошо. В экспериментах пробовали креозотовое масло, парафиновое масло, газойль и мазут.

В Шотландии и Франции сланцевое масло использовалось в качестве топлива для первых дизельных двигателей производства 1898 года, поскольку другие виды топлива были слишком дорогими. В 1900 году французское общество Отто создало дизельный двигатель, работавший на сырой нефти, который был выставлен на Парижской выставке 1900 года и Всемирной выставке 1911 года в Париже. Двигатель работал даже на арахисовом масле без всяких модификаций. Во время первых испытаний Дизель также использовал осветительный газ в качестве топлива.

Эммануил Нобель приобрел лицензию на двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля в 1898 году. Двигатель приспособили для работы на нефти, а не на керосине. С 1899 года Механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизельных двигателей. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже двигатель получил Гран-при. Он стал называться в Европе «русский дизель».

Примерно 30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива с воздушными компрессорами не позволяли применять дизельные двигатели в высокооборотных агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора сделали невозможным применение первых дизельных двигателей на автотранспорте.

В 1908 году был построен лёгкий автомобильный двигатель на дизеле. В 1920-е годы немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал двигатель, и его стали применять как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях.

В 1923 году Карл Бенц выпустил первый дизельный грузовик. Первым легковым дизельным автомобилем была модель «Розали» французской компании «Ситроен» в 1933 году.

До того как дизельное топливо получило повсеместное распространение, дизельные двигатели обычно работали на дешёвом топливе. В Соединенных Штатах топливо делали из нефти, а в Европе использовалось каменноугольное креозотовое масло. Некоторые дизельные двигатели даже заправлялись смесью нескольких различных видов топлива, таких как бензин, керосин, рапсовое или смазочное масло, потому что они не облагались налогом и, следовательно, были дешёвыми. И только после Второй мировой войны были стандартизированы первые современные высококачественные дизельные топлива.

В морских судах, где к концу 1970-х годов преобладали дизельные двигатели из-за роста затрат на топливо, вызванного энергетическим кризисом 1970-х годов, дешёвое тяжёлое жидкое топливо до сих пор используется вместо обычного автомобильного дизельного топлива. Это топливо, часто называемое «бункером C», можно использовать не только на дизельных, но и на паровых судах.

Дизельное топливо сейчас производится из различных источников, наиболее часто из нефти. Другие источники: биомасса, животный жир, биогаз, природный газ и сжижение угля.

Если оно производится из нефти, то на самом деле это продукт из лёгких газойлей, полученных при атмосферной перегонке нефти, а также с помощью гидрокрекинга, термического или каталитического крекинга и коксования нефтяных остатков. В его состав входят углеводороды с интервалом кипения 200–350 °C. Дизель состоит из более тяжёлых углеводородов, чем бензин и керосин, он более вязкий и тёмный (прозрачен, но имеет желтоватый или коричневатый оттенок).

В дизельном двигателе горючая смесь воспламеняется не от искрового зажигания, а в результате сжатия. Это значит, что, в отличие от бензинов, для дизельного топлива высокая детонационная стойкость как раз нежелательна. Главный критерий его качества – воспламеняемость, которая выражается цетановым числом. Подобно определению октанового числа бензина его получают, сравнивая исследуемое топливо со смесью цетана и α-метилнафталина. Процентное содержание цетана в смеси с аналогичной воспламеняемостью и даст цетановое число. Высокое цетановое число и хорошая воспламеняемость дизельного топлива снижают время запуска двигателя, уровень выбросов и шум. Ещё одна важная качественная характеристика дизеля – низкотемпературные свойства, то есть способность не замерзать при низких температурах.

Углеводородный состав дизельной фракции более сложен, чем у более лёгких дистиллятов: в зависимости от процесса получения здесь можно найти и парафиновые углеводороды (алканы), и ароматические углеводороды, и олефины, и изопарафины. Каждое из этих веществ обладает своими преимуществами и недостатками с точки зрения применения дизеля. Например, у алканов отличная воспламеняемость, но плохая устойчивость к низким температурам. Зато олефины прекрасно переносят морозы, но значительно снижают цетановое число. Это обстоятельство, в том числе, способствует тому, чтобы производить разные сорта дизельного топлива из различных смесей углеводородов с учетом дальнейшего применения. За основу принимают средние дистилляты прямой перегонки – это всем известная солярка.

Ценный компонент дизеля – газойль, у него высокое цетановое число и малое содержание посторонних примесей. Вообще гидроочистка – обязательный процесс при получении качественного дизеля – в средних и тяжёлых дистиллятах скапливается максимальное количество серы и других примесей, бывших в исходном сырьё.

Дизельное топливо более экологично, чем бензин. Продукты его сгорания менее вредны для окружающей среды. А биодизель – это технология производства дизельного топлива с использованием растительных масел. Такое топливо проходит полный распад в почве или воде уже за 30 суток, продлевает жизнь дизельного мотора и снижает риски взрыва или пожара. Биодизель делится на летний, зимний и межсезонный и активно применяется в Европе.

Солярка – более тяжёлая фракция, образующаяся при перегонке нефти. Советская нефтеперерабатывающая промышленность даже выпускала продукт «Соляровое масло» по ГОСТам. Оно проходит щелочную очистку и включено в состав дизельного топлива. Выкипает при температурах от 240 до 400 °C.

Солярка использовалась в качестве топлива в дизельных моторах тихоходной техники (например, тракторов), также в моторах тепловозов и кораблей. Температура вспышки солярки по ГОСТу всего 40 °С, а на практике производители придерживаются отметки в 45 °С.

[ZHAN]

Это смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от –50 до 0 °C. Сжиженные газы получают из попутного нефтяного газа, который добывается вместе с нефтью на нефтяных месторождениях. Добытый на месторождениях нефтяной газ представляет собой смесь различных углеводородов, водяных паров, азота, а иногда и кислых компонентов: углекислоты и сероводорода. Транспортировать такой газ по трубопроводам на относительно большие расстояния практически невозможно, так как водяные пары и тяжёлые углеводороды при понижении температуры конденсируются, образуя жидкостные, ледяные и гидратные пробки, поэтому нефтяной газ подвергается переработке на газоперерабатывающих заводах.

Сейчас сжиженный газ используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Обычно для этого применяется смесь пропан-бутан. СУГ является третьим наиболее широко используемым моторным топливом в мире. В 2008 году более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 миллионов тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.

Кроме того, нефтяные газы перерабатывают. Этан, пропан, н-бутан, а также газовый бензин и гексан служат сырьём для производства этилена, из которого получают этиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, дихлорэтан, хлористый этил и др. При дальнейшей переработке этих веществ получают лаки, растворители, красители, моющие средства, синтетический каучук, полиэтилен, полипропилен.

В промышленности сжиженные углеводородные газы используются для термической обработки и резки чёрных металлов, для сварки и пайки цветных металлов, для поверхностной закалки и сушки.

Смесь пропана и бутана используется для отопления больших складских и торговых площадей (в инфракрасных обогревателях (излучателях). Благодаря своей экологичности, отсутствию запаха газ используется в качестве топлива на автопогрузчиках на продуктовых складах и в пищевой промышленности.

В быту пропаном топят дома, на нём готовят еду.

Ещё эти газы используют в качестве аэрозольного энергоносителя. Аэрозолем является смесь активного компонента (духов, воды, эмульгатора) с пропеллентом (веществом, которое используется для переноса других веществ).

[ZHAN]

Так называют жидкие смеси высококипящих углеводородов. Их температура кипения составляет 300–600 °С. Получаются они после переработки нефти.

По способу выделения из нефти нефтяные масла делятся на:

✓ дистиллятные, получаемые при вакуумной перегонке мазута;

✓ остаточные, получаемые из остатка перегонки мазута – гудрона;

✓ компаундированные, получаемые смешиванием дистиллятных и остаточных компонентов.

По области применения эти масла разделяются на смазочные и специальные. Больше делают смазочные масла. Они подразделяются на 6 групп по области применения:

✓ индустриальные (для смазывания подшипников и пар трения металлообрабатывающих станков и промышленного оборудования),

✓ турбинные (для смазывания и охлаждения подшипников паровых и газовых турбин, турбокомпрессоров и генераторов электрического тока),

✓ компрессорные (для воздушных и холодильных компрессоров),

✓ приборные,

✓ трансмиссионные (для смазки трубчатых передач в коробках передач, ведущих мостах, механизмах рулевого управления, а также в гидравлических приводах машин и механизмов),

✓ моторные (для карбюраторных, дизельных и авиационных двигателей).

Нефтяное базовое масло – основа большинства товарных смазочных масел, оно должно обеспечивать необходимые эксплуатационные свойства и удовлетворять требованиям к качеству, какими бы сложными они не были. Чтобы сделать разные варианты смазочных масел, к базовому маслу добавляют различные присадки.

Нередко смазочная функция не является не только единственной, но даже не основной, как, например, трансформаторное или кабельное масло.

[ZHAN]

Американский доктор Джон Эллис в 1866 году изучал свойства сырой нефти в медицинских целях, но обнаружил, что она обладает и хорошими смазочными свойствами. Он залил экспериментальную жидкость в заклинившие клапаны большого V-образного парового двигателя, и всё прекрасно работало. В 1873 году он получил патент на машинное минеральное масло. Ещё в 1866 году он основал компанию «Валволин», первый продукт которой предназначался для смазки клапанов паровых двигателей.

До того в качестве смазки трущихся деталей использовались жир животных и растительные масла. В XIX веке начали применять специальные высоковязкие остаточные нефтяные масла (цилиндровые масла: цилиндровое 24 – вискозин, цилиндровое 52 – вапор и другие) с добавкой животных жиров. Но цилиндровые масла отличались высокой вязкостью, поэтому для смазывания двигателей внутреннего сгорания не подошли.

В первых двигателях внутреннего сгорания для смазывания использовались различные материалы, от минеральных масел до растительных. Касторовое масло в этой роли применялось до Первой мировой войны, а в СССР – и в конце 1920-х годов из-за дефицита нефтепродуктов; оно обеспечивало хорошую смазку благодаря высокой вязкости, но быстро засоряло двигатель нагарами и смолистыми отложениями, поэтому требовалась его очень частая разборка для очистки.

Вплоть до 1930–1940-х годов моторные масла представляли собой чистое минеральное масло без каких-либо добавок (автол), аналогичное обычному машинному маслу, используемому для смазки станков.

В 1866 году в штате Нью-Йорк появилась и компания «Вакуум Ойл». В 1879 году её купил Рокфеллер, поскольку это было процветающее предприятие, известное на все Штаты своими смазками для промышленной техники и паровых машин. В 1911 году Верховный суд США на основе антимонопольного акта Шермана постановил раздробить компанию Рокфеллера «Стандарт Ойл» на 33 мелкие компании, чтобы восстановить рыночную конкуренцию. Два из этих осколков нефтяной империи Рокфеллера впоследствии объединились и превратились в компанию «Мобил Ойл», производящую смазочные масла. Мотор аэроплана братьев Райт, паровые машины «Титаника», турбины первой американской атомной подлодки «Наутилус» смазывались этими маслами.

В 1853 году в Нью-Йорке была зарегистрирована компания «Свон энд Финч Ойл», которая продавала смазку на основе рыбьего жира для кораблей и железнодорожного транспорта с паровыми двигателями. Через семьдесят лет компания вышла на американский рынок, а потом и на международный. В 1932 году компания начала поставлять продукт во Францию через фирму «Супра Пенн», которая в скором времени полностью выкупила американского поставщика. Штаб-квартира и производство переехали во Францию, а объединённая компания стала называться «MOTUL». В 1953 году, к столетию создания компании, было выпущено «Motul Century» – первое внесезонное масло.

Ещё один знаменитый производитель моторного масла – компания «Кастрол». Она была основана Чарльзом Вейкфилдом в 1899 году под названием «К.К. Вейкфилд энд Компани». До того он работал в компании «Вакуум Ойл», но решил вести свой бизнес по продаже смазочных материалов для поездов и тяжёлых машин. В начале XX века он обратил внимание на новые транспортные средства – автомобиль и самолет. Компания начала разрабатывать смазочные материалы специально для новых двигателей, нуждавшихся в масле, которое было бы достаточно жидким, чтобы работать с момента холодного пуска, и в то же время достаточно плотным, чтобы продолжать работать при очень высоких температурах. Исследователи Вейкфилда обнаружили, что прекрасно подходит добавление в уже известные рецепты касторового масла (растительного масла, получаемого из касторовых бобов). Поэтому новое масло назвали «Castrol» (кастор + ойл).

Чтобы разрекламировать новый продукт, фирма стала заниматься спонсорством: название «Castrol» появлялось на плакатах и флагах во время проведения авиационных соревнований, автогонок. Вейкфилд расширил ассортимент продукции компании, включив в него масла, разработанные специально для отдельных двигателей автопроизводителей.

В 1960 году компания поменяла название, ведь марка масла стала гораздо более известна, чем фамилия владельца. Компания стала называться просто «Кастрол лимитед». В 1966 году её приобрела компания «Бирма Ойл Компани».

Тогда масла производились не только для автомобилей и самолётов. На «Королеве Елизавете II», крупнейшем океанском пассажирском лайнере, спущенном на воду в 1967 году, использовались смазочные материалы производства «Кастрол».

В 2000 году компанию «Бирма» купила «Бритиш Петролеум», и бренд «кастрол» стал частью группы компаний BP.

В 2012 году, когда марсоход американского космического агентства «Кьюриосити» начинал свою миссию на Марсе, промышленная консистентная смазка производства «Кастрол» сыграла ключевую роль в обеспечении бесперебойной работы всех его компонентов, от колёс до фотокамер. Формула этой смазки была специально разработана для данной космической программы и рассчитана на работу при температурах от –80 до +204 градусов по Цельсию.

Три французские нефтяные компании: RAP, SNPA и BRP были созданы для разработки газового месторождения в Сен-Марсе (регион Аквитания на юго-западе Франции). В декабре 1965 года RAP и BRP объединились, создав три дочерние компании, так что они владели всеми этапами бензинового бизнеса, от разведки и добычи до заправок. 28 апреля 1967 года разрозненные бренды и продукты компании были объединены под брендом «Elf»: Essence Lubricants France. «ЭЛЬФ» была первой компанией, которая разработала полностью синтетическое гоночное масло. В 2000 году «ЭЛЬФ Аквитани» объединилась с «Тоталь Фина», в 2003 году объединённая компания получила название «Тота».

Группа «Шелл» была создана в 1907 году путём объединения «Роял Датч Петролеум Компани» и «Шелл Транспорт энд Трейдинг Компани». Это понадобилось, чтобы успешно конкурировать с мировым гигантом Рокфеллера «Стандарт Ойл». Вообще наименование «Шелл» (ракушка) и логотип компании (красно-желтая ракушка) происходят из 1833 года, когда английский купец Маркус Сэмюэль открыл небольшой магазин в Лондоне и стал торговать экзотическими вещицами, среди которых были шкатулки, украшенные морскими раковинами. В 1891 году сын Сэмюэля оказался в Батуми, где у него родилась идея наладить транспортировку керосина из Каспия через Суэцкий канал на Ближний Восток. В 1892 году танкер компании отправился из России с грузом в 4000 тонн керосина для Сингапура и Бангкока. До Второй мировой войны «Шелл» в США была одной из нескольких главных производителей моторного и индустриального масла. Доля рынка составляла 39 %.

[ZHAN]

Они уменьшают коэффициент трения между трущимися поверхностями, снижают интенсивность изнашивания, защищают металлы от коррозии, охлаждают трущиеся детали, уплотняют зазоры между ними.

Продукты перегонки нефти впервые стали использовать как смазку в 70-х годах XIX века, после открытия Джона Эллиса.

Базовые масла бывают минеральными (очищенные продукты переработки нефти), синтетическими (их составляющие получены путём органического синтеза из более простых углеводородных соединений) и полусинтетическими (смеси первых и вторых). Минеральные масла получают из продуктов вакуумной перегонки мазута (фракции с температурой кипения 350–400, 400–450, 450–500 °C) и деасфальтизации гудрона жидким пропаном.

Синтетические масла появились значительно позже, чем минеральные. Их разработка началась в середине XX века для нужд авиации, а в 1970-х годах синтетику стали применять и для автомобильных моторов.

Синтетические масла отличаются тем, что их вязкость меньше меняется при изменении температуры. Кроме того, у них ниже температура застывания, выше стойкость к окислению, они лучше переносят нагрузки. Однако есть и недостатки: они могут вызывать усадку резиновых уплотнений и коррозию сплавов цветных металлов.

Товарные масла получают добавлением к базовым специальных присадок. Это позволяет изменить их свойства, усилить преимущества и сократить недостатки.

[ZHAN]

Парафин был впервые создан в 1830 году немецким химиком Карлом фон Рейхенбахом, когда он пытался разработать средства для эффективного разделения и очистки воскообразных веществ, встречающихся в нефти.

Это воскоподобная смесь предельных углеводородов (алканов). Название его происходит от латинского parum («едва», «мало») + affinis («родственный»), что означает «отсутствие сродства», поскольку парафин инертен к большинству химических веществ.

В зависимости от степени очистки парафин имеет белый цвет (высокоочищенный и очищенный парафин) либо слегка желтоватый и от светло-жёлтого к светло-коричневому (неочищенный парафин).

Поскольку он водонепроницаем, то парафинированная бумага (пропитанная парафином) часто применяется для упаковки продуктов. Вода не только не проникает сквозь неё, но даже и не смачивает её. Из парафинированного картона изготавливают пакеты для молока.

При этом парафин горюч. При нагревании выше 90 °С на воздухе начинает интенсивно парить без кипения, а плотные пары парафина, нагретые до 120–150 °С, при контакте с воздухом самовоспламеняются.

Парафин является хорошим электрическим изолятором.

Когда парафин был создан, то это значительно повлияло на свечную промышленность. До того свечи делали из животного жира, масла и воска. Такие свечи давали неприятный запах, очень сильно коптили и стоили очень дорого. Парафин горел более чисто и надёжно и был дешевле в производстве, чем любое другое свечное топливо. Единственным его недостатком была низкая температура плавления, из-за чего свечи имели свойство оплывать раньше, чем сгорают. Однако вскоре этот недостаток был устранен путём добавления в него стеарина (смеси жирных кислот из животных жиров). В итоге производство парафина пережило бум в начале XX века.

Сейчас парафин получают:

– из нефти и нефтепродуктов, имеющих высокое содержание парафинов,

– из побочных продуктов производства масел.

Парафин применяют:

✓ для изготовления свечей и спичек,

✓ в качестве смазки трущихся деревянных деталей (направляющих выдвижных ящиков, пеналов и т. п.), цепи велосипеда, смазки для скольжения беговых лыж, горных лыж и сноуборда и пр.,

✓ в косметике для производства вазелина,

✓ как пищевую добавку E905,

✓ в парафинотерапии в медицине и косметологии,

✓ как эффективный замедлитель нейтронов и «генератор» протонов в ядерной физике и технике,

✓ при изготовлении тары и упаковочных материалов,

✓ для изготовления резинотехнических изделий,

✓ для изготовления товаров бытовой химии,

✓ как электроизоляционный материал,

✓ как компонент пластичных смазок,

✓ в качестве присадки к смазочным маслам.

В зависимости от фракционного состава, температуры плавления и структуры парафины разделяют на жидкие, твёрдые и микрокристаллические – церезины. При одинаковой температуре плавления церезины отличаются от парафинов большей молекулярной массой, густотой и вязкостью. При перегонке нефти церезины концентрируются в осадке, а парафин перегоняется с дистиллятом.

По степени очистки парафины делят на следующие виды:

• гачи и петролатумы, которые содержат до 30 % (масс.) масел;

• неочищенные парафины (церезины) с содержанием масел до 6 % (масс.);

• очищенные и высокоочищенные парафины (церезины).

Неочищенные парафины после этого доочищают с использованием кислотно-щелочного, контактного или гидрогенизационного доочищення для удаления нестабильных веществ, которые окрашивают и имеют запах. Жидкие парафины выделяют из дизельных фракций с использованием некоторых растворителей.

Многих удивляет, как парафин может быть пищевой добавкой. А вот может. Пищевая добавка Е905 включает в себя несколько веществ, основой которых является микрокристаллический воск, или парафин. Различают пять типов применяемых в пищевой промышленности парафинов, в Российской Федерации разрешены только три из них: Е905d, Е905c(i) и Е905е. Их могут использовать для покрытия фруктов и овощей, кофейных зёрен, орехов, сухофруктов, глазированных сырков, шоколадных конфет и кексов. В медицине и фармацевтике пищевую добавку применяют в питательных масках, лечебных мазях и суспензиях.

В Российской Федерации и большинстве стран Европы добавки Е905а и Е905b для здоровья человека считают вредными, поскольку организм не в состоянии их переработать, а Е905d, Е905с(i) и Е905е имеют низкий уровень опасности при условии употребления их в ограниченном количестве. Однако максимальных суточных доз для взрослых и детей не установлено, поэтому какое количество считать «ограниченным» – непонятно.

Поэтому врачи рекомендуют на всякий случай мыть фрукты и овощи тёплой водой с мыльным раствором (а ещё лучше – обдавать кипятком) и срезать кожицу.

В составе же косметических средств и лекарств все пять видов парафиновых пищевых добавок выполняют полезные функции:

– улучшают структуру волос, придают им блеск, гладкость, предотвращают появление перхоти;

– улучшают состояние кожи.

До 2008 года все пять веществ, входящие в группу парафинов (микрокристаллических восков), использовали в качестве глазирователя в составе фруктов, овощей, твёрдых сыров, кондитерских изделий, орехов, сухофруктов и других блюд. С 2008 года, когда появились данные о потенциальной опасности Е905а и Е905b, две добавки запретили в пищевой промышленности.

В продуктах питания парафины E905d, E905c(i) и E905e обеспечивают:

• длительность хранения фруктов и овощей. Восковое покрытие препятствует проникновению грибков, бактерий и другой патогенной микрофлоры;

• сохранность привлекательного внешнего вида;

• сохранность вкусовых характеристик. Это касается окисления фруктов и овощей при прямом контакте с воздухом. Например, конфета, пирожное или другой продукт могут быть покрыты сахарной или шоколадной глазурью. В некоторых случаях парафины должны сохранять твёрдость продукта, например если это конфета с хрустящими хлопьями;

• стабильность конструкции согласно замыслу кондитера. В таком случае эту пищевую добавку включают в глазурь, которой покрывают пирожные или торты.

В медицине и фармацевтике добавку Е905 используют при производстве:

✓ основы для линиментов, суппозиториев, лечебных мазей и бальзамов;

✓ антифламингов для изготовления пенициллина;

✓ лекарственных препаратов, оказывающих слабительный эффект;

✓ медикаментов, призванных излечить сухую себорею и себорейный дерматит (в том числе для смягчения теменных корочек у новорождённых младенцев);

✓ средств для борьбы с мозолями;

✓ лекарств от порезов, ссадин.

[ZHAN]

Он состоит из смеси минерального масла и твёрдых парафинов. Температура плавления 27–60 °C. Получают вазелин из вакуум-дистиллятных нефтяных фракций.

Его тоже получили искусственно в XIX веке. Английский химик Роберт Чезбро работал в штате Пенсильвания, где как раз в 1859 году начали разрабатывать нефть, и он изучал новые продукты из нефти и методы их получения. Он заинтересовался вязким нефтепродуктом – парафинообразной массой, которая при нефтедобыче налипала на части буровых установок и забивала насосы. При этом рабочие уже использовали эту массу при ожогах и порезах в качестве эффективно заживляющего раны средства.

Учёный стал экспериментировать с ней, изучая состав и пользу. Приготовленной мазью он обработал свои многочисленные ожоги и ссадины, полученные при экспериментах. Раны быстро зажили. В дальнейшем Чезбро продолжал совершенствовать препарат, пробуя его на себе. Полученное вещество, способствующее восстановлению кожных покровов, учёный запустил в производство в 1870 году под названием «нефтяное желе». Однако мазь в аптеке не покупали. Выяснилось, что людей отталкивает название, так как всё связанное с нефтью считалось пожароопасным. Тогда учёный придумал другое название – вазелин. Это производное от двух слов: немецкого «wasser» – вода и греческого «elaion» – оливковое масло.

В 1872 году он получил патент США на производство продукта, а в 1878 году запатентовал вазелин как торговую марку.

Чезбро начал ездить по всему штату Нью-Йорк, демонстрируя свой «чудо-продукт». Для рекламы он выдавал бесплатные образцы вазелина. И постепенно успех пришёл. Чезбро получил рыцарское звание в 1883 году. Посвящая его в рыцари, королева Виктория превозносила полезность его продукта, гордо заявив, что она «использует вазелин каждый день». Сам Роберт, проживший 96 лет, утверждал, что ежедневно съедал ложку вазелина.

Различают два вида вазелинов: натуральный и искусственный.

Натуральный вазелин получается из остатков от разгонки лиственных парафиновых смол с последующей очисткой серной кислотой и отбелкой отбеливающими землями, адсорбирующими смолистые и окрашивающие вещества. Это прозрачная вязкая бесцветная масса, без вкуса и запаха (редко со слабым запахом керосина). Натуральный вазелин менее подвержен изменению консистенции при температурных колебаниях и не «потеет», оставляет на коже липкий жирный трудносмываемый налёт.

Искусственный вазелин – это сплав церезина (еще одного продукта нефтепереработки), парафина с очищенным вазелиновым или парфюмерным маслом в различной пропорции. К нему прибавляют очищенный петролатум (продукт депарафинизации нефтяных масел) для повышения вязкости.

Искусственный вазелин получают от деревообрабатывающей промышленности или готовят на косметических фабриках.

Применяют вазелин для пропитки бумаги и тканей в электротехнической промышленности, защиты алюминиевых электрических контактов от коррозии, для получения пластичных смазок, стойких к действию сильных окислителей, для защиты металлов от коррозии. В медицине используется в качестве слабительного средства или как мазь при порезах и повреждениях кожи. Выступает как компонент косметических кремов в косметике (в качестве жировой основы в некоторых отшелушивающих и других кремах, кремах для губ и самостоятельно).

Вазелин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е905b.

Также в разных отраслях народного хозяйства применяется вазелиновое масло (лат. Oleum vaselini seu Parafinum liquidum, «жидкий парафин») – очищенная фракция нефти, получаемая после отгонки керосина, в которой нет вредных органических веществ и их соединений.

На основе медицинского вазелинового масла создаётся множество различных медицинских и косметических мазей, оно используется в качестве растворителя для ряда препаратов, предназначенных для инъекций и в качестве пеногасителя при производстве пенициллина. В пищевой промышленности вазелиновое масло используется как смазка для оборудования. Для бань и саун используется как пропитка полков, с постоянным активным грязеотталкиванием.

Недорогие сорта вазелинового масла используются для создания пластичных, устойчивых к сильным окислителям смазочных материалов, входят в состав разравнивающих жидкостей. Вазелин является составной частью некоторых строительных эмалей как неполимеризующийся пластификатор. Используется в контейнерах для хранения цезия. Некоторые составы вакуумных масел (компрессорных) содержат вазелиновое масло.

В церквях и исторических зданиях медицинское вазелиновое масло (высшего качества) используют вместо растительных масел в лампадах. В результате полного сгорания жидкого парафина образуется диоксид углерода и водяной пар – в отличие от растительных масел и воска, вазелиновое не даёт осаждения копоти и сажи на настенных фресках и росписях.

Вазелиновое масло довольно широко применяется в прикладной и аналитической ИК-спектроскопии. Используется для приготовления суспензий, поскольку имеет мало собственных полос поглощения и препятствует контакту вещества с воздухом.

[ZHAN]

Из нефти также получают технический углерод (сажу) и кокс.

Сажа – это мелкие частицы углерода. Это продукт неполного сгорания или термического разложения (нагрева без доступа воздуха) углеводородного сырья – высокоароматизированных фракций нефти, природных и попутных газов. Технический углерод используют при производстве резины, пластмасс и некоторых сплавов, а также чёрных пигментов для полиграфической и лакокрасочной промышленности.

Кокс, как и сажа, преимущественно состоит из углерода. Он применяется при выплавке алюминия, изготовлении химической аппаратуры, работающей в условиях агрессивных сред, в ракетной технике и других областях. Кокс получают из нефтяных остатков (гудронов, крекинг-остатков, тяжёлых газойлей, остатков масляного производства и т. п.) с помощью коксования – разновидности процесса глубокого термического крекинга, при котором из тяжёлых нефтяных остатков окончательно удаляются все лёгкие и относительно лёгкие фракции углеводородов.

Нефтяной кокс – это продукт твердой консистенции, имеющий тёмно-серый или почти чёрный цвет.

К основным сферам его использования можно отнести:

✓ производство алюминия. В этом процессе кокс является восстановителем в ходе выплавки алюминия из алюминиевых руд (бокситов);

✓ производство электродов для сталеплавильных печей;

✓ производство карбидов (кальция, кремния), используемых в процессе изготовления ацетилена;

✓ производство шлифовочных материалов;

✓ производство проводников, огнеупоров;

✓ высокосернистые коксы пригодны в качестве восстановителей и сульфидирующих агентов;

✓ особые сорта кокса применяются в качестве конструкционного материала для производства химической аппаратуры, которая должна работать в условиях агрессивных сред, к примеру, в ракетной технике.

Прежде чем приступить к использованию нефтяного кокса, его необходимо облагородить (прокалить) на нефтеперерабатывающих комбинатах. В процессе прокаливания испаряются летучие фракции и часть гетероатомов, уменьшается показатель удельного электрического сопротивления.

Даже пищевая промышленность использует нефтяной кокс в процессе изготовления сахара как заменитель доменного кокса, как топливо.

[ZHAN]

Натуральный каучук добывали и добывают на Американском континенте. Когда Колумб вернулся в Испанию, в числе прочих диковин он привёз эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью. Индейцы делали такие мячи из белого сока растения гевея, растущего на берегах Амазонки. Этот сок тёмнел и затвердевал на воздухе. Мячи считались священными и использовались в религиозных обрядах.

Сок гевеи индейцы называли «каучу» – «слёзы млечного дерева». От этого и образовалось современное название «каучук». Кроме эластичных мячей индейцы делали из каучука непромокаемые ткани, обувь, сосуды для воды, ярко раскрашенные шарики – детские игрушки.

Однако в Европе забыли про южноамериканскую диковинку до XVIII века, когда члены французской экспедиции в Южной Америке обнаружили дерево, выделяющее удивительную, затвердевающую на воздухе смолу, которой дали название «резина» (по латыни resina – «смола»). В 1738 году французский исследователь Ш. Кондамин представил в Парижской академии наук образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки. Началось применение каучука (резины) в разных изделиях. Во Франции изобрели удобные подтяжки и подвязки из сплетенных с хлопком резиновых ниток.

Химик из Шотландии Чарльз Макинтош в 1823 году, проводя очередной химический опыт, случайно измазал рукав пиджака в каучуке и лишь спустя некоторое время заметил, что тот не промокает. Конечно, в таком виде одежда была бы непригодной для носки, поскольку каучук был очень липким. Однако химик усовершенствовал метод изготовления водонепроницаемой ткани путём соединения двух слоев ткани с использованием раствора резины в керосине, после чего и запатентовал своё изобретение.

Макинтош основал в Глазго собственную компанию по производству изделий из непромокаемых тканей. Однако химик столкнулся с одной непреодолимой проблемой: все его товары обладали весьма неприятным запахом. Это обстоятельство не испугало только представителей армии и флота, которые с охотой закупали прорезиненные плащи Макинтоша, в то время как гражданское население не хотело носить такую одежду.

В общем, за десять лет бизнес не принёс Макинтошу желаемой прибыли. В 1831 году химик решает объединить своё производство с производством Томаса Хэнкока из Манчестера, который также занимался этой проблемой с 1819 года. Однако партнерам никак не удавалось справиться с ещё одной трудностью: при воздействии высоких температур (скажем, на жаре) прорезиненные изделия имели тенденцию плавиться.

В 1839 году Чарльз Гудиер открыл процесс вулканизации резины, в результате чего получил прочную и упругую резину, которая не плавилась и защищала от сырости. В 1841 году изобретение было запатентовано. Но поскольку сам процесс превращения каучука в резину держался в строжайшем секрете, боясь покупать кота в мешке, компания Макинтоша отказалась приобретать изобретение.

В 1842–1843 годах Томас Хэнкок, немного позже Чарльза Гудиера, открыл процесс вулканизации резины, что резко изменило будущее компании. Закупив ещё несколько изобретений, компания Макинтоша стала лидером на рынке продаж изделий из прорезиненной ткани. В скором времени макинтош как вид одежды приобрел необычайную популярность среди гражданского населения.

Томас Хэнкок умер в 1865 году, однако его компания продолжила своё существование вплоть до 1923 года, пока её не купила фирма «Данлоп».

Вторая половина XIX века – время процветания Бразилии, которая долгое время была монополистом по выращиванию деревьев-каучуконосов. Центр каучуконосных районов, Манаус, был богатейшим городом западного полушария. Неудивительно, что Бразилия берегла источник своего богатства. Вывоз семян гевеи был запрещен под страхом смертной казни. Однако в 1876 году британский шпион Генри Уикхем в трюмах английского судна «Амазонас» тайно вывез 70 000 семян гевеи. В британских колониях Юго-Восточной Азии были заложены первые плантации каучуконосов. На мировом рынке появился натуральный английский каучук, более дешёвый, чем бразильский.

Из резины стали делать много всяких вещей, но основное применение этот материал получил с изобретением и распространением резиновых экипажных, а затем автомобильных шин.

На рубеже XIX–XX веков исследованиями в области получения синтетического каучука занимались многие научные лаборатории мира. Впервые каучукоподобное вещество при обработке изопрена соляной кислотой получил в 1879 году французский химик Г. Бушарда. Русский химик И. Кондаков синтезировал эластичный полимер из диметилбутадиена в 1901 году. Первые промышленные партии синтетического каучука были выпущены на основе разработок Кондакова в 1916 году в Германии. Было получено около 3000 т синтетического каучука, из которого изготовляли аккумуляторные коробки для подводных лодок, однако широкого распространения диметилкаучук не получил и его производство было прекращено.

Основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука по праву считается русский учёный С. В. Лебедев. Он впервые получил синтетический бутадиеновый каучук в 1910 году. К процессу полимеризации бутадиена Лебедев вернулся в 1932 году, когда правительство СССР объявило конкурс на разработку промышленного производства синтетического каучука. Лебедев с сотрудниками разработали недорогой и эффективный метод.

Благодаря этой разработке промышленное широкомасштабное производство синтетического каучука начато в Советском Союзе в 1932 году – впервые в мире. Следующей была Германия, которая начала производить синтетический каучук в 1936 году. С 1932 и вплоть до 1990 года СССР по объёмам производства синтетического каучука занимал первое место в мире.

Основными потребителями синтетического каучука сейчас являются шинные заводы, а около 40 % каучука идёт на изготовление широкого ассортимента резинотехнических изделий (более 50 000), среди которых наиболее заметное место занимают технические изделия из мягкой резины, подошвы для обуви, ленточные транспортеры, разнообразные трубы и шланги всех видов, электроизоляция, герметики, клеи, краски на латексной основе и т. д.

[ZHAN]

Так называют материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

В пластмассах на биологической основе полимеры получают из таких источников, как кукурузный крахмал, растительные жиры и бактерии, а синтетические пластмассы делают из сырой нефти и природного газа.

Название «пластмассы» (пластические массы) означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения.

Первую пластмассу сделал английский металлург и изобретатель Александр Паркс в 1855 году и назвал её «паркезин». Он представил это вещество на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году.

Паркезин был сделан из нитроцеллюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Его часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму «Паркезин Компани», но всего через два года производство пришлось остановить из-за плохого качества продукции, поскольку Паркс пытался экономить на материалах. Его пластик не отличался прочностью и легко горел.

Преемником паркезина стал ксилонит (тот же самый материал, но под другим названием), производившийся компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса.

А успех пришёл к целлулоиду Джона Уэсли Хайата. Он сделал твёрдую смесь нитроцеллюлозы и камфоры и зарегистрировал её под торговой маркой «Целлулоид» в 1870 году. Первоначально целлулоид стал использоваться там, где раньше использовали слоновую кость, в частности, для изготовления бильярдных шаров, клавиш пианино, искусственных зубов.

Правда, после судебных разбирательств в 1870 году судьи постановили, что именно Паркс был настоящим изобретателем первого пластика.

В 1907 году бельгийский и американский химик Лео Бакеланд изобрёл бакелит как замену шеллаку – природной смоле. Материал он получил, произведя реакцию поликонденсации фенола и формальдегида. Пришлось провести много опытов, но в конце концов Бакеланд получил полимер, не требующий отвердителей и при этом не растворимый ничем. Кроме того, вещество не проводило электричество. Это навело исследователя на мысль, что новый полимер может оказаться очень ценным. В 1909 году Лео Бакеланд рассказал о полученном им материале, который он назвал «бакелитом». В том же году Бакеланд получил патент на свой материал, а в 1910 основал компанию, которую назвал «Бакелит Корпорейшн».

В России также велись работы по созданию пластических масс на основе фенола и формальдегида. В 1913–1914 годах на шелкоткацкой фабрике в деревне Дубровке в окрестностях г. Орехово-Зуево Г. С. Петров совместно В. И. Лисевым и К. И. Тарасовым синтезировал первую русскую пластмассу – карболит и организовал её производство. Своё название карболит получил от карболовой кислоты, другого названия фенола. В дальнейшем Петров продолжил работу по усовершенствованию пластмасс и разработал текстолит.

Производство синтетических пластмасс основано на реакциях исходных веществ, выделяемых из угля, нефти или природного газа, таких, к примеру, как бензол, этилен, фенол, ацетилен и других.

В настоящее время на нефтеперерабатывающем заводе сырая нефть нагревается в печи, и углеводороды разделяются на разные группы, а затем их подают в дистилляционную трубу. Внутри неё более тяжёлые углеводороды опускаются на дно, а более лёгкие поднимаются вверх. В результате сырая нефть разделяется на несколько отдельных фракций, таких как нефть, бензин и парафин, каждая из которых содержит углеводороды одинакового веса и длины. Одна из этих фракций – более лёгкая летучая нафта, которая станет основным сырьём для производства пластика.

Два из множества содержащихся в ней углеводородов – это этан и пропен. Сначала их разбивают на более мелкие единицы, мономеры. Из этана получается этилен, из пропена – пропилен. Потом их полимеризуют, то есть из мономеров делают полимеры. Получаются полиэтилен и полипропилен, два самых распространенных и широко производимых полимера на Земле.

Состав полиэтилена позволяет использовать его для изготовления пластиков разной плотности, он может быть и хрупким, и прочным. Полипропилен – гибкий и эластичный. И именно из этих материалов делаются предметы одноразового использования, такие как картон для молока, пластиковая обёртка, трубочки для питья, бутылки с водой, пакеты для покупок, контейнеры для шампуня или других жидкостей и т. п.

Другие типы углеводородов выделяются и расщепляются из нефти и природного газа и также используются для производства пластика. Полимеры могут состоять из одного повторяющегося мономера, как в полиэтилене и полипропилене, или могут включать комбинации нескольких типов мономеров.

Кроме того, полимерные цепи могут обработать различными способами и смешать с различными добавками (антиоксидантами, пенообразователями, пластификаторами, антипиренами), которые позволяют им выполнять множество функций и делают пластмассы универсальными.

Практически сразу же промышленное производство полимеров проходило в двух направлениях – путём переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путём получения синтетических полимеров.

Природные органические полимеры делаются на основе целлюлозы. Первый из них – описанный выше целулоид. Крупномасштабное производство простых и сложных эфиров целлюлозы было организовано до и после Второй мировой войны и существует до настоящего времени. На их основе производят плёнки, волокна, лакокрасочные материалы и загустители.

Производство синтетических полимеров началось с изобретения бакелита. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и т. п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество.

Благодаря усилиям Генри Форда перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности сначала на основе натурального, затем – и синтетического каучука. Потом, лет через 20, это производство было освоено в Советском Союзе, Англии, Германии. В эти же годы появилось промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, являющихся прекрасными электроизолирующими материалами, а также полиметилметакрилата – основы оргстекла.

После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей (капрон, нейлон), начатое ещё до войны. В 50-х годах XX века было разработано полиэфирное волокно и освоено производство тканей на его основе под названием лавсан или полиэтилентерефталат. Полипропилен и нитрон – искусственная шерсть из полиакрилонитрила – тоже входят в список синтетических волокон, которые использует современный человек для одежды и производственной деятельности.

В середине 1950-х годов появились полимерные материалы на основе полиолефинов и прежде всего полипропилена и полиэтилена низкого давления, а также стереорегулярных полимеров, способных к кристаллизации. Затем были внедрены в массовое производство полиуретаны, поролон и полисилоксаны.

При этом пластик практически не разлагается в природе. Он может лежать столетиями. А если он все-таки распадается под воздействием солнечного света, воды и ветра, то выбрасывает содержащиеся внутри парниковые газы, а также выщелачивающие химические вещества, добавляемые в процессе производства, обратно в окружающую среду. И это в любом случае оборачивается экологической катастрофой. И когда он не разлагается, и когда он разлагается.

Помочь может производство биоразлагаемого пластика. Причем его не обязательно делать из биологических источников, таких как кукурузный крахмал. Его надо делать из полимеров, которые могут достаточно эффективно разрушаться микробами в воде и почве.

Уже сейчас полилактиды используются для изготовления одноразовых предметов, таких как чашки, столовые приборы и трубочки, которые могут более эффективно разлагаться при попадании в окружающую среду.

В 2016 году исследователи обнаружили бактерии, поедающие пластик, а другие группы нашли червей, поедающих полиэтилен (это гусеница большой восковой моли). Они также обнаружили ферменты, которые могут быть созданы для расщепления пластиковых отходов.

[ZHAN]

Первым идею получить нить, аналогичную нити шелкопряда, озвучил французский учёный Реомюр ещё в 1734 году. Правда, в истории он остался как создатель температурной шкалы Реомюра. И только полтора столетия спустя, в 1890 году во французском городе Безансоне было открыто производство по переработке нитрата целлюлозы, в результате чего получили первое в мире синтетическое волокно.

С 1891 года технология производства вискозы изменилась. Благодаря разработкам английских учёных Кросса и Бивана началось промышленное производство вискозного полотна, и за 10 лет его начали производить в промышленных объёмах.

Появление в первой половине XX века синтетических полимерных волокон стало настоящим прорывом в лёгкой промышленности. Добавление синтетики к натуральному волокну позволило добиться новых качеств массовой одежды: она стала доступнее, проще в уходе и чистке, повысилась её износостойкость. И даже мода стала другой, появился феномен «быстрой моды», когда модные тенденции обновляются несколько раз за сезон.

Вплоть до 1950-х годов шла разработка и совершенствование способов производства волокон из синтетических материалов.

С 1940-х до 1970-х годов развивался синтез волокнообразующих полимеров и мономеров, началась разработка способов изготовления волокон из расплавов искусственных полимеров. Появились так называемые классические искусственные волокна.

С 1970 по 1990 год разрабатываются и производятся в промышленных масштабах модифицированные волокна. Искусственные волокна становятся самостоятельным видом продукции, а не как добавка к натуральным волокнам, их используют во многих сферах промышленности. Начинается разработка волокон из синтетических материалов третьего поколения, отличающихся сверхпрочностью, сверхмодульностью, термостойкостью, невозгораемостью, устойчивостью к воздействию химических соединений, эластомерностью и т. д.

До наших дней идёт разработка многотоннажных волокон, так называемых волокон четвертого поколения, в том числе на основе растительного сырья, создаются полимеры и мономеры на основе биохимического синтеза. В это же время проходят исследования новых методов производства полимеров, а также волокон на основе процессов биомиметики и генной инженерии.

У тканей есть определённая классификация. Они делятся на искусственные и синтетические. Искусственные делают из природных соединений целлюлозного происхождения (дерево, солома). Так получают вискозу и ацетат. Они хорошо пропускают воздух и всегда остаются сухими, но сильно мнутся. Синтетические – это переработанные отходы нефти, каменного угля и природного газа. Имеют способность пропускать воду, но не пропускают воздух.

Полиуретановые ткани создаются химическим методом из растворов, сплавов. Первое промышленное производство полиуретановых нитей было начато в США в 1958 году, в 1962–1964 годах полиуретановые нити появились в Европе, в 1963 году – в Японии. Первое производство полиуретановых волокон «спандекс» в СССР было организовано в 1975 году. Сейчас их применяют в строительстве, декоре, шьют различную обувь, спортивные вещи, полотно для мебели.

Такие ткани напоминают резину, при этом износостойкие, упругие, дышащие. Способны растягиваться в несколько раз, возвращаясь в начальное состояние. Вещи не мнутся, имеют стойкий цвет. Однако при высокой температуре теряют эластичность. Восприимчивы к ультрафиолету, и под воздействием прямых солнечных лучей ткань может выгореть. Также полиуретан не выдерживает контакта с хлором. После намокания его следует насухо вытирать, чтобы не допустить образования разводов. Стирку надо проводить без отжима, при минимальном режиме.

Полиамидные ткани делают из нефти угля или газа. К ним относятся капрон и нейлон. Применяют в медицине, автопроме, производстве рыболовных сетей, туристического снаряжения.

Изделия из них прочные, не теряют форму, при этом лёгкие. Им не требуется особенного ухода. Однако они выцветают от пота, не впитывают влагу, сильно электризуются, не держат тепло, неустойчивы к высоким температурам.

Из них шьют носки, колготки, леггинсы, термобельё.

Полиэфирные ткани получают путём переработки нефтяных продуктов и использованной тары. Это лавсан и полиэстер. Это самые распространенные и востребованные синтетические волокна (и ткани) в промышленности.

Из них делают искусственный мех, шьют платья, костюмы, куртки, пальто, домашний текстиль, детские вещи, нижнее бельё. А кроме того, делают ковровые покрытия и автомобильные шины.

У этих тканей высокая термостойкость, упругость, пожаробезопасность, износостойкость. Они сохраняют форму, не мнутся, выдерживают высокую температуру при стирке. Но при этом достаточно жёсткие, плохо пропускают воздух.

Их добавляют к шерсти, хлопку, вискозе, что повышает прочность вещей, возрастает срок их службы.

Полиакрилонитрильные волокна получают из полимера акрилонитрила в прядильном растворе мокрым или сухим способом. Для пошива вещей часто используют полиакрил, получаемый на основе нефтяных углеводородов. Эти волокна добавляют в шерсть, ангору, мохер, хлопок. Поэтому полотно прочное, служит долгое время, не меняется внешне. Часто его называют искусственной шерстью. Сюда относятся нитрон, акрилан, долан. Из них делают пальто, трикотаж, шторы, одеяла, покрывала.

Эти вещи мягкие и нежные на ощупь, лёгкие, сохраняют тепло, быстро сохнут. Но при этом плохо пропускают влагу, электризуются.

Полиолефиновые волокна и ткани образуются после обработки сплавов полимеров. Это геркулон, мераклон. У них хорошая эластичность, низкая стоимость. Они самые лёгкие среди других типов синтетики. Не тонут в воде.

Из этих тканей шьют спортивные вещи, носки, колготки, любой трикотаж. А ещё делают канаты, палатки, обивку, упаковку, плёнки. В автомобилестроении: кузова, амортизаторы. В медицине: шприцы, аппараты, упаковки. В электронике: катушки, изоляцию для проводов. Из хозтоваров: вёдра, тазы, баки.

Эти материалы эластичные, имеют хорошую теплоизоляцию, большую сопротивляемость к бактериям, грибкам, плесени, прочные, износостойкие. Но у них низкая термостойкость.

Поливинилхлоридные (ПВХ) волокна: тевирон, хлорин, виньон. Их получают из хлора с помощью электролиза. Когда-то их использовали в медицине для создания шприцов, тары. Чтобы не проводить постоянную стерилизацию, стали делать одноразовые вещи. Из ПВХ делают ёмкости для сбора анализов, катетеры, одноразовые перчатки, упаковки для лекарств. Кроме того, из этих тканей шьют спецодежду, лодки. Делают искусственную кожу или мех. В автомобилях это отделка салона, панели, двери, подлокотники, подушки безопасности, обшивка. В строительстве: напольные покрытия, оконные профили, различные трубы, облицовка, линолеум, мебель. Делают и игрушки: мячики, куклы, машинки. Делают жилеты, круги, нарукавники для плавания, бассейны.

Эти ткани мягкие, плотные, эластичные, долго служат.

Поливинилспиртовые волокна образованы мокрым способом из водного раствора поливинилового спирта. Сюда относятся винол, куралон. Сочетание волокон, дают новую материю, микрофибру, которую производят из нитей полиэфира и других полимеров.

Эти ткани надёжные, ноские, впитывают влагу, устойчивы к выцветанию, хорошо сохнут, переносят химчистку, стирку, сохраняют тепло.

Из микрофибры изготавливают текстиль, нижнее бельё, полотно для мебели, искусственный мех.

[ZHAN]

Их делают из нити полиуретановых каучуков. Для продажи этим тканям придумывают имена. Таким образом их торговые имена: лайкра, вайрин (США), эспа, неолан (Япония), спанцель (Великобритания), ворин (Италия), спандекс и другие. И это все в принципе одно и то же.

Слово «спандекс» появилось в результате перестановки слогов в слове «expand» (экспанд, растягивать). В Северной Америке предпочитают говорить «спандекс», за её пределами – «эластан».

«Лайкра» является брендом фирмы «Инвиста», которая была частью компании «Дюпон». Так получилось, что в мире лайкрой стали называть любой вид полиуретановых тканей. Компания «Инвиста» не одобряет подобное заблуждение, всячески защищая свою торговую марку.

Ещё во время Второй мировой войны учёные разрабатывали синтетические волокна, чтобы создать искусственную альтернативу резине, поскольку цена резины выросла в разы, а практически вся резина, доступная на рынке, использовалась для производства военного оборудования.

Одним из первых изобретателей в этом направлении стал немецкий учёный Байер, специалист в области химии полимеров, в послевоенные годы синтезировавший первые волокна спандекса. В 1952 году фирма «Байер» зарегистрировала патент, действовавший только в Германии. А в 1959 году американские учёные из лаборатории фирмы «Дюпон» во главе с Джорджио ди Сант-Анджело завершили эксперимент немецкого учёного, синтезировав волокно и дав ему название «спандекс». В 1962 году началось массовое производство этого волокна. Сегодня «Дюпон» считается одним из мировых лидеров в области производства синтетических волокон.

Получить спандекс можно только искусственно. В качестве сырья выступают полиуретановые каучуки. Методов «вязания» волокна несколько: химическое формирование; формирование из раствора (сухое или мокрое); шприцевание из расплава полимера. После отвердевания нитей их собирают в пучки, промывают и сушат. И только затем мотают на катушки.

Сразу после выхода на рынок спандекс начали использовать в производстве чулок и колготок, а чуть позже – и в спортивной одежде.

Нить спандекса очень тонкая, поэтому её просто вплести в другие волокна, и в искусственные, и в натуральные, что делает данный материал одним из самых универсальных в применении. Вплетение лайкровых нитей в основной материал создаёт большую прочность и износостойкость.

Сейчас спандекс или, как её чаще называют, «лайкра» используется в женской облегающей одежде: топы, шортики, платья, джинсы, колготки, чулки, спортивная одежда для фитнеса, танцев, купальники.

Одежда из лайкры растягивается и возвращается в первоначальное состояние, повторяет форму тела, не сковывая движения. Бельё из лайкры – это модели, создающие коррекцию фигуры за счёт стрейч-эффекта и эластичности.

Поскольку волокна спандекса уязвимы для света, высокой температуры, атмосферных примесей, хлора, то к ним примешивают специальные вещества-стабилизаторы для защиты от факторов окружающей среды.

Изначально волокна спандекса белого цвета, однако для обеспечения материалу внешней привлекательности его окрашивают специальными красителями, чаще всего дисперсными или кислотными красками.

Волокна спандекса могут растягиваться на 500–610 % по сравнению с изначальной длиной, легко возвращаясь к оригинальным размерам и не ломаясь.

Спандекс на 85 % состоит из полиуретана.

Государственный закон в Швеции запрещает продажу спандекса покупателям, которые весят более 190 килограммов.

Температура плавления спандекса составляет 250 °С.

Из спандекса изготавливаются ткани для обивки салона автомобилей.

По свойствам спандекс (эластан) бывает двух видов:

– мерил обладает самыми высокими показателями прочности и воздухопроницаемости. Он на 90 % состоит из полиамида и на 10 % из эластана;

– креп-эластан имеет гладкую и блестящую лицевую сторону и матовую крупнозернистую изнанку. Он отличается прочностью и лёгкостью драпировки.

А ещё из полиуретана с 1960-х годов стали делать подошвы. Это значительно улучшило потребительские качества обуви, облегчило уход за ней, продлило срок эксплуатации. Кожаные подошвы практически перестали использоваться в массовой обуви, переместившись в узкий сектор товаров элитного класса и, как правило, ручной работы.

Ткань джордан изготавливается из волокон полиэстера с отделкой тончайшим слоем полиуретана. Её структура образована мелкоузорчатым переплетением, которое создаёт соответствующий поверхностный рисунок. У неё гладкая и одновременно переливающаяся поверхность. Эта ткань широко применяется для пошива комбинезонов, брюк, курток и верхней спортивной одежды. Изделия не пропускают влагу, но свободно пропускают воздух, легко поддаются чистке.