Пётр Бакинский

История нефти. «Чёрное золото» – универсальный продукт

© ЗАО «Центрполиграф», 2021

* * *

Предисловие

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.

Нефть и её продукты

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.

Происхождение нефти

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.

Нимфей, это – скала, извергающая огонь, а под ней текут источники тёплой воды и асфальта

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?

Гипотеза неорганического происхождения базируется на том, что углеводороды образуются в мантии Земли

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.

Обнаружено множество сверхглубоких месторождений в Мексиканском заливе

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).

Добыча нефти

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.

Дмитрий Менделеев

В 1863 году приват-доцент Петербургского университета Дмитрий Менделеев приехал на Сура-ханский 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.

Владимир Шухов

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

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 были 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.

Джон Рокфеллер

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.

История нефти в России

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.

В 1702 году царь Пётр Первый издал указ об учреждении первой регулярной российской газеты «Ведомости»

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.

Нефть использовали для изготовления огненных ядер и стрел для осадных действий против вражеских крепостей

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.

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.

Настоящей 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, Белоруссии, 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 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 отмечается 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.

Применение нефти до XX века

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.

Асфальт использовался при строительстве Великой китайской стены

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.

Современные методы добычи и переработки нефти

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.

Продукты нефтепереработки

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.

Из продуктов нефтехимии производят косметические карандаши, тени для век, лаки для ногтей

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.

Тёмные продукты нефтепереработки

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.

В Египте и Вавилонии из битума делали сосуды, скульптуры и даже скрепляли драгоценные камни в украшениях

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.

Асфальт

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).

Жозеф Ньепс

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.

Мазут

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.

Гудрон

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.

Сланцевая нефть

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.

Светлые нефтепродукты

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».

Карл Бенц

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.

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.

Сейчас на бензине работает достаточно много инструментов

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.

Керосин

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.

Настольный осветительный прибор – керосиновая лампа

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.

Дизельное топливо и солярка

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.

Рудольф Дизель

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 году 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».

Эммануил Нобель

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.

В 2008 году более 13 миллионов автомобилей по всему миру работали на пропане

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.

Сжиженный углеводородный газ (СУГ)

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).

Нефтяные масла

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.

Моторное масло

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).

Мотор аэроплана братьев Райт смазывался маслами компании «Мобил 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 %.

Смазочные масла

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.

Парафин

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.

Вазелин

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.

Английский химик Роберт Чезбро заинтересовался вязким нефтопродуктом

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.

Сажа и кокс

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.

Синтетический каучук

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.

Чарльз Макинтош

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.

Пластмассы

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.

Синтетические волокна и ткани

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.

Французский ученый Реомюр

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.

Полиуретановые ткани (спандекс, эластан, лайкра)

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.

Полиамидные ткани (нейлон, капрон)

В 1938 году уже упоминавшийся выше американский химический концерн «Дюпон» объявил о создании нового синтетического материала под названием нейлон. Разработки нитей из полиамидного волокна шли 10 лет. Работала команда химиков под руководством Уоллеса Хьюма Карозерса. Нейлон обладал исключительными свойствами: лёгкостью, износостойкостью и прочностью и и был достаточно дешёвым для массового производства.

Новую ткань в фирме решили применить в первую очередь для продвижения на рынке модных товаров, а конкретнее – женских чулок. Это был успех. Нейлоновые чулки оказались намного прочнее и доступнее шёлковых и эстетически привлекательнее вискозных и хлопковых, которые тогда были самыми распространёнными. В 1939 году «Дюпон» торжественно представил свой товар на Международной ярмарке в Нью-Йорке, и публика оценила его по достоинству.

В 1940 году товар поступил в продажу, и 4 миллиона пар чулок были проданы за 4 дня. Конечно, помогла и рекламная кампания с многочисленными статьями в газетах. А в Лос-Анджелесе даже установили одиннадцатиметровый макет женской ноги в чулке. Модель была заявлена как увеличенная копия, снятая с кинозвезды Мари Уилсон.

Однако уже началась Вторая мировая война. Очень быстро нейлон был объявлен стратегическим материалом, а его выпуск переориентирован на военные нужды. Тонкий и прочный «искусственный шелк» оказался незаменим в производстве парашютов, экипировки, канатов и т. д. Чулки быстро стали дефицитом и предметом спекуляций, купить их можно было лишь на чёрном рынке. В конце войны первые нейлоновые чулки попали в Европу вместе с американскими солдатами, которые привозили их в качестве ценнейшего подарка местным девушкам. В США выпуск чулок возобновился лишь в 1945 году. Первые партии товара в магазинах спровоцировали такой ажиотаж и многокилометровые очереди, что этот эпизод вошел в американскую историю под названием «нейлоновые бунты».

В 1946 году в филиале фирмы «Дюпон» в Буффало (штат Нью-Йорк) начала работать польская эмигрантка Стефани Кволек. В том году она получила степень в области химии в колледже Маргарет Моррисон Карнеги Университета Карнеги – Мел-лон. Она планировала стать врачом и надеялась, что сможет скопить денег на медицинское образование за счёт подработок.

Со временем работа в фирме её увлекла, и Кволек отказалась от медицинской карьеры. Она продолжила работу в «Дюпоне» в их филиале в Уилмингтоне, штат Делавэр.

Тогда она и изобрела кевлар. В 1964 году, в ожидании нефтяного дефицита, её группа начала искать лёгкое, но прочное волокно, которое бы использовалось в шинах. Получившееся волокно, в отличие от нейлона, не было ломким. Руководитель и директор лаборатории понимали значение этого открытия. К 1971 году был получен современный кевлар. Кволек, однако, не принимала активного участия в разработке способов применения кевлара и изделий из него.

В настоящее время существует более 200 вариантов применения этой ткани. Она используется для создания бронежилетов для полицейских и военных, а также в самолетах, обуви, лодках, автомобильных тормозах и многих других предметах. Жилеты из кевлара спасли много жизней от пуль, ножей и другого оружия.

В СССР велись аналогичные разработки полиамидных волокон. В начале 1940-х годов был синтезирован аналогичный материал, а назвали его «капрон». Конечно, в первую очередь он пошёл на военные нужды, так что производство капроновых чулок началось только в 1950-е годы. Их качество, по отзывам современников, значительно уступало заграничным образцам. Говорят, что советские чулки буквально стекленели на ногах в морозную погоду.

Когда западная мода в конце 1960-х годов дошла до мини-юбок, выяснилось, что их невозможно носить с чулками и поясом для чулок. Так появились колготки

Когда западная мода в конце 1960-х годов дошла до мини-юбок, выяснилось, что их невозможно носить с чулками и поясом для чулок. Так появились колготки, нейлоновые или капроновые.

У мужчин тоже происходили изменения. Мужские носки приобрели современную форму благодаря резинке из эластичной синтетики. Первую половину XX века носки делались без неё и закреплялись на ноге с помощью ремешков под коленками и металлических прищепок (практически по типу дамских чулок), что не позволяло штанинам сужаться больше известного предела. Появление безразмерных, тянущихся носков поменяло не только вариант их носки, но и крой брюк.

Итальянская компания «Tecnica Group», вдохновившись экспедицией космического корабля «Аполлон-11» и высадкой на Луну американских астронавтов, выпустила в 1970 году первую партию своих мунбутов – дутых сапог из нейлона на полиуретановой подошве. Эта обувь, наравне с джинсами, стала важной частью моды унисекс.

До СССР мода на мунбуты добралась лишь к концу 1970-х годов, такие сапоги получили местное название «дутики» и «луноходы» и были очень популярны все 1980-е годы.

В конце XX века американские специалисты разработали ткань таслан – она производится из полиамидных нитей (нейлона), является прочной и в то же время лёгкой. Из-за состава и репсового плетения имеет особую структуру, водонепроницаема, защищает от влаги или грязи. Из таслана производят детскую и взрослую верхнюю одежду, вещи для активных видов спорта и туризма. Подходит для пошива зимней плотной одежды: свитеров, пайт, толстовок, шапок. Благодаря специальной обработке может использоваться для производства вещей с наполнением из пуха и пера.

Материал таслан не очень эластичный, он практически не тянется, но при этом не выглядит слишком объёмным и не образует жёстких складок или заломов.

Велсофт – очень прочная ткань, созданная на основе полиамида в Японии в 1976 году. Одна из разновидностей микрофибры. У неё сверхтонкие волокна с максимальным диаметром 0,06 миллиметра. Из этой мягкой ткани чаще всего шьют домашние и банные халаты для взрослых и детей, пижамы, уютные костюмы для дома, брюки и объёмные толстовки, разные виды тапочек, шапки. Для малышей из велсофта лучше всего получаются комбинезоны, кофточки. Шьют одеяла, пледы или покрывала из микрофибры, декоративные подушки.

Микрофибра может быть из разных полимеров, главное, чтобы волокна были ультратонкие, толщиной несколько микрометров. Велсофт, или микрофибра, может иметь разную длину ворсинок, отчего изделия имеют различную степень «пушистости». Материал с максимально коротким ворсом называется ультрасофт. Этот вид микрофибры напоминает велюр и используется преимущественно для обивки мягкой мебели.

Анидом называют вид капрона с лучшими сохранением тепла и окрашиванием.

Как правило, изделий из 100 % полиамида не выпускают. К синтетическим волокнам добавляют шерсть, хлопок, вискозу. Из смесовых волокон изготавливают трикотажное полотно, пряжу, мебельную ткань и даже ковры и искусственный мех. При этом вещи лучше пропускают воздух и почти не электризуются.

Полиэфирные ткани (акрил, лавсан, полиэстер)

В 1940-х годах американская компания «Дюпон» разработала очередное синтетическое волокно. Оно стало называться «полиакрилонитрил». В 1948 году ткань из этого волокна составила достойную конкуренцию популярному в тот период нейлону (которую та же компания «Дюпон» сделала 10 лет назад). Изначально акрил достаточно плохо поддавался окрашиванию, и потребовалось ещё несколько лет и много экспериментов, чтобы решить эту проблему.

Первые разработки по получению полиэтилентерефталата начались в 1935 году в Великобритании. Ими занимались Джон Рекс Уинфилд и Джеймс Теннант Диксон из компании «Калико Принтерс». В 1941 году они запатентовали своё открытие, и почти сразу же такая ткань поступила в продажу.

Такие же исследования шли и в Советском Союзе. Полиэтилентерефталат пытались синтезировать в Лаборатории Института Высокомолекулярных Соединений при Академии наук. В результате в 1949 году появилось волокно, которое назвали в честь заведения, где проводились испытания – «лавсан». Производство нитей для тканей поручили крупнейшему предприятию того времени – объединению «Химволокно». Производство началось в июне 1960 года.

Полиэстер – фирменное название волокна на основе полиэтилентерефталата. Причем в разных странах ткани получили разные фирменные названия: в СССР – лавсан, в США – дакрон, во Франции – тергаль, в Японии – теторон, в Германии – текадур.

Полиэтилентерефталат получают из продуктов вторичной переработки нефти – очищенной терафталевой кислоты или диметилтерефталата и моноэтиленгликоля. Из получившегося полимера путём экструзии, то есть продавливания материала через специальные формы (фильеры), получают синтетические волокна. Затем волокна обрабатывают и окрашивают и в конце волокна переплетают для формирования полотна. В процессе производства в полиэстер могут быть вплетены нити натуральных тканей, например хлопка, вискозы, шерсти и других материалов.

Полиэстер – из всех тканей в полиэфирной группе лучше всех поддаётся окрашиванию и максимально водостоек. Его чаще всего используют при создании тканей для мебели, детских колясок, разных чехлов и домашнего текстиля.

Лавсан – разновидность полиэстера. Популярен в изготовлении текстиля для дома и офиса. Часто из 100 %-го лавсана делают шторы и занавески.

Акрил – имеет высокую плотность. За счет этого переносит любые климатические условия. Поэтому акрил часто служит сырьём для уличных баннеров, плакатов, палаток и шатров. Также полотно популярно в строительстве, его используют при производстве обоев и натяжных потолков.

Микрофибра – лучше остальных полиэфирных тканей пропускает воздух. Поэтому идеальна для спортивных брюк, маек, костюмов, постельного белья.

Флис – «синтетическая шерсть» из полиэстера. Изначально флисом в английском языке называли состриженную овечью или козью шерсть до какой-либо обработки. Синтетический вариант изобретён в 1979 году текстильной компанией «Полартек». Слегка пушистую ткань из полиэфирного микроволокна они назвали «полар флис» («полярная шерсть»). Флис создавался как альтернатива шерсти, более дышащая и менее впитывающая воду. Уникальная особенность флиса в том, что, даже будучи полностью мокрым (но намочить его тоже не просто), он способен сохранять тепло. Из флиса делают шапки, свитера, куртки, обычно спортивные или туристические.

Полиэфирный шёлк отличается невысокой плотностью и лёгкостью.

Из флиса делают шапки, свитера, куртки, обычно спортивные или туристические

Полиэфирные ткани используют при производстве:

✓ отделочных материалов (обоев, предметов декора, натяжных потолков);

✓ туристического оборудования (спальных мешков, верёвок и канатов, палаток и тентов);

✓ флагов, транспарантов, плакатов;

✓ мебельных и ковровых покрытий;

✓ зимней одежды, искусственного меха, различных утеплителей и подкладок;

✓ плащей, курток, пиджаков, костюмов;

✓ рабочей и спецодежды, комбинезонов;

✓ постельного и нижнего белья, купальников.

Эти ткани применяются также в химической промышленности, автомобилестроении, пищевом оборудовании и множестве других отраслей. Полиэстер используют для создания изоляторов в конденсаторах, в машиностроении, сельском хозяйстве, производстве ёмкостей для жидкостей и продуктов питания, в компьютерной технике.

А ещё из него делают галантерейную продукцию и канцтовары: сумки, портфели, папки для бумаг, туристические конверты, кошельки и портмоне, школьные пеналы, сумки для косметики и многое-многое другое.

Полиолефиновые ткани (полиэтилен, полипропилен)

Делаются из синтетических волокон, получаемых главным образом на основе изотактического полипропилена, полиэтилена.

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако тогда не было понятно, что с ним делать. И только в 1933 году инженеры Эрик Фосет и Реджинальд Гиб-сон нашли ему применение. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал применяться в пищевой промышленности в качестве упаковки.

По другой версии, более принятой в научных кругах, про полиэтилен можно говорить начиная с работ сотрудников компании «Империал Кемикал Индастриз», которые создали промышленную технологию производства в 1920-е годы. В 1931 году Фосет и Гибсон работали с установкой для синтеза и получили низкомолекулярный парафинообразный продукт, имеющий мономерное звено, аналогичное полиэтилену. Работы Фоссета и Гибсона продолжались вплоть до марта 1933 года, когда в компании решили модернизировать аппарат высокого давления для получения более качественного результата и большей безопасности. После модернизации эксперименты были продолжены совместно с М. В. Перрином и Дж. Г. Паттоном и в 1936 году завершились получением патента на полиэтилен низкой плотности (ПВД). Коммерческое производство этого вида полиэтилена было начато в 1938 году.

Историю же полиэтилена высокой плотности можно вести с 1920-х годов, когда Карл Циглер начал работы по созданию катализаторов для ионно-координационной полимеризации. В 1954 году технология была в целом освоена, и был получен патент. После этого было начато промышленное производство.

Сейчас полиэтилен применяется очень широко. В первую очередь это, конечно, полиэтиленовая плёнка (особенно упаковочная, например пузырчатая упаковка или скотч) и тара (бутылки, ящики, канистры, садовые лейки, горшки для рассады). Полимерные трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения. Электроизоляционные материалы. Полиэтиленовый порошок используется как термоклей. Из полиэтилена делают бронепанели в бронежилетах.

Делают из него и более серьёзные вещи: корпуса для лодок, вездеходов, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др. Вспененный полиэтилен (пенополиэтилен) используется как теплоизолятор.

Полиэтилен низкого давления применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твёрдых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды.

А ещё полиэтилен используется для радиационной защиты от нейтронного излучения. Для усиления эффективности в него могут быть добавлены примеси, к примеру бор.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен, отличающийся отсутствием каких-либо низкомолекулярных добавок, используется в медицине как замена хрящевой ткани суставов.

Однако есть большие сложности с разложением и переработкой полиэтилена, поэтому около 40 стран ввели запрет или ограничение на продажу и(или) производство пластиковых пакетов.

Вообще изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования. Полиэтилен (кроме сверхвысокомолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами. Но для этого его надо собирать отдельно от другого мусора.

Полиэтилен применяется для изготовления бутылок, ящиков, канистр, садовых леек, горшков для рассады

Кроме того, плесневые грибки Penicillium simplicissimum способны за три месяца частично утилизировать полиэтилен, предварительно обработанный азотной кислотой. Относительно быстро разлагают полиэтилен бактерии Nocardia asteroides. Некоторые бактерии, обитающие в кишечнике южной амбарной огнёвки (Plodia interpunctella), способны разложить 100 мг полиэтилена за восемь недель. Гусеницы пчелиной огнёвки (Galleria mellonella) могут утилизировать полиэтилен ещё быстрее. Исследования в этом направлении продолжаются.

Второй известный материал из этой серии – полипропилен. Теоретически возможность полимеризации пропилена была известна ещё в начале XX века, после успешной полимеризации этилена. Однако реально осуществить синтез не удавалось.

Полипропилен был впервые получен методом полимеризации немецким химиком Карлом Реном и итальянским химиком Джулио Натта. Эти учёные в 1954 году получили кристаллический изотактический полипропилен. Полипропилен выделился среди прочих синтезированных полимеров за счет своего необычно малого веса. Он оказался намного легче полиэтилена и стал самым лёгким на тот момент термопластом.

В 1957 году полипропилен стал в промышленных масштабах синтезироваться итальянской компанией «Монтекатини». Производили несколько десятков килограммов полипропилена в месяц, и всё хорошо раскупалось, так как сочетание лёгкости и прочности полимера впечатляли производителей. В итоге за год производство увеличили в 10 раз.

В 1959 году на той же фабрике был налажен выпуск синтетического волокна из полипропилена, которое также быстро приобрело популярность. До 1962 года производственные линии по синтезу полипропилена появились практически во всех высокоразвитых индустриальных странах и тогда же его начали называть по-разному, поскольку каждая компания патентовала своё наименование. В СССР материал начали изготавливать в 1965 году.

Полипропилен широко используется в различных сферах благодаря своей высокой химической стойкости и хорошей свариваемости.

Конечно, в первую очередь это производство упаковки, как гибкой, так и жёсткой. Из полипропилена получаются также термоусадочные обёрточные плёнки, плёнки для электронной промышленности, плёнки для нанесения графических изображений, элементов одноразовых подгузников, крышек и т. д. Из жёсткой упаковки можно упомянуть ящики, бутылки и ёмкости. Тонкостенные контейнеры из полипропилена обычно используются для упаковки пищевых продуктов.

Полипропилен используется при производстве некоторых компонентов бытовой техники и потребительских товаров, в частности прозрачных деталей, предметов домашнего обихода, мебели, приборов, игрушек и т. д.

В автомобилестроении из него делают корпуса аккумуляторных батарей, поддоны, бамперы, боковые молдинги, элементы внутренней отделки, приборные панели и элементы отделки дверей.

Из полипропилена делают ленты, полосы, ремни, штапельные волокна. Из них получаются качественные канаты, верёвки и шпагаты.

В медицине полипропилен используется для производства одноразовых шприцов, медицинских пробирок, элементов диагностических устройств, чашек Петри, бутылок для внутривенного введения, бутылочек для образцов, пищевых контейнеров, ванночек, контейнеров для таблеток и т. д.

В промышленности полипропиленовые листы широко используются для производства ёмкостей для кислот и химических реагентов, листов, труб, многооборотной транспортной упаковки и тары и т. д.

Полипропилен полностью может подвергаться вторичной переработке. Из вторичного полипропилена делают корпуса автомобильных аккумуляторов, сигнальное освещение, кабели батарей, мётлы, щётки, скребки для льда и т. д.

К этому же виду волокон относится и поли-бутен, который был впервые синтезирован в 1954 году, через год после полипропилена. Потребовалось ещё 10 лет, чтобы немецкая компания «Хемише веке» запустила первое промышленное производство.

Существует и этилен-пропиленовый каучук. Он применяется в производстве ударопрочного полипропилена, резино-технических изделий, губчатых изделий, для изоляции проводов и кабелей; для изготовления шин и ряда других деталей; в жилищном строительстве – в качестве уплотнителя, гидроизоляционного и кровельного (рулонного) материала, а также как гидроизоляция при строительстве искусственных водоёмов и как покрытие детских и спортивных площадок.

Поливинилхлоридные ткани (ПВХ)

Впервые поливинилхлорид из винилхлорида получил в 1835 году Анри Виктор Реньо во Франции. Произошло это в ходе случайных экспериментов. Сохранились записи учёного, в которых он не смог охарактеризовать и назвать полученное вещество. Соответственно, дальше экспериментов дело не пошло. Следующая волна исследований случилась в 1878 году и тоже закончилась ничем. В 1913 году в Германии химик Фриц Клатте, изучив свойства вещества, запатентовал производство поливинилхлорида. Но началась Первая мировая война, и производство наладить не удалось.

Почти параллельно с Клатте новое вещество исследовал Уолдо Силон в Америке. В 1926 году он запатентовал идею создавать из нового волокна занавески для ванной комнаты.

Однако же промышленное производство предметов из нового материала началось только в 1931 году, пять лет спустя.

После Второй мировой войны полотно ПВХ прочно вошло во многие отрасли промышленности. Из него стали делать посуду, предметы быта, автомобильные детали и пр.

В 1963 году модельер Мэри Куант представила свою коллекцию «Wet», которая произвела в западной моде эффект взрыва и за несколько недель стала культовой. Коллекция состояла в основном из виниловых дождевиков и обуви. Всех поразил специфический декоративный эффект поверхности из винила – гладкой, блестящей, как бы мокрой. Яркие одежда и обувь из этого материала стали вызывающими и ультрамодными. Высокие, плотно облегающие ногу сапоги из белого винила на низком каблуке стали почти униформой танцовщиц модных клубов Лондона тех лет. От них (go-go girls) это название перешло на обувь (go-go boots). Через некоторое время так стали называть все высокие сапоги из искусственной кожи с эффектом лака. Они стали знаковой обувью западной моды 1960-х годов.

Сейчас поливинилхлорид используется для изготовления:

✓ спортивного инвентаря (батутов, гимнастических матов, борцовских напольных покрытий, разной экипировки для спортсменов);

✓ специальной профессиональной обуви, сапог;

✓ походной одежды (накидок, плащей);

✓ рыболовного снаряжения;

✓ плавательных матрасов, надувных лодок, байдарок;

✓ туристических и торговых тентов, палаток и подобных каркасных сооружений;

✓ рекламных баннеров и растяжек;

✓ натяжных потолков;

✓ занавесок и т. п.

Из него делают подобный коже материал, отличающийся гладкостью и блеском.

ПВХ применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб (преимущественно хлорированный поливинилхлорид), оконных рам, плёнок, искусственных кож, линолеума, грязезащитных ковриков, обувных пластикатов, мебельной кромки и т. д. Также идёт на производство грампластинок.

Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых и профессиональных холодильниках. Это дало возможность применить магнитные затворы в виде намагниченных эластичных вставок вместо относительно сложных механических затворов.

ПВХ идёт на производство грампластинок

Моющиеся обои покрываются плёнкой из ПВХ с лицевой стороны, чтобы сделать их непромокаемыми.

В наружной рекламе используется для оформления витрин магазинов и торговых точек, создания рекламных баннеров и плакатов.

Также поливинилхлорид находит широкое применение в производстве покрытия колёс и роликов, например для скейтбордов. В сравнении с полиуретаном отличается гораздо большей износостойкостью, но меньшей упругостью и, как следствие, меньшим комфортом езды.

Основной проблемой, связанной с использованием ПВХ, является сложность его утилизации. При полном сгорании ПВХ образуются лишь простейшие соединения: вода, углекислый газ, хлороводород. Однако при обычном неполном сгорании ПВХ могут образовываться угарный газ и токсичные хлорорганические соединения.

Поливинилспиртовые (штапельные) ткани

В 1939 году, работая в группе под руководством профессора Итиро Сакурады, корейский учёный Ли Сын Ги, учившийся и затем работавший в Японии, и его японские коллеги Хироси Каваками и Ядзава Масахидэ получили растворимое в воде волокно виналон на основе поливинилового спирта. В 1941 году Ли Сын Ги и его соавторы получили патент на изобретение. Виналон производится на основе синтеза ацетилена, получаемого из антрацита и известняка.

В 1950 году он перебрался в Корейскую Народно-Демократическую Республику, где возглавил научно-исследовательскую работу по получению синтетического волокна. В КНДР Ли Сын Ги стал работать над производством виналона. Для этого в Чынгсу-ри, провинция Янгандо, ему была выделена специальная лаборатория, устроенная в громадной вырубленной в скале пещере. Он разработал способы крашения синтетических волокон.

В КНДР существует Институт виналона Хамхынского отделения Государственной академии наук КНДР.

В России это волокно называется винол, в Японии: кремона, мьюлон, куралон и др. Американский аналог винилона назывался «винал», но никогда не производился американскими компаниями в больших количествах.

Вообще эти волокна относятся к штапельным. Штапельное волокно – это отрезки (штапели) определенной длины (обычно 35–150 мм) непрерывных текстильных нитей. Название происходит от немецкого слова Stapel – «волокно». Применяются для изготовления пряжи и различных нетканых материалов

Штапельные волокна и ткани применяют в чистом виде или в смеси с хлопком, шерстью, льном или химическими волокнами при получении одёжных, бельевых, гардинных и других тканей и трикотажа, фетра, войлока, парусины, брезентов, фильтровальных материалов. Водорастворимые штапельные волокна служат вспомогательным (удаляемым) компонентом в смесях с другими волокнами при получении ажурных изделий, тонких тканей, гипюра. Технические нити из штапельных волокон используют для армирования резинотехнических изделий и пластиков, в производстве канатов, рыболовных снастей.

Синтетические материалы в обуви

Натуральная кожаная обувь относится к дорогому сегменту. Натуральная матерчатая обувь подходит для лета и чистых дорог, в ней не походишь в дождь и снег. Выходом стала обувь из искусственных и синтетических материалов. Она всепогодная и не слишком дорогая.

По назначению искусственные и синтетические обувные материалы подразделяются на три группы. В первую входят материалы для низа обуви (подошв, подметок, каблуков, набоек, флик, рантов), во вторую – мягкие искусственные и синтетические кожи для верха обуви и подкладки, в третью – материалы для жёстких внутренних и промежуточных деталей обуви (основных стелек, полустелек, жёстких задников, подносков, платформ, межподкладки).

Синтетические материалы для подошв

Низ обуви может делаться из резины или пластмассы. Сейчас резина чаще всего производится из синтетического каучука, его доля составляет 30–40 % от массы резины. Для обуви используют несколько типов резин, отличающихся структурой, составом, свойствами и назначением.

Обычные непористые резины выпускают преимущественно в виде формованных деталей (подошв, накладок, каблуков, набоек, подошв вместе с каблуками), реже в виде пластин для изготовления штампованных деталей. А и АШ – для подошв гвоздевого метода крепления, Б и БШ – для подошв ниточных методов крепления, В и ВШ – для подошв клеевых методов крепления, Г и ГШ – для набоек, Д – для каблуков.

Подошвы из обычной непористой резины стираются в 2–3 раза медленнее, чем натуральная кожа, они устойчивы к многократному изгибу. Недостатки их: они «холодные», тяжёлые и неморозостойкие (при низких температурах на подошвах в местах изгиба быстро образуются трещины). Чаще всего такие подошвы делают для производственной, спортивной, военной обуви.

Обычные пористые резины лёгкие, с хорошей амортизацией и теплозащитой. Из них делают подошвы повседневной обуви весенне-осеннего, зимнего и летнего назначения, а также домашней обуви; Недостатки этих подошв: выкрошивание при ударах и усадка при хранении и эксплуатации, которая может составить до 10 % площади детали.

Кожеподобные резины (кожволон, дарнит, вулканит, кожегум, релакс и др.) по внешнему виду в обуви очень похожи на кожаные и, в отличие от обычных резин, имеют большую тягучесть, пластичность и формуемость. Кроме того, кожеподобные резины отличаются от обычных повышенной прочностью при растяжении, твердостью, устойчивостью к истиранию и многократному изгибу. Кожеподобные резиновые подошвы, каблуки и набойки применяют весенне-осенней и летней, а также в модельной обуви.

Кожеподобные резиновые подошвы, каблуки и набойки применяют в весенне-осенней и летней обуви

Пластмассы – материалы на основе полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формоваться в изделия.

ЭВА – сополимер этилена с винилацетатом, имеет более высокую, чем резины, устойчивость к многократному изгибу, пластичность, минимальную усадку. Выпускают из него подошвы клеевого метода крепления для спортивной, летней и домашней обуви.

Термоэластопласты состоят из чередующихся в определенном порядке термопластичных и эластичных блоков. Из них изготавливают пористые формованные подошвы вместе с каблуками методом литья под давлением. Подобные подошвы применяют в повседневной, модельной и спортивной обуви весенне-осеннего и зимнего назначения.

Из полиуретана выпускают подошвы пористой, реже непористой структуры и набойки методом литья под давлением. Непористые полиуретановые подошвы применяют в сабо, производственной и специальной обуви; пористые – в модельной, повседневной и спортивной обуви весенне-осеннего и летнего назначения.

Из поливинилхлорида (ПВХ) выпускают подошвы и набойки методом литья под давлением, а декоративный рант делают шприцеванием. ПВХ-подошвы непористой структуры устойчивы к истиранию и агрессивным средам, но имеют низкую морозостойкость и высокую плотность. Их используют в повседневной обуви межсезонья и в производственной обуви. Пористые ПВХ-подошвы имеют почти вдвое меньшую плотность и применяются для летней и домашней обуви.

Из полиамида, полиэтилена, полистирола, полипропилена и других термопластичных полимеров изготовляют каблуки и набойки методом литья под давлением. Полиамидные каблуки имеют высокую механическую прочность, хорошо окрашиваются, их можно обтянуть кожей или тканью. Полиэтиленовые каблуки – лёгкие, имеют красивый внешний вид, не требуют отделки; но из-за недостаточной твердости их чаще всего обтягивают кожей. Полипропиленовые каблуки окрашивают.

Синтетические материалы для верха обуви и подкладки

Искусственной кожей называют мягкие и тонкие кожеподобные материалы, имитирующие и заменяющие натуральную кожу. Подобную кожу для верха обуви выпускают на основе, реже – без основы. Основа обеспечивает прочность, сопротивление проколам, тягучесть и другие механические свойства искусственной кожи. Она бывает тканевая, нетканая, трикотажная и комбинированная.

Бывают искусственные кожи с каучуковым покрытием (это называется «эластоискожа»), с ПВХ-покрытием – винилискожа, с нитроцеллюлозным – нитроискожа, с полиамидным – амидоискожа, с комбинированным покрытием, например полиамидным и каучуковым, – амидэластоискожа, с пористым ПВХ-покрытием и лицевым отделочным ПУ – винилуретанискожа.

К искусственным кожам для верха юфтевой обуви относят обувную кирзу, шарголин и юфтин. Обувную кирзу выпускают на основе из хлопчатобумажной ткани (трёхслойной кирзы), пропитанной латексами (водными дисперсиями синтетических каучуков), с каучуковым провулканизованным лицевым покрытием. Шарголин вырабатывают на основе из трёхслойной кирзы, юфтин – на сукне с ПВХ-покрытием. Все они предназначены для голенищ юфтевых сапог, берцев, полусапог и ботинок.

Искусственные кожи для верха хромовой обуви делают на тканевой, нетканой, трикотажной и комбинированной основе с каучуковым, поливинилхлоридным или комбинированным покрытием, с монолитным (непористым), пористым или пористо-монолитным покрытием. Их используют для верха летней открытой обуви, весенне-осенней и зимней утеплённой обуви.

Искусственные кожи уступают натуральной коже по гигиеническим свойствам, устойчивости к многократным изгибам, способности к формованию.

Синтетические кожи по строению их делят на трёх-, двух– и однослойные. Трёхслойные состоят из нижнего слоя – нетканой основы, среднего – тонкой армирующей ткани, и верхнего – полиуретанового покрытия. К ним относятся корфам, барекс, патора.

Двухслойные синтетические кожи состоят из основы (нетканой, тканевой, трикотажной) и полиуретанового покрытия. Кларино, кордлей, СК-8 выпускают на нетканой основе; тойо делакур, синтетическую наппу – на тканевой основе с начесом.

К однослойным материалам относятся безосновные полиуретановые плёнки (порвайер) или нетканые основы, пропитанные полиуретаном и не имеющие лицевого покрытия (танера, синтетический велюр).

В качестве нетканой основы используют синтетические волокна (полиамидные, полиэфирные, полипропиленовые, полистирольные и др.), а также смеси синтетических с вискозными или натуральными (например, хлопковыми) волокнами. Наименьшую прочность имеют синтетические кожи на волокнистой основе, поэтому её упрочняют тонкой тканью.

Синтетические кожи предназначены для изготовления мужской, женской, девичьей, мальчиковой и школьной обуви, повседневной, модельной и спортивной, летней, весенне-осенней и зимней утеплённой обуви.

Подкладочные материалы должны иметь высокую устойчивость к истиранию и хорошую потостойкость; гигроскопичность, паропроницаемость и влагоотдачу; хорошие теплозащитные свойства; они не должны окрашивать чулочно-носочные изделия и кожу стопы.

Отечественную амидэластоискожу-Т подкладочную выпускают из тик-саржи с полиамиднокаучуковым пористым покрытием и применяют для изготовления подкладки в летней обуви.

Винилискожу обувную подкладочную выпускают на основе из хлопчатобумажной ткани с ПВХ-покрытием или на нетканой основе, пропитанной растворами или дисперсиями полимеров, с ПВХ-покрытием. Винилискожу-Т пористую применяют для вкладных стелек в обуви для активного отдыха летнего и весенне-осеннего назначения.

Материалы для жёстких внутренних и промежуточных деталей обуви

Сюда относятся обувные картоны и термопластические материалы.

Обувные картоны – это волокнистый материал, состоящий из растительных, кожевенных, синтетических волокон и их смесей, проклеенных битумно-канифольным клеем, фенолформальдегидной смолой, латексами синтетического и натурального каучука, поливинилацетатной эмульсией. Из них делают стельки, полустельки, жёсткие задники, подложки, простилки, геленки, платформы, кранцы, подпяточники и другие каркасные изделия.

Термопластические материалы используют для подносков, задников и межподкладки. Их выпускают на тканевой или нетканой основе с одно– или двухсторонним полимерным покрытием и без основы в виде полимерных плёнок, расплавов или смесей полимеров, которые наносят непосредственно на деталь обуви.

Материалы на основе выпускают аналогично искусственным кожам. Они в 2–3 раза тоньше картона, имеют хорошие прочность и упругость, легко формуются. К ним относится, например, нитроискожа-Т обувная, предназначенная для изготовления подносков и задников.

Отечественные плёночные (безосновные) материалы для подносков изготовляют из полиэтилена низкой плотности, модифицированного пластифицированным перхлорвинилом, а также из композиции полиизопрена и сэвилена.

Наиболее перспективным считается нанесение расплава полимеров непосредственно на детали верха обуви.

Для повышения жёсткости и упругости носочной и пяточной части обуви используют расплавы сэвилена, полиамида и других термопластичных полимеров.

История кроссовок

Говоря про синтетические материалы в обуви, нельзя не сказать про кроссовки, которые просто немыслимы без этих материалов.

В конце XVIII века появилась обувь с подошвой из натурального каучука и парусиновым верхом. Их так и называли – парусиновые туфли. Примерно через сто лет, в 1895 году, Джозеф Уильям Фостер в Англии изготовил первую шипованную обувь.

Приблизительно в это же время, в 1892 году, «Американская Резиновая Компания» придумала более удобную резиновую обувь с верхом из ткани, которая получила название «кеды» («keds»). Однако в массовую продажу кеды пошли только в 1917 году.

В 1920 году в Германии предприниматели Адольф и Рудольф Дасслеры организовали фабрику по производству обуви для тренировок спортсменов-бегунов. В 1930-х и 1940-х годах обувные компании начали производить специальную обувь для каждого вида спорта отдельно. Первые кроссовки для тенниса появились во Франции и были произведены фирмой «Spring Court».

В 1950-х годах в США выросла популярность кроссовок как лёгкой и практичной обуви для молодежи. Кроссовки были дешевле классической кожаной обуви. И их стали носить не для занятий сспортом, а в повседневной жизни.

В 1970-х в США стал популярным бег трусцой, что позволило американским фирмам предложить кроссовки для новичков в спорте. Также появились кроссовки, созданные для повседневного использования. Их начали носить звезды, и фирмы стали бороться за то, чтобы какой-нибудь известный человек носил кроссовки определенного бренда.

Для пошива внешней поверхности кроссовок используют как натуральные, так и синтетические материалы

В 1990-х многие обувные компании мира переключились на производство кроссовок. В 2000-х появились производители, выпускающие босо-обувь, кроссовки с равной толщиной подошвы (без каблука, или «zero drop»), кроссовки, учитывающие форму стопы, кроссовки со встроенными датчиками давления. Постоянно появляются новинки, мода не стоит на месте.

Для пошива внешней поверхности кроссовок используют как натуральные, так и синтетические материалы. Это может быть натуральная кожа, ко-жезаменитель или сеточные материалы, выполненные из синтетических волокон нейлона или полиэстера. Сетка обеспечивает лёгкий вес изделий и хороший воздухообмен.

Промежуточная подошва может быть также изготовлена из разных материалов.

Флион представляет собой пену, изготавливаемую из гранул EVA. Этот материал может придать подошве любую желаемую форму. Такая подошва получается очень лёгкой, однако со временем воздух из гранул выходит, материал сжимается, и форма не восстанавливается.

Полиуретан отличается высокой твёрдостью и плотностью, поэтому сейчас из него делают не только промежуточную подошву, но и основную.

Филайт сочетает в себе свойства флиона и резины. Для уменьшения веса часто этот материал используют вместе с подметкой, что тоже увеличивает гибкость подошвы.

Основная подошва может быть сделана из резины, в основном синтетической, или других материалов.

Смесь DRC – это резина в сочетании со специальными добавками. Очень устойчива к механическим повреждениям. Используется в основном для пошива кроссовок для ходьбы и для тенниса.

BRS 1000 – синтетическая резина, содержащая в своём составе углерод. Широко применяется для производства беговых кроссовок.

Дуралон – искусственный резиновый материал, производится выдувным способом. У него высокая амортизация, однако дуралон быстро изнашивается, так как со временем сжимается. Этот материал часто используют для производства определённых частей подошвы.

Абзорб – пена, в составе которой содержится изопреновый каучук. Обеспечивает высокий комфорт при беге и хорошее смягчение нагрузки на стопу.

Кроссовки из синтетических тканей зачастую стоят дороже, чем из натуральных. Это объясняется тем, что для разработки искусственных материалов компании тратят большее количество времени и денег. Кроссовки из синтетики часто отличаются более высокой стойкостью к механическим повреждениям и практически не деформируются.

Синтетические материалы в быту

Как уже выше говорилось, продукты из нефти можно найти везде. Сложнее найти отрасль, где не используются продукты нефтеперработки.

Современная жизнь непредставима без компьютеров и смартфонов. Так вот, любой компьютер «содержит» в себе около десятка литров нефти. А только на CD-диски ещё недавно тратилось свыше 40 миллиардов литров нефти. И мобильные телефоны как минимум на 40 % состоят из продуктов нефтехимии.

Пластик, который используют для производства мебели, получают путём пропитки бумаги термореактивными смолами. Используется два типа бумаги: крафт-бумага (плотная и небелёная) как основа пластика и декоративная для придания пластику рисунка.

Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой (оверлей) практически прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой – декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой – компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

Только на CD-диски ещё недавно тратилось свыше 40 миллиардов литров нефти

Готовый мебельный пластик представляет собой прочные тонированные листы толщиной 1–3 мм. Он не плавится от прикосновения жалом паяльника. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Биопластики – полимеры, в состав которых входит природное либо ископаемое сырьё с биоразлагающимися компонентами. Биопластик может использоваться в качестве альтернативы для пластиков, вторичный сбор которых крайне сложен, или в изделиях разового назначения. К таким можно отнести пакеты из супермаркетов.

Наиболее популярными видами биопластиков являются полимолочная кислота и полигидроксиалканоаты.

К плюсам биопластика можно отнести снижение количества отходов, уменьшение энергетических затрат, возможность комбинировать традиционные и биоразлагаемые материалы и использование возобновляемых ресурсов при производстве. Минусы биопластика: необходимость в определённой процедуре утилизации, увеличение использования химических удобрений, увеличение пахотных земель под биологические компоненты пластика и высокая себестоимость.

К биопластику можно отнести биополимеры на основе крахмала, модифицированной целлюлозы полимолочной кислоты или полигидроксиалканоатов.

Также различают небиоразлагаемые полимеры с использованием природного сырья. Они включают полиэтилены, ПВХ, ПЭТФ или ПБТФ, сырьё для которых полностью или частично получается из биомассы.

Конечно, все изделия, создаваемые из продуктов нефтепереработки, охватить нереально, но вот несколько примеров…

Оргстекло

Это бытовое название листовых материалов, напоминающих по виду и некоторым свойствам оконное стекло и состоящих из прозрачных полимеров: полиакрилатов, поликарбонатов, полистиролов, различных сополимеров. Чаще всего оргстеклом называют стекло из полиметилметакрилата (ПММА).

Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы. Химический состав стандартного оргстекла у всех производителей одинаков. Но если нужно получить материал с разными специфическими свойствами, то в него добавляют соответствующие компоненты.

Доктор Отто Карл Юлиус Рём, выдающийся немецкий учёный и изобретатель, основоположник химии акрилов, экспериментировал с производством ударопрочных многослойных стёкол для автомобильной промышленности и авиации. На основе акрилатов он пытался создать клей для склеивания силикатных стёкол. В 1928 году, проводя очередной эксперимент, Рём обнаружил, что клей не склеил два стекла, а сам превратился в прозрачное подобие стекла и легко отделился от стеклянной формы. Полученный пластик Отто Рём назвал Plexiglas, что переводится как «гибкое стекло». Своё изобретение учёный запатентовал в 1933 году. Между прочим, эта марка существует до сих пор. Так был изобретен листвой акрил и способ его производства – заливка между двумя силикатными стеклами. А немецкая фирма «Рём энд Хаас» начала промышленное производство акрилового стекла. Первые известные продукты, для получения которых было применено оргстекло, датированы 1936 годом.

В 1936 году в Советском Союзе оргстекло (плексиглас) было синтезировано в Московском институте пластмасс. Разработкой этого полимера занимался Борис Петрович Зверев. В канун Второй мировой войны производство оргстекла запустили на заводе «Рулон» в Дзержинске. Название «органическое стекло» или «оргстекло» объясняло и подчеркивало отличие этого материала от внешне похожих стёкол неорганического происхождения – силикатного, кварцевого и т. д.

В те годы, когда очень быстро развивалось самолётостроение, прозрачный прочный полимер был очень нужен. Появились первые самолеты с закрытой кабиной, для изготовления которой обычное стекло не подходило. Оргстекло было безопасным, то есть не разбивалось с образованием осколков, прозрачным, химически стойким, в том числе к бензину, маслам и смазкам, водостойким.

Во время Второй мировой войны из оргстекла изготавливались кабины и другие части военных самолетов, детали подводных лодок (остекление перископа и турелей) и другие элементы, требующие прозрачности, лёгкости и прочности. Однако у оргстекла был крупный недостаток – лёгкая воспламеняемость. По этой причине разработчики самолетов в итоге отказались от использования оргстекла и перешли к другим прозрачным материалам. А с появлением композитов применение оргстекла в военной отрасли отошло на второй план.

Сейчас оргстекло потеснили другие пластики, с лучшими свойствами или более дешёвые, например поликарбонат, некоторые марки ПВХ и особенно полистирол и его сополимеры.

Оргстекло в гражданской промышленности используется в производстве авиационной техники, автомобилей, в светотехнической индустрии, в архитектуре и строительной индустрии, изготовлении товаров для дома, приборостроении и т. д. В сельском хозяйстве применяется для остекления оранжерей и теплиц.

Борис Петрович Зверев

Оргстекло активно используется для производства окон и дверей, веранд, для отделочных работ. В приборостроении оно становится компонентом инструментов и приборов. В медицине также может быть частью инструментов, использоваться при изготовлении контактных линз и в протезировании. Из оргстекла можно делать компоненты микроэлектроники, игры и игрушки для детей, средства индивидуальной защиты (очки, маски), трубы и трубки для пищевой индустрии, разнообразные изделия для спортивного снаряжения и многое другое.

На улице им покрывают рекламные щиты, вывески, световые короба и прочие наружные носители информации и рекламы.

Также в материалах последних поколений, особенно в авиа– и вертолетостроении, оргстекло активно применяется в составе многослойных композитных материалов, в том числе в комбинации с неорганическими стеклами.

Полиметилметакрилат широко используется даже в микро– и наноэлектронике, например в электронно-лучевой литографии. Раствор ПММА наносят на кремниевую пластину или другую подложку с помощью центрифуги, в результате чего образуется тонкая плёнка, после чего сфокусированным электронным лучом, например, в растровом электронном микроскопе создаётся требуемый рисунок. Помимо электронного пучка рисунок можно сформировать путём облучения ПММА ультрафиолетом и рентгеновским излучением. Таким образом удаётся получать рисунки с линиями нанометровой ширины.

И между прочим, полиметилметакрилат используется в качестве материала для изготовления имитации балтийского янтаря.

Любят оргстекло и туристы. Причем не сразу можно догадаться, зачем им оргстекло в лесу или в горах. А дело в том, что длинные и узкие обрезки оргстекла (30–50 × 5–9 см) не отсыревают, легко поджигаются и дают яркое, устойчивое на ветру пламя. Таким образом, оргстекло помогает в разведении костров и в освещении.

Оргстекло (акрил) применяется в производстве барабанов. Барабанные установки, сделанные из оргстекла, очень эффектно смотрятся на сцене во время шоу. Однако по звуку они проигрывают деревянным и в студийной работе, как правило, не используются.

Оргстекло отражает звук в шумоизоляционных экранах, в шумоизоляционных барьерах на автомагистралях, мостах, пешеходных переходах, железнодорожных переездах, в коттеджных поселках и т. п.

Из оргстекла делают клей и растворитель, акриловые ванны.

Также органическое стекло широко применяется в производстве оборудования для игровых клубов и развлекательных центров (лототроны, колёса фортуны).

Косметика

Сейчас все очень заботятся о натуральности косметики, но на самом деле это очень трудно сделать. Немногие знают, что современная косметика на 80 % состоит из нефти. Причем как декоративная, так и уходовая.

Самый распространенный увлажняющий агент – пропиленгликоль. Это продукт нефтепеработки. Окись пропилена (газ, выделяемый из газов нефтепереработки, попутных газов или из газов коксования угля) проходит процедуру гидратации при высокой температуре и давлении, в результате чего образуется пропиленгликоль (85,5 %), дипропиленгликоль (13 %) и трипропиленгликоль (1,5 %). При дальнейшей обработке получается продукт с высокой степенью чистоты (99 %), сразу готовый к использованию. Это вязкая жидкость, почти не имеющая запаха и с чуть сладковатым вкусом.

Пропиленгликоль имеет нейтральный уровень рН, не содержит щелочь, не накапливается в организме, гипоаллергенен и абсолютно безвреден для любого возраста. Он помогает активным компонентам косметики проникать в глубокие слои кожи, многократно увеличивая их эффективность, а также смягчает и увлажняет кожу и волосы, не позволяя им терять влагу и питательные вещества. Кроме того, пропиленгиколь входит в состав антиперспирантов и аэрозолей, поскольку имеет бактерицидный эффект.

Минеральные масла содержатся в подавляющем большинстве косметических продуктов. Их тоже получают из нефти, и они входят в состав практически всего, что есть в ассортименте магазина косметики: тональных и уходовых кремов, лосьонов, губной помады. Минеральные масла позволяют продуктам храниться дольше.

Минеральные масла самой высокой степени обработки – медицинские. Их добавляют даже в косметику для грудничков. В составе они обозначаются по-разному: mineral oil; white mineral oil; petrolatum liquid; petroleum oil; liquid paraffin; paraffin oil.

Их положительные качества: не вызывают образование прыщей, как растительные масла, так как не забивают поры; не мешают коже дышать; мало-аллергенны; гораздо меньше окисляются, чем растительные, поэтому и хранятся дольше, не расслаиваются; не участвуют ни в каких реакциях, попав на кожу. Просто создают защитную плёнку, которая задерживает влагу внутри тканей.

Минеральные масла делают кожу более мягкой и нежной, не дают ей пересыхать, защищают от вредных факторов окружающей среды.

Однако они не рекомендуются для очень жирной и воспаленной кожи. Но для такой любые масла нужно использовать с осторожностью и в малых количествах. Мягкость кожи пропадет, как только средство, обогащенное минеральным маслом, будет смыто с кожи. Это потому, что масло действует само по себе, не вступая в реакции с кожей.

Минеральные масла добавляют в кремы, чтобы те лучше увлажняли и имели более густую текстуру. В средства для снятия косметики, поскольку минеральные масла могут растворять. Косметические масла делаются на основе минеральных масел. Например, массажное, детское после ванны, для лица (наносятся перед макияжем, чтобы улучшить текстуру кожи). В тональных кремах минеральные масла улучшают текстуру кожи, выравнивая её и разглаживая. Благодаря им тональные средства комфортно ощущаются на лице, не стягивают кожу. В помадах эти масла нужны, чтобы помада не пересушивала нежную кожу губ и легче скользила.

Производители регулярно делают попытки изобрести косметические средства, не используя при этом нефтепродукты. Однако большинство этих средств не выдерживает конкуренции: они имеют маленький срок хранения и очень дороги в производстве. То есть пока альтернатив нефти просто не существует.

Часто в состав косметики входит вазелин. Другой вид этого вещества – петролатум. Он представляет собой сложную комбинацию углеводородов, полученную при депарафинизации нефтяных масел. Это вязкая светло-коричневая масса.

В косметике и средствах личной гигиены петролатум используется в составе средств для ванн, очищающих средств, средств по уходу за кожей, в косметике, шампунях, кондиционерах для волос, средствах для бритья и для загара.

Он временно защищает кожу при появлении незначительных порезов, потёртостей, ожогов, помогает при появлении трещин кожи и губ, помогает защитить кожу от обветривания.

Особо эффективным для применения в косметических и медицинских изделиях является белый петролатум, произведенный на базе нафтеновых углеводородов, получаемых из нефти, добываемой на уникальном месторождении в Азербайджане. Белый петролатум – это полностью очищенный, рафинированный продукт. Он используется как средство, которое временно снимает боль, связанную с волдырями на коже и герпесом, уменьшает сухость кожи, смягчает проявление герпеса.

Также в косметике применяются искусственные ароматизаторы, которые, разумеется, тоже производятся из нефтепродуктов. Некоторые искусственные соединения по запаху не отличимы от натуральных ароматизаторов. Например, химическое вещество индол пахнет жасмином, а ионон – фиалкой. И производители парфюмерии этим активно пользуются. Ванилин даёт запах ванили, дифениловый эфир – запах герани, терпинел – запах сирени, фенилэтиловый спирт – запах розы.

Всего же химическим путём на сегодняшний день синтезировано (в том числе и с помощью продуктов нефтепереработки и нефтехимии) более 100 природных цветочных ароматов.

И в составе декоративной косметики содержатся все эти же компоненты. Так что можно сказать, что из продуктов нефтехимии производят косметические карандаши, тени для век, различные красители, лаки для ногтей. Большая часть ароматов для парфюма синтезируется из продуктов нефтехимии.

В косметике применяются искусственные ароматизаторы, которые производятся из нефтепродуктов

Продукты нефтехимии:

✓ препятствуют испарению влаги с поверхности кожи;

✓ являются незаменимыми для сухой и обезвоженной кожи;

✓ хорошо расщепляют и удаляют жир;

✓ смягчают и увлажняют кожу;

✓ защищают кожу от негативного воздействия окружающей среды;

✓ не проникают в глубокие слои кожи, поскольку их молекулы имеют большой размер;

✓ не забивают поры, поскольку имеют масляную консистенцию;

✓ совместно с вазелином способствуют ускоренному заживлению ранок на коже;

✓ не густеют и не образуют комедоны (чёрные точки);

✓ не вызывают аллергических реакций;

✓ делают кожу нежной и бархатистой.

Не следует сразу бояться синтезированных веществ и гоняться за натуральными. В натуральных веществах токсинов бывает столько, что отравиться или навредить себе проще простого. Например, из миндаля выжимают масло, которое может быть очень ядовитым, если полностью не удалить из него синильную кислоту. Поэтому в косметике оно не используется, его полностью заменяют синтетическим аналогом. Также опасными считаются масла болотной мяты, туи, хрена, полыни, камфары.

Даже нерафинированные растительные масла могут быть опасными, так как в них содержится канцерогенный 3-хлорпропан-1,2-диол. И тем не менее их употребляют в пищу.

Мало кто думает об этом, но в нерафинированном растительном масле содержатся частицы минерального масла. Они там появляются не потому, что загрязнены нефтью, а потому, что изначально содержатся в натуральном растительном сырьё.

Пластиковые контейнеры и полиэтиленовые пакеты

Во все века люди брали с собой еду на работу или в путешествие. Либо клали её в корзинку, либо заворачивали в бумагу или тряпицу. Но в XX веке и эта традиция поменялась.

Всё началось с изобретения полиэтилена. Однако кто и когда получил его первым, как ни странно, точно неизвестно. Одни говорят, что в 1899 году его случайно получил немецкий учёный Ганс фон Пехманн. Он дал ему название полиметилена, но вязкому смолистому веществу на практике применения не нашлось.

Другая версия, что попытки получения полиэтилена первоначально были предприняты российским учёным Г. Г. Густавсоном ещё в 1884 году, когда он применил метод полимеризации с реакцией бромистого алюминия. Но и ему не удалось достичь полного эффекта. Результатами опытов становились густые жидкости. В обоих случаях открытия не были оценены, и вскоре о них забыли.

В 1933 году инженеры Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон получили чистый полиэтилен, и уже через два года началось его промышленное производство. Вскоре начали делать телефонные кабели с изоляцией из полиэтилена.

Идея изобретения пластикового контейнера принадлежит Эрлу Сайласу Тапперу из Нью-Гемпшира. Он был из фермерской семьи. В 17 лет закончил школу и подался на заработки в Массачусетс, где через пару лет занялся ландшафтным дизайном и основал свою фирму. В 1936 году великая депрессия разорила компанию Таппера. Он много изобретал. И улучшенные чулочные подвязки, и немнущиеся брюки, и новые конструкции женских корсетов и безменов, и устройство для потрошения птицы. Но ничего не принесло ему больших доходов. В конце концов Тап-пер устроился на работу в компанию «Висколойд», подразделение по производству пластика концерна «Дюпон» в Леоминстере. Он быстро разобрался в технологии, да так, что в 1938 году купил машины для термоформовки полимеров и основал собственное предприятие «Таппер Пластикс».

Сначала фирма занималась подрядными работами для «Допона», а когда началась Вторая мировая война – стала поставлять военным пластиковые детали противогазов. После окончания войны Таппер обратил внимание на полиэтилен, технология которого была разработана химиками фирмы «Дюпон», и в военные годы пластик использовался для изоляции проводов, а в мирное время считался отходом нефтехимического производства. Тогда из пластиков «в фаворе» был бакелит, а слишком мягкий, бесцветный и лёгкий полиэтилен не внушал доверия. Чтобы сделать его тверже, в «Дюпоне» в полиэтилен добавляли наполнители, но в таком виде он почти не поддавался формовке.

А вот Тапперу за несколько месяцев экспериментов удалось разработать процесс формовки. Думая над тем, что можно изготовить, он обратил внимание на упаковки для пищевых продуктов, которые в то время делали из вощеного картона или оловянной фольги. И в 1946 году изготовил из прозрачного и эластичного полиэтилена контейнер с герметичной крышкой, который назвал «Вандербоул» («Чудесная чаша»).

Однако в первые два года изделие не пользовалось особым спросом. Пришлось Тапперу проводить рекламную кампанию. Он организовывал торговые вечеринки, сеансы демонстраций продукта в домашних условиях. И продажи пошли.

В начале XX века был изобретен целлофан. Сначала он ценился за эластичность и прозрачность, чуть позже научились делать его водонепроницаемым, что обеспечило ему широкое применение при упаковке пищевых продуктов. Целлофановые пакеты, хотя и не отличались прочностью, производились до 1957 года.

Первый полиэтиленовый пакет появился в 1957 году в США в форме простого фасовочного пакета, в который поначалу упаковывали хлеб. Полиэтиленовые фасовочные пакеты благодаря своим замечательным свойствам приобрели популярность, и вскоре упаковка из полиэтилена потеснила бумажные пакеты – примерно 30 % хлебобулочных изделий в 1966 году в Америке фасовалось только в полиэтиленовые пакеты.

Постепенно в США развился настоящий полиэтиленовый бум, который плавно перешел и в страны Европы. Начиная с 1970-х годов начали выпускать пакеты с ручками. В этот период в Западной Европе ежегодно производили до 11,5 миллионов пакетов. В начале 1980-х годов появился особо популярный пакет «майка». К 1996 году 80 % рынка упаковочных материалов заняли полиэтиленовые пакеты.

Сейчас есть несколько видов контейнеров из разных материалов.

Полистироловые контейнеры прозрачные, лёгкие, герметичные с откидной или съёмной крышкой. Чаще используются в качестве одноразовой упаковки кисломолочных продуктов, мороженого, салатов. Однако полистирол практически не подлежит вторичной переработке, посему его начинают заменять полипропиленом.

В начале 1980-х годов появился особо популярный пакет «майка»

Полипропиленовые контейнеры тоже прозрачные, лёгкие, герметичные, к тому же выдерживают высокие температуры, подходят для разогрева в микроволновке. Популярны для расфасовки готовой еды и охлажденных полуфабрикатов.

Полиэтилентерефталатные контейнеры прочные, износостойкие, однако плохо защищают от ультрафиолета и кислорода.

Контейнеры из ориентированного полистирола больше всего ценятся за прозрачность. Из вспененного полистирола – за сохранение температуры упакованного продукта в течение двух часов. Из полипропилена – за возможность разогрева в микроволновой печи.

Товары для детей

Первым и наиболее широко использующимся из продуктов, что делают из нефти для детей, являются подгузники. Верхняя влагоупорная плёнка, а также полипропиленовое покрытие резинок изготавливаются из продуктов переработки углеводородов. Наполнителем, который впитывает жидкость, является полиакрилат натрия, получаемый из акриловой кислоты, которая, в свою очередь, производится из пропилена, продукта нефтепереработки. Нижний слой представляет собой полиэтиленовую плёнку или нетканый материал, ламинированный полиэтиленовой плёнкой. Иногда может использоваться и композит – так называемый «спанбонд-мелтблаун-спанбонд» (SMS), ламинированный влагостойкой плёнкой.

Также из нефтепродуктов изготавливаются игрушки. Причём из нефти сделаны не только пластмассовые модели, но и подавляющее большинство мягких, мех и набивка которых чаще всего – стопроцентная синтетика. Из нефтепродуктов состоит и большинство гибких резиновых игрушек, поскольку они делаются из синтетического каучука.

Третьим товаром для малышей, изготавливаемым из нефти, являются соски-пустышки. Некоторые из них полностью изготовлены из продуктов переработки углеводородов, у других из пластика изготовлена только верхняя часть, а сама соска делается из натурального латекса.

Ну и из нефтепродуктов получают ткань для многих видов детской одежды, материалы для изготовления зубных щёток, элементов колясок, корпусов радионянь и других предметов обихода.

Синтетические клеи

Клей является древнейшим строительным материалом из всех известных. Ещё в эпоху неолита для соединения материалов использовали клей, вываренный из сухожилий и костей животных. Среди предметов, найденных в гробнице фараона Тутанхамона, были обнаружены животный клей, воск, смолы.

Китайцы изобрели одну из известных разновидностей клея – сургуч. Для его получения они смешивали минеральное масло и смолу сосны. Впоследствии этот вид клея получил широкое распространение в Европе, а затем и в мире. Им и сейчас запечатывают горлышки бутылок или конверты.

На Руси для получения клея использовали чешую, кости и пузыри осетровых рыб.

Крупномасштабное производство клея началось в XVII веке в Европе, а в конце XVIII века первые заводы по производству клея появились и в России.

Все виды клея можно разделить на природные и синтетические. К природным относятся костный, мездровый, желатиновый, рыбий, казеиновый.

Синтетические клеи изготавливаются в виде жидких растворов, суспензий, эмульсий.

Ещё клеи делят на органические и неорганические.

Основой органического клея служат главным образом синтетическое олигомеры и полимеры (например, фенол-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные смолы, полиамиды, полиимиды, полиуретаны, кремнийорганические полимеры, каучуки и др.) образующие клеевую плёнку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные клеи), отверждения (термореактивные клеи) или вулканизации (резиновые клеи); этим процессам иногда предшествует улетучивание растворителя.

Китайцы изобрели одну из известных разновидностей клея – сургуч

Органические клеи дополнительно подразделяются на природные и синтетические. Клеи из природных полимеров (коллагена, альбумина, крахмала) отличаются невысокой устойчивостью к действию воды и микроорганизмов. Для органических клеев из синтетических полимеров характерны высокая прочность склеивания и стойкость в различных средах.

К неорганическим клеям относят алюмофосфатные, керамические (основа – оксиды магния, алюминия, кремния, щелочных металлов), силикатные (основа – калиевое или натриевое жидкое стекло), металлические (основа – жидкий металл, например, ртуть).

История синтетических клеев

В 1901 году в Великобритании был получен патент на клей на основе фенолоформальдегидных смол, который разработал американский химик Лео Бакеланд. Особенность этих смол состояла в том, что масса становилась твёрдой только в присутствии определенных веществ, образуя устойчивые к механическому и коррозионному воздействию материалы с высокой электропроводимостью.

В 1909 году началось промышленное производство фенолоформальдегидных клеев по патентам Бакеланда. Через год французы получили патент на фенолоформальдегидные плёночные клеи, до сих пор применяющиеся в строительстве. Клей на основе нитрата целлюлозы широко используется в обувной промышленности.

В 1919 году была найдена возможность использовать ткань и бумагу в качестве основы для линейной формы фенолоформальдегидных клеев.

В 1920 году свидетельство о создании мочевиноформальдегидного клея было получено в США.

В 1920–1930-е годы учёные пытались создать клей на основе алкидных смол и эфира целлюлозы. В 1921 году выдан патент на фенолофурфуроловые клеи, а в 1923 – на клеи, в качестве основы имеющие продукты переработки сои.

В 1928 году разработаны принципы получения клея вулкалока на основе циклизированного каучука. Это был продукт взаимодействия сырой резиновой массы и серной кислоты, он до сих пор применяется в машиностроении.

В 1930 году впервые был получен резорцино-формальдегидный клей. В этот же период началось массовое применение полихлоропреновых клеев в обувной, строительной и машиностроительной промышленности.

В 1930–1935 годах всё больше стали использоваться фенольные плёночные клеи для скрепления древесины.

В 1938 году был создан меламиновый клей из меламина и формальдегида. Сам же меламин получают из карбамида.

В период с 1939 по 1945 год совершенствовались и вводились в промышленное применение клеи на основе эпоксидов, ПВА и полиизоцианатов. Также продолжилась работа над созданием клеев из ненасыщенных полиэфиров и хлоропреновых каучуков. В 1940 году появились новые клеи из гидрохлорированного каучука.

С 1941 года для соединения металлических элементов с деревянными стали использоваться фенольно-поливинилацетальные клеи.

В период Второй мировой войны первостепенной задачей стало создание клеящего материала для металлов, а также соединений, стойких в агрессивных средах. В 1942–1945 годах был создан клей для соединения металлов из модифицированных синтетических каучуков. В это же время были разработаны некоторые слоистые пластики на основе ненасыщенных полиэфиров.

Для беспрепятственного нахождения в агрессивных средах были разработаны клеи на основе фурановых смол

С 1953 года производство клея вышло на новый виток развития в СССР. Началось изготовление эпоксидных клеев, в 1959–1963 годах были разработаны модифицированные силиконовые клеи для соединения металлов.

В 1963–1966 годах были получены полиимид-ные и полисульфоновые клеи в СССР и США. Также в СССР были разработаны полибензимидазольные клеи в 1965–1967 годах. А в период 1965–1970 годов был создан анаэробный клей на основе эфиров акриловых кислот.

В настоящее время клей представляет собой незаменимый материал в таких отраслях, как строительство, машиностроение, лёгкая промышленность, медицина. И, конечно, клей широко используется в быту для соединения самых разнородных предметов.

История создания некоторых клеев

Клей ПВА (поливинилацетатный). Применяется для склеивания картона, стекла, дерева, бумаги.

Его изобрели практически одновременно два человека, причем независимо друг от друга. Один из них – немецкий доктор химии Фриц Клат, который в ходе производства винилацетата из ацетилена обратил внимание на свойство винилацетата на воздухе легко полимеризовываться, образуя плёнку высокой прочности. Образующееся твердое вещество легко соединяло разнородные поверхности, то есть работало как клей. В итоге в 1912 году он получил патент на винилацетат.

Потом американский безнесмен Фабен по этому патенту начал промышленное производство поливинилацетата. Он занимался клеящими составами, образующими твердые плёнки. Крупное производство клея он запустил в 1937 году на одном из химических заводов в Монканто (США). Достаточно дешёвый, качественный и нетоксичный клей завоевывал себе популярность очень быстро и в Америке, и в Европе.

Примерно в это же время корейский химик Ли Сын Ги, работавший в одном из университетов Японии, занимался изучением свойств поливинилового спирта и поиском способов его практического применения. В итоге он получил волокно, способное растворяться в воде. Вещество было названо вита-лоном, запатентовано в 1941 году. Виталон был тем самым материалом, который в дальнейшем будет использоваться как базовое составляющее в клее ПВА.

В ходе дальнейших исследований Ли Сын Ги открыл способ преобразования ацетилена в поливинилацетат, то есть в то же самое вещество, которое открыл раньше Фриц Клат.

Используемый в настоящее время клей ПВА отличается от того, который производился и использовался в начале XX века. Добавление пластификаторов и модификаторов позволило получить клей с более высокими свойствами адгезии, в разы повысило его морозостойкость и стабильность.

Клей универсальный «Момент» применяется для склеивания дерева, металла, кожи, резины и других материалов.

В 1973 году в Ленинградской области был построен Тосненский завод бытовой химии «Эра», в 1978 году он был пущен в эксплуатацию. Перед руководством завода стояла задача найти новую технологию производства бытового клея. По соотношению качества и цены выбор пал на немецкий клей «Паттекс» фирмы «Хенкель». Тогда была приобретена вся необходимая документация, лицензия на производство продукта и немецкое оборудование.

Специально для российских потребителей было придумано красноречивое название «Момент-1», указывающее на особенное свойство этого продукта. С 1979 года началось его промышленное производство.

В 1990-х годах концерн «Хенкель» приобрел крупный пакет акций завода и инвестировал значительные средства в развитие его технологий. В 1994 году, когда завершилась инвестиционная программа, доля концерна в уставном капитале предприятия составила 96 %, а сам завод стал называться «Хенкель-ЭРА».

Эпоксидный клей прекрасно склеивает металл, керамику, стекло, древесину и другие материалы. Можно использовать для заделывания трещин и отверстий. Применяется для отделки помещений с повышенной нагрузкой: спортклубов, офисов, салонов.

Этот клей представляет собой термореактивный синтетический продукт. Он создан как комбинация эпоксидной смолы и дополнительных компонентов: отвердителей, растворителей, наполнителей и пластификаторов.

В 1907 году, после открытия Бакеландом фенолоформальдегидных смол, была получена основа для разработки множества клеев. В 1930-х годах была получена карбамидная смола, в 1937 году – полиэфиры и в 1938 году – эпоксидные смолы.

В 1940 году швейцарская фирма «Ciba» впервые начала выпуск эпоксидного клея «Аральдит 1». Он и стал первым образцом универсального клея для широкого промышленного и бытового использования.

На сегодняшний день известны многочисленные варианты эпоксидных композиций, работающих в широком интервале температур, создающих высокопрочные соединения и обладающих длительным сроком службы.

Клей БФ был создан в 1946 году. Это результат работ известного учёного-химика Г. С. Петрова, который первым в России создал карболит – первую в истории страны пластическую массу, успешно запущенную в производство.

Буквы БФ расшифровываются как «бутираль-фенольный». Цифровой индекс в названии клея говорит о процентном содержании поливинилбутираля или поливинилацеталя. Чем больше в клее присутствуют этих компонентов, тем выше эластичность высохшего клея. Но в то же время за счет пластичности клей проигрывает в прочности.

В 1950 году известный хирург, профессор Л. Г. Школьник предложил использовать клей БФ-6 в медицине. Применение клея для защиты мелких ран и ожогов обуславливалось тем, что БФ-6 создаёт на защищаемой поверхности трудно удаляемую плёнку, обладающую дезинфицирующими свойствами.

Синтетический резиновый клей в отличие от натурального резинового клея производится из синтетического каучука. Составы бывают промышленные, бытовые, прозрачные, вязкие, жидкие. Композиция смеси даёт возможность выпускать клеи с разными свойствами и характеристиками.

В качестве растворителей и наполнителей даже в клее из натурального каучука применяют:

✓ хлорсодержащие соединения или ароматические углероды;

✓ этилацетат с нефрасом. Это соединение этилового эфира уксусной кислоты с продуктами нефтепереработки;

✓ латекс с содержанием воды;

✓ смолу и полистирол;

✓ серу, амины, оксиды металлов;

✓ пластификаторы, в качестве которых используют минеральные масла, ланолин, фталаты, сложные эфиры карбоновых кислот;

✓ стабилизаторы консистенции. Чтобы клей не превратился в гель, применяют этанол, диэтиламин.

У каждого производителя разработана собственная рецептура изготовления резинового клея.

Водостойкий клей для резины, периодически контактирующий с водой, подойдёт для ремонта обуви, лодок, кожгалантереи.

Высокопрочный каучуковый клей, устойчивый к агрессивным условиям эксплуатации, используют в строительстве, ремонте автомобилей.

Быстросохнущий состав сокращает процесс отверждения клеевых швов.

Эластичный клей для резины используют для склеивания мягких материалов. После высыхания, структура шва остается пластичной, не «дубеет», поэтому не растрескивается в процессе эксплуатации.

Маслостойкий состав применяют в работе с бензостойкими и маслостойкими материалами. Он не растворяется в агрессивной среде горюче-смазочных материалов и нефтепродуктов.

Некоторые производители выпускают универсальный клей для резины, сочетающий несколько свойств, к примеру водостойкость, эластичность и маслостойкость.

Клей из натурального каучука слабо сопротивляется воздействию агрессивных средств и повышенных температур. Поэтому производители выпускают резиновые клеи из синтетических каучуков, обладающие улучшенными рабочими характеристиками.

Хлоропреновый клей подойдёт для деревянных, стеклянных, пластиковых элементов, приклейки металлических поверхностей к резине. В качестве растворителя используются бензин, этилацетат, толуол, бензол, а также специальные добавки – глину, диоксид кремния, силикат кальция.

Состав из бутадиен-нитрильного каучука придаст клею для резины хорошую водостойкость.

Средства с кремнийорганическим каучуком застывают при наличии тетрабутоксилана. Используют для однородной по структуре резины.

Синтетический бутадиен-стирольный каучук обладает невысокими склеивающими свойствами, используется в производственных целях.

Двухкомпонентный полиуретановый клей – это раствор уретанового каучука, который широко применяется в обувном производстве.

В состав резинового клея 88 входит смесь каучука и фенолформальдегидная смола в виде двух компонентов. Универсальное средство обладает хорошей водо– и жаростойкостью, прочно склеивает резину с металлом, деревом, стеклом, бетоном, кожей, полимерами и другими материалами.

Кроме того, производители выпускают клеи на основе полисульфидов, фторсилоксана, пропиленоксидов, акрилатного каучука. Они имеют специальное назначение, не для бытовых нужд.

Продукты нефтепереработки в медицине

Применяемые вещества можно разделить на две группы.

Первая – это синтетические материалы, которые используются для производства медицинских инструментов и приборов, а в последнее время и для внедрения в организм человека. Например, искусственные суставы, искусственный хрусталик, грудные импланты, протезы.

Вторая группа – нефть и нефтепродукты, которые непосредственно применяются в лечебных процедурах. Это и сама нефть, и парафин, и вазелин, и продукты нефтепереработки, из которых делают аспирин и другие лекарства.

Вообще, сейчас в медицине «продуктов из нефти» столько, что трудно и перечислить. Это и одноразовые халаты, изготовленные из нетканого материала, или униформа, состоящая из рубашки и брюк, точно такая же синтетическая. Это одноразовая одежда для больных в операционной и бахилы. Сюда же можно отнести и медицинские маски из нетканого материала с эластичными завязками, в основе которых синтетический каучук. Разумеется, это и хирургические или просто медицинские перчатки, изготовленные с использованием синтетического же силикона. Врачи могут защищать глаза специальными очками из поликарбоната.

Сейчас в медицине «продуктов из нефти» столько, что трудно и перечислить

В операционных и процедурных кабинетах стоят специальные светильники, дающие яркий холодный свет. Жизнедеятельность пациента во время операции поддерживает специальная аппаратура, другие приборы помогают следить за состоянием больного в палате, и в каждом из этих устройств есть десятки элементов, произведенных из продукции нефтехимии.

Для быстрейшего заживления ран используется современная саморассасывающаяся шовная нейлоновая нить. Сюда же можно отнести эластичные бинты или специальный корсет из синтетического материала.

С недавних пор хирурги стали использовать для зашивания ран пластиковую нить, обладающую памятью. Эта нить способна принимать форму узла. В холодном состоянии нить стягивают узлом. Специальные фрагменты, добавленные в молекулярные цепи химическим путём, «запоминают» форму узла. Потом нить распрямляют и нагревают до 40 °С, практически до температуры человеческого тела. Химические метки немедленно реагируют на повышение температуры, и в течение 20 секунд нить сворачивается в узел, принимая прежнюю форму. Таким образом, ещё до операции хирург подбирает форму узла, которая наилучшим образом подходит для пациента и не вредит прилегающей ткани.

Полимеры используются в производстве тысяч видов различных медицинских изделий. Они в основе современных систем для переливания крови, в аппаратах искусственного кровообращения и искусственной почки, из них производятся шпатели и аппликаторы.

Создание сополимерных заменителей плазмы человеческой крови позволяет в случае необходимости до трети переливаемой пациенту крови восполнять растворами медицинских сополимеров.

На сегоднящний день синтезированы и применяются синтетические заменители различных тканей и органов человека: костей, суставов, зубов. Наилучшим образом в области протезирования зарекомендовали себя полимеры, изготовленные на основе акриловой и метакриловой кислот и используемые для замещения тазобедренного сустава и дефектов костей черепа. Сам протез делается из металла, а для изготовления поверхностей скольжения применяют сверхпрочный полиэтилен и алюмооксидную керамику.

Созданы протезы кровеносных сосудов, искусственные клапаны и желудочки сердца. Протезирование стало одним из самых распространенных видов восстановительных операций на сосудистой, главным образом артериальной системе.

Много жизней спасают аппараты «искусственное сердце-лёгкое» и «искусственная почка» с полупроницаемыми полимерными мембранами. Они используются и во время операций, и в лечении.

Полимеры и сополимеры используются для культивирования необходимых при операциях клеток и тканей, для хранения и консервации крови и костного мозга, кожи.

Полимеры используются для изготовления предметов профилактики заболеваний и ухода за больными, специальной посуды, ёмкостей и стерильной упаковки для медикаментов.

Лекарственные плёнки – эффективная альтернатива медицинским повязкам и наклейкам (пластырям), призванным защищать операционные раны и швы Эти плёнки делаются с использованием ацетона.

При производстве ацетона используется изопропанол – ещё один продукт нефтехимии. А сам он применяется в изготовлении медицинского спирта, перекиси водорода и в производстве фармацевтических препаратов. Он же – одна из ключевых составляющих рецептур антисептических средств.

Фенол синтетический – известный и широко применяемый антисептик, уничтожающий бактерии, простейшие микроорганизмы и вирусы, отлично подходит для дезинфекции поверхностей. В виде мыльно-карболового раствора позволяет обеззараживать большие площади: помещения, транспорт. А ещё фенол и его производные – важный компонент в производстве антимикробных, противовоспалительных, спазмолитических, жаропонижающих, слабительных, адренолитических, вяжущих и других лекарств. Также фенол помогает дольше сохранить вакцины, сыворотки и инъекционные препараты.

Диэтаноламин – основа сильнейшего бактериостатического антибиотика, спасающего людей при сильных бактериальных инфекциях, сепсисе, остеомиелите, пневмонии, абсцессе лёгких, отитах, инфекциях кожи и мягких тканей, инфицированных ранах и ожогах. Он помогает при инфекциях, вызванных штаммами стафилококка, устойчивых даже к пенициллину и другим известным антибиотикам.

И даже сырьё для производства хорошо всем известного йода получается в ходе химической реакции во время выработки этиленкарбоната. Без побочного продукта взаимодействия окиси этилена с двуокисью углерода, где катализатором выступает иодид калия, не обходится ни одна больница или поликлиника, ни один медицинский кабинет в садике и школе, он есть и в автомобильной аптечке.

Пропиленгликоль в фармацевтике используется в качестве наполнителя и носителя активного вещества в медикаментах и увлажнителя для лекарств наружного применения, в том числе и кремов.

Карбоксил метил-целлюлоза активно применяется как в пищевой, так и в парфюмерной и медицинской отраслях. При производстве таблеток она используется для капсулирования и таблетирования активных веществ. При изготовлении мазей придаёт смеси необходимую консистенцию.

Полиметилметакрилат – это не только оргстекло или материал, из которого изготавливается прозрачная пластиковая плёнка, в том числе для иллюминаторов самолетов, прозрачные дверцы для мебели и душевых кабин, трубопроводы и бутыли. Он же применяется и в медицине, а точнее в протезировании, поскольку совместим с костными тканями и служит материалом для изготовления эндопротезов головки бёдра, плечевой и бедренной костей.

Полипропилен известен тем, что именно из него делают одноразовые шприцы, но кроме того именно из него производят биологически инертную шовную нить для хирургии. А ещё именно он служит основой для производства капельниц (трубка, мешок для жидкости, дозатор), из него же делается и медицинская плёнка. Поскольку этот материал может долгое время выдерживать достаточно высокие температуры, не подвержен коррозиям и сопротивляется деформациям при нагрузках, то именно он идеален для изготовления корпусов ингаляторов и другого медицинского оборудования. Мало того, именно из него делают детали искусственных клапанов сердца и сосудистые протезы.

Полиуретаны помогают спасти тех, у кого сложные сердечно-сосудистые болезни. Из них создаются камеры искусственного сердца и внутрисосудистые баллоны, которыми расширяют сосуды при ишемии. А из поликарбоната делают корпуса деталей искусственных желудочков сердца. Кроме того, благодаря небольшому удельному весу, термостойкости, ударопрочности и эластичности, способности пропускать свет и рентгеновское излучение поликарбонат является одним из самых востребованных пластиков в изготовлении частей и деталей, а также корпусов для медицинского оборудования.

Также для деталей медоборудования или медицинских чемоданчиков используют АБС-пластик. Этот тройной сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола также имеет название «акрилонитрил-бутадиеновый пластик».

Поливинилхлорид (ПВХ) незаменим в производстве упаковки для лекарств и медицинских изделий, из него изготавливаются катетеры, трубки для кормления, хирургические маски, хирургические фиксирующие шины, перчатки, приборы для измерения давления, пакеты и контейнеры для хранения и транспортировки крови и внутренних органов, медицинских растворов и диализа.

Полиэтилен высокого давления крайне необходим при создании аппаратов «искусственная почка», «искусственное сердце – лёгкие». Ещё один вид полиэтилена – лавсан стал незаменим при создании специальных лент для пластики сухожилий и связок. Полиэтилены высокой плотности активно применяются в изготовлении деталей медицинских приборов и инструментов, лабораторного оборудования и футляров-стерилизаторов, в создании предметов ухода за больными. Полиэтилены низкой плотности прекрасно зарекомендовали себя в качестве материала для изготовления мягких ёмкостей различного назначения, соединительных трубок для медоборудования, протезно-ортопедических изделий. Именно из такого полиэтилена делают одноразовые шприц-тюбики, дающие возможность оперативно помочь пострадавшему прямо на месте происшествия.

Полиакрилаты нашли применение в сосудистой хирургии. Полиамиды – в изготовлении протезов и специальных хирургических нитей.

Бутилкаучук идёт на изготовление пробок для флаконов и бутылей. Кроме того, он, наряду с другими синтетическими каучуками, применяется в производстве резиновых изделий и деталей для медицинского оборудования.

Бутилацетат – продукт передела бутилового спирта, в свою очередь, полученного из пропилена, активно используется в фармацевтической промышленности в качестве растворителя для медикаментов.

В изготовлении рентгеновской плёнки используются полиэфирные смолы.

Силиконы и силиконовые соединения применяются в хирургии для контурной пластики и искусственных органов.

Одноразовые шприцы

Самые известные из медицинских инструментов сейчас – одноразовые шприцы. До них были многоразовые, а вообще шприц имеет долгую историю.

Первые шприцы, как считается, появились ещё в античности. Полагают, что в те времена шприцом пользовался, например, Гиппократ. Конечно, прибор не был похож на современный. Это была полая трубка, к которой присоединялся мочевой пузырь свиньи.

Такой вариант шприца использовался столетиями, постепенно совершенствуясь. Сохранились латунные прототипы шприцев, сделанные во Франции в XVII веке. В 1648 году французский учёный Блез Паскаль изобрёл конструкцию, состоящую из цилиндра, поршня и иглы. Но этот прибор вскоре был забыт.

Повторно шприц изобрели в 1853 году два человека независимо друга от друга. Шотландец Александр Вуд создал шприц для подкожных инъекций, а француз Чарльз Габриэль Проваз – для хирургических целей.

Шприц тогда представлял собой цилиндр из каучука, к которому была прикреплена полая игла. Действовал шприц за счет поршня с металлическим штырем, на котором были насечки. Используя эти насечки, доктор мог отследить дозировку лекарственного препарата.

Позднее появились и стеклянные шприцы. Сконструировал первый стеклянный шприц французский мастер-стеклодув Фурнье в 1894 году. Изобретение весьма заинтересовало компанию «Люэр», которая перекупила патент и запустила производство стеклянных шприцев с комплектом металлических игл. Так в 1906 году появился шприц «Рекорд» со стеклянным цилиндром, запаянным в металлические колечки, и поршнем с резиновыми уплотнителями.

Самые известные из медицинских инструментов сейчас – одноразовые шприцы

Идея создать одноразовый шприц пришла в голову человеку полвека спустя. В 1956 году 27-летний фармацевт и ветеринар Колин Мердок летел в самолете и задумался о том, что вакцинацию животных можно упростить, если запаять лекарственный препарат в шприц заранее. Так появился одноразовый инструмент для инъекций. Первые его шприцы были стеклянными, но ведь стекло намного дороже пластика. И довольно быстро Мердок предложил делать пластиковые шприцы. Придуманный им одноразовый шприц можно было использовать не только в ветеринарной практике, но и при лечении людей. С 1961 года одноразовые шприцы начали выпускаться в промышленных масштабах. Занялась этим «Becton Dickinsonand Company».

Такие шприцы дёшевы, не нуждаются в долгой стерилизации, готовы к использованию сразу после извлечения из упаковки.

Интраокулярные и контактные линзы

Искусственный хрусталик, а по-другому «интраокулярная линза» (ИОЛ) – это пластиковая линза, вставляемая в глаз для замены собственного хрусталика из-за его помутнения или для коррекции зрения. Искусственный хрусталик состоит из оптической части, которая обеспечивает его основную функцию, и фиксирующих элементов, которые позволяют безопасно и надёжно закрепить оптику в глазу.

Первые искусственные хрусталики изготавливались из оргстекла (полиметилметакрилата). В последние годы появились линзы из эластичных материалов, которые позволяют хирургу складывать линзу при имплантации с помощью специальных инжекторов или пинцетов, обеспечивая возможность проводить операцию через малые разрезы.

Искусственный хрусталик, как правило, снижает зависимость человека от очков, но при имплантации стандартной (монофокальной) ИОЛ человеку всё равно требуются очки для чтения и другой работы на близком расстоянии.

Интраокулярные линзы делятся на «жёсткие» и «мягкие».

«Жёсткие» имеют негибкую, постоянную форму, поэтому для их имплантации требуется большой операционный разрез и последующее наложение швов. «Мягкие» линзы изготавливаются из эластичных синтетических полимеров, и при операции разрез делается не более 2,5 мм, швы накладывать не нужно.

А есть линзы, которые заменяют очки. Это контактные линзы, надевающиеся непосредственно на роговицу глаза. Они помогают корректировать нарушения зрения: близорукость, дальнозоркость, астигматизм и пресбиопию. Ещё есть линзы без коррекции зрения, которые меняют цвет глаз. В некоторых случаях линзы назначаются с лечебной целью для защиты поверхности глаза.

Впервые идею использовать оптическую коррекцию зрения высказал Леонардо да Винчи в 1508 году. Среди его набросков есть чертеж шара, заполненного водой, через который человек с плохим зрением лучше видел. Есть у него и схемы линз – прообраз современных контактных линз. В 1637 году Рене Декарт придумал прибор, состоящий из стеклянной трубки, заполненной водой, к одному концу которой было прикреплено увеличительное стекло, а другой конец приставлялся к глазу. Потом английский физик Томас Юнг улучшил прибор Декарта, применив более короткую трубку. В 1888 году немецкий физиолог Адольф Фик описал первую стеклянную линзу, обладающую оптической силой. Изготовил же первую линзу и внедрил её во врачебную практику в 1889 году немецкий офтальмолог и изобретатель Август Мюллер. Он защитил докторскую диссертацию на тему «Очки и роговичные линзы». Первые линзы Август Мюллер применил для коррекции зрения при близорукости.

До 1960-х годов контактные линзы изготавливали только из оргстекла. Эти «жёсткие» линзы были некомфортны в ношении, вызывали ощущение инородного тела в глазу и не пропускали к роговице глаза необходимый для её нормального функционирования кислород.

В 1960 году чешский учёный Отто Вихтерле изобрёл способ изготовления мягких контактных линз из гидрофильного полимера. Полимер поглощал воду и после насыщения водой становился очень мягким и эластичным. Линзы из гидрофильных полимеров стали называть гидрогелевыми контактными линзами. Компания «Bausch and Lomb» выкупила права на производство и продажу мягких контактных линз и начала их производство. Продажи начались с 1971 года.

В 1998 году компания «Ciba Vision» («Алкон») выпустила на рынке Мексики первые силикон-гидрогелевые контактные линзы. Они могли пропускать к роговице глаза больше кислорода, что важно для здоровья глаз.

В 2012 году эта же компания выпустила первые линзы из водоградиентного материала. Внутри линзы находится силикон-гидрогелевая основа с низким содержанием воды, поверхность линзы состоит из геля с высоким влагосодержанием.

Мягкие контактные линзы носят около 90 % пользователей контактных линз в мире. Они бывают гидрогелевые и силикон-гидрогелевые.

Жёсткие контактные линзы применяются в основном для коррекции зрения в сложных случаях (например, при высоких степенях астигматизма, при неправильном астигматизме, при кератоконусе) и в ортокератологии. Жёсткие линзы хорошо сохраняют форму, поэтому обеспечивают высокое качество зрения. Современные жёсткие линзы изготавливают из материалов, производимых на основе силикона. Такие материалы обладают очень высокой газопроницаемостью, поэтому их называют жёсткими газопроницаемыми контактными линзами.

Гидрогелевые полимеры содержат больше воды. Чем больше её содержание, тем больше линза пропускает кислорода к роговице глаза. Однако с увеличением содержания воды гидрогелевые линзы становятся слишком мягкими и непрочными, и с ними трудно обращаться.

Силикон-гидрогелевые полимеры содержат меньше воды и имеют бóльшую кислородную проницаемость за счёт силиконовой составляющей. Кислородная проницаемость силикон-гидрогелевых линз обычно в 4–6 раз выше, чем гидрогелевых, поэтому такие линзы называют «дышащими». Благодаря этому силикон-гидрогелевые линзы можно носить долго, и роговица глаза не будет испытывать недостатка в кислороде. Силикон-гидрогелевые линзы более плотные и хуже смачиваются. Однако они не запотевают при изменении температуры и ими можно непрерывно пользоваться в течение 30 дней.

В последние 20 лет получили широкое распространение прогрессивные очковые линзы. Их конструкция предусматривает разную оптическую силу в разных частях линзы, что позволяет человеку комфортно и четко видеть и вблизи, и в даль, и на средних расстояниях.

Лечение нефтью

Нефтепереработка даёт медицине не только материалы для приборов, одежды, инструментов, но и непосредственно лекарства. Можно назвать аспирин, фенилсалицилат, вазелин, стрептоцид, антибиотики, различные антисептики и противоаллергические вещества.

Однако с древних времён люди лечились и самой нефтью. Только не любой, а нафталанской.

Нафталанская нефть – лечебная нефть, добываемая в городе Нафталан. В переводе с азербайджанского «нафталан» означает «место, где находится нефть». В данном случае понятие «нефть» весьма условное, так как это не полноценная нефть в привычном понимании, а первичный продукт, или молодая нефть. В эту субстанцию постепенно добавляются другие примеси. Лечебная нефть существенно отличается от промышленных видов. В нафталанской нефти нет вредных паров бензина и керосина, а есть большое количество ценных смазочных масел, сравнительно большой удельный вес и при этом абсолютная чистота.

Есть легенда о том, как были открыты целебные свойства нафталанской нефти. Много столетий назад торговый караван шел мимо места, где сегодня расположен город Нафталан. Там путешественники увидели многочисленные озёра с мутной водой. Они отгоняли от подозрительных водоемов своих верблюдов, но одному, самому слабому и больному, позволили напиться и остаться умирать, чтобы тот более не мучался. На обратном пути караванщики встретили покинутого спутника – верблюд был совершенно здоров. Ему помогла маслянистая жидкость, находившаяся под мутью воды. Люди намазали ею свои раны и исцелились.

В XIII веке известный путешественник Марко Поло, путешествовавший по Азербайджану, написал в своём трактате «О Большой Татарии»: «…там есть большой колодец с маслянистым веществом, которым можно навьючить много верблюдов. Оно употребляется не для питания, а для смазывания при кожных заболеваниях у людей и скота, равно как и при других недугах».

Верблюжьими караванами в бурдюках вывозилась лечебная нефть в Иран, Турцию, Крым, Индию и в другие страны.

В XIX веке нафталанская нефть добывалась из неглубоких скважин-колодцев, которые выкапывались вручную. В 1890 году первую буровую скважину заложил здесь немецкий инженер Э. И. Егер. Первоначально он предполагал освоить коммерческое производство нафталана как горюче-смазочного материала, однако эту идею не удалось осуществить из-за технической характеристики нафталанской нефти и отсутствия горючести у материала. При этом Э. И. Егер обратил внимание, что, по рассказам очевидцев, с давних времен в искусственно созданных водоемах с нафталанской нефтью купались люди. Получив результаты лабораторных анализов, он узнал о лечебных свойствах данного продукта и решил построить небольшое предприятие по выпуску мази. Дело оказалось очень успешным, и нафталанская мазь превосходно продавалась за рубежом. Каждый японский солдат во время русско-японской войны имел банку с нафталаном, способствующим заживлению ран и предохраняющим от обморожения.

Первое официальное сообщение в России о применении нафталана в лечебных целях было сделано в 1896 году на заседании Кавказского медицинского общества в Тифлисе врачом Ф. Г. Розенбаумом, который употреблял его при ожогах, острой и хронической экземе, себорее, псориазе, ранах и растяжениях, болях ревматического характера. По его данным, нафталановая нефть ускоряла процесс рубцевания, обладала антисептическим, противовоспалительным действием. В 1920 году месторождение нафталанской нефти было национализировано после установления в Азербайджане Советской власти. Завод по производству мази был построен в 1926 году, а исследование действия мази на организм человека и животных началось в 1928 году. Во время Советской власти были исследованы свойства нафталанской нефти, химический состав, было опубликовано свыше 1000 научных исследований.

Нафталанская нефть представляет собой густую массу сиропообразной консистенции чёрно-бурого или коричневого цвета с оливковым оттенком со своеобразным нефтяным запахом. В её состав входят углеводороды ароматической группы, нафтеновые углеводороды, смолистые вещества, нафтеновые кислоты, сера, соединения на основе азота, цинк, медь, марганец, бор, литий, бром, йод и пр. микроэлементы.

Лечебные свойства данной нефти обусловлены наличием в её составе нафтеновых углеводородов, которые являются составной частью многих гормонов и ферментов.

Именно поэтому нафталанская нефть оказывает противовоспалительный, обезболивающий, сосудорасширяющий, антиаллергический эффекты, способствует повышению сопротивляемости организма и процессам регенерации, усиливает обменные процессы, стимулирует репродуктивные процессы.

Эту нефть добывают буровым способом и используют для разнообразных процедур, для изготовления косметических средств, лечебных мазей и растворов. Лечение с использованием нафталанской нефти позволяет бороться с проявлениями более чем 70 заболеваний разных групп органов и систем.

Нефть используют не только ввиде лечебных ванн, но и в виде тампонов, для смазывания слизистых оболочек дёсен, горла и носа, для ингаляций. Для этого нефть сначала очищают от смол.

Эта нефть очень хорошо помогает при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата. Для этого пациентам назначают нафталановые ванны: общие, сидячие и камерные. В некоторых случаях проводят нафталановые смазывания с обогревом лампой соллюкс.

Для приема ванн с лечебной нефтью используют природный, неочищенный нафталан. Конкретное расписание лечения зависит от общего состояния пациента, сложности заболевания и наличия сопутствующих заболеваний.

Лечение нафталаном проводится вне стадии обострения при ревматическом артрите и полиартритах (подагрическом, бруцеллезном, посттравматическом), деформирующем остеоартрозе, остеохондрозе и спондилезе позвоночника, болезни Бехтерева, миозитах, миалгиях, бурситах, тендовагинитах и миофасциитах.

При заболеваниях кожи нафталанская нефть также незаменима. При псориазе нафталан значительно уменьшает проявления псоратических бляшек. После первого курса нафталанотерапии практически 100 % пациентов наблюдают эффект уменьшения высыпаний, а в течение месяца после санаторного лечения большинство бляшек бледнеет.

При кожных болезнях нафталанскую нефть применяют в виде общих, сидячих и камерных ванн и в виде местных смазываний проблемных участков кожи. Для смазываний используют обессмоленный нафталан, то есть нефть, которую предварительно очистили от смолистых соединений. Во время процедур тёплая нефть расширяет поры кожи, нефть впитывается в кожу, а затем попадает в кровь.

Нафталаном успешно лечат псориаз, экзему, атопический дерматит, себорею, пиодермию, крапивницу, склеродермию, пролежни, торпидные язвы, ихтиоз, кератодермию. В этих случаях нефть действует как природное противовоспалительное, антигистаминное и анальгетическое лекарство. Благодаря уникальному составу нафталан при заболеваниях кожи снимает воспалительные проявления болезни, убирает боль и зуд.

Также нафталаном успешно лечат гинекологические, неврологические заболевания, заболевания мочеполовой и сердечно-сосудистой систем.

Лекарства из нефти

Про вазелин и парафин было написано выше, а ещё при перегонке нефти получают нашатырный спирт, хлороформ, ароматические углеводороды и их производные и азотистые соединения. Из фенола – компонента нефти – производят антибиотики, антисептики, успокоительные, антигистаминные, обезболивающие, обеззараживающие препараты.

Наиболее известное лекарственное средство из нефти – аспирин.

В 1827 году из эфирного масла кустарника таволга была выделена салициловая кислота. Стало понятно, почему таволга обладает лечебными свойствами. В 1874 году учёные открыли принцип изготовления этой кислоты из фенола, продукта переработки нефти. Сейчас из салициловой кислоты делают ещё и антисептик фенилсалицилат, применяемый для лечения колитов и других болезней желудочно-кишечного тракта, и парааминосалициловую кислоту, применяемую в изготовлении препаратов против туберкулеза.

На основе сульфаниламидов в начале XX века создавали устойчивые красители. Однако учёные выяснили, что компонент краски, распадаясь в организме, образует соединение с терапевтическим действием. Это случилось в 1908 году. Через двадцать лет на основе сульфаниламида был синтезирован азокраситель пронтозил, у которого и была открыта сильная активность против стрептококков. Пронтозил назвали красным стрептоцидом, а сульфаниламид – белым стрептоцидом. Широкое применение в медицине получил именно белый стрептоцид.

К концу 1930-х годов сульфаниламиды производили в Великобритании, США и Советском Союзе. В СССР ими занимались сразу два научных центра – в Москве и Свердловске. Причем на кафедре органической химии Уральского индустриального института к 1937 году синтезировали больше 25 разных препаратов. Один из них – сульфапиридин – стал широко известен как «сульфидин». Процесс его получения уральские учёные описали и опубликовали на четыре месяца раньше британских учёных. В 1942 году на Свердловском заводе медпрепаратов началось промышленное производство сульфидина. До этого порошок синтезировали в небольших лабораториях и тут же отправляли в госпитали и больницы. В 1944 году учёные кафедры Уральского индустриального института получили патент на сульфанил-стрептоцид, который использовали для лечения бациллярной дизентерии. В 1944-м появилась «паста Постовского» – комбинация стрептоцида с бентонитовой глиной, которую использовали для лечения незаживающих ран и ожогов.

Уже после войны бактериальные инфекции начали лечить менее токсичным пенициллином, и сульфаниламиды постепенно отошли на второй план.

В 1941–1942 годах в индивидуальном пакете первой помощи каждого американского солдата были два сульфопрепарата, которые применяли, чтобы не допустить инфицирования тяжёлых ран. Кристаллическим сульфаниламидом посыпали открытую рану, таблетки сульфадиазина принимали перед операцией.

Известно, что премьер-министр Великобритании Уинстон Черчиль принимал таблетки сульфапиридина британского производства и таким образом вылечил пневмонию, которую подхватил во время визита в Северную Африку в 1943 году.

Из других компонентов переработки химии можно назвать, например, пропиленгликоль. Он обладает небольшим бактерицидным эффектом, ускоряет процесс проникновения полезных веществ в клетки тела, смягчает кожу и уменьшает отечность. Именно поэтому пропиленгликоль используется при производстве многих ингаляционных средств, лечебных и массажных мазей, сиропов, медицинских инъекций.

Умение пропиленгликоля растворять и смешивать субстанции, которые не смешиваются между собой (например, жир и вода), позволило выпустить на рынок жидкие витамины, содержащие одновременно жиро– и водорастворимые витамины.

Медицинский вазелин, то есть вещество высшей степени очистки, помогает людям с сухой и чувствительной кожей, подверженной дерматиту, псориазу и экземе. Также дерматологи отмечают, что вазелин помогает при псориазе ногтей – его следует наносить под ногти для предотвращения развития инфекций.

Вазелин создаёт на коже плёнку, которая препятствует испарению влаги и защищает поражённые участки. Он влияет на заживление ран после ожогов и порезов.

Также в производстве лекарств активно применяют петролатум. Часто считают, что это ещё одно название вазелина, но это не так. Белый петролатум – это полностью очищенный, рафинированный петролатум, который не имеет запаха и цвета, обладает длительным сроком годности. Петролатум помогает восстанавливаться поврежденной коже. Выше уже упоминалось, что он активно применяется в косметике. Но с теми же целями (временно снимает боль, связанную с волдырями на коже и герпесом, уменьшает сухость кожи, смягчает проявления герпеса) он применяется и в медицине.

Особо эффективен белый петролатум, произведенный на базе нафталанской нефти. Нафтеновые углеводороды этой нефти включают в себя вещество, входящее в состав многих ферментов, гормонов и прочих физиологически активных веществ, которые обладают болеутоляющим, противовоспалительным, сосудорасширяющим, антиаллергическим свойством, а также свойством, активирующим интенсивность трофических функций и обменных процессов. Именно поэтому нафталанская нефть способствует устранению воспалительных процессов, уменьшению болей, улучшению кровообращения.

Аспирин

Лекарства, изготовленные из ивы и других богатых салицилатом растений, описывались ещё в древнешумерских глиняных табличках, есть о них сведения и в древнеегипетском папирусе Эберса. Гиппократ писал об использовании отвара коры белой ивы в сочетании с маковой настойкой как жаропонижающего и обезболивающего средства около 400 года до нашей эры.

В XVIII веке экстракт коры ивы был признан действующим на лихорадку, боль и воспаление Британским Королевским Обществом. В XIX веке фармацевты экспериментировали с различными химическими веществами, выделяемыми из коры ивы.

В медицине кора ивы называлась Salicis cortex и активно использовалась, но у неё был существенный побочный эффект: она вызывала сильную боль в животе и тошноту.

В стабильной форме, пригодной для очистки, салициловая кислота была впервые выделена из ивовой коры итальянским химиком Рафаэлем Пириа в 1838 году. А синтезировал её Шарль Фредерик Жерар в 1853 году.

В 1859 году профессор химии Герман Кольбе из Марбургского университета выяснил химическую структуру салициловой кислоты, и через 15 лет в Дрездене начала работать первая фабрика по её производству. В 1875 году для лечения ревматизма и в качестве жаропонижающего средства был применён салицилат натрия. Вскоре было выяснено, что он помогает и при подагре.

10 августа 1897 года Феликс Хоффман из фирмы «Байер АГ» впервые получил образцы ацетилсалициловой кислоты в форме, возможной для медицинского применения. Ему удалось получить салициловую кислоту химически чистой и в стабильной форме. Фирма зарегистрировала новое лекарство под торговой маркой «аспирин». Согласно законам Германской империи того времени, химические соединения не подлежали патентованию, но можно было зарегистрировать уникальный товарный знак.

Придумали название следующим образом. По латыни таволга называется Spiraea ulmaria. Именно из её эфирного масла ещё в 1827 году была впервые выделена салициловая кислота. К четырём буквам «spir» приставили «a», чтобы подчеркнуть особую роль реакции ацетилирования, а справа – для благозвучия и в соответствии со сложившейся традицией – «in», как в названиях многих лекарств.

Уже в 1899 году первая партия этого лекарства появилась в продаже. Изначально был известен лишь жаропонижающий эффект аспирина, позднее выяснились также его болеутоляющие и противовоспалительные свойства. В первые годы аспирин продавался как порошок, а с 1904 года – в форме таблеток.

В косметологии парафин восстанавливает вялую, потерявшую упругость и гладкость кожу, и также обезвоженную и обветренную кожу

Парафинотерапия

Известно, что в Древнем Риме знатным патрициям делали парафиновые обёртывания перед началом массажа, чтобы разогреть и расслабить мышцы.

Парафин в официальной медицине начал применяться с 1902 года, когда процедуру прогревания с помощью парафина предложил французский врач Барт де Сандфор. Он взял парафин как заменитель лечебной грязи у больных ревматизмом с поражением суставов. В 1904 году он опубликовал работу о парафинолечении, но другие медики отнеслись к ней равнодушно или с недоверием.

Однако немного времени спустя, когда началась Первая мировая война, парафин начали применять, и это давало хорошие результаты при ликвидации остаточных явлений после перенесенных ранений и травм.

В дальнейшем парафинолечение получило распространение как один из видов теплолечения при болезнях опорно-двигательного аппарата, периферических нервов, травмах, некоторых кожных болезнях.

Эффективность парафинотерапии при лечении больных и раненых во время Великой Отечественной войны способствовала её более широкому использованию и дальше, в послевоенное время.

Парафинотерапия применяется с лечебно-профилактическими целями в физиотерапевтических кабинетах больниц, поликлиник и санаториев. Тёплый парафин можно нанести на любой участок тела: лицо, руки, ноги, бёдра и живот. Такие компрессы применяются при лечении артритов, вывихов, растяжении мышц. В косметологии парафин восстанавливает вялую, потерявшую упругость и гладкость кожу, и также обезвоженную и обветренную кожу.

Нефть в пищевой промышленности

Одной из самых серьёзных проблем в мире до сих пор остается голод и недоедание. И хотя проблемой «золотого миллиарда» населения Земли является переедание и ожирение, остальные 6 миллиардов живут не слишком хорошо. Ежегодный разрыв между необходимым количеством белковых продуктов и потребляемым населением Земли составляет более 6 миллионов тонн и год от года возрастает, поскольку население планеты увеличивается.

Учёные смогли разработать технологии, чтобы с помощью дрожжей, бактерий, одноклеточных водорослей и микроорганизмов превращать углеводы, спирты, парафины, нефть, траву в дешёвый полноценный пищевой белок, содержащий все незаменимые аминокислоты. Переработка всего 2 % ежегодной мировой добычи нефти позволит произвести до 25 миллионов тонн белка – количества, достаточного для питания 2 миллиардов человек в течение года. Этот метод называется микробиологическим синтезом.

Технология производства микробной биомассы как источника ценных пищевых белков была разработана ещё в начале 1960-х годов. Тогда стало понятно, что есть возможность выращивания микробов на углеводородах нефти для получения «белка одноклеточных организмов». В итоге учёные получили продукт, состоящий из высушенной микробной биомассы, выросшей на метаноле.

Однако в связи с ростом цен на нефть и продукты её переработки такое производство стало экономически невыгодным, проще стало получать белок из соевой и рыбной муки. К концу 1980-х годов заводы по получению микробной биомассы были демонтированы.

Более перспективным оказался другой вариант: получение грибной биомассы и полноценного грибного белка (микопротеина) с использованием в качестве субстрата смеси парафинов нефти, растительных углеводов из пищевых отбросов, минеральных удобрений и отходов птицеводства. Такой белок могут производить мицелиальный гриб Endomycopsis fibuligera и дрожжеподобный грибок Candida tropicalis (один из возбудителей кандидозов и кишечных дисбактериозов у людей).

В Советском Союзе в начале 1960 годов академик Александр Несмеянов, президент Академии наук СССР и ректор МГУ, предложил способ получения синтетических белков из отходов нефтехимического производства. С помощью его технологии можно получать мясные и молочные продукты, искусственную икру. Первое направление исследования: из нефтепродуктов научились синтезировать аминокислоты, основу белков. Второе направление: выращивали на углеводородах нефти дрожжи, из которых потом получали пищевые белки. С помощью технологии Несмеянова можно было получить мясные и молочные продукты, которые были в 4–5 раз дешевле, чем обычные мясо и молоко. Правда, структуру настоящего мяса из синтетического белка воспроизвести не удалось, зато учёные получили колбасы и мясные полуфабрикаты, фарш, котлеты. Эти эксперименты начали сходить на нет после смерти Несмеянова. Белок из нефти в массовом производстве так и не появился. Синтезированный белок шёл на корм скоту.

Сейчас продукты нефтепереработки настолько активно используются в пищевой промышленности, что все их перечислить просто невозможно. К тому же они проходят такой долгий путь превращений, что от нефти там остаётся только название.

Например, пропиленгликоль. Это высокогигроскопичное вещество. Впитывая влагу из воздуха, он помогает сохранить свежесть продуктов, увеличивает срок их хранения, стимулирует процесс смешивания разных фракций продуктов. После дополнительной обработки пропиленгликоль превращается в пищевую добавку Е1520, безопасность которой признана большинством стран мира. Её используют при производстве искусственных ароматизаторов, пива, безалкогольных напитков, приправ, специй, загустителей, стабилизаторов жиров, выпечке кондитерских и хлебобулочных изделий.

Или пищевая добавка Е129 с красивым названием «Красный очаровательный АС». Тёмно-красный порошок, растворимый в воде, обычно используется в качестве натриевой соли, но также может использоваться в форме кальциевых и калийных солей. Раньше его производили из каменноугольной смолы, сейчас – в основном из продуктов нефтепереработки. E129 может присутствовать в полуфабрикатах выпечки, шоколадных батончиках, смеси для желе, сухих завтраков, шоколадных бисквитах и т. д.

Также из нефтепродуктов производятся многие красители, консерванты, стабилизаторы, эмульгаторы, усилители вкуса. Например, бензоат натрия широко применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта для мясных и молочных продуктов. Подавляет развитие микроорганизмов, бактерий, плесневых грибов, дрожжей.

Ванилин

Всем известный ванилин – искусственный заменитель дорогой натуральной ванили. Его тоже делают из нефти.

Ваниль культивировалась как ароматизатор ещё жителями доколумбовой Америки; ацтеки использовали её как ароматизатор для шоколада. Европейцы познакомились как с шоколадом, так и с ванилью около 1520 года.

В малых концентрациях природный ванилин содержится в оливковом масле, сливочном масле, малине и плодах личи. Выдержка в дубовых бочках придаёт ванильный аромат некоторым винам и спирту. В других пищевых продуктах ванилин выделяется при термообработке – так, например, ванилин вносит вклад в аромат кофе, кленового сиропа и блюд из цельных злаков, включая тортилью и овсяную кашу.

Ваниль культивировалась как ароматизатор ещё жителями доколумбовой Америки

Ванилин составляет 2 % сухого веса обработанных семян ванили, и он является главным ароматизатором среди 200 других ароматических веществ этого растения. В сушёных стручках высокого качества относительно чистый ванилин может быть виден как белая пыль или «иней» снаружи стручка.

Впервые ванилин был выделен в относительно чистом виде в 1858 году Теодором Николя Гобле, который получил его выпариванием экстракта ванили и последующей перекристаллизацией полученного вещества из горячей воды.

В 1874 году немецкие учёные Фердинанд Тиман и Вильгельм Хаарман определили его химическую структуру и нашли способ синтеза ванилина из кониферина, найденного в сосновой коре. Тиман и Хаарман основали компанию и начали первое промышленное производство ванилина в Хольцминдене (Германия). В 1876 году Карл Реймер синтезировал ванилин из гваякола.

В это время уже был доступен полусинтетический ванилин, производимый из эвгенола и найденный в гвоздичном масле. Запатентованная формула синтетического ванилина стала известна в 1894 году.

Синтетический ванилин стал значительно более доступен в 1930-х годах, когда производство из гвоздичного масла было вытеснено производством из лигнин-содержащих отходов, образующихся при производстве бумаги.

Сейчас же большинство ванилина производят из нефтехимического сырья. Это двухстадийный процесс, в котором гваякол реагирует с глиоксиловой кислотой с образованием ванилилминдальной кислоты, которая затем в результате определённых реакций преобразуется в ванилин.

Жевательная резинка

Прообразы жевательной резинки археологи находят регулярно. Древнейший из них на сегодняшний день, найденный в Юли-Ий в Финляндии, датируется периодом неолита. То есть уже пять тысяч лет назад люди любили пожевать чего-нибудь.

Древние греки жевали смолу мастичного дерева для освежения дыхания и очистки зубов от остатков пищи. Для этого использовался и пчелиный воск. Племена майя использовали в качестве жевательной резинки застывший сок гевеи – каучук. На севере Америки индейцы жевали смолу хвойных деревьев, которую выпаривали на костре.

В Сибири применялась так называемая сибирская смолка, которой не только чистили зубы, но и укрепляли дёсны, а также лечили различные болезни. Ещё там жуют засохшую смолу лиственницы: собирают твёрдые натёки на стволах и пережёвывают во рту крошащиеся кусочки, которые по консистенции приобретают свойства жевательной резинки. Такие же свойства появляются и у сосновой смолы, когда она долго находится в воде, например, при сплаве древесины.

В Индии и Юго-Восточной Азии прототипом современной жевательной резинки стала смесь листьев перечного бетеля, семян арековой пальмы и извести. Этот состав не только дезинфицировал полость рта, но и считался афродизиаком. В некоторых азиатских странах его жуют до сих пор.

В Европе что-либо жевать начали в XVI веке, когда из недавно открытой Вест-Индии привезли табак. Причем в следующие века попытки заменить жевательный табак на воск, парафин или другие вещества не увенчались успехом.

В 1848 году американец Джон Кёртис решил выставить на витрины своей лавки продукт из хвойной смолы. Кёртис резал смолу на кусочки, заворачивал в обвертку и продавал по цене 1 цент за 2 штуки. Первые жвачки назывались «Белая гора», «Сливки с сахаром» и «Лакричник Лулу».

В 1869 году это начинание подхватил фотограф из Нью-Йорка Томас Адамс. В течение двух лет он совершенствовал производство жвачки из каучука и получил патент на станок для выпуска жевательной резинки. Впоследствии многие американцы вносили свои изменения в процесс производства жевательной резинки, изменяли её форму, вкус и цвет. Одним из таких изобретателей стал Джон Колган, который впервые добавил ароматизаторы и сахар в резиновую массу. Но сам патент на данное изобретение был выкуплен торговцем мыла и пекарского порошка Уильямом Ригли. Именно он основал компанию, которая под его руководством стала одним из лидеров на рынке жевательной резинки в США.

Первая фабрика по производству жевательной резинки была основана в городе Бангор (штат Мэн, США). Благодаря конвейерному производству жевательная резинка превратилась в товар, а мода на жевание резинки распространилась из Америки по всему миру.

Современная жевательная резинка состоит в первую очередь из жевательной основы, а это синтетические полимеры, в которую иногда добавляют компоненты, получаемые из сока дерева Саподилла или из живицы хвойных деревьев.

Каждый производитель использует свой состав основ, который может включать разные материалы, например латекс и полиизобутилен. На долю полиизобутилена приходится 20–30 % массы жевательной основы. Остальное – это подсластители, красители, вкусовые и ароматизирующие добавки.

Пищевой полиизобутилен идеально подходит в качестве основы для жевательной резинки. Он абсолютно безвреден, нетоксичен и сертифицирован для применения в пищевой промышленности. Благодаря ему жевательная резинка обладает гибкостью и пластичностью, легко совместима с другими компонентами, имеет натуральный вкус и долго сохраняет аромат. Кроме этого, полиизобутилен позволяет производить жевательную массу с различной степенью мягкости, так как одни потребители любят мягкую жвачку, а другим хочется более упругой жевательной резинки.

За ароматическо-вкусовой состав жвачки отвечают красители и ароматизаторы, которые зачастую тоже делаются из продуктов нефтепереработки.

Чипсы и солёные снеки

В 1968 году учёные корпорации «Проктор энд Гембл» разработали синтетический жир олестра с нулевой калорийностью, который стал диетической альтернативой растительным и животным жирам. Производители стали добавлять его в чипсы и прочие продукты для перекусов. Делается олестра из минерального масла, произведенного из нефти, поэтому она не прогоркает.

Из-за особого строения молекул пищеварительные ферменты человека не в силах расщепить этот синтетический жир, и он выводится из организма практически без изменений. Правда, иногда он оседает в кишечнике, где накапливается и провоцирует воспаление и развитие различных болезней. А ещё мешает усвоению некоторых полезных веществ, например бета-каротина и жирорастворимых витаминов. Поэтому производители теперь в продукты с олестрой добавляют витамины A, D, E и К.

Экологические проблемы нефтедобычи и нефтепереработки

Проблемы начинаются уже с подготовки места для добычи нефти. Чтобы подготовить территорию, нужно расчистить её для установки буровых скважин, установить трубопровод для транспортировки нефти, создать подъездные пути. Это всё происходит на местах, где растет лес, сейчас в основном тайга или тундра. При подготовительных работах уничтожается экосистема того места, где будет вестись добыча. Загрязняются леса, уничтожается растительный мир, животные покидают привычные места обитания.

Если нефть добывают в море, то наносится вред растительному и животному миру морей и океанов. Бурение скважин на шельфах чревато утечками маслянистой жидкости. Маслянистая плёнка препятствует естественным процессам, изменяет условия проживания живых организмов.

Далее начинаются проблемы с перевозкой добытой нефти к местам переработки.

Наиболее опасна для экологии перевозка на танкерах. Танкеры нового поколения оснащены резервуарами увеличенной вместимости. Экономически супертанкеры выгодны, но если произойдет авария, ущерб природе будет огромный.

Кроме того, авария может произойти и на самой буровой платформе, как это случилось 20 апреля 2010 года в Мексиканском заливе. Тогда произошла авария на буровой платформе, которая принадлежала компании «Бритиш Петролеум». Погибли 11 человек, в море вылилось около 5 миллионов баррелей сырой нефти.

На платформе произошёл пожар и взрыв. Пожар длился более 35 часов, затушить его безуспешно пытались с пожарных судов, которые прибыли на место аварии. 22 апреля платформа затонула в водах Мексиканского залива.

С 20 апреля по 19 сентября продолжалась ликвидация последствий аварии. К концу апреля нефтяное пятно достигло устья реки Миссисипи, а в июле 2010 года нефть была обнаружена на пляжах американского штата Техас. Кроме того, подводный нефтяной шлейф растянулся на 35 км в длину на глубине более чем 1000 метров. Площадь нефтяного пятна составила 75 тысяч квадратных километров.

После аварии акватория Мексиканского залива была на одну треть закрыта для промысла, при этом был введён практически полный запрет на рыбную ловлю.

1100 миль побережья штатов от Флориды до Луизианы были загрязнены, на берегу постоянно находили погибших морских обитателей. В частности, были обнаружены мёртвыми около 600 морских черепах, 100 дельфинов, более 6000 птиц и множество других млекопитающих. В результате разлива нефти в последующие годы повысилась смертность среди китов и дельфинов. По подсчётам экологов, смертность дельфинов вида афалина увеличилась в 50 раз.

Танкеры нового поколения оснащены резервуарами увеличенной вместимости

Тропические коралловые рифы, расположенные в водах Мексиканского залива, также понесли колоссальный урон.

Нефть просочилась даже в воды прибрежных заповедников и болот, играющих важную роль в поддержании жизнедеятельности животного мира и перелётных птиц.

Только 10 лет спустя Мексиканский залив оправился от понесённого ущерба. Американские океанологи проследили за ростом рифообразующих кораллов, которые не могут жить в загрязнённой воде, и выяснили, что кораллы размножаются и растут в обычном для них ритме.

Однако и при благополучной транспортировке нефтепродуктов всё равно возникают проблемы. При выгрузке нефти из танкера на внутренних стенках трюмов остаётся много маслянистой жидкости. Для устойчивости судна в пустые трюмы закачивают воду для балласта. При очередной загрузке нефтью загрязненную балластную воду сбрасывают вместе с маслянистыми остатками нефти за борт.

Доставка нефти до места назначения по трубопроводу также несёт много проблем. В первую очередь прокладка трубопровода негативно влияет на природу.

Особенно подвержены разрушению условия северных регионов. Прокладывание траншеи уничтожает или сильно нарушает растительный покров, ухудшается питание почвы. В местах прокопки траншей подтаивают вечномёрзлые грунты, гибнет от механического воздействия растительный покров. Вырубаются леса, уничтожается плодородный слой земли, возникает риск загрязнения нефтью.

Во-вторых, на трубопроводах тоже могут случаться аварии и внештатные ситуации. Особенно опасны аварии и утечки в труднодоступных местах. При аварии трубопровода, расположенного на дне моря или реки, утечка долгое время может быть незамеченной.

Ремонт магистралей в труднодоступных местах затруднителен и затягивается на некоторое время. Чем больше выливается маслянистой жидкости, тем сложнее ликвидировать негативные последствия.

В последнее время всё более актуальной становится проблема износа оборудования трубопроводов. Срок эксплуатации первых трубопроводных путей подходит к концу. Сталь при эксплуатации стареет, подвергается коррозии. Изоляционное покрытие труб изнашивается. Следовательно, нужно строить новые ветки или менять старые.

При бурении и эксплуатации скважин постоянно происходит загрязнение окружающей среды. Связано это с постоянным наличием отходов, как при строительстве скважин, так и эксплуатации буровых вышек.

Промывочная жидкость после очистки скважины частично попадает в грунт. Четвёртая часть отходов при бурении приходится именно на промывочную жидкость.

После поднятия некоторого количества нефти из глубины давление в местах подземных разработок уменьшается. Для поддержания давления закачивается огромное количество специальной технологической воды (буровые сточные воды). Они являются опасными отходами, загрязняющими грунт, природные водоёмы, воздух.

Чистая питьевая вода имеет ограниченные запасы. Попадание буровых вод в водоёмы может привести к непоправимому экологическому бедствию.

Загрязнение вод мирового океана, исчезновение важных для природного баланса экологических структур – всё это негативно влияет на состояние природы.

Одним из источников появления антропогенных (вызванных деятельностью человека) кислотных дождей является оксид серы. Львиная доля этого вещества попадает в атмосферу, испаряясь при переработке нефти.

Снижается качество воды. Многие пресные источники из-за сбросов технических вод и других отходов загрязнены, что привело к дефициту питьевой воды. А та вода, которую приходится употреблять, часто бывает очень низкого качества.

Что касается продуктов нефтепереработки, то одним из самых серьёзных факторов, представляющих угрозу экологии, является кислый гудрон.

Его состав – смолистые вещества и свободная серная кислота, содержание которой может составлять до 70 % всей массы. Опасность представляет и способ хранения кислых гудронов. На сегодняшний день они не перерабатываются, эти отходы просто сваливаются в пруды-накопители, занимающие иногда довольно значительные площади. В результате окислительно-восстановительных процессов, которые самопроизвольно происходят на поверхности этих хранилищ, выделяется большое количество диоксида серы. После сильных дождей или таяния снега весной кислые воды, стекающие из переполненных прудов, закисляют почву и подземные воды.

Все это негативно влияет на экологическую ситуацию вблизи расположения подобных прудов, отрицательно воздействует на здоровье людей, проживающих на прилегающей территории. Миллионы тонн кислых гудронов складируют в открытых прудах-накопителях на территории России. Практически на всех нефтеперерабатывающих заводах имеются такие отходы.

При современном развитии строительства постоянно растет спрос на такую продукцию, как битум, гудрон, битумная мастика, асфальт. Соответственно, увеличивается и количество производителей. Многие из них пытаются решить проблему утилизации кислых гудронов, используя метод сернокислотной очистки, но делается это ещё в недостаточных масштабах, так как это довольно сложный технологический процесс. Он требует дорогих кислотоупорных материалов, разработки специальных технических приемов и условий хранения.

Мазут обладает высокой степенью загрязнения. При его сжигании на открытых пространствах выделяется большое количество чёрной копоти, вредной для человека и окружающей среды. В сравнении с бензином и керосином мазут считается малоопасным для человека (относится к IV классу опасности). Но необходимо помнить, что при возгорании продукта в атмосферу выделяются опасные пары. Для тушения в таких случаях используют углекислый газ или специальную химическую пену.

Приложение

Знаменитые нефтепромышленники

Василий Кокорев

(1817–1889)

Родился в старообрядческой семье в уездном городе Солигаличе Костромской губернии. Его отец со своими тремя братьями владел несколькими соляными скважинами и небольшой солеварней. Василий продолжил семейное дело: занялся бурением скважин, добычей соляного раствора и производством поваренной соли. В 1835 году, после смерти отца, возглавил семейное предприятие.

Однако скоро солеварение в Солигаличе стало приходить в упадок, заводы разорялись. Позднее Василий Александрович Кокорев вспоминал: «…С прекращением в Солигаличе завододействия я был вытеснен из рамки уездной жизни в Петербург для приискания себе откупных занятий…» Дела его пошли в гору, так что в 1851 году он был удостоен звания коммерции советника. В нефтяное дело Василий Кокорев вошел в 1857 году в качестве главного учредителя «Закаспийского торгового товарищества». Предприятие купило 12 десятин земли в Сураханах, вблизи Баку, где был построен завод по сухой перегонке битуминозного материала кира и получению из него осветительного материала – фотогена.

Заводчики опробовали две технологии перегонки, но не смогли добиться рентабельности, да и качество осветительного материала оставляло желать лучшего. Нужен был специалист. Тогда Василий Кокорев пригласил в Сураханы приват-доцента химии Петербургского университета Дмитрия Менделеева. К тому времени Менделеев уже опубликовал курс «Органическая химия» (1861), удостоенный престижной Демидовской премии. Благодаря его работе в конструкцию перегонных кубов были внесены существенные изменения. Кроме того, были внедрены проточные холодильники и новая технология очистки полученного осветительного продукта. В 1865 году результаты этой работы оценили на Всероссийской мануфактурной выставке в Москве: продукция «Закаспийского торгового товарищества» получила Большую серебряную медаль.

В январе 1874 года вместе со своим деловым партнером Петром Губониным Кокорев создал первую в мире акционерную вертикально интегрированную нефтяную компанию «Бакинское нефтяное общество», занимавшуюся добычей нефти, производством нефтепродуктов, а также их транспортировкой, хранением и реализацией. Уже через три года компания стала лидером российской нефтяной отрасли.

Василий Кокорев прославился не только успехами в нефтяном бизнесе, но и благотворительностью. В 1882 году на его средства на Апшеронском полуострове в селении Балаханы была открыта первая школа для детей рабочих и служащих местных нефтяных промыслов. В Москве на его личные средства была открыта женская гимназия для дочерей погибших болгарских ополченцев. Щедрые пожертвования Василий Кокорев вносил в бюджет старообрядческих церквей в Санкт-Петербурге, Москве и Солигаличе.

Он первым из российских промышленников обратил внимание на популяризацию и развитие народных промыслов. В Москве, в Большом Трёх-святительском переулке, он устроил музей изделий народных мастеров с вывеской «Хранилище народного рукоделия». Погодинская изба вблизи Девичьего поля у Новодевичьего монастыря в Москве, где хранилось уникальное собрание древних рукописей и документов, также была построена на средства Василия Кокорева.

В 1858 году, за двадцать лет до Третьяковской галереи, в специально отстроенном для этого здании была открыта первая в Москве публичная художественная Кокоревская галерея, имевшая в то время самую крупную коллекцию русской живописи – более пятисот полотен. В 1884 году на берегу озера Валдай для русских художников Василий Кокорев основал первый в России дом творчества – Владимиро-Мариинский приют, полагая, что природа Тверского края должна больше вдохновлять отечественных живописцев, «чем развалины Помпеи». Признанием заслуг Василия Кокорева перед русским изобразительным искусством стало избрание его в начале 1889 года почетным членом Академии художеств.

Его библиотека насчитывала более 4 тысяч томов, которые он пожертвовал впоследствии Московской публичной библиотеке.

В 1862 году на личные средства Кокорева в Москве был разбит широкий бульвар, который тянулся от Лубочного переулка до Болотной площади. Это был один из немногих общественных столичных скверов, построенных на частные средства. Бульвар, засаженный липами и вязами и ставший любимым местом прогулок москвичей, назывался Кокоревским вплоть до его ликвидации в 1930-х годах.

На его средства в Костромской губернии, в Солигаличе, для простого народа была построена одна из первых водолечебниц на Русском Севере.

Кокорев принимал участие в создании Волго-Донской железной дороги (1858); Товарищества Московско-Курской железной дороги (1871); Общества Уральской железной дороги (1874).

Он содействовал учреждению Русского общества пароходства и торговли (1856) и Волжско-Каспийского пароходства «Кавказ и Меркурий» (1859). По заказу Кокорева в 1859 году началось сооружение нефтеналивных барж длиной 55 метров.

После прекращения винных откупов в 1863 году понёс крупные убытки, остался должен казне 5,6 миллиона рублей, из которых около 4 миллионов выплатил уже к 1866 году, передав в зачет долгов построенный в Москве в 1862–1865 годах гостинично-складской комплекс на Софийской набережной («Кокоревское подворье»). Комплекс, в который было вложено 2,5 миллиона рублей, был новшеством не только для Москвы, но и для Европы, поскольку предвосхитил появление «гранд-отелей».

Кокорев сыграл большую роль в развитии общественного транспорта Москвы – был главным инициатором проведения конки – конно-железной дороги, связавшей центр через Мясницкую с тремя вокзалами на Каланчёвской площади. Он был товарищем (помощником) Московского городского головы (1858–1859), гласным Московской городской думы (1866–1869).

Умер В. А. Кокорев 23 апреля 1889 года от сердечного приступа.

Пётр Губонин

(1825–1894)

Родился в семье крепостных крестьян помещика Дмитрия Бибикова, проживавших в деревне Борисовка Коломенского уезда Московской губернии. После смерти отца унаследовал небольшую каменоломню под Москвой, затем успешно развил производство, став подрядчиком для поставки каменных плит для облицовки набережных в столице. В 1858 году за большие деньги получил от помещика вольную и записался в московские купцы 3-й гильдии.

С конца 1860-х годов, в период подъема железнодорожного строительства, Пётр Ионович Губонин стал одним из учредителей целого ряда акционерных обществ, построивших Московско-Курскую, Орловско-Витебскую, Грязе-Царицынскую, Лозово-Севастопольскую, Уральскую горнозаводскую железные дороги. За заслуги в развитии железнодорожного строительства в 1868 году был удостоен звания потомственного почетного гражданина. На следующий год сделал первую попытку войти в нефтяное дело, поучаствовав в создании товарищества «Н. А. Саханский и K°». Начав добычу нефти на Керченском полуострове, фирма построила в районе Керчи завод для перегонки нефти и производства смазочных масел.

Вместе с Василием Кокоревым Пётр Губонин основал «Бакинское нефтяное общество». А в 1882 году приобрел полный пакет паев «Товарищества Русско-Американского нефтяного производства», основным производственным активом был Кусковский нефтеперегонный завод. Довольно скоро это предприятие заняло достойное место в российской нефтяной отрасли. Ещё одним успешным нефтяным проектом Петра Губонина стало создание в 1883 году «Русского товарищества «Нефть» для добычи, перевозки, хранения и торговли продуктами нефти» с уставным капиталом в 2 миллиона рублей. На 1 января 1894 года товарищество было крупнейшей компанией в области транспортировки нефти и нефтепродуктов.

Купил в Крыму известное имение Гурзуф, завёл там обширное виноделие и стремился сделать из него европейский курорт.

Он много делал для благотворительности. В течение многих лет он был казначеем 1-го Арбатского отделения Попечительства о бедных в Москве, был щедрым жертвователем Общества попечения о раненых и больных воинах. Только в 1869 году он передал 25 тысяч рублей на содержание Николаевского дома призрения вдов и сирот московского купечества. Также Губонин был почетным членом и жертвователем Петербургского совета детских приютов и Покровской общины сестёр милосердия. Внес значительные средства на сооружение храма Христа Спасителя в Москве, возле которого также полностью на его деньги была построена набережная. Оказывал финансовую помощь в реконструкции Петропавловского собора в Санкт-Петербурге, восстановлении храма Святого Владимира в Херсонесе, создании церкви при Комиссаровском техническом училище в Москве. Полностью профинансировал строительство в Москве церкви Параскевы Пятницы, а в Гурзуфе – храма Успения Пресвятой Богородицы.

В 1870 году Пётр Губонин был избран непременным членом Императорского общества любителей естествознания, антропологии и этнографии, оказывал большую помощь в проведении научных исследований и финансировании экспедиций учёных в различные регионы страны. Был в числе активных организаторов Политехнической выставки в Москве (1872), руководя её железнодорожным отделом, за что указом императора Александра II был удостоен чина статского советника и возведен в личное дворянство. Жертвовал средства на строительство Политехнического музея в Москве и технического отдела Музея прикладных знаний. Был одним из основателей Комиссаровского технического училища в Москве. Также полностью на его средства была построена ремесленная школа в городке Борисоглебске Тамбовской губернии. Как почетный член педагогического совета Императорского Московского технического училища оказывал регулярную денежную поддержку неимущим студентам. В 1885 году указом императора Александра III Петру Губонину был присвоен чин тайного советника.

Состояние Губонина оценивалось примерно в 20 миллионов рублей. Скончался он 30 сентября 1894 года в Москве, похоронен согласно его завещанию в Гурзуфе.

Эдвин Лаурентин Дрейк

(1819–1880)

Эдвин Дрейк родился 29 марта 1819 года в городке Гринвилл (штат Нью-Йорк). Ранние годы он провел на семейных фермах в штатах Нью-Йорк и Вермонт. Покинув дом в возрасте 19 лет, он начал работать на железной дороге вначале офисным клерком, а затем агентом по продаже билетов и кондуктором. Летом 1857 года он заболел и был вынужден покинуть работу, но сохранил привилегии железнодорожного служащего, в том числе право бесплатного проезда по железной дороге.

В то время одной из первых нефтяных компаний была «Сенека Ойл», основанная Д. Бисселом и Дж. Ивлетом. Они создали компанию, когда стало известно, что нефть из фонтана в Тайтусвилле в штате Пенсильвания может быть пригодна для освещения в керосиновых лампах вместо китового жира. Именно в этот момент Дрейк купил несколько акций компании, а потом основатели, узнав, что Дрейк имеет право бесплатно ездить железнодорожным транспортом, предложили ему работу геологоразведчика.

Дрейк решил искать нефть не на поверхности, а воспользоваться опытом соледобытчиков, которые бурили скважины. Но поскольку первые попытки Дрейка обнаружить нефть были безрезультатными, то компания уволила его и отказалась финансировать его проект. Дрейку пришлось обратиться за средствами на продолжение поиска нефти к друзьям. 27 августа 1859 года на глубине 21 м бур достиг нефти. Её начали выкачивать помпой. Скважина Дрейка в городе Тайтусвилл теперь является музеем.

Дрейк создал собственную нефтяную компанию. Изначально он добывал 25 баррелей нефти в день. Но он забыл запатентовать свой метод бурения, а к 1863 году потерял все деньги на биржевых спекуляциях, оказавшись совершенно разоренным. В 1872 году штат Пенсильвания учредил ему специальную пенсию 1500 долларов в год за заслуги перед нефтяной индустрией. Он умер 9 ноября 1880 года в пенсильванском городе Бетлехеме.

Рядом с Тайтусвиллем построен мемориал в его честь.

Приоритет Дрейка в отношении промышленной добычи нефти из скважин никогда не был общепризнанным. Регулярно появлялись и продолжают появляться сведения о скважинах в Биби-Эйба-те (Российская империя, 1848), в Польше (1854), в Германии (1857), в Канаде (1858). Даже в США приоритет Дрейка оспаривает скважина инженера Уильямса в Энискиллене. Но даже если признать за этими скважинами приоритет по времени бурения, то именно метод, использованный Эдвином Дрейком, получил наиболее широкое распространение и стал основой всей последующей разработки залежей углеводородов.

Игнатий Лукасевич (Ян Юзеф Игнаций)

(1822–1882)

Родился 8 марта 1822 года в городе Задушники, в семье польских армян. Тогда это была территория Австро-Венгерской империи. Его отец Юзеф Лукасевич был обедневшим шляхтичем герба Лада армянского происхождения и в своё время воевал в рядах армии Тадеуша Костюшко. Семья получала доходы от владения деревнями Задушники, Захвейюв и Чайкова, но этих доходов было мало, чтобы прокормить семью с пятью детьми.

В 1832 году из-за финансовых сложностей семья переехала в Жешув, где мальчик отучился 4 года в гимназии, но потом после смерти отца пришлось начать работать. С 1836 по 1840 год юноша работал в аптеке, а в свободное время посещал подпольные собрания армянской общины в рамках различных политических организаций, поддерживающих идею восстановления независимости Польши.

В 1840 году он сдал экзамен на получение места помощника фармацевта и вернулся в Жешув, где устроился на работу в аптеку, но продолжал активно заниматься политикой. 19 февраля 1846 года Лукасевич был обвинен австрийскими властями в хранении и распространении агитационной литературы и заключен в тюрьму во Львове. 27 декабря 1847 года был освобожден из тюрьмы за с отсутствием доказательств. Однако Решением Львовского уголовного суда он был поставлен под постоянный надзор полиции и обязан был постоянно проживать во Львове. Тогда вся семья переехала во Львов.

С 1846 по 1852 годы Игнаций Лукасевич работал в аптеке богатого львовского торговца Петра Миколаша (Микаэляна). Благодаря его покровительству Игнаций получил разрешение покидать Львов и 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. Считается, что впервые его получил в 1846 году канадский врач Абрахам Геснер перегонкой каменного угля. 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 сконструировали 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. Договорившись о сотрудничестве с местными предпринимателями, Лукасевич пробурил первую в Европе нефтяную скважину. Из неё началась промышленная добыча нефти.

Игнаций Лукасевич основал также первый нефтеперерабатывающий завод в Австрийской империи; по одним сведениям, он сделал это в местечке Уляшовице под Ясло в 1856 году, по другим – в селе Кленчаны под Новы-Сончем в 1857 году. На заводе из нефти производили не только керосин, но также асфальт и различные смазочные масла.

В 1861 году в деревне Полянка он построил новый нефтеперерабатывающий завод. Бизнес шел в гору, Лукасевич становится обладателем приличного состояния и значительеую его часть тратит на благотворительность: на его средства строятся дороги и мосты, больницы и школы, немалые средства выделяются на борьбу с бедностью и алкоголизмом; при этом меценат бесплатно раздавал осветительный керосин католическим и православным общинам. Лукасевич оказывал также щедрую финансовую поддержку участникам Польского восстания 1863–1864 годов, закончившегося поражением сторонников независимости Польши.

В 1865 году Игнаций Лукасевич приобрёл в окрестностях Кросно несколько поместий. В одно из них – Хоркувку – он переселился сам, построив здесь очередной нефтеперерабатывающий завод, оснащённый по последнему слову техники. В последующие годы он открывал новые нефтяные скважины, строл заводы и популяризировал керосин как новый вид топлива. Поляки считают, что все дороги Малопольского воеводства вымощены его брусчаткой.

В 1866 году для работников нефтяной скважины в Бубрке Лукасевич ввел систему обязательного страхования на случай болезни, несчастного случая, пожара.

В 1873 году папа Пий IX даровал Лукасевичу за его благотворительную деятельность титул папского камергера и наградил Орденом Святого Григория Великого. В 1876 году Игнасий Лукасевич был избран депутатом Галицкого краевого сейма. В 1877 году он организовал и провёл во Львове первый в мире Нефтяной конгресс, в котором участвовали ведущие учёные и нефтепромышленники Европы.

Лукасевич постепенно превращался в крупного независимого и состоятельного нефтепромышленника, стал президентом Национального общества вспомоществования развитию нефтяной промышленности. С 1876 года он активно работал в национальном парламенте, в комитетах культуры, горнорудной промышленности и недвижимости и способствовал прохождению через парламент Национального нефтяного закона 1884 года. Лукасевич внес огромный вклад в становление польской нефтяной промышленности.

В 1881 году он предложил использование водяных буров, однако не успел проверить их на практике. В 1882 году Игнаций тяжело заболел пневмонией и умер 7 января. На похоронах фармацевта присутствовало более 4 тысяч человек.

В 1961 году был основан Музей нефтяной и газовой промышленности имени Игнация Лукасевича в Бубрке.

Постановлением Совета Министров Польши от 19 сентября 1974 года имя Игнация Лукасевича было с 1 октября 1974 года присвоено Жешувской Политехнике.

В феврале 2012 года был основан фонд Институт Игнация Лукасевича – некоммерческая организация, ставящая своей целью научно-просветительскую деятельность (включая прежде всего распространение знаний о деятельности и научном наследии Игнация Лукасевича), поддержку развитию предпринимательства, содействие экономическому образованию и мерам по защите прав семьи, по улучшению условий труда.

Джон Дейвисон Рокфеллер-старший

(1839–1937)

Джон был вторым ребенком в семье из шести детей Уильяма Эйвери Рокфеллера (1810–1906) и Элайзы Дейвисон (1813–1889). Его отец, бывший старьевщик, а потом странствующий торговец, имел репутацию человека, погрязшего в тёмных делах. А Элайза, домохозяйка и ярая баптистка, старалась сохранить подобие домашней стабильности, покуда её муж подолгу прохлаждался на стороне.

Мальчик, несмотря на частые отцовские отлучки и бесконечные переезды, рос воспитанным, серьёзным и усердным. После учебы на бухгалтерских курсах Коммерческого колледжа в 16 лет уже работал помощником бухгалтера в небольшой продуктовой фирме «Хюитт энд Таттл». Из зарплаты в 50 долларов 6 % он пожертвовал на благотворительность. К двадцати годам пожертвования составляли уже 10 % заработка, которые перечислялись баптистской церкви.

В 1859 году Рокфеллер занялся бизнесом по продаже продуктов питания и со своим партнером Морисом Б. Кларком заработал 4000 долларов. В 1863 году партнеры построили в растущем промышленном районе Кливленда нефтеперерабатывающий завод. Нефтяная промышленность только зарождалась, как раз в это время появились керосиновые лампы, и керосин начал заменять китовый жир.

Во время Гражданской войны Джон Рокфеллер откупился от службы в армии, как и многие богатые северяне. В феврале 1865 года он основал компанию «Рокфеллер энд Эндрюс».

В 1866 году его брат Уильям построил новый нефтеперерабатывающий завод в Кливленде и взял Джона себе в партнеры. В следующем году партнером стал Генри Флэджлер и была создана фирма «Рокфеллер, Эндрюс энд Флэджлер». К 1868 году эта компания владела двумя заводами в Кливленде и сбытовой дочерней фирмой в Нью-Йорке, при этом она была самой крупной в мире нефтеперерабатывающей компанией.

В июне 1870 года Рокфеллер создл «Стандард ойл оф Огайо», вскоре ставшую самой прибыльной нефтеперерабатывающей компанией штата. Постепенно «Стандард ойл» разрослась, превратившись в крупнейшего в стране перевозчика нефти и керосина.

К 1872 году Рокфеллер скупил активы 22 из 26 своих конкурентов и, по тайному соглашению 1874 года, поглотил конкурирующие фирмы Пратта и Роджерса. К концу 1870-х годов «Стандард ойл» перерабатывала уже более 90 % всей нефти в США, а сам Джон Рокфеллер стал миллионером.

Он разработал свыше 300 продуктов нефтехимии. Компания была известна как производитель высококачественных продуктов, продававшихся по разумным ценам.

Постепенно «Стандард ойл» установила почти полный контроль над переработкой нефти в США. На рынке керосина компания заменила прежнюю систему распределения на свою собственную вертикальную систему, поставляя керосин грузовиками розничным покупателям, минуя сеть оптовиков. При этом улучшилось качество керосина и заметно снизилась его цена (за период существования «Стандард ойл» (1870–911) розничная цена на керосин сократилась почти на 80 %).

Однако методы, которыми пользовалась «Стандард ойл» в борьбе со своими конкурентами (продажи по бросовым ценам, дифференциальное ценообразование и тайные транспортные скидки), вызывали законную критику журналистов и политиков.

Компании принадлежало 20 тысяч скважин в США, 6,4 тысяч км трубопроводов, 5 тысяч железнодорожных цистерн, на него работало свыше 100 тысяч человек. Его доля в мировой переработке нефти превысила 90 %, а к концу XIX века постепенно упала до 80 %.

В начале 1880-х годов Рокфеллер испробовал своё важное изобретение – он выпустил сертификаты на нефть, хранящуюся в принадлежащих ему трубопроводах, сертификаты, которые стали затем торговаться спекулянтами. Так появился первый нефтяной фьючерсный рынок, который обслуживала созданная на Манхэттене в конце 1882 года Национальная нефтяная биржа.

В те годы изобретение лампы накаливания стало постепенно подрывать господство керосина как основного источника освещения. Но «Стандард ойл» сумела адаптироваться, переключившись частично на поставки керосина в Европу, переработку природного газа и торговлю автомобильным бензином, прежде считавшимся бесполезным отходом нефтепереработки.

Однако в 1880 году в США был принят Антитрестовский закон Шермана. В 1911 году, когда трест Рокфеллера контролировал 70 % нефтепереработки и 14 % добычи нефти в США, Верховный суд США вынес решение о том, что само существование «Стандард ойл оф Нью-Джерси» противоречит положениям закона: трест, уличенный в незаконной монопольной деятельности, должен быть трансформирован в 34 новые компании. Так возникли «Континентл ойл», ставшая «Коноко» и затем частью «Коноко-Филлипс», «Стандард ойл оф Индиана» («Амоко», теперь часть «Бритиш Петролеум»), «Стандард ойл оф Калифорниа» («Шеврон»), «Стандард ойл оф Нью-Джерси» («Экссон», часть «Экссон-Мобил»), «Стандард ойл оф Нью-Йорк» («Мобил», часть «Экссон-Мобил») и «Стандард ойл оф Охайо» («Сохайо», часть «Бритиш Петролеум»).

Рокфеллер, который редко продавал свои акции, владел более 25 % активов «Стандард ойл» на момент её расчленения. Он, как и другие акционеры, получил пропорциональную долю в акциях каждой из новых компаний. Поэтому хотя контроль Рокфеллера над нефтяной промышленностью был несколько уменьшен, но десять лет спустя чистые активы новоиспеченных компаний выросли в пять раз, и личное состояние Джона Рокфеллера увеличилось с 200 миллионов в 1902 году до 900 миллионов долларов.

Ко времени его кончины в 1937 году оставшееся состояние Рокфеллера, в основном разошедшееся по семейным фондам, оценивалось в 1,4 миллиарда долларов при том, что весь валовый внутренний продукт (ВВП) США составлял 92 миллиарда.

Он был женат и имел пятерых детей, но последние 40 лет своей жизни Рокфеллер прожил в полном одиночестве. Скончался от атеросклероза в мае 1937 года – за два месяца до своего 98-летия и был похоронен на кливлендском кладбище «Лэйк-Вью».

Джон Дэйвисон Рокфеллер-младший

(1874–1960)

Джон был единственным сыном среди пяти детей нефтепромышленника и основателя «Стандард ойл» Джона Д. Рокфеллера. Он окончил ориентированный на баптистов Браунский университет в 1897 году со степенью бакалавра и прошел там дюжину курсов по общественным наукам.

После получения образования Рокфеллер-младший пошел по стопам отца. В октябре 1897 года стал одним из директоров «Стандард ойл», а несколько позже – и директором компании «Ю. С. Стил», образованной в 1901 году. Однако после коррупционного скандала, в котором был замешан тогдашний глава «Стандард ойл», давший взятки двум конгрессменам, Рокфеллер-младший ушел с обоих постов в 1910 году, чтобы «очистить» свою текущую благотворительную деятельность от коммерческих и финансовых интересов. При этом ещё долгие годы он фактически контролировал компанию «Стандард ойл оф Индиана» («Амоко», теперь часть «Бритиш Петролеум»).

В период Великой депрессии Рокфеллер-младший разработал и в одиночку профинансировал строительство крупного комплекса из 14 зданий в самом центре Манхэттена (Рокфеллеровский Центр) и стал в результате одним из крупнейших владельцев недвижимости в Нью-Йорке.

Больше всего Рокфеллер-младший запомнился своей благотворительностью, на которую за свою жизнь он перечислил свыше 537 миллионов долларов. В 1938 году создал знаменитый благотворительный фонд «Силантик», а до того действовал Фонд Дэйвисона. В мае 1913 года он стал почетным президентом Фонда Рокфеллера, значительно расширив деятельность благотворительного института, созданного отцом.

Будучи активным интернационалистом, он финансово поддерживал программы Лиги Наций. В 1946 году он купил, а затем подарил ООН земельный участок на берегу Ист-Ривер в Манхэттене под строительство штаб-квартиры этой международной организации. Кроме того, он подарил предшественнице ООН, Лиге Наций, большую женевскую библиотеку, которая до сих пор используется для исследований ООН.

Он финансировал археологические раскопки и реставрационные работы в Египте, Греции, Италии, Китае, Японии и Англии и строительство Палестинского археологического музея в Восточном Иерусалиме.

Антуан Франджо Лючич

(Энтони Фрэнсис Лукас)

(1855–1921)

Его отец капитан Лючич был морским офицером и судостроителем на далматинском острове Хвар у побережья Южной Хорватии. После свадьбы переехал с молодой женой Джоанной в столицу Далматии Сплит, где 8 сентября 1855 года родился сын Антуан.

После окончания Политехнического института в Граце (Австрия) Антуан стал мичманом австро-венгерских ВМС, где ему вскоре было присвоено звание младшего лейтенанта.

В 1879 году Лукас поехал к своему дяде в Сагино, штат Мичиган. Там он начал работать на лесопилке, улучшив конструкцию пилы, которая использовалась в то время. В 1883 году он начал работать в золотодобывающей, медной, серебряной и железной промышленности Колорадо, Калифорнии и Северной Каролины. В 1885 году стал гражданином США. В 1888 году переехал Вашингтон и стал работать инженером-механиком и горным инженером.

В 1893 году Лукас начал работать суперинтендантом соляной шахты в Новом Орлеане. Он разведал соль на острове Джефферсон для Джозефа Джефферсона и на острове Белл, где обнаружил взаимосвязь между залежами соли, серы, природного газа и залежами нефти. Он начал изучать скопления нефти вокруг соляных массивов и исследовал залегания нефти на прибрежной равнине.

В 1899 году Лукас вместе с Паттильо Хиггинсом посетил курган Кислого источника к югу от Бомонта, штат Техас. На его вершине выделялся сероводород, и Лукас решил, что тут может залегать либо сера, либо нефть, либо и то и другое.

Используя роторную буровую установку из Луизианы, Лукас начал бурить скважину в августе или сентябре 1899 года, достигнув глубины 76 м в декабре.

У него не было денег на дальнейшее бурение, и он искал их в разных местах, пока не нашёл компаньонов. Это позволило Лукасу начать бурить три скважины глубиной 370 м.

Когда достигли глубины 347 м, 10 января 1901 года произошло извержение грязи и воды, за которым последовал поток сырой нефти, достигший высоты 46 м. Извержение длилось девять дней, поток извергал от 70 000 до 100 000 баррелей в день, прежде чем его взяли под контроль.

В мае 1901 года Лукас продал свои акции в этой компании и продолжил поиски нефти в Соединенных Штатах и Мексике.

Итогом этого бурения стало то, что город Хьюстон стал национальным центром нефтяной промышленности, а Соединенные Штаты превзошли Россию как ведущего мирового производителя нефти.

Энтони Фрэнсис Лукас считается основоположником современной разработки нефтяных месторождений. Позже он работал инженером-консультантом в Румынии, России, Мексике, Алжире, США. Как успешный бизнесмен и эксперт в горнодобывающей промышленности Лукас всю жизнь был председателем Американского комитета по нефти и газу.

В память о капитане Лукасе в 1936 году Американский институт горной и металлургической инженерии учредил почетную медаль его имени «за выдающиеся достижения в области разведки и добычи нефти».

Людвиг Нобель

(1831–1888)

Сын Эммануила Нобеля, основателя династии. 11-летним приехал с родителями в Россию. Получил хорошее домашнее образование. Практическую выучку прошел на отцовском заводе. Свободно владел пятью языками: шведским, русским, английским, французским и немецким. С 1850 года работал в Петербурге на машиностроительном заводе отца. После отъезда отца и всей семьи в Швецию Людвиг некоторое время по желанию кредиторов продолжал управлять заводом «Нобель и сыновья». 1 октября 1862 года купил механические мастерские Шервуда на Выборгской стороне, впоследствии ставшие машиностроительным заводом «Людвиг Нобель».

Помимо собственно предпринимательской деятельности, занимался инженерной и рационализаторской разработкой своего товара. Выпускал артиллерийские снаряды, пушки и лафеты, подводные мины и торпеды (был одним из крупнейших экспертов по этому типу снарядов), щиты для охраны пехоты от оружейных пуль, ружья, машины для обработки металла и производства пороха, винтовые сваи, реторты для обжигания угля, гидравлические прессы, токарно-сверлильные станки для чугунных пушек, паровые молоты, станки, механизмы, машины, огромные опреснители для снабжения войск водой, бездымные нефтяные топки, приспособления для прессования порохового состава в свинцовые трубки малого диаметра, локомобили, экипажные оси и скаты с колёсами, резиновые шины, впоследствии – первые в России дизели.

В начале 1880-х годов годов Людвиг совместно с братьями Робертом и Альфредом и рядом других пайщиков создал нефтяную компанию «Товарищество Братьев Нобель», которая за короткий срок стала одной из лучших в России и Европе по добыче, переработке и транспортировке нефтяных продуктов (занимались бакинской нефтью), а по продаже керосина вытеснила полностью с европейского рынка американскую фирму «Стандард Ойл». По заказу Людвига Нобеля на нефтепромыслах в районе Баку инженер В. Г. Шухов построил первый российский нефтепровод.

В 1882 году Людвиг Нобель совместно с инженером Альфредом Тернквистом приспособил нефтяную форсунку для сжигания мазута. Форсунка использовалась при эксплуатации паровозов и пароходов, кроме того, «нобелевская горелка» применялась для обогрева домов, для пекарен и кухонных плит.

В 1886 году Людвиг Нобель стал инициатором и учредителем Русского технического общества, инициатором введения в России метрической системы мер, на создание эталонов которой он выделил необходимые деньги. Денежные средства он отпускал и для исследований Академии наук и Русского технического общества, финансировал школу железнодорожных мастеров и школу рабочих.

Людвиг Нобель умер в марте 1888 года на лечении в Каннах. Похоронен на Смоленском лютеранском кладбище в Санкт-Петербурге.

Альфред Бернхард Нобель

(1833–1896)

Отец Альфреда, Эммануил Нобель, был состоятельным и очень образованным человеком, успешным архитектором и механиком. Сына он в школу не отдал, обучение велось на дому. При этом Альфред Нобель знал шесть языков: шведский, французский, русский, английский, немецкий и итальянский.

С 1859 года Альфред Нобель занимался технологией изготовления взрывчатых веществ. В то время самым сильным из них был нитроглицерин, однако его использование было крайне опасным: вещество взрывалось при малейшем толчке или ударе. Нобель после многих экспериментов изобрёл состав взрывчатки, названный динамитом – смесь нитроглицерина с инертной субстанцией, снижавшей опасность его применения.

В 1867 году Нобель получил патент на динамит. Рекламируя своё открытие, он проводил публичные демонстрации нового взрывчатого вещества и читал лекции о том, как оно работает. В результате динамит был запатентован в США и Великобритании и широко использовался в горнодобывающей промышленности и строительстве транспортных сетей на международном уровне.

В 1875 году Нобель изобрёл гремучий студень, более стабильный и мощный, чем динамит, а в 1887 году запатентовал баллистит, предшественник кордита. Нобель также изобрёл и запатентовал детонаторы для подрыва заряда. Через несколько лет после своих изобретений учёный владел фабриками в 20 странах мира.

Динамит очень быстро стал востребован в горном деле, для выполнения масштабных земляных работ и в ряде других отраслей. Его производство принесло семье Нобелей значительное состояние.

За свою долгую и плодотворную жизнь Альфред Нобель стал обладателем 355 патентов на изобретения, причём далеко не все они касались взрывчатых веществ. Наиболее известными из его работ стали:

• серия из десяти капсюль-детонаторов, один из которых используется во взрывном деле по сей день под названием «детонатор № 8»;

• «гремучий студень» – студнеобразная смесь нитроглицерина с коллодием, превосходящая динамит по взрывной мощности, которая сегодня известна как промежуточное сырьё для изготовления более безопасных взрывчаток;

• баллистит – бездымный порох на основе нитроглицерина и нитроцеллюлозы, используемый сегодня в миномётных и орудийных снарядах, а также как ракетное топливо;

• нефтепровод как способ транспортировки сырой нефти с месторождения на переработку, удешевивший производство нефти в 7 раз;

• усовершенствованная газовая горелка для освещения и отопления;

• новая конструкция водомера и барометра;

• холодильный агрегат для бытового и промышленного использования;

• новый, более дешёвый и безопасный способ производства серной кислоты;

• велосипед с шинами из каучука;

• усовершенствованный паровой котёл.

В 1888 году Альфред Нобель прочитал во французской газете собственный некролог под названием «Торговец смертью мёртв», опубликованный по ошибке репортёров. Они перепутали его с братом Людвигом, скончавшимся в Каннах. Статья заставила Нобеля задуматься над тем, как его будет помнить человечество. После этого он решил изменить своё завещание.

Завещание Нобеля:

«Всё моё движимое и недвижимое имущество должно быть обращено моими душеприказчиками в ликвидные ценности, а собранный таким образом капитал помещён в надёжный банк. Доходы от вложений должны принадлежать фонду, который будет ежегодно распределять их в виде премий тем, кто в течение предыдущего года принёс наибольшую пользу человечеству… Указанные проценты необходимо разделить на пять равных частей, которые предназначаются: одна часть – тому, кто сделает наиболее важное открытие или изобретение в области физики; другая – тому, кто сделает наиболее важное открытие или усовершенствование в области химии; третья – тому, кто сделает наиболее важное открытие в области физиологии или медицины; четвёртая – тому, кто создаст наиболее выдающееся литературное произведение идеалистического направления; пятая – тому, кто внёс наиболее существенный вклад в сплочение наций, уничтожение рабства или снижение численности существующих армий и содействие проведению мирных конгрессов… Моё особое желание заключается в том, чтобы при присуждении премий не принималась во внимание национальность кандидатов…».

Умер Нобель от кровоизлияния в мозг 10 декабря 1896 года на своей вилле в Сан-Ремо (Италия). Ежегодно в годовщину его смерти в Стокгольме проводится торжественная церемония вручения Нобелевских премий.

С 1969 года по инициативе Шведского банка присуждаются также премии памяти А. Нобеля по экономике, неофициально называемые «нобелевскими премиями по экономике».

Эммануил Нобель

(1859–1932)

Родился в Санкт-Петербурге в семье известного шведского и российского промышленника Людвига Нобеля. Среднее образование получил в столичном Училище святой Анны (Анненшуле). В 1882 году окончил Стокгольмский технологический институт. После смерти отца возглавил правление «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель», которое под его руководством превратилось в лидера нефтяной промышленности России и вышло на мировой рынок, составив серьёзную конкуренцию американской компании «Стандарт Ойл». В 1889 году принял российское подданство. В 1896 году за заслуги в области промышленности был удостоен звания коммерции советника.

В начале XX века в Санкт-Петербурге Эммануил Нобель организовал первое в мире серийное производство дизельных двигателей.

В 1898 году «Товарищество братьев Нобель» приобрело чертежи 20-сильного дизеля. Чтобы двигатель работал на нефти, инженеры «товарищества» изменили многие детали двигателя, и в 1899 году был пущен в ход первый в мире двигатель Дизеля, работающий на нефти. Его мощность составляла 25 лошадиных сил, в час на такую силу требовалось примерно 250 г нефти.

В 1902 году Сормовский завод, что под Нижним Новгородом, принял заказ от «Товарищества братьев Нобель» на строительство трёх танкеров. Готовый корпус первого судна был отбуксирован в Санкт-Петербург, где на него были установлены модернизированные русскими инженерами двигатели Дизеля. Так в 1903 году на воду был спущен первый в мире теплоход «Вандал». На нем стояли 3 дизеля мощностью по 120 лошадиных сил. С ними в паре работали 3 электрогенератора, подававших ток на 3 электродвигателя, которые вращали гребные винты.

В 1904 году компания Нобеля разработала новый теплоход «Сармат», который должен был стать речным танкером. Он был снабжен двумя электрогенераторами и дизелями по 180 лошадиных сил каждый, однако электропередача предназначалась лишь для маневрирования и заднего хода, в остальное же время движение гребных валов осуществлялось с помощью дизелей. И «Вандал», и «Сармат» могли вмещать до 750 т груза каждый.

В 1909 году Эммануил Нобель указом императора Николая II «за исключительные пожертвования в пользу науки и народного образования» был удостоен чина действительного статского советника, дававшего право на потомственное дворянство. Эта высокая награда стала признанием его многолетней благотворительной деятельности. С 1893 года он член-благотворитель Попечительства над воспитанниками, окончившими курс Ремесленного училища цесаревича Николая. С 1895 года – почетный член Петербургского дома призрения и ремесленного образования. С 1897 года – член Попечительства Александрийского приюта для женщин, учрежденного евангелическими приходами в Санкт-Петербурге. В 1907 году Эммануил Нобель стал председателем Скандинавского благотворительного общества. Он также внес значительные личные средства в строительство в Баку трёх храмов: Александро-Невского собора (1898), евангелическо-лютеранской церкви Спасителя (1899) и римско-католического костела Непорочного Зачатия Пресвятой Девы Марии (1915).

Пропагандируя здоровый образ жизни среди рабочих, Эммануил Нобель создал первый в Санкт-Петербурге Народный дом. В нём был зал на 600 мест, имелся буфет без спиртных напитков, работал литературный кружок, который вели известные педагоги и литераторы, а также вечерние курсы по иностранным языкам, бухгалтерии, математике и т. д.

Эммануил Нобель также финансировал работы в области предупреждения эпидемических заболеваний Института экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге. С 1893 года по просьбе своего дяди Альфреда он взял на себя финансирование научных работ выдающегося русского физиолога Ивана Павлова. Только в первое время его пожертвования составили свыше 400 тысяч рублей золотом. В 1904 году Иван Павлов стал первым российским лауреатом Нобелевской премии в области медицины и физиологии.

В годы Первой мировой войны на средства семьи Нобель на Нюстадской улице в Петербурге был открыт лазарет для раненых нижних чинов на 180 коек. Для обучения раненых ремеслам здесь были созданы различные кустарные мастерские, были организованы курсы грамотности и счетоводства.

Учёные, промышленники и изобретатели

Чарльз Макинтош

(1766–1843)

Родился в Глазго в семье известного красильщика и с 20 лет начал работать на химической фабрике, а в 1797 году открыл собственное производство, первую в Шотландии фабрику квасцов. Вместе с Чарльзом Теннантом изобрёл отбеливающее средство для тканей (хлорную известь). Также разработал процесс восстановления оксидов железа монооксидом углерода, более быстрый, чем известный в то время процесс получения стали.

Пытаясь найти применение продуктам перегонки угля, он использовал нафту, побочный продукт этой перегонки, в качестве растворителя каучука. Далее существуют две версии событий. По одной из версий это открытие он совершил случайно. Якобы в ходе эксперимента испачкал рукав пиджака раствором каучука, но забыл удалить пятно и через некоторое время заметил, что рукав пиджака не промокает. По второй версии Макинтош пытался найти применение продуктам перегонки угля и сознательно предложил склеивать одежду из кусков пропитанной этим составом ткани.

Однако в таком виде одежда была бы непригодной для носки, поскольку каучук был очень липким. Химик усовершенствовал метод изготовления водонепроницаемой ткани путём соединения двух слоев ткани с использованием раствора резины в керосине, после чего и запатентовал своё изобретение в 1823 году.

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 пугало 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 и 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 и среди гражданского населения.

Чарльз Гудиер

(1800–1860)

Родился в городе Нью-Хэйвен (штат Коннектикут) в семье Амаса Гудиера. Он был самым старшим из шести детей. Его отец гордился тем, что являлся потомком Стефана Гудиера, одного из основателей колонии Нью-Хейвен в 1638 году.

В 1814 году Чарльз уехал в Филадельфию изучать скобяное дело. Он усердно работал, пока ему не исполнился 21 год, и затем, вернувшись в Коннектикут, стал партнёром отца по бизнесу. Они совместно производили не только костяные и металлические пуговицы, но и также разнообразные сельскохозяйственные инструменты.

Как-то Гудиер узнал о каучуке и очень тщательно изучал каждую газетную статью, имеющую отношение к этому новому материалу. В компании «Roxbury Rubber Company» в Бостоне некоторое время проводили эксперименты с каучуковой смолой и полагали, что они нашли способ производства товаров из неё. У них был большой завод, и они отправляли товары по всей стране. Некоторые товары этой фирмы как раз и привлекли внимание Гудиера. Вскоре после этого он поехал в Нью-Йорк, где заинтересовался индивидуальными спасательными средствами. Его поразило то, что трубка, используемая для надувания, была не только неэффективной, но ещё и ненадёжной. Так что по возвращении в Филадельфию он сделал несколько трубок, отвёз их в Нью-Йорк и показал управляющему. Управляющий остался доволен тем мастерством, которое Гудиер проявил в производстве трубок. Он признался Гудиеру, что бизнес был на грани краха и что его изделие нужно тестировать в течение года, чтобы определить, пригодно оно или нет. К сожалению, товары на тысячи долларов, которые, как предполагалось, были хорошего качества, возвращались из-за того, что каучук портился, делая их непригодными. Гудиер тут же решил проэкспериментировать с каучуком собственного производства и посмотреть, сможет ли он решить проблемы, возникающие при производстве каучуковых изделий.

Первой вещью, которую он сделал, были туфли. Гудиер проводил дробление, каландрование и вулканизацию в собственном доме, при помощи жены и детей. Его соединение состояло из индийского каучука, сажи, магнезии. Смесь растворялась в скипидаре и наносилась на фланелевую ткань, которая служила прокладкой для обуви. Вскоре, однако, он обнаружил, что каучук, обработанный даже таким способом, оставался мягким. Его кредиторы, совершенно разочарованные, решили, что они больше не будут помогать ему проводить исследования.

Гудиер, однако, не собирался останавливаться в экспериментах. Распродав мебель и отправив семью в пансион, он отправился в Нью-Йорк и на чердаке вместе с другом-аптекарем продолжил эксперименты. Его следующим шагом было смешать каучук с магнезией и затем нагреть его до кипения в растворе негашеной извести. Казалось, это решило проблему. За границей сразу заметили, что ему удалось устранить липкость индийского каучука, – так он получил международное признание. Казалось, что перед ним открывается широкая дорога к успеху, пока однажды он не заметил, что капля слабой кислоты при попадании на ткань нейтрализовала щёлочь и тут же опять вызывала размягчение каучука. Это убедительно продемонстрировало Гудиеру, что его способ обработки каучука был не совсем удачным. И тогда он продолжил эксперименты. Сначала он готовил свои смеси на чердаке в Нью-Йорке, и затем шёл три мили на мельницу в Гринвич-Виллидж, чтобы проводить разные опыты.

Гудиер часто раскрашивал каучуковые образцы. Однажды, когда он пытался удалить бронзовую краску с помощью азотной кислоты, он обнаружил, что под воздействием азотной кислоты каучук становился таким же мягким и сухим, как ткань. Он получил много продуктов с ценными свойствами с помощью кислотной вулканизации.

Вместе со старинным партнёром по бизнесу он построил фабрику и начал производить одежду, средства индивидуальной защиты, резиновую обувь и огромное разнообразие резиновых товаров. У них также была ещё одна большая фабрика со специальным оборудованием, построенная на Статен-Айленд, куда он перевёз семью и где, наконец, у него появился собственный дом. Приблизительно в то время, когда всё казалось великолепным, наступил финансовый кризис 1837 года, который разорил бизнес Гудиера.

Гудиер встретил человека по имени Шаффи, который мог ему помочь материально. При этом Шаффи пришла идея, что бóльшая часть проблем, которые возникали при работе с индийским каучуком, возможно, были вызваны растворителем. Тогда он изобрёл огромную машину для размешивания механическим способом. Товары, приготовленные таким образом, красиво выглядели, и казалось, что все трудности уже позади.

Гудиер открыл новый метод для производства резиновой обуви и получил патент, который продал компании «Провиденс». Однако было обнаружено, что этот метод не позволяет перерабатывать каучук так, чтобы он противостоял высоким и низким температурам, сохраняя жёсткость.

Некоторые утверждают, что Гудиер проводил эксперимент со смесью каучука с серой на открытом пламени, в котором наблюдал то, что каучук не плавился, как обычно, а обугливался, и на краях обугленных областей были превосходно завулканизировавшиеся участки. Другой источник утверждает, что каучуковая смесь случайно попала на горячую плиту. Ключевым открытием было то, что при нагревании натурального каучука и серы получается вулканизированный каучук.

Теперь Гудиер был уверен, что у него все получится. Чтобы собрать капитал, он рассказал друзьям о своих планах, но те были уже наслышаны о его многочисленных провалах. На протяжении ряда лет он экспериментировал и работал в одиночку. Наконец он поехал в Нью-Йорк и показал некоторые из его образцов Вильяму Райдеру, который вместе со своим братом Эмори высоко оценил открытие и начал внедрять его в производство. Но даже тогда казалось, что злой рок преследовал Гудиера, поскольку братья Райдеры разорились, и было невозможно продолжать дело.

Однако он открыл маленькую фабрику в Спрингфилде (штат Массачусетс), и его шурин Де Форест, состоятельный шерстяной фабрикант, занял место Райдера. Работа по внедрению изобретения продолжалась. В 1844 году процесс был достаточно улучшен, чтобы Гудиер смог, не опасаясь, запатентовать его. Фабрикой в Спрингфилде управляли его братья Нельсон и Генри. В 1843 году Генри открыл ещё одну фабрику и в 1844 году ввёл механическое перемешивание смеси вместо использования растворителей.

В 1852 году Гудиер отправился в Европу, в поездку, которая была запланирована уже давно, где встретился с Томасом Хэнкоком, в то время работавшим в компании Чарльза Макинтоша. Хэнкок утверждал, что он независимо открыл процесс вулканизации, и получил британский патент. В 1855 году в последнем из трёх патентных споров с британским первооткрывателем резины, Стефаном Молтоном, было заявлено, что Хэнкок всего лишь скопировал Гудиера. Гудиер пришёл на экспериментальное испытание. Если бы Хэнкок проиграл, Гудиер получил бы свой собственный британский патент, позволяющий ему заявить о своих авторских правах. В 1842 году Хэнкок и Молтон исследовали процесс вулканизации, разработанный Гудиером, но несколько химиков свидетельствовали, что было невозможно определить, как именно была проведена вулканизация. Хэнкок выиграл.

Владимир Шухов

(1853–1939)

Родился 16 (28) августа 1853 года в городке Грайворон Курской губернии в небогатой дворянской семье. Отец будущего изобретателя, Григорий Петрович, окончил юридический факультет Харьковского университета и уже в 29 лет был произведён в титулярные советники. Григорий Петрович сначала был городничим Грайвороне, но в 1860 году сумел по службе перевестись в Петербург. Детей оставили у бабушки.

С детства будущий инженер проявлял тягу к конструированию. Он сумел устроить возле дома фонтан, построил на ручье маленькую действующую водяную мельницу.

В 1863 году Владимир Шухов приехал в Петербург к родителям. Здесь он поступил в Пятую Санкт-Петербургскую гимназию, где проявились его способности к точным наукам, особенно к математике. В 13 лет, гимназистом четвёртого класса, он нашёл собственное оригинальное доказательство теоремы Пифагора.

Окончив гимназию в 1871 году, Шухов по совету отца поступил на инженерно-механическое отделение Императорского Московского технического училища (ныне – Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана).

В последний год обучения студент Шухов зарегистрировал своё первое изобретение – паровую форсунку («прибор, производящий разбрызгивание мазута в топках, используя упругость водяных паров»). Такая форсунка стала впоследствии одной из «изюминок» паровых котлов «Конторы инженера Бари».

После окончания с отличием в 1876 году училища в составе научной делегации Шухов был направлен для ознакомления с достижениями промышленности в США – на Всемирную выставку. Вернувшись, он поступил на службу в управление Варшавско-Венской железной дороги на должность начальника чертёжного бюро, где проектировал паровозные депо, и одновременно стал вольнослушателем Военно-медицинской академии.

Летом 1877 года А. В. Бари пригласил Шухова в Баку, где тогда начиналось бурное развитие нефтяного дела. Здесь по заказу братьев Нобель Шухов и Бари построили первый в Российской империи нефтепровод, соединявший Балаханы и Чёрный город (заводской район Баку), где тогда перегоняли нефть. Нефтепровод протяжённостью 10 километров был введён в эксплуатацию в декабре 1878 года. Нефтепровод позволял перекачивать при помощи парового насоса по трёхдюймовой трубе до 1280 тонн. Здесь же Шухов разработал и построил первые в мире цилиндрические резервуары-нефтехранилища.

Вслед за первым нефтепроводом по заказу Г. М. Лианозова Шухов и Бари строят следующий – длиной уже 11 вёрст (около 12 километров).

Работая на нефтяных промыслах в Баку, В. Г. Шухов разработал основы подъёма и перекачки нефтепродуктов, предложил метод подъёма нефти с помощью сжатого воздуха – эрлифт, разработал методику расчёта и технологию строительства цилиндрических стальных резервуаров для нефтехранилищ.

В 1880 году Бари создал свою фирму «Техническая контора инженера А. В. Бари» (позже «Строительная контора инженера А. В. Бари»), куда пригласил Шухова на должность главного конструктора и главного инженера.

Уже через полгода Шухов изобрёл форсунку, с помощью которой впервые в мире осуществил промышленное факельное сжигание мазута. Основы классической теории нефтепроводов, используемой и поныне, Шухов изложил в 1884 году в статье «Нефтепроводы».

Шухов примерно с 1885 года начал строить на Волге первые русские речные танкеры-баржи. Монтаж осуществлялся точно запланированными этапами с использованием стандартизированных секций на верфях в Царицыне и Саратове.

В. Г. Шухов и его помощник С. П. Гаврилов разработали промышленный процесс получения автомобильного бензина – непрерывно действующую трубчатую установку термического крекинга нефти (патент Российской империи № 12926 от 27 ноября 1891 года). Установка состояла из печи с трубчатыми змеевиковыми нагревателями, испарителя и ректификационных колонн.

В 1896 году Шухов изобрёл новый водотрубный паровой котёл в горизонтальном и вертикальном исполнении (патенты Российской империи № 15 434 и № 15 435 от 27 июня 1896 года). В 1900 году на Всемирной выставке в Париже за них Шухов получил золотую медаль. Котлы Бельвиля – Шухова были установлены на броненосцах «Князь Потемкин-Таврический», «Евстафий» и «Иоанн Златоуст».

В. Г. Шухов является изобретателем первых в мире гиперболоидных конструкций и металлических сетчатых оболочек строительных конструкций (патенты Российской империи № 1894, 1895, 1896). Для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде В. Г. Шухов построил восемь павильонов с первыми в мире перекрытиями в виде сетчатых оболочек, первое в мире перекрытие в виде стальной мембраны (Ротонда Шухова) и первую в мире гиперболоидную башню удивительной красоты, которая была куплена после выставки меценатом Ю. С. Нечаевым-Мальцовым и перенесена в его имение Полибино (ныне – в Липецкой области; сохранилась до настоящего времени). Оболочка гиперболоида вращения стала совершенно новой, никогда ранее не применявшейся в архитектуре, формой. После Нижегородской выставки 1896 года В. Г. Шухов разработал многочисленные конструкции разнообразных сетчатых стальных оболочек и использовал их в сотнях сооружений: перекрытиях общественных зданий и промышленных объектов, водонапорных башнях, морских маяках, мачтах военных кораблей и опорах линий электропередач. 70-метровый сетчатый стальной Аджигольский маяк под Херсоном – самая высокая односекционная гиперболоидная конструкция В. Г. Шухова. Радиобашня на Шаболовке в Москве стала самой высокой из многосекционных шуховских башен (160 метров).

Шухов изобрёл также арочные конструкции покрытий с тросовыми затяжками. До нашего времени сохранились арочные стеклянные своды покрытий В. Г. Шухова над Фирсановским (Петровским) пассажем. В конце XIX века Шухов вместе со своими сотрудниками составил проект новой системы водоснабжения Москвы.

В 1897 году Шухов построил для металлургического завода в Выксе цех с пространственно изогнутыми сетчатыми парусообразными стальными оболочками перекрытий двоякой кривизны. Этот цех сохранился на Выксунском металлургическом заводе до наших дней. Это первое в мире сводообразное выпуклое перекрытие-оболочка двоякой кривизны.

С 1896 по 1930 год по проектам В. Г. Шухова было построено свыше 200 стальных сетчатых гиперболоидных башен. До наших дней сохранились не более 20.

В. Г. Шухов изобрёл новые конструкции пространственных плоских ферм и использовал их при проектировании покрытий Музея изящных искусств (ГМИИ им. Пушкина), Московского главного почтамта, Бахметьевского гаража и других многочисленных построек. В 1912–1917 годах В. Г. Шухов спроектировал перекрытия залов и дебаркадер Киевского вокзала (бывшего Брянского) в Москве и руководил их возведением (ширина пролёта – 48 м, высота – 30 м, длина – 230 м).

Во время Первой мировой войны В. Г. Шухов изобрёл несколько конструкций морских мин и платформ тяжёлых артиллерийских систем, проектировал батопорты морских доков.

С 1924 по 1927 год Щухов был председателем Комитета Госплана по нефтепроводам. В 1927 году избран членом ВЦИК. В 1928 году Владимир Григорьевич был избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1929 году – её почетным членом. В 1928 году избран членом Московского городского совета.

В. Г. Шухов – автор проектов первых российских магистральных трубопроводов: Баку – Батум длиной 883 км (1907 год), Грозный – Туапсе длиной 618 км (1928 год).

Сооружение в 1919–1922 годах башни для радиостанции на Шаболовке в Москве стало самой известной работой В. Г. Шухова. Башня представляет собой телескопическую конструкцию высотой 160 метров, состоящую из шести сетчатых гиперболоидных стальных секций. При строительстве радиобашни случилась авария, при подъёме четвёртой секции третья сломалась. Четвёртая упала и повредила вторую и первую. Хотя комиссия экспертов установила, что «проект безупречен – виной всему „усталость металла“ низкого качества», В. Г. Шухов был арестован, но через некоторое время освобождён. 19 марта 1922 года началась трансляция радиопередач, и В. Г. Шухов был помилован, дело прекращено.

Регулярные трансляции советского телевидения через передатчики Шуховской башни начались 10 марта 1939 года.

Сейчас Шуховская башня признана международными экспертами одним из высших достижений инженерного искусства. Международная научная конференция «Heritage at Risk. Сохранение архитектуры XX века и Всемирное наследие», прошедшая в апреле 2006 года в Москве с участием более 160 специалистов из 30 стран мира, в своей декларации назвала Шуховскую башню в числе семи архитектурных шедевров русского авангарда, рекомендованных к включению в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

В 1927–1929 годах В. Г. Шухов, принимая участие в реализации плана ГОЭЛРО, превзошёл свою раннюю башенную конструкцию, построив три пары сетчатых многоярусных гиперболоидных опор перехода через реку Оку ЛЭП НиГРЭС в районе города Дзержинска под Нижним Новгородом. Их высота была 20, 69 и 129 метров соответственно, длина перехода – 1800 метров.

Последним крупным достижением В. Г. Шухова в области строительной техники стала работа по восстановлению после землетрясения древнего медресе Улугбека в Самарканде в 1932 году. Совместно с архитектором М. Ф. Мауэром Шухов выпрямил «падающий» восточный минарет.

В возрасте 79 лет Шухов стал свидетелем осуществления разработанного им ещё в молодости проекта полной переработки нефти. В его присутствии в Баку в 1932 году был пущен в эксплуатацию завод «Советский крекинг». В первые недели его работы Шухов сам следил за ходом производства.

Генри Форд

(1863–1947)

Когда Генри Форду было 13 лет, его отец подарил ему карманные часы, которые молодой парень быстро разобрал и собрал. На друзей и соседей это произвело впечатление, и его просили, чтобы он чинил и их часы.

Неудовлетворенный работой на ферме, Форд ушел из дома в 16 лет, чтобы пройти курс обучения в качестве машиниста в судостроительной фирме в Детройте. В последующие годы он научился искусно эксплуатировать и обслуживать паровые двигатели, а также изучал бухгалтерию.

В 1892 году Форд построил свой первый квадроцикл, который имел двухцилиндровый бензиновый двигатель мощностью четыре лошадиных силы. Конструкция представляла собой небольшую платформу с сидением, бензиновым двигателем и четырьмя велосипедными колёсами. При этом изобретатель посчитал, что она слишком сложна для массового производства. Генри Форд изготовил всего три такие повозки, однако именно во время работы над этим изделием были получены знания и навыки, необходимые для будущего триумфа.

В 1898 году Форд получил свой первый патент на карбюратор.

В 1903 году после нескольких испытаний автомобилей и компаний Генри Форд основал «Форд Мотор Компани».

Генри Форд как производитель автомобилей создал модель T в 1908 году и продолжил разработку режима сборочной линии, производство, которое произвело революцию в отрасли. В 1913 году он запустил первую движущуюся сборочную линию для серийного производства автомобиля. Эта новая техника сократила время, затрачиваемое на создание автомобиля, с 12 часов до 2,5, что, в свою очередь, снизило стоимость модели Т с 850 долларов в 1908 году до 310 долларов в 1926 году для значительно улучшенной модели.

Под его руководством был создан первый в мире конвейер – с него сходили машины, доступные даже не очень состоятельным американцам. «Ford Model T» в конечном итоге разошёлся тиражом 16,5 миллионов штук и до сих пор занимает восьмое место в рейтинге самых продаваемых автомобилей в истории.

Форд был пацифистом, но весной 1917 года, когда Америка вступила в войну на стороне Антанты, изменил свои взгляды. Заводы Форда стали выполнять военные заказы. Помимо автомобилей развернулось производство противогазов, касок, цилиндров для авиамоторов «Либерти», а в самом конце войны – лёгких танков и даже подводных лодок. При этом Форд заявил, что не собирается наживаться на военных заказах и возвратит государству полученную им прибыль.

В 1925 году Форд создал собственную авиакомпанию, позже названную «Форд Эарвейз». Кроме этого Форд начал субсидировать фирму Уильяма Стоута, а в августе 1925 года купил её и сам занялся производством авиалайнеров. Первым продуктом его предприятия стал трёхмоторный «Ford 3-AT Air Pullman». Наиболее успешной оказалась модель «Форд Тримотор» по прозвищу «Жестяной гусь», пассажирский самолёт, цельнометаллический трёхмоторный моноплан, производившийся серийно в 1927–1933 годах. Всего было выпущено 199 экземпляров, причем модель находилась в эксплуатации до 1989 года.

В 1928 году Форду была вручена медаль Эллиота Крессона Института Бенджамина Франклина за революционные достижения в автомобильной промышленности и индустриальное лидерство.

Компания Форда успешно сотрудничала с СССР. Первый серийный советский трактор, «Фордзон-Путиловец» (1923 г.), – это переработанный для производства на Путиловском заводе и эксплуатации в СССР фордовский трактор марки «Фордзон» (Fordson). Компания приняла участие в строительстве Горьковского автозавода (1929–1932 гг.), реконструкции Московского завода АМО в годы первой пятилетки; подготовка персонала для обоих заводов была осуществлена при поддержке специалистов «Форд моторс» на основании соглашения заключенного между Правительством СССР и фирмой Форда.

Книга Форда «Моя жизнь, мои достижения» является классическим произведением по научной организации труда. В 1924 году книга «Моя жизнь, мои достижения» была издана в СССР.

Эдвард Бенедиктус

(1878–1930)

Свою деятельность начал в 1897 году в качестве переплётчика, затем занимался дизайном фурнитуры для мебели.

Бенедиктус широко известен изобретением небьющегося стекла. В 1903 году, нечаянно уронив колбу, он обратил внимание, что стекло треснуло, но не разлетелось на части. Колба была заполнена нитратом целлюлозы или жидким пластиком, который испарился и оставил тонкую, но прочную плёнку внутри. Поняв, в чём дело, Эдуард стал проводить последующие опыты. В итоге это событие привело химика к получению первого патента на безопасное стекло, которое чаще всего используется для лобовых стёкол транспортных средств. Патент на защитное стекло Бенедиктус получил в 1909 году.

Этот продукт оказался незаменимым для автопромышленников – раньше лобовые стекла были обычными и при малейшем столкновении разлетались на острые осколки, которые ранили водителей, иногда смертельно. Стекло Бенедиктуса решало эту проблему.

В 1911 году он создал предприятие, которое изготавливало по его патенту первые лобовые стёкла («триплекс») для автомобилей, чтобы уменьшить количество жертв автомобильных аварий. Для этой цели использовался лист целлулоида, скреплённый между двумя стёклами. Производство такого стекла было медленным и кропотливым, что делало его достаточно дорогим, поэтому автомагнаты поначалу от него отказывались. В 1919 году Генри Форд решил, что безопасность – лучшая реклама для машины, и начал использовать новые стекла, а через пару лет подтянулись и другие автопромышленники – и сейчас без таких стёкол автомобили представить невозможно.

Следует также особо отметить – со времён Первой мировой войны триплекс оберегает зрение солдат – он применяется в качестве стёкол для противогазов.

Также Бенедиктус занимался музыкой, был знаком с французскими композиторами Морисом Равелем и Морисом Делажем.

Гарри Кувер

(1917–2011)

Получил степень бакалавра наук в колледже Хобарта по химии, а затем степень магистра наук и доктора философии по органической химии в Корнельском университете. Его диссертация была посвящена коммерческому синтезу витамина B_6. Потом Кувер работал химиком в компании «Истман Кодак» с 1944 по 1973 год и вице-президентом по исследованиям и разработкам компании с 1973 по 1984 год. В 1951 году Кувер переехал на химический завод компании в Кингспорте, штат Теннесси.

Он разрабатывал пластиковые линзы для прицелов, когда наткнулся на синтетический клей из цианоакрилата. Тогда он счел его слишком липким, чтобы быть полезным. Однако позже открытие было сделано заново.

В 1951 году (девять лет спустя) Кувер и его команда в «Истман Кодак» снова исследовали цианоакрилаты. Кувер руководил химиками, исследующими термостойкие полимеры для козырьков реактивных двигателей, когда цианоакрилаты были снова испытаны и оказались слишком липкими. Когда химик из группы сообщил Куверу, что он навсегда повредил дорогой рефрактометр, склеив его, Кувер понял, что открыл уникальный клей.

Как правило, цианоакрилат представляет собой акриловую смолу, которая быстро полимеризуется в присутствии воды (в частности, гидроксид-ионов), образуя длинные прочные цепи, соединяющие поверхности вместе. Поскольку присутствие влаги вызывает затвердевание клея, воздействие влаги из воздуха может со временем привести к тому, что тюбик или флакон с клеем станет непригодным для использования. Чтобы открытая тара с клеем не схватилась перед использованием, его необходимо хранить в герметичной банке или флаконе с упаковкой силикагеля. Ещё один удобный способ – прикрепить иглу для подкожных инъекций к отверстию для клея. После нанесения остатки клея вскоре забивают иглу, удерживая влагу. Это можно устранить нагреванием иглы (например, зажигалкой) перед использованием.

В то время много внимания уделялось способности клея связывать твердые материалы. Кувер также был первым, кто распознал и запатентовал цианоакрилаты в качестве тканевого клея после того, как его старший сын разрезал палец во время изготовления модели и склеил разрез с помощью клея, который у него был (ранний рецепт суперклея).

Суперклей впервые был использован во время войны во Вьетнаме в виде спрея в качестве кровоостанавливающего средства для временного наложения на внутренние органы раненых солдат до тех пор, пока не будет проведена обычная операция. В настоящее время тканевые клеи используются во всем мире для различных хирургических операций без наложения швов как людям, так и животным.

Кувер много раз говорил, что больше всего гордится применением цианоакрилатов в медицине, что они спасли множество жизней и будут продолжать делать это.

В 1958 году в продажу поступил клей, продаваемый компанией «Кодак» как «Eastman 910», а затем как «Super Glue», то есть «суперклей».

Кувер получил 460 патентов, и суперклей был лишь одним из его многочисленных открытий. Он считал «запрограммированные инновации», методологию управления с упором на исследования и разработки, одной из своих наиболее важных работ. Запрограммированные инновации, реализованные в компании Kodak, привели к внедрению 320 новых продуктов и росту продаж с 1,8 до 2,5 млрд долларов. Позже Кувер сформировал международную консультационную фирму по вопросам управления, консультируя корпоративных клиентов по всему миру по методологии программных инноваций.

Content

Пётр Бакинский
История нефти. «Чёрное золото» – универсальный продукт

Предисловие

Нефть и её продукты

Происхождение нефти

Добыча нефти

История нефти в России

Применение нефти до XX века

Современные методы добычи и переработки нефти

Продукты нефтепереработки

Тёмные продукты нефтепереработки

Сланцевая нефть

Светлые нефтепродукты

Сажа и кокс

Синтетический каучук

Пластмассы

Синтетические волокна и ткани

Полиуретановые ткани (спандекс, эластан, лайкра)

Полиамидные ткани (нейлон, капрон)

Полиэфирные ткани (акрил, лавсан, полиэстер)

Полиолефиновые ткани (полиэтилен, полипропилен)

Поливинилхлоридные ткани (ПВХ)

Поливинилспиртовые (штапельные) ткани

Синтетические материалы в обуви

Синтетические материалы для подошв

Синтетические материалы для верха обуви и подкладки

Материалы для жёстких внутренних и промежуточных деталей обуви

История кроссовок

Синтетические материалы в быту

Оргстекло

Косметика

Пластиковые контейнеры и полиэтиленовые пакеты

Товары для детей

Синтетические клеи

Продукты нефтепереработки в медицине

Одноразовые шприцы

Интраокулярные и контактные линзы

Лечение нефтью

Лекарства из нефти

Парафинотерапия

Нефть в пищевой промышленности

Ванилин

Жевательная резинка

Чипсы и солёные снеки

Экологические проблемы нефтедобычи и нефтепереработки

Приложение

Знаменитые нефтепромышленники

Учёные, промышленники и изобретатели