Изучение Д.И.Менделеевым русского нефтяного дела

Ныне всему миру известна и неоспорима значительность нефти в развитии человеческой цивилизации. Нефть и газ считают хлебом промышленности. В современном мире Россия занимает одно из ведущих мест по добыче и переработке нефти , газа. В свою очередь нефтяная и газовая промышленность являются основой экономики и бюджета нашего государства. Нефть и газ – главнейшие статьи Российского экспорта, от их продажи Россия получает в казну 40% валюты.

Центром добычи и переработки «Черного золота» и «Голубого огня» является наш край – Западная Сибирь. И именно моему родному городу Тобольску отводится важная роль.

Первым, кто указал на исключительное значение нефти, как важнейшего химического сырья был наш земляк, величайший русский ученый Д. И. Менделеев. Один из немногих, еще в дальнем XIX в., он плодотворно работал в области переработки, транспортировки и использования нефти.

Россия… Огромнейшая страна! Как помочь ей стать могучей и великой? Одним из главных путей, по мнению Д.И. Менделеева,- является овладение подземными сокровищами.

Наибольшую заботу у ученого вызывала российская нефть. Интерес к ней возник в 1862-1863 годах, когда молодой приват-доцент взялся за литературно –издательскую работу. Российское нефтяное производство он стал изучать при составлении и издании выпусков «Технологической энциклопедии », встретив упорное сопротивление со стороны тех, кто считал, что в России нефти нет. Ученый же упорно стоял на своем и методически, целеустремленно изучал проблемы происхождения, добычи, состава, переработки и транспортировки нефти.

Нефть в России добывалась с древних времен, в северных лесах на реке Ухте. Населявшее тогда Печорский край племя употребляло ее как целебное вещество и смазочный материал. Впервые Ухтинское месторождение было описано в 1692г., но только в 1724 г. образцы данной нефти были доставлены в г.С-Петербург. После смерти Петра 1, весьма интересовавшегося Ухтинскими нефтяными источниками, сведения о них не встречаются до 1745г. Ученый В. Кинд описывает добычу ухтинской нефти так: «… над самым нефтяным ключом, на середине бьющим, построен был четвероугольный сруб вышиною в 13 рядов, из них 6 были загружены на дно, а прочие находились на поверхности воды. Внутри сруба поставлен был узкодонный дщан, который истекающую из воды нефть впускал в себя отверстием дна» . В 1746г. Федором Савельевичем Прядуновым на реке Ухте был построен нефтяной завод. Однако отсутствие транспортных средств, ограниченный спрос на нефть, тяжелые условия Севера, а больше всего– косность чиновников надолго затормозили развитие добычи нефти . Лишь в 1823г. на Северном Кавказе , в Моздокской степи, была возобновлена добыча нефти и тогда же появилось первое нефтеперегонное производство.

В 1859г. в Суруханах, близ Баку, был построен завод по производству «фотонафтиля», -продукта, употреблявшегося в качестве осветительного масла и близкого по свойствам к керосину. Руководил заводом В.А.Кокорев. Первоначально, В.А.Кокорев вырабатывал фотонафтиль из асфальто подобного вещества – «кира», залежи которого имелись на Апшерском полуострове. Поскольку в то время в Германии был накоплен опыт производства фотогена из более или менее сходного сырья с киром, для проектировки своего завода, Кокорев обратился к немецким химикам. Завод проектировал Ю.Либих, наладку и пуск осуществлял ассистент Либиха К.Эшлер. Интересной деталью было то, что этот завод располагался вблизи древнего храма, где имелись выходы на поверхность горючих газов, которые использовались в качестве горючего топлива для осуществления отгонки фотонафтиля. Однако выход фотонафтиля из кира был невысоким - порядка 15%, поэтому вскоре Эшлер предложил начать производство осветительных масел из другого сырья, а именно – из нефти. Фотонафтиль из кавказкой нефти появился на рынке в 1863г., одновременно с американским керосином, производившимся из пенсельванской нефти. Но американский керосин не только быстро вытеснил более дорогой фотоген, но и оказался значительно более конкурентоспособным, нежели кокоревский фотонафтиль, хотя последний по качеству был даже лучше керосина (давал более яркое пламя, был менее пожароопасным), в производстве он оказался более дорогим, чем заокеанский продукт. В результате фотонафтиль не мог конкурировать в России с дешевым американским керосином. Завод Кокарева в Суруханах приносил его владельцу в год 200 тыс. рублей убытка - сумма по тем временам огромная. Кокорев обратился за помощью к Менделееву, имевшему к тому времени авторитет в вопросах химии и переработки нефти: «Либо помогите устранить убытки, либо закройте завод» .

В августе 1863 г. Менделеев взял отпуск и уехал в Суруханы. Изучив постановку нефтяного дела на заводе, он разработал рекомендации по превращению производства в рентабельное. Рекомендации касались как самого производства, так и усовершенствования системы транспортировки сырой нефти от места добычи к заводу, а затем доставки произведенного керосина потребителю. В своих рекомендациях Менделеев не ограничивался узкими рамками одного завода, он приступил к разработке системы мероприятий для подъема всей русской нефтяной промышленности. Начиная с этой поездки в район Баку, неослабленный интерес к экономике нефтяной промышленности прослеживается на протяжении всего творческого пути ученого.

К концу 1863г, относится зарождение нефтяной промышленности на Кубани, возглавлял которую А.Н.Новосильцев. Именно он « получил первый в России нефтяной фонтан (р. Кудако) и построил большой фанагорийский керосиновый завод, но встретив препятствия , не мог выдержать и скоро скончался … . Однако его усилия не остались бесплодными для русских начинаний в нефтяном деле…». А.Н.Новосильцев впервые в России начал вести в промышленном масштабе бурение на нефть, которое доказывало его преимущество перед устройством колодцев и вычерпыванием нефти ведрами. На смену черпаку и меху пришли трубы, опущенные глубоко в землю, через которые нефть фонтанировала или откачивалась насосами. День 16 февраля 1866г вошел в историю промышленного развития нашей страны. Из проведенным Новосильцевым механическим бурением скважины в 20 км. от г. Крымска, на север от Новороссийска, забил нефтяной фонтан, давший 16 тыс.тонн нефти. Вскоре здесь, на реке Кудако, Новосильцевым был создан нефтяной промысел, а спустя некоторое время на расстояние 100км. от него, на берегу Таманского залива, нефтеперегонный завод, построенные по последнему слову техники того времени.

Д.И. Менделеев был осведомлен о деятельности А.Н. Новосильцева. Впоследствии в статье « Нефть », помещенной в энциклопедическом словаре, Менделеев назвал Новосильцева одним из зачинателей российской нефтяной промышленности. Д.И.Менделеева очень интересовала нефтяная промышленность Пенсильвании, которую он хотел сравнить с нефтяным делом на Кавказе. И в

1876 году ученый едет в США. Он направляется в Америку как официальный представитель России на всемирной выставке, посвященной столетию независимости США. В окрестностях Филадельфии Менделеев посетил нефтеперерабатывающий завод фирмы Атлантик. Осматривая завод, он обратил внимание на высокую степень механизации производства, отметив, однако, что эта механизация не всегда рентабельна и не способствует избавлению людей от тяжелой работы. В ряде случаев обслуживание машин осуществлялось детьми. Одновременно русский ученый отметил несовершенство технологии перегонки нефти, что вело к нерациональному использованию сырья и топлива. Общий вывод, сделанный Менделеевым после посещения завода, следующий: русским и западноевропейским техникам нечему поучиться у американских в отношении переработки нефти , но можно заимствовать ряд механических приспособлений , хотя и они оказываются рентабельными лишь на очень крупных заводах , а такие заводы не были характерными тогда для нефтяной промышленности в районе Баку. Кроме того, здесь подтверждалась точка зрения Менделеева о неприменимости технологии переработки пенсельванской нефти, давшей высокий выход керосина и нефти Бакинской, содержавшей лишь около одной третьи керосиновой фракции. Также на русского ученого произвела отрицательное впечатление острая конкурентная борьба между американскими предпринимателями и предприятиями, приводящая к бессмысленной трате средств и ресурсов, а также прагматизм большинства предпринимателей, сказывающийся в пренебрежении теорией: вопросами геологии и происхождения нефти, ее химией и т. д. Это – отмечал Менделеев, - отрицательно скажется на самой нефтяной промышленности, прежде всего – на возможностях рациональной переработки нефти как сырья. «Где дело идет до насосов, труб, передвижения – пишет русский ученый, - все обдуманно и устроено прекрасно, а химическая сторона дела вовсе оставлена без внимания » . И еще: « я обращался ко многим ученым для получения ближайших сведений о научной разработке нефтяного вопроса в Америке и был немало удивлен, узнав, что ни с химической, ни с геологической стороны нет еще у американцев ответов на самые первые научные вопросы, относящиеся к нефти.… Будь в какой другой стране такая оригинальная и богатая промышленность, какова нефтяная,- над научной ее стороной работало бы множество людей. В Америке же заботятся добыть нефть по возможности в больших массах, не беспокоясь о прошлом и будущем, о том, как лучше и рациональнее взяться за дело: судят об интересе минуты и на основании первичных выводов из узнанного» .

Что же более всего поразило Менделеева в США? Изучение технической стороны промышленности США лишний раз убедило ученого в правильности его рекомендаций для нефтяной промышленности на Кавказе – в частности, относительно применения трубопроводов для транспортировки нефти. Менделеев пишет: «… в Америке везде нефть ведется трубами» . В Америке пошли именно по пути, который он считал правильным, располагая заводы около центров потребления нефтепродуктов, а не в местах добычи сырой нефти, перерабатывая нефть полностью, и не используя ее как простое топливо: « никто в Америке не думает …нефтью топить, к заводам подвозят каменный уголь, а из нефти добывают бензин, керосин. У нас в Баку все иначе сложилось». Убедился он также в перспективности устройства глубоких нефтяных колодцев - в Баку были преимущественно неглубокие.

Удешевление добычи нефти, более полную ее переработку на товарную продукцию, удешевление транспортировки нефти и ее нефтепродуктов – такими виделись Менделееву пути повышения конкурентоспособности отечественной нефтяной промышленности.

Интерес Менделеева к американской нефти претерпевает в конце 70- х годов изменения: он внимательно изучает достижения нефтехимии. Сравнивая различные образцы нефти из Пенсильвании и Баку, он пришел к важному заключению об общности состава нефти различных месторождений, в частности, о наличии в пенсильванской - нафтенов, а в кавказкой – парафинов. Метод, использованный впервые Менделеевым для характеристики нефтяных фракций – графики «состав - свойства» - нашел широкое распространение, в том числе и в США.

Поездка ученого в США развеяла легенду об исключительности качества и положения американской нефти. Результатом поездки стала книга «Нефть в североамериканском штате Пенсильвании и на Кавказе», вышедшая в 1877 году. В ней ощущалась забота ученого о российском народе, о богатстве Отечества, о лучших условиях для производства нефти в стране.

В России знали о запасах нефти на Кавказе и севере в районе реки Ухты. Но дальнейшие поиски нефти нельзя было вести без теоретических исследований. В 1877 году на заседании русского физико-химического общества Д.И. Менделеев выступает с интересной гипотезой о происхождении нефти, которая являлась результатом осмысления богатого материала, накопленного ученым при изучении геологии Бакинских и пенсильванских нефтяных месторождений. Сопоставив среднюю плотность Земли с плотностью поверхностных горных пород, ученый пришел к выводу, что в глубинах Земли имеются огромные залежи железоникелевых сплавов, которые при высоких температурах образуют карбиды металлов. Эти карбиды, взаимодействуя с водой, проникшей по трещинам к раскаленным карбидам, образуют углеводороды, составляющие нефть.

Эта идея вызвала много критики, но на протяжении десятилетий служила рабочей гипотезой для всех подобных исследований нефти и заставила ученых активно заниматься проблемой происхождения этого удивительного ископаемого.