Сергей Симонов
Цвет сверхдержавы - красный
Книга 3
Восхождение
Часть 2
1.
Проблемой переработки отходов Первый секретарь озаботился ещё в начале 1957-го года, при обсуждении путей развития органической химии и химии полимеров. Уже тогда он дал задание академикам Семёнову и Каргину разработать технологии утилизации твердых бытовых отходов, состоящих. в основном из различных пластиков. Посетив в начале 1958-го года Белоруссию, Никита Сергеевич беседовал с руководителями республики о перспективах развития лесопромышленного комплекса, а также обратил внимание на огромное количество отходов лесотехнического производства, скопившихся за многие десятилетия. В основном это были отходы от производства деловой древесины, составлявшие порядка 60-70 процентов общей древесной биомассы, заготавливаемой в ходе рубки леса.
Незадолго до учредительной конференции ОПЕК Хрущёв получил от академика Келдыша информацию о планктонных фермах, продукцию которых можно было перерабатывать не только для пищевого применения, но и изготавливать из неё удобрения. Его предложение использовать планктонные фермы для производства пресной воды и удобрений было встречено странами ОПЕК с большим интересом. (АИ, см. гл. 03-20)
В разговоре с академиком Келдышем Никита Сергеевич впервые услышал термин "биореактор". Поэтому, когда в конце 1958 года к нему явился с докладом академик Семёнов, для Первого секретаря не стало неожиданностью, когда Николай Николаевич предложил начать процесс переработки отходов со строительства биореакторов.
- Никита Сергеич, - начал Семёнов. - Помните, вы в начале года поручили мне организовать исследование по технологиям переработки городских и промышленных отходов?
- Конечно! - на память Хрущёв не жаловался. - И как успехи?
- Никита Сергеич, мы фактически хороним миллионы тонн ценнейшего сырья - химического, энергетического, а также исходного материала для удобрений, которых так не хватает сельскому хозяйству! - с ходу заявил Семёнов.
- Вот как?! Давайте-ка поподробнее!
- Я привлёк к работе ВИМИ, ВАСХНИЛ, а также Институт Нефти и Физико-Технический институт, - рассказал Николай Николаевич. - В ходе исследований мы рассмотрели несколько ключевых видов сырья, и несколько основных процессов их переработки. Вы, конечно, знаете, что у нас ещё до войны активно использовались, и сейчас продолжают использоваться газогенераторы, стационарные и автомобильные, в которых из древесного сырья путём пиролиза получается горючий генераторный газ, который заменяет бензин?
- Знаю, конечно, - кивнул Хрущёв.
- И о немецком синтетическом бензине наверняка слышали? - продолжал Семёнов.
- Да, у нас даже несколько вывезенных из Германии заводов по переработке угля работает, - припомнил Никита Сергеевич. - В Новочеркасске, и в Калининграде...
- Именно! Существует прямой процесс гидрогенизации углей, с получением бензина с малым октановым числом, разработанный Бергиусом в 1911 году, и так называемый процесс Фишера-Тропша, изобретённый в 1926 г - непрямая перегонка угля. На немецких заводах использовался главным образом процесс Бергиуса. Эти заводы фактически обеспечили гитлеровскую Германию топливом, после того, как наши войска отрезали её от румынских нефтяных месторождений, - напомнил академик. - Это - процессы первого поколения. У них много недостатков. Они малопроизводительны, плохо управляемы, в результате процесса получается более 70 видов различных отходов, которые тоже надо куда-то девать, получаемый в качестве промежуточного продукта синтез-газ необходимо очищать. Катализаторы относительно быстро деградируют, а стоят они недёшево. Это общая беда катализаторов: дешёвые - неэффективны, а эффективные - дороги.
- Можно также получать жидкое топливо из природного газа - метана. Есть три основных способа - паровой риформинг, окисление и каталитическое окисление.
- Процесс получения топлива многоступенчатый. Вначале производится пиролиз каменного или бурого угля, в результате чего получается синтез-газ - смесь окиси углерода СО и водорода. Затем из синтез-газа получают метанол, из него - диметилэфир, а уже из него получается бензин. В итоге бензин выходит высокооктановый, но значительно дороже, чем при переработке нефти.
- Так это пока нефть дешёвая, - заметил Хрущёв. - Но так будет не всегда.
- Да. Но в документах, полученных из ВИМИ, есть несколько новых способов получения синтез-газа из природного газа, - рассказал Николай Николаевич, - Например, в одном из способов в качестве реактора используется модифицированный дизельный двигатель. (См. А.Я. Розовский, "Экологически чистые моторные топлива на базе природного газа") Этот способ подходит для использования природного газа низкого давления, из скважин, непригодных для эксплуатации в обычных условиях. К тому же такой двигатель-реактор может одновременно крутить электрогенератор, вырабатывая электричество. Очень удобно для отдалённых местностей.
- Исключительно интересная технология, - Никита Сергеевич тут же навострил уши. - Но не может быть, чтобы не было недостатков.
- Не без этого, - согласился Семёнов. - В качестве окислителя используется атмосферный воздух, из-за этого получается "бедный" синтез-газ с содержанием азота 50-60 процентов. Такой газ надо ещё очищать от азота. Но зато можно использовать как основу конструкции серийно выпускающиеся двигатели.
- Есть и другой, весьма производительный способ получения - с помощью модифицированного ракетного двигателя. Для окисления природного газа используется кислород. Семён Ариевич Косберг по моему заданию построил опытную установку. Её производительность с единицы объёма в десятки раз превышает любые другие промышленные аналоги.
- Ого! Неплохо! - одобрил Хрущёв.
- К сожалению, тоже не всё так шоколадно, как хотелось бы, - развёл руками академик. - Ракетный двигатель создаёт скоростную струю высокотемпературного газа. Для дальнейшего использования в процессе каталитического синтеза её необходимо затормозить и охладить. Приходится устанавливать котел-утилизатор, паровую турбину и другие дополнительные устройства. Они сами по себе достаточно дороги.
- Чтобы обеспечить высокие параметры в зоне реакции для реализации безсажевого режима и качественного состава синтез-газа с приемлемым соотношением водорода к СО, необходимо иметь давление в реакторе под 100 атмосфер. То есть, нужно установить дожимной газовый компрессор и воздушный компрессор на эти же параметры. Оба эти агрегата очень дороги и потребляют много электроэнергии. Полученный синтез-газ необходимо охладить для удаления воды и сажи практически до 0 градусов, это условие, при котором работает используемый катализатор. При этом теряется столь дорого полученное давление. Да ещё приходится решать проблему очистки поверхностей охлаждения от сажи.
- Что-то куда не сунься - одни проблемы, - посетовал Хрущёв.
- Я так подробно рассказываю, чтобы было понятно, насколько разноплановые технологии в этой области используются, и какие комплексы проблем приходится решать, - пояснил Семёнов. - Меня больше всего заинтересовал третий способ. Вместо процесса Фишера-Тропша для получения синтетического бензина можно использовать одноступенчатый синтез диметилэфира. Если синтез по процессу Фишера-Тропша требует подвода тепла, так как реакция идёт с поглощением тепловой энергии, то при одновременном протекании реакций синтеза метанола, и его дегидратации тепло, наоборот, выделяется. В результате, в одном реакторе без дополнительного подогрева одновременно получаются метанол, диметилэфир и чистый водород. (там же) При этом реакция нечувствительна к соотношению СО и водорода в составе синтез-газа. А уже из диметилэфира можно получать высокооктановый синтетический бензин. Октановое число получается около 92.
- Я такую установку построил и опытный синтез провёл, - признался академик. - Безусловно, есть свои нюансы, сами понимаете, лаборатория - это одно, а промышленное производство требует несколько иного подхода, там на первое место выходят экономические показатели. Так вот, по экономике такой одноступенчатый синтез получается наиболее выгодным. При том, что диметилэфир можно и сам по себе использовать в качестве моторного топлива, при некоторой модификации топливной системы. Двигатель на нём работает бесшумно, выхлоп практически не требует дополнительной очистки, хорошо заводится на морозе.