Россия – родина передовых технологий в нефтяном деле (конец XIX – начало ХХ в.). Автор: Селезнев Ф.А., д.и.н., профессор ИМОМИ ННГУ им. Н.И.Лобачевского (Нижний Новгород).
Во второй половине XIX в. Российская империя, наряду со США, стала мировым лидером по добыче нефти. Иностранные капиталисты не раз предлагали построить нефтепровод от Баку до Батума, чтобы морским путём экспортировать нефть в Западную Европу. Однако Александр III и Николай II не давали на это разрешение. Вся добытая нефть перерабатывалась внутри страны. На экспорт шли только нефтепродукты. Наибольшим спросом пользовался керосин. Керосин в 1880-е годы, получил всероссийское распространение. Керосиновая лампа становится обычным явлением не только в городе, но и в деревне, постепенно вытесняя лучину.
После отгонки от сырой нефти керосина оставался мазут. Сначала никто не знал, куда его девать. Для заводчиков это было настоящей головной болью. Ведь по мере роста добычи нефти количество мазута всё увеличивалось. Нужно было срочно придумать, что же всё-таки с ним делать.
Казалось бы, сама собой напрашивалась идея об использовании мазута в качестве топлива. Но в жидком виде он не очень-то горюч. Тем более в топке, без достаточного доступа кислорода. Даже поджечь его было нелегко. Поэтому американцы, в 1860 году проводившие соответствующие опыты, прежде чем лить в топку нефтяное топливо ставили туда ящик с горящим каменным углем. Но этот путь оказался тупиковым, поскольку кислорода для стабильного горения всё равно не хватало. А вот у русского изобретателя Александра Шпаковского родилась гениальная идея насытить жидкое топливо кислородом, смешав его с воздухом.
Полковник Александр Ильич Шпаковский (1823 – 1881) преподавал физику в Павловском кадетском корпусе и, открывая кадетам мир науки, не ограничивался рамками учебника. Он стремился наглядно показать, как физические явления и законы могут использоваться в технике. При этом сам сделал несколько замечательных открытий. В 1866 году полковник Шпаковский получил привилегию на изобретение паяльной лампы «Вулкан». Её пламя вспыхивало в результате пульверизации – распыления горючей жидкости (скипидара) струёй воздуха. Отсюда был один шаг до главного изобретения Шпаковского – идеи о применении принципа пульверизации жидкого топлива для отопления паровых котлов.
В 1867 году изобретение Шпаковского было испытано. Струя сжатого воздуха из форс-помпы («force-pump») – нагнетательного воздушного насоса «раздробляла» жидкое топливо на мельчайшие капли, создавая газообразную горючую смесь, и затем вбрасывала её в топку. Ну а там вспыхивал мощный огонь, в считанные минуты доводивший воду в котле до кипения. Так родилось приспособление, которое на русский манер окрестили «форсункой» (согласно словарю Даля, «форсунок» или «форсунка» – заносчивый человек, наглец).
В качестве топлива Шпаковский использовал скипидар: в 1867 году мазут для Петербурга был ещё экзотикой. Однако вскоре изобретатель заменил скипидар нефтью. Разумеется, первые его приборы были далеки от совершенства. Но идея Шпаковского быстро стала распространяться. Усилиями целого ряда блестящих русских техников 1870-х годов форсунка-пульверизатор становилась всё более удобной для практического употребления. Здесь в первую очередь следует назвать механика пароходного общества «Кавказ и Меркурий» О.К. Ленца и, конечно, В.Г. Шухова.
Достижения обоих вызвали живейший интерес русского нефтепромышленника Людвига Нобеля и были взяты им на вооружение. Ленцовскую форсунку внимательно изучил сотрудник Нобеля инженер А.С. Сундгрен. Сундгрен усовершенствовал её, и в 1878 она была установлена на «Зороастре» – первом нефтеналивном пароходе Людвига Нобеля.
В том же году Нобель стал тесно сотрудничать с фирмой «Бари, Сытенко и Ко», ведущим инженером которой был молодой В.Г. Шухов. Собственную конструкцию паровой форсунки Шухов разработал ещё в 1874 году, будучи студентом. В 1880 он её запатентовал.
Новации Ленца и Шухова вдохновили Людвига Нобеля на создание своей форсунки, которая демонстрировалась на Всероссийской промышленно-художественной выставке 1882 года в Москве и была удостоена там бронзовой медали. Козырем нобелевской форсунки было то, что она полностью распыляла топливо – ни одна его капля не попадала в топку в жидком виде. В топке же пульверизационное пламя получало вращательное движение. Таким образом, мазут сгорал весь, не давая ни копоти, ни нагара, а нагревание было равномерным. Производство этих форсунок, высоко оцененных специалистами, было налажено на заводе Людвига Нобеля в Петербурге.
В 1883 г. более простую и экономичную конструкцию форсунки предложил нижегородский механик В.И. Калашников.
С 1884 года, вслед за Нобелями начали широко применять мазут в качестве топлива на судах общества «Кавказ и Меркурий». Это дало компании огромную экономическую выгоду. Значительно сокращался штат кочегаров. Выигрывалось время, прежде затрачивавшееся на погрузку дров. Кроме того, отказ от дровяного отопления освободил на судах место для дополнительных грузов. Оценив эти преимущества в течение 2 – 3 лет большинство волжских пароходчиков перешло на нефтяное отопление.
Постепенно к использованию мазута стали переходить и железные дороги. А это ещё более увеличило потребление мазута.
Кроме того, мазут нашел прекрасное применение в качестве сырья для получения смазочных масел.
Нужно сказать, что смазка разного рода механизмов для снижения трения и, соответственно, износа их деталей, применялась людьми с глубокой древности. Смазывали колесные оси, составные части ветряных мельниц, водяных двигателей. В качестве смазывающего вещества использовали деготь (продукт сухой перегонки дерева), различные масла животного и растительного происхождения, а также сырую нефть. Так продолжалось сотни лет. Но вот начался промышленный переворот. Появились паровые машины. Их детали тоже требовали смазки. Причем смазочных материалов было нужно всё больше – стойких к высокой температуре и, главное, недорогих.
А поскольку мазут был дешев, его, для снижения себестоимости продукта, начали добавлять к растительным и животным маслам. Между тем, мы помним, что именно бакинская нефть была богата тяжелыми фракциями, т.е. давала наибольший выход мазута. Иначе говоря, в России нефтяные остатки были дешевле, чем где-либо в мире. Это позволяло в качестве основы смазочного вещества использовать их, а растительные и животные масла применять как добавку. Тем самым существенно уменьшая цену конечного продукта.
Первым до этого додумался муромский купец Федор Смолянинов. В 1865 году он построил в Астрахани небольшой завод по производству смазочных материалов из бакинского мазута. Нефтяные остатки загружались во вмазанный в печь котел. Туда же клали бараний жир, сало и добавляли сурепное масло (растительное жирное масло, получаемое из семян сурепицы – растения рода капусты). Затем начиналось нагревание, в ходе которого испарялись летучие вещества, и оставалась густая мазь
А что если при изготовлении смазочных веществ совсем обойтись без растительных или жировых добавок? Соответствующий эксперимент провел нижегородский предприниматель Виктор Иванович Рагозин (1833 – 1901).
В своё время он, окончив естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета, служил домашним учителем в семье знаменитого предпринимателя А.П. Шипова, основателя крупной пароходной компании «Дружина». Женился на его дочери и с 1858 года служил в «Дружине», сначала в Костроме, а с 1868 управлял конторой компании в Нижнем Новгороде. Деньги давали ему возможность заниматься наукой и на практике реализовывать свои идеи.
В 1873 году Виктор Иванович в лаборатории, устроенной прямо в собственной квартире приступил к опытам по разложению мазута. В 1875 году он построил в Нижнем Новгороде опытный завод, на котором перегонялись нефтяные остатки. Окрыленный успехом, В.И. Рагозин в 1876 году открывает уже не опытный, а крупный (400 работников в 1881 году) нефтеперерабатывающий завод в Балахне, уездном городе Нижегородской губернии. Предприятие располагалось в 10 каменных корпусах и выпускало ежегодно не менее 100 тысяч пудов смазочных масел из нефти, которые Рагозин назвал «олеонафтами» (по латыни – «нефтяное масло»). С 1878 года они начали широко применяться для смазки механизмов на петербургских предприятиях и судах Балтийского флота. Спрос на олеонафты в короткое время настолько возрос, что Рагозин в 1879 году открыл новое, еще более крупное, предприятие по их производству. Оно разместилось в селе Константинове Ярославской губернии.
Оказалось, что смазочные масла имеют огромный рынок сбыта. Производимые в России смазочные материалы из нефти произвели фурор в Европе. В 1878 олеонафты Рагозина получили золотую медаль на Всемирной Парижской выставке и золотую медаль Французской Академии промышленности и торговли. В том же году начался их экспорт во Францию. В числе основных заказчиков был французский военный флот.
Нижегородский бизнес Рагозина продолжил И.Н. Тер-Акопов (завод около Вари).
Чтобы сделать более удобной доставку сырья для своих предприятий из Баку В.И. Рагозин посоветовал Николаю и Дмитрию Артемьевым, занимавшимися для него перевозкой нефтепродуктов устроить в трюме своего судна вместительные наливные ящики для них, откуда при выгрузке выкачивать их ручным насосом. В 1874 году подобная баржа была отправлена Артемьевыми до Нижнего.
Начинание Рагозина и Артемьевых, естественно не осталось без внимания Нобелей, живо интересовавшихся всеми новинками в нефтяном деле. У Людвига Нобеля в 1876 году родилась мысль о наливном морском пароходе. Он был спущен на воду в 1878 и назывался «Зороастр».
В 1907 г. Д.В. Сироткин построил гигантскую нефтеналивную баржу «Марфа Посадница» собственной конструкции.
В 1903 году сормовичи по заказу знаменитых нефтепромышленников братьев Нобель построили первые в мире теплоходы «Вандал» и «Сармат». А вскоре в Нижегородской губернии началось серийное производство судов, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (теплоходов). В 1911 году около села (ныне город) Бор стараниями купца Д.В. Сироткина был заложен завод «Нижегородский теплоход». Кроме теплоходных буксиров там спускали на воду нефтеналивные баржи. Нефтеналивные баржи делали также на Мордовщиковской судоверфи, возведение которой началось в 1907 году. (Ныне это Навашинский судостроительный завод «Ока»).