Текст книги "Великие химики. Том 2"

Автор книги: К. Манолов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 23 (всего у книги 26 страниц)

Бош вытащил из внутреннего кармана своего рабочего халата небольшую лупу, поднес ее к черному куску металла и стал рассматривать его.

– Вот неожиданность! Водород обезуглероживает сталь и превращает ее в мягкое железо. Значит, нужно менять конструкцию. Причины изменения структуры две: водород и высокая температура. Мы можем устранить одну из них, но тогда не произойдет и синтез… А что если перейти к внутреннему давлению?

Инженер Лане улыбнулся. Мысль была действительно удачна.

– Расположить катализатор в несколько этажей, а в центре смонтировать трубу, где будем сжигать газы для достижения необходимой температуры.

Инженер Лане тут же набросал чертеж новой катализаторной колонны.

– Общую технологическую схему оставим прежней или изменим?

– Пожалуй, будет лучше, если входные газы пропускать вдоль внешней стенки, – посоветовал Бош.

…Снова наступили дни напряженной работы. В северной части большого фабричного двора, на том месте, куда прежде выбрасывали шлак и другие отходы, уже заканчивали здание, предназначенное для установки катализаторных колонн. Здесь взрывы никому не угрожали. Бетонный бункер для Боша и его сотрудников тоже был готов.

В эти дни Бош почти не уходил с фабрики. Сирены возвещали конец одной смены и начало второй, на место одних рабочих приходили другие, а он оставался на месте. Нужно было как можно скорее смонтировать новую колонну; Бош надеялся, что это и будет решением проблемы.

Монтажом руководил мастер Кранц, он с предельной строгостью и тщательностью следил за изготовлением и установкой каждой детали. Сегодня Кранц был внимательнее, чем когда-либо: все торопились, потому что у одного из рабочих был день рождения и бригада после окончания смены собиралась отпраздновать это событие.

Как только послышалась сирена, рабочие отложили инструменты и стали снимать рабочие халаты. Бош удивленно поднял брови.

– Что такое? В чем дело?

– Сегодня у Фридриха день рождения, исполняется двадцать два года, – ответил мастер.

– Прекрасно! Это нужно отметить, – воскликнул Бош. – Но неужели окончание монтажа откладывать еще на день? Ну-ка друзья, за работу! А день рождения Фридриха мы отпразднуем здесь.

Бош быстро вышел, а рабочие разочарованно посмотрели на мастера Кранца.

– Делать нечего, придется продолжить. Вы ведь знаете: если доктор Бош чего-то требует, это обязательно для всех, его слово – закон.

Рабочие вернулись на места. Работа в полутемной пристройке продолжалась в тягостном молчании.

Вошел Бош, а через несколько минут появился Уле, рабочий из другой бригады, он нес большую корзину, накрытую бумагой. Бош лукаво посмотрел на всех и крикнул:

– А ну-ка, идите все сюда! Поздравим Фридриха с днем рождения!

Рабочие оживились. Уле разложил на бумаге горячие сосиски и мягкие белые булочки, мастер Кранц открыл пиво, и начался пир. Бош провозглашал тосты за здоровье Фридриха, Кранца, всех присутствующих. Потом все снова взялись за инструменты и продолжали работу. К рассвету монтаж был закончен. Рабочие разошлись усталые, но довольные. I Однако Бош не спешил домой.

– Кранц, мы остаемся здесь. Нужно немедленно запустить колонну.

Кранцу нравилось работать с этим неутомимым человеком. Было что-то необыкновенно привлекательное в этом напряженном ожидании. К тому же доктор Бош умел щедро вознаграждать.

Кранц подвез тележку, нагруженную баллонами с азотом и водородом. Бош включил нагреватели. Циркуляционный насос работал равномерно, стрелки измерительных приборов застыли неподвижно, – процесс протекал нормально.

– Кранц, иди ложись спать. На рассвете я разбужу тебя. 76 часов провели они в бетонном бункере, откуда следили

за работой новой катализаторной колонны: там и ели, и спали. Колонна работала безотказно. Неужели победа, даже не верилось. Пойти еще раз посмотреть… Бош встал, и в этот миг оглушительный грохот потряс бункер. Кранц вскочил, протирая глаза.

– Конец! Опять взрыв! – в отчаянии простонал Бош.

Но предаваться унынию не было времени, нужно было искать решение. Ведь удалось же найти катализатор!.. Результаты были получены совершенно неожиданно. Даже профессор Габер поспешил высказать свое восхищение, как только директор Брунк сообщил ему об успехе. Некоторые фразы из письма Габера Бош помнил наизусть.

«Я рад, что ваши сотрудники добились такого успеха, и поздравляю их. Замечательно, что в науке всегда есть место новым открытиям. Именно железо, с которым работал еще Оствальд и которое мы стократно использовали в чистом состоянии, действует только в том случае, если оно содержит примеси.

Еще раз выражаю свою радость по поводу успеха доктора Боша и надеюсь, что в будущем смогу поучиться у него».

Профессор Габер пожелал ознакомиться с исследованиями в Людвигсхафене. До сих пор сотрудники Боша лишь слышали его имя, но самого Габера никогда не видели. Габер заинтересовался прежде всего работой катализаторов, поэтому директор Брунк и главный руководитель исследований Бош показали ему лабораторию доктора Митташа, расположенную в большом подвальном помещении. Тридцать катализаторных колонн были смонтированы вдоль стен. Высокие и толстые, они напоминали стволы орудий.

– Ваши колонны совсем не похожи на виденные мной в Карлсруэ, – сказал Габер.

– Мы ввели кое-какие конструктивные изменения, – объяснил доктор Митташ. – Каждая колонна работает приблизительно с двумя граммами катализатора. Он находится вот здесь и легко может быть заменен. – Митташ отвинтил болт и вытащил небольшой вкладыш, в котором находился катализатор.

– Вероятно, опыты обошлись вам недешево? – спросил Габер.

– Уже около пятнадцати тысяч, но работа продолжается. Пробовали различные металлы, но доктор Бош решил снова вернуться к железу.

– Что вас заставило опять обратиться к железу, после того как все от него отказались? – поинтересовался Габер, обращаясь к Бошу.

– Как вам сказать… После того как все опыты дали отрицательный результат, необходимо было все-таки найти выход. Вот я и искал его. Перечитал все, что только мог, и напал на спектральный атлас Эдера и Валанта. Я обратил внимание на то, какой сложный спектр у железа. От элемента с таким спектром можно всего ожидать. И тогда я опять начал проводить опыты с железом. Позже стало известно об открытии фирмы Шеринга: выяснилось, что примеси щелочных металлов повышают каталитическое действие никеля. Но об этом пусть лучше расскажет доктор Митташ.

Митташ с независимым видом сунул руки в карманы халата и начал:

– Решительный перелом в исследованиях наступил после опытов с магнетитовой рудой, доставленной из Швеции. Один опыт дал нам почти столько же аммиака, сколько эксперимент с осмием или ураном. Тот же магнетит в других опытах не проявлял каталитического действия. Если иметь в виду опыт фирмы Шеринга, единственным объяснением мог быть тот факт, что магнетит активизировали какие-то примеси. Тогда мы взяли химически чистое железо и начали серию опытов, последовательно добавляя к нему различные вещества. К нашему счастью, еще в самом начале наших исследований один вариант смеси железа с глиной оказался по каталитической активности равным осмию и урану. После этого мы провели множество опытов, чтобы найти еще более активный катализатор, но до сих пор нам это не удалось.

– Наши исследования имеют, помимо практического, и теоретическое значение, – вмешался в беседу директор Брунк. – Доктор Митташ и доктор Бош выяснили, что существуют примеси, которые вообще не влияют на активность железа, как катализатора. Примером тому могут служить медь и марганец. Было доказано активирующее действие глины и магнезии на железо, но что самое важное – они открыли действие третьей (Группы веществ – катализаторных ядов. Присутствие минимальных количеств этих веществ отравляет катализатор и полностью лишает его активности. Особенно сильно проявляется отравляющее действие серы.

– Это обстоятельство объясняет причину отрицательных результатов, полученных при использовании в качестве катализатора железной руды, которая всегда в тех или иных количествах содержит сульфид железа, – добавил Бош.

Габер не отрывал глаз от стройного ряда контактных колонн. Каких замечательных результатов удалось достичь довольно примитивными средствами!

Итак, проблема катализатора была решена. Дешевый катализатор найден, теперь его можно готовить в неограниченных количествах. Но что делать с материалом для колонн? Какой искать выход? Бош внимательно осматривал кусок стали от взорвавшейся колонны.

– Вырежьте из этого куска несколько пластинок, отшлифуйте их до зеркального блеска и принесите мне, – попросил он Кранца.

В дверях Кранц едва не столкнулся с Лане.

– Вот данные анализов. Азот опять не обнаружен.

– Значит, нитрид железа не образуется, – Бош задумчиво вертел в руках тонкую металлическую пластинку. – Взгляните, Лане. Внутренняя стенка колонны, которая была в контакте с азотоводородной смесью, побелела. От перлита, который является основной составной частью стали, не осталось и следа. Но это не чистое железо, эта белая блестящая масса слишком хрупка. Возможно, железо соединяется с водородом. – Бош встал, озаренный внезапной догадкой. – Водород, конечно, водород! Пожалуйста, напилите стружек с внутренней стенки колонны и отдайте в лабораторию для анализа на водород.

Анализы подтвердила предположение Боша – при высокой температуре водород проникает в сталь и обезуглероживает ее; с углеродом он образует: метан, а с железом – хрупкий гидрид железа.

– Судя по всему, придется отказаться от стали, – сказал Франц Лане..

– А вы знаете другой материал, который мог бы заменить сталь? – раздраженно спросил Бош. – Я считаю, мы должны изменить конструкцию. Катализаторная колонна выполняет две роли: является реакционным сосудом и обеспечивает давление. Нельзя ли разделить эти две функции?

– Может быть, поможет облицовка, которая изолирует колонну от контакта с газами? – нерешительно подал голос Лане.

– Облицовка не спасет. Водород диффундирует даже через самые мельчайшие поры. А вот труба в трубе – это решение вопроса. Лане, начинаем все сначала. Внутренняя труба будет медная, наружная стальная. Таким образом, мы защитим сталь от действия водорода и сохраним ее прочность.

Но эксперименты не принесли успеха. Медь не спасала сталь, не годилась и серебряная изоляционная труба.

Сейчас всех волновало только одно: как изолировать стальную трубу от действия водорода. Об этом говорили даже на традиционных вечерах по пятницам. И на производственных советах, собиравшихся каждую субботу, обсуждался только один вопрос: как модифицировать катализаторную колонну?

В ту холодную февральскую субботу настроение было унылым. Несмотря на все усовершенствования, колонны не выдерживали более трех дней. Если удавалось опередить взрыв, их демонтировали и выбрасывали на свалку отработанного железа, но чаще всего колонны взрывались, хотя несчастных случаев пока не было, так как испытания проводились в старом цианамидном цехе. Каждую колонну окружала специальная железобетонная капсула, закрытая высокими листами стали, которые защищали от свистящих языков пламени водорода, – при контакте с воздухом водород мгновенно самовоспламенялся.

Фабрика теперь походила на военный полигон, где взрывы чередовались с пожарами. Но работы продолжались – взорвавшуюся колонну заменяли новой, и исследования шли своим чередом. Четыреста килограммов аммиака в день! За каждый килограмм аммиака – килограмм стали на свалку. И все-таки производство! Получало прибыль, так как цена аммиака была очень высокой. Однако, чтобы годовой выпуск аммиака достиг тысяч тонн, была необходима катализаторная колонна, которая работала бы не несколько дней, а месяцы и даже годы. Бош предложил еще один вариант – сделать изоляционную» трубу из мягкого железа с меньшим содержанием углерода. Если углерод – причина образования трещин при его взаимодействии с водородом, надо устранить углерод. Тогда не понадобится и другой конструкционный материал.

Казалось, это было решение задачи. Бош был уверен в успехе. Теперь он имел право провести выходной день спокойно. На рассвете вместе со своим другом доктором Вальтером Фойгтландером они сели на велосипеды и отправились к болотистым берегам Рейна. Нужно было испробовать новое приспособление, предназначенное для ловли устриц и улиток в глубоких илистых местах[371]371
  По воспоминаниям А. Митташа [Z. Elektrochem., 46, 333–346 (1940)]: «Бош занимался между делом почти всеми естественными науками: новейшими проблемами ботаники и зоологии, биологией, минералогией, геологией, физикой, химией редких земель, астрономией и астрофизикой – в своей хорошо оборудованной обсерватории в Гейдельберге». Особое место занимают разработанные Бошем эффективные методы ловли насекомых.


[Закрыть]. Бош собственноручно изготовил его в своей мастерской.

И все-таки мысли о катализаторной колонне не оставляли его и на отдыхе.

«Водород все равно пройдет сквозь мягкое железо. Рано или поздно стальная мантия будет атакована и взорвется. А если в ней предварительно сделать микроскопические отверстия? Если пользоваться тончайшими сверлами, прочность стали не изменится, а водород сможет свободно выходить сквозь отверстия прямо в окружающую атмосферу. Тогда сталь не будет подвергаться действию водорода».

Утром Бош направился прямо в патентное отделение. Он, положил схему новой конструкции на стол и заявил:

– Сделайте все необходимое для немедленного патентования[372]372
  Всего за всю свою научно-производственную деятельность Бош получил, 114 патентов.


[Закрыть].

Потом Бош отправился в механическую мастерскую, чтобы отдать распоряжения инженеру Лане.

Новая катализаторная колонна начала действовать 5 марта 1911 года. Она непрерывно работала до конца апреля без каких-либо дефектов.

Решение было найдено. Теперь можно было приступать к большому строительству.

Начинался новый этап в жизни Боша. Работа над проектами, переговоры с машиностроительными и сталеплавильными предприятиями. Это были дни нечеловеческого напряжения. Бош был повсюду: руководил совещаниями, лично вел переговоры с фирмами-поставщиками, принимал и лично проверял все поставки и в то же время не прекращал руководить исследовательской работой в лаборатории. Ему часто приходилось ездить в Эссен и Дюссельдорф, чтобы на месте дать указания по поводу изготовления той или иной детали.

Чтобы связать 6000 тонн азота в год, каждую минуту нужно было сгущать по 40 кубометров азотоводородной смеси при давлении от нормального до 200 атмосфер. Ученым и инженерам, хорошо знающим состояние техники, это казалось неосуществимым.

Но возможности человеческого гения безграничны. В сентябре 1913 года завод по производству синтетического аммиака и азотных удобрений был пущен в действие. Высоко поднялись огромные корпуса охладительных и поглотительных башен, колонны синтеза, связанные бесконечной сетью стальных трубопроводов. Действительно, по своим масштабам завод был грандиозным. Здесь были и собственный завод по производству генераторного и водяного газов, и специальные цеха по переработке этих газов в водород и углекислый газ, по сжижению воздуха и получению азота, по производству катализаторов, гидростанция, склады для хранения аммиака, хранилища для выпускаемых удобрений, мастерские, лаборатории… Это было огромное по тому времени предприятие, которое поглощало сотни тонн угля, воды и воздуха, чтобы производить белый порошок, называемый сульфатом аммония.

Однако через несколько дней после того, как был получен первый жидкий синтетический аммиак, обнаружились и первые трудности. Нейтрализаторы – большие цилиндрические резервуары, в которых аммиак взаимодействовал с серной кислотой, – чуть не погубили все дело. Трубопроводы, по которым аммиак поступал в нейтрализаторы, вышли из строя, хотя и были защищены свинцом. Циркуляционные насосы тоже начали разрушаться и подтекать. Серная кислота проникла в помещения, залила подвалы, а аммиак стал улетучиваться в атмосферу.

Но ведь эти насосы и аппараты использовались в коксовой промышленности при производстве сульфата аммония из аммиака и коксовых газов. Разве синтетический аммиак обладает иными свойствами? Конечно, нет! Причина кроется в чем-то другом, и ее нужно отыскать…

Мобилизованы были все – начальники отделов, руководители, монтеры, техники, лаборанты и научные сотрудники. Нужно было в кратчайший срок найти выход из катастрофического положения.

Скоро усилиями огромной армии исследователей трудности были преодолены, и завод заработал нормально. Ленточные транспортеры без конца подвозили синтетический сульфат аммония, а тяжело груженные поезда развозили ценное удобрение по всем уголкам страны.

После успешного синтеза аммиака потребовали решения десятки новых проблем; все работы осуществлялись под руководством директора аммиачного завода Карла Боша. Требовались новые виды удобрений. Об этом Бошу писал и профессор Габер: «Вы могли бы направить свое внимание и на другие производства, например на превращение аммиака в азотную кислоту. Специалисты по сельскому хозяйству считают, что применение селитры универсально, а сульфата аммония – ограничено». Налаживание производства азотной кислоты из аммиака стало первостепенной задачей. Для окисления аммиака до окислов азота нужно было подобрать более дешевый катализатор: дорогая платина, предложенная Оствальдом, не годилась в масштабах огромного производства. Необходимо было провести и систематическое изучение влияния различных видов искусственных удобрений на развитие растений. Для этой цели предстояло создать опытную сельскохозяйственную станцию.

Нужно было организовать по всей стране сеть бюро, которые давали бы рекомендации фермерам: как и когда удобрять различные растения.

Между Людвигсхафеном и Шпейером в имении Лимбургергофф появились просторные оранжереи. Здесь под руководством доктора Ганса Фрессе проводились агрохимические опыты, ставившие целью доказать на практике преимущества искусственных удобрений.

В воскресные дни Бош нередко приезжал сюда вместе со всей семьей, чтобы провести несколько часов на лоне природы. Они шли на открытые площадки станции, где сразу же за клумбами начинались поля и гряды, где росли картофель, рожь, табак. Бош объяснял сыну, почему одни растения пожелтели, а другие растут буйной и сочной зеленью.

…Разразилась первая мировая война. Военная машина милитаристской Германии нуждалась во взрывчатых веществах, и Боша срочно вызвали в военное министерство, где он получил приказ за несколько месяцев организовать производство азотной кислоты. Нужно было либо расширить завод в Оппау около Людвигсхафена, либо построить еще один.

Строительство нового завода началось вблизи Лойны, небольшого местечка неподалеку от Мерсебурга. Воду предполагалось брать из полноводной реки Зале, поблизости находились разработки бурого угля, а расположение Лойны на линии Франкфурт – Лейпциг – Берлин облегчало транспортную проблему. За год здесь должен был вырасти завод-гигант – надежда немецкой армии. Пуск завода был назначен на 1 февраля 1917 года. Началась отчаянная гонка. Не хватало материалов, не было специалистов. Голодные и промерзшие рабочие иногда умирали прямо на лесах и бетонных площадках. Законы военного времени были суровы.

Трубы в Лойне задымили в конце апреля 1917 года. Вслед за капитуляцией Германии и окончанием войны пришла разруха. Полный крах в экономике. Изголодавшийся и измученный народ нуждался в хлебе, а значит, нужны были искусственные удобрения – сульфат аммония, аммиачная селитра, чилийская селитра. Производство удобрений стало задачей важной, как никогда.

Завод работал. Компрессоры забирали огромные количества воздуха и превращали его в синеватую жидкость. Из сжиженного воздуха выделяли азот, чтобы сжать его под высоким давлением, при котором он приобретает способность соединяться с водородом и образовывать аммиак.

Усталый Бош возвращался в свое имение в Гейдельберг вечером и садился на террасе. Во время сухого и жаркого лета 1921 года эти прохладные вечера были особенно хороши. Карл Бош был доволен. Хранилища наполнялись искусственными удобрениями. С наступлением следующей весны ожидался повышенный спрос на искусственные удобрения, поэтому в упаковочном отделении кипела работа. От жары селитра слежалась и стала твердой как камень, рабочие разбивали ее кирками. Однажды кто-то предложил применить для этого взрыв. Это делали и раньше, но как можно было не предвидеть опасности? Хотя аммиачная селитра и хранилась смешанной с сульфатом аммония, она не утратила взрывчатых свойств.

…Утро 21 сентября 1921 года было холодным и туманным. Бош завтракал. И вдруг от ужасного грохота содрогнулась земля. Стекла на окнах еще звенели, когда послышался второй взрыв, еще более сильный, продолжительный и страшный.

Бош бросился к телефону. Завод не отвечал. Телефонная связь была повреждена.

Когда он примчался в Людвигсхафен, на месте хранилищ зияли два огромных кратера. Разорванные трубопроводы, разрушенные башни и здания, более 500 убитых. Половина жилых домов в городке была полностью разрушена. Более 7500 человек осталось без крова, а через месяц-два наступала зима…

Бош едва пробрался в свой кабинет. Пол был усыпан кусками кирпича, а письменный стол – осколками стекол. Карл опустился на стул и сжал голову руками. «Как я мог допустить это? Как не подумал об опасности?..»

Снова потекли бессонные ночи и дни нечеловеческих усилий и сверхнапряжения. Заводские корпуса были восстановлены, теперь они стали еще мощнее, еще грандиознее. В Оппау вырос новый, современный район. Трагическое сентябрьское утро 1921 года стало постепенно забываться.

Исключительные заслуги Карла Боша в развитии химической промышленности Германии нашли заслуженное признание. Он был избран почетным членом Политехнического института в Карлсруэ и Дармштадте, Высшего сельскохозяйственного училища в Берлине. Многие университеты и научные общества удостоили его почетных медалей и знаков, а Ассоциация немецких металлургов наградила ученого медалью «Карл Люг» за заслуги в области сталеварения.

^{Патент, выданный в 1908 е. Баденской анилиновой и содовой фабрике за осуществление промышленного синтеза аммиака}

В заводских лабораториях, а затем и на сталеплавильных заводах Бош провел множество исследований, создал новые виды сталей. И эта заслуга Карла Боша в металлургии была также высоко оценена.

Развитие и совершенствование промышленной аппаратуры высокого давления послужило не только разработке синтеза аммиака. Под руководством Боша на заводе проводились и другие опыты по каталитическому синтезу при высоких давлениях: получение метанола, синтетического бензина. В химической промышленности наступила эра высоких давлений. Карл Бош удостоился самого высокого мирового признания – он получил Нобелевскую премию 1931 года. Она была присуждена ему одновременно с доктором Фридрихом Бергиусом[373]373
  Фридрих Густав Бергиус (1884–1949) – немецкий химик-технолог и промышленник, профессор Высшей технической школы в Ганновере; работал в концерне «И. Г. Фарбениндустри»; в 1913 г. разработал метод: гидрогенизаций угля в топливоподобные углеводороды под действием высокого давления в специально сконструированной «бомбе»; известен также как автор метода получения виноградного сахара (глюкозы) действием концентрированной соляной кислоты на целлюлозу. В 1931 г. (совместно с Бошем) был удостоен Нобелевской премии по химии. О Бергиусе см.: Крюков В. Н. ШВХО, № 6, 645 (1975); Волков В. А. и др., ук. соч., с. 49–50.


[Закрыть], который сумел получить синтетический бензин путем гидрогенизации угля при высоком давлении.

В своей вступительной речи член Нобелевского комитета профессор Пальмайер подчеркнул, что усилия обоих лауреатов способствовали невиданному прогрессу химической промышленности.

Образовавшийся промышленный концерн «И. Г. Фарбениндустри» старался привлечь таких высококвалифицированных специалистов, каким был Карл Бош. Уже в 1925 году Бош занимал одно из руководящих мест в этом концерне, а спустя десять лет стал председателем совета директоров.

Несмотря на возраст, Бош по-прежнему был полон энергии, хотя его энтузиазм начал гаснуть, когда ученый почувствовал тень надвигающейся опасности. Карл Бош не мог не понимать, какой угрозой для человечества был зарождающийся фашизм. И очень скоро его опасения подтвердились. Профессор Габер – ученый, который разработал теоретические основы синтеза аммиака, – подвергся гонениям и был вынужден оставить работу. Крупный ученый, лауреат Нобелевской премии, был выброшен на улицу, его жизнь оказалась в опасности. Габер эмигрировал за границу и вскоре умер на чужбине. Газеты Германии не напечатали ни строчки о его смерти, правительство запретило даже траурное чествование памяти известного ученого.

А военная машина уже снова была пущена в ход – заводы по производству азотной кислоты работали на полную мощь. Немецкая армия все более открыто готовилась к осуществлению своих захватнических планов.

Бош не дожил до второй трагедии, порожденной немецким фашизмом. Он умер 26 апреля 1940 года.