Глава 8
Глава 8
Петля иностранной зависимости. На подходах к синтезу каучука. И. И. Остромысленский. М. Г Кучеров. Военный крах. Б. В. Бызов. Разные направления — цель одна. Немцы синтезируют каучук. «Бесперспективная проблема». Остромысленский дезертирует. По следам партийных решений. Условия конкурса. Два претендента
При подготовке к обсуждению в Совете Народных Комиссаров вопроса о привлечении научных сил страны к разработке важнейших технических проблем Владимир Ильич Ленин составил свой замечательный по глубине заложенных в нем идей «Набросок плана научно-технических работ». Ленин считал необходимым дать Академии наук от Высшего совета народного хозяйства поручение образовать ряд комиссий из специалистов для возможно более быстрого составления плана реорганизации промышленности и экономического подъема России. В нем должно было быть, по мысли Ленина, предусмотрено обеспечение Советской республики «возможности самостоятельно снабдить себя всеми главнейшими видами сырья и промышленности».
Естественно, при такой принципиальной и широкой постановке этой решающе важной проблемы не могла остаться без внимания задача самостоятельного и независимого от иностранных государств снабжения страны каучуком.
Резиновая промышленность России к началу первой мировой войны перерабатывала по тому времени большое количество каучука (до 18 500 тонн). Даже на этом уровне потребления, который в масштабах сегодняшнего дня кажется ничтожным, освобождение от иностранной зависимости от других стран в получении этого важного вида сырья было вопросом жизни или смерти. Каучук уже в ту пору был незаменим.
Как же обстояло дело с синтезом этого важного продукта?
Как уже было сказано, в годы, непосредственно предшествующие первой мировой войне, в России сравнительно крупные исследования в области синтеза каучука с практическими целями проводились в Москве И. И. Остромысленским.
В 1913 году он издал большую книгу — «Каучук и его аналоги», а в последующие годы в журнале Русского физико-химического общества опубликовал ряд статей, посвященных этому вопросу. Следует отметить, что многие заключения этого талантливого, но неровно работавшего химика при экспериментальной проверке в условиях, которые указывал автор, не подтвердились, хотя в некоторых случаях они оказались принципиально правильны и при соответствующих дополнительных исследованиях приводили к практически ценным результатам. Таким образом, из его работ приходилось буквально выуживать «рациональные зерна», тщательно отделяя смелые и оригинальные предположения от экспериментально доказанных и проверенных положений.
Свои исследования по синтезу каучука Остромысленский начал в лаборатории Московского высшего технического училища, а затем перенес в лабораторию завода общества производства и торговли резиновыми изделиями «Богатырь».
В дореволюционные годы резиновая промышленность России была сосредоточена в трех городах: Петербурге, Москве и Риге. То обстоятельство, что Россия при сравнительно развитой резиновой промышленности не располагала собственными источниками каучука, должно было бы, казалось, подогреть интерес к синтезу каучука со стороны всех предприятий, потребляющих каучук. Наибольшей заинтересованности можно было ожидать от фирмы «Треугольник», имевшей крупное производство резиновых изделий в Петербурге и расходовавшей весьма значительные количества каучука. Однако сравнительно широко финансировало работы по синтезу каучука лишь московское общество «Богатырь». Эта странность, по-видимому, объясняется тем, что все фирмы, занимающиеся переработкой каучука, за исключением «Богатыря», представляли собой акционерные общества, основанные на иностранном капитале, и, следовательно, не были заинтересованы в развитии русской промышленности, в частности в освобождении ее от иностранного рынка в снабжении каучуком. Основателями фирмы «Богатырь» были преимущественно русские капиталисты, которые в какой-то степени были заинтересованы в создании собственной, отечественной базы. Этим, видимо, и объясняется то, что именно на заводе «Богатырь» и была создана «опытная станция» по синтезу каучука.
В то время как И. Л. Кондаков и С. В. Лебедев проводили свои исследования практически без помощников и вынуждены были рассчитывать исключительно на собственные силы, И. И. Остромысленский находился в более благоприятных условиях. Он опирался на достаточно сильный коллектив заводских химиков, в состав которого входили И. И. Андреев, Ф. Ф. Кошелев, Н. Н. Воронов, А. Ф. Максимов и некоторые другие работники.
В отличие от исследований С. В. Лебедева того периода И. И. Остромысленский интересовался не столько вопросами полимеризации, сколько методами получения углеводородов, необходимых для синтеза каучука. Из числа многих предложенных Остромысленским способов получения этих углеводородов наибольший интерес в практическом отношении представляют те, которые относились к производству дивинила. По Остромысленскому для получения дивинила этиловый, то есть винный, спирт на катализаторе разлагался до уксусного альдегида, который конденсировался в алдоль; к последнему присоединялся водород, и получался двухатомный спирт гликоль, от которого отнятием двух молекул воды (также с применением катализатора) получался дивинил. Этот способ впоследствии был положен в основу крупного промышленного производства дивинила при организации в 1936–1938 годах промышленности синтетического каучука в Германии. В отличие от способа, предложенного Остромысленским, в Германии на первой стадии процесса для получения альдегида вместо спирта применялся ацетилен, превращаемый в уксусный альдегид по реакции, открытой русским химиком М. Г. Кучеровым.
Второй способ получения дивинила из спирта, предложенный И. И. Остромысленским в 1915 году, заключался в двухстадийном каталитическом разложении того же этилового спирта. На первой стадии у этилового спирта над катализатором отнимали водород, что превращало его в уксусный альдегид, который на второй стадии в определенной смеси со спиртом поступал на другой катализатор, где у него отнимали молекулы воды. В итоге получался дивинил. Этот способ был использован в Соединенных Штатах Америки в период второй мировой войны, где на его основе было построено несколько заводов с производительностью 200 тысяч тонн дивинила в год.
Остромысленский с сотрудниками предложил и другие способы получения дивинила: из предельных и этиленовых углеводородов, — а также ряд способов получения других производных дивинила, которые могли служить источником для синтеза каучука.
Все это были результаты, которыми по справедливости могла гордиться русская наука.
Лаборатория по разработке технических методов получения каучука при заводе общества «Богатырь» была организована в 1912 году. Это была первая в России лаборатория, специально предназначенная для разработки вопросов, связанных исключительно с проблемой синтеза каучука.
Лаборатория постепенно расширялась. Первоначально перед ней была поставлена скромная задача: получение одного килограмма синтетического каучука. Постепенно она расширяла свои работы, пока, наконец, не превратилась в опытную станцию по получению синтетического каучука, располагавшую довольно сложной аппаратурой. В 1913 году ввиду расширения завода опытная станция была переведена в центр Москвы на Маросейку (ныне улица Богдана Хмельницкого). Ее работу оборвала мировая война.
После того как общество «Богатырь» отказалось от содержания опытной станции, она перешла в частные руки.
Какая чудовищная нелепость! Казалось бы, военные нужды должны были бы побудить с особым напряжением вести столь важные работы. Но, произнося сентиментальные спичи на благотворительных вечерах в пользу раненых воинов, господа российские капиталисты предоставляли безоружным русским солдатам бессмысленно погибать в мокрых окопах и цинично занимались безудержной спекуляцией на военных поставках. Где же им было думать о проблемах «дальнего прицела». Еще меньше к этому был приспособлен прогнивший аппарат государственной власти. Остромысленский проявлял чудеса изворотливости, чтобы получить деньги для своих работ. Ведь он был на верном пути. При прекращении субсидий от общества «Богатырь» ему удалось получить 240 килограммов изопрена, 100–130 килограммов диизопропенила и 25 килограммов дивинила. По тому времени это было не так мало. На этой основе Остромысленский со своими сотрудниками смог получить порядочное количество синтетического каучука, изучить его свойства как в сыром виде, так и после вулканизации. Результаты этих работ были опубликованы И. И. Остромысленским в журнале Русского физико-химического общества за 1915–1916 годы в ряде статей.
Между тем, несмотря на все усилия, работы на опытной станции сворачивались, а затем полностью прекратились, хотя дерзкие замыслы Остромысленского далеко еще не были осуществлены. Это была настоящая трагедия…
Необходимо отметить, что на направление исканий Остромысленского в области синтеза каучука большое влияние оказывали исследования С. В. Лебедева. Остромысленский присутствовал на всех публичных выступлениях Сергея Васильевича, интересовался деталями его работ, которые тот никогда не скрывал, а бывая в Петербурге, всегда посещал лабораторию, где работал Сергей Васильевич. Интерес Остромысленского к разработке методов получения дивинила не случайно совпадает с тем моментом, когда Сергей Васильевич показал, что на основе полимеризации дивинила получается каучукоподобный продукт. Из писем Остромысленского к Сергею Васильевичу Лебедеву, относящихся к 1912–1914 годам, видно, что между этими исследователями происходила оживленная переписка и обмен мнениями. Из писем явствует, что над методом получения дивинила из спирта они размышляли в какой-то мере сообща. Так, в одном из сообщений о своих работах Остромысленский без обиняков писал Сергею Васильевичу, что он рассчитывает «двинуть все это дело» при его посредстве и участии.
Поиски методов желанного синтеза каучука шли и иными путями.
Незадолго до начала первой мировой войны в лаборатории завода товарищества «Треугольник» Борисом Васильевичем Бызовым были начаты работы по получению дивинила путем высокотемпературного разложения нефти. Эта лаборатория, значительно хуже технически оснащенная, чем лаборатория на фабрике «Богатырь», пережила те же невзгоды. Хотя она и достигла интересных результатов, также, не закончив работы, была вынуждена их прервать…
За рубежом в период до первой мировой войны работы по синтезу каучука возглавлялись знаменитым химиком Вильямом Перкиным (Англия). Заслуживают упоминания его исследования по получению дивинила из углеводородов отнятием водорода (так называемым процессом дегидрирования), а также разработка методов его получения из двухатомных спиртов (гликолей), содержащих четыре углеродных атома (бутиленгликоля). Кроме того, с именами английских химиков Мэтьюса и Стренжа связано открытие полимеризации дивинила и аналогичных ему соединений металлическим натрием. Хотя полимеризацию углеводорода стирола под влиянием щелочных металлов впервые наблюдал русский химик, ученик А. М. Бутлерова А. А. Кракау, но применить натрий для полимеризации углеводородов ряда дивинила с целью получения каучукоподобных материалов впервые предложили английские химики, которые взяли на это открытие патент. Любопытна история этого открытия.
Исходя из результатов работ А. Е. Фаворского по превращению непредельных углеводородов (их изомеризации) под действием металлического натрия, у английского химика Вейцмана возникла мысль найти условия превращения углеводорода диметил-аллена под влиянием того же натрия в изопрен. Он поручил эти работы Мэтьюсу, который при этом не получил изопрена, а наблюдал, как и следовало ожидать из работ А. Е. Фаворского, образование углеводорода, содержащего тройную связь и являющегося производным ацетилена — изопропилацетилена.
В июле 1910 года Мэтьюс решил изучить действие металлического натрия на изопрен и, запаяв этот углеводород в трубку с натрием, через некоторое время наблюдал превращение изопрена в каучукоподобную массу. Мэтьюс совместно со Стренжем 25 октября 1910 года заявил патент на это открытие. Как это часто бывает со многими замечательными открытиями, подобные же наблюдения и примерно в то же время или несколько раньше были сделаны и другими исследователями.
Так, в 1908 году ученик А. Е. Фаворского Лев Михайлович Кучеров также наблюдал, что при нагревании изопрена с натрием часть углеводорода «оказалась уплотнившейся в чрезвычайно тягучую массу, эластичностью напоминающую каучук». Но, как писал сам Л. М. Кучеров, он не придал наблюденному факту практического значения и потому оставил его тогда без опубликования…
В период первой мировой войны ближе всего к решению проблемы промышленного синтеза каучука подошли немецкие химики. В октябре 1914 года в Берлине под председательством известного немецкого химика-органика и биохимика Эмиля Фишера была образована комиссия по синтезу каучука. Задыхаясь в результате блокады от недостатка натурального каучука, немецкая промышленность стала пытаться реализовать процесс производства синтетического каучука на основе диизопропенила, предложенный Гофманом с сотрудниками. Быстрыми темпами в городе Леверкузен немцы начали строить первый завод по синтезу каучука, который позволил получить Германии в эти годы около 2 500 тонн диизопропенилового каучука. Примерно тысяча тонн была получена методом самопроизвольной полимеризации диизопропенила, открытым и впервые описанным И. Л. Кондаковым.
Характеризуя свойства получаемого в то время в Германии диизопропенилового каучука (метил-каучука), его «автор» Гофман вынужден был признать его низкие технические качества. Эти признания прорываются у него невольно, так как он пытается в общем взять свое «детище» под защиту.
«Метилкаучук, — писал Гофман, — был вначале предназначен для специальных нужд морского ведомства.[11] Для этой цели он себя блестяще оправдал. Но чем теснее замыкалась блокада, чем беднее становились наши запасы натурального каучука, тем больше повышались спрос и требования к материалу, которым он, по существу, не мог удовлетворить, так как из нашего метилкаучука нельзя было получить вулканизата, равноценного резине. Тем не менее уже с 1917 года стали изготовлять всевозможные изделия из метилкаучука, начиная с сосок и кончая автомобильными шинами и даже шлангами. Но в особенно тяжелый последний год мировой войны злоупотребления при применении метилкаучука все возрастали. Этими злоупотреблениями мы и обязаны недоброжелательным отзывам о германском каучуке военного времени, которые при лучшей осведомленности о всех затруднениях, несомненно, были бы доброжелательнее. Поставка в таких условиях 2 500 тонн метилкаучука — материала, в котором так сильно нуждались, является большой заслугой, несмотря на то, что при суровой русской зиме шины из военного каучука подвергались деформациям и на плоских шинах было не так удобно ездить, как мы привыкли. Если бы война происходила в тропиках, то там наш материал обладал бы большей эластичностью. Путем добавления соответствующих ингредиентов мы улучшили свойства нашей резины, но идеального разрешения проблемы мы в то время не достигли».
Как уже указывалось, возросший в начале XX века интерес к проблеме технического синтеза каучука был обусловлен развитием автомобилизма. С этого времени основным видом резиновых изделий, поглощающих подавляющую часть всего потребляемого каучука, стало производство шин. Как видно из высказываний Гофмана, немецкий метилкаучук был непригоден для производства шин. Его удачное применение ограничивалось узким кругом изделий второстепенного значения. Все это существенно снижает ценность немецкого опыта замены метилкаучуком натурального каучука.
В свете наших современных знаний можно с уверенностью утверждать, что из диизопропенила вообще нельзя получить продукта, который даже с ограничением, частично мог бы заменить натуральный каучук в основных резиновых изделиях (особенно в шинах).
Низкое качество полученного Гофманом синтетического каучука, как бы он ни пытался его оправдать, при его высокой стоимости привело к тому, что по окончании первой мировой войны производство синтетического каучука в Германии было полностью прекращено, и не виделось никаких перспектив к его возобновлению.
Известный немецкий специалист в области каучука К. Готлоб, один из ближайших помощников Гофмана, прямо заявил:
«Хотя после войны и проводились некоторые научные работы по синтетическому каучуку, однако технология с 1918 года потеряла практический интерес». Это суждение было весьма характерно.
Таким образом, когда перед молодой Советской республикой возник вопрос об организации производства синтетического каучука, необходимо было все начинать заново. И вот осенью 1918 года (это было 18 сентября) Комиссия по организации производств при химическом отделе Высшего совета народного хозяйства[12] заслушала доклад (А. А. Иванова) о состоянии установки по изготовлению синтетического каучука при первом Московском винокуренном заводе, где, как мы знаем, ранее это производство пытался организовать И. И. Остромысленский. 28 сентября того же года было созвано совещание этой же комиссии с участием крупных ученых. Перед ними был поставлен волнующий вопрос: какие опыты и где должны быть поставлены, чтобы обеспечить получение синтетического каучука в заводском масштабе. Какой яркий контраст с недавним прошлым!..
В работе этого совещания участвовали С. В. Лебедев, Б. В. Вызов, И. И. Остромысленский и А. Ф. Максимов — все они в той или иной степени соприкасались непосредственно с проблемой синтеза каучука, а также выдающиеся химики А. Е. Фаворский и Л. А. Чугаев. Первый, как мы знаем, плодотворно развивал химию непредельных соединений, а профессор Л. А. Чугаев близко интересовался перспективами использования спирта для целей синтеза каучука.
Общая обстановка, казалось бы, никак не благоприятствовала постановке новых крупных научных проблем. Разруха, голод, интервенция… Но вместе с тем и превозмогавшее все трудности яркое воодушевление. Революция звала ученых под свои знамена и обещала им полную поддержку и всемерную помощь. Совещание приняло смелое и обязывающее решение: создать опытную станцию по производству синтетического каучука!
Практически было решено оборудовать при Государственном заводе резиновой промышленности № 2 (так стала называться фабрика «Богатырь») опытную станцию для технического получения дивинила, хотя бы трех килограммов в день, с тем чтобы получать из него синтетический каучук методом полимеризации.
Во втором квартале 1919 года небольшая группа сотрудников, состоящая из шести инженеров-химиков, трех техников, двух лаборантов, одного машиниста и восьми рабочих, начала работать на опытной станции.
Первым делом проверялся способ получения дивинила двухстадийным каталитическим разложением спирта по методу Остромысленского. По данным самого автора метода выход дивинила при этом процессе составлял будто бы 15–18 процентов по отношению ко всему количеству затраченного на это спирта. В действительности же оказалось, что выход дивинила составлял всего 5–6 процентов, причем, как выяснилось, это не было результатом заведомо пристрастного искажения данных, а следствием обыкновенной ошибки при расчетах.
Вскоре после организации опытной станции И. И. Остромысленский и его ближайшие помощники Максимов и Келбасинский, несмотря на то, что Советское правительство в невероятно трудной обстановке создало им все условия для продолжения исследований, покинули Советскую Россию. В 1920 году работы опытной станции возглавил М. А. Лурье, а его помощником стал ученик С. В. Лебедева, питомец Петербургского университета А. А. Иванов. С приходом этих деятельных специалистов, в дальнейшем много сил отдавших организации промышленности синтетического каучука в нашей стране, работа опытной станции заметно активизировалась. Свидетельство тому — 270 опытов получения дивинила по способу разложения спирто-альдегидных смесей. Выход дивинила — увы! — повысить не удалось. Однако попутно были прояснены многие технические вопросы, связанные с технологией производства дивинила (например, впервые были определены упругость паров дивинила при разных температурах, растворимость его в скипидаре и другие).
Полимеризация полученного дивинила в этих опытах осуществлялась в стеклянных трубках с применением металлического натрия. Резины, изготовленные на основе полученных полимеров, подробно изучены не были.
С 1923 года коллектив сотрудников станции переключился на работы по изучению способов получения дивинила из нефти при ее пиролизе — высокотемпературном разложении. Эти работы, по существу, дублировали исследования в том же направлении, проводимые в Ленинграде на заводе «Красный треугольник» Б. В. Бызовым, поэтому в 1925 году правление Резинотреста закрыло опытную станцию на заводе «Богатырь».
А Бызов продолжал работы, начатые им еще до революции. Опираясь на данные ряда опытов, проведенных на заводе «Треугольник», он взял в 1915–1916 годах патент на получение дивинила из нефти и полимеризацию его с применением ряда веществ, предложенных им в качестве возбудителей этого процесса. В 1923 году ученый получил от Резинотреста разрешение на проверку и дальнейшую разработку заявленных им патентов на полузаводской установке, для чего была предназначена начавшая работу 3 мая 1923 года опытная станция на территории «Красного треугольника» под руководством И. А. Матиссена (штат станции насчитывал четырех рабочих). Одновременно возобновились исследования самого профессора Б. В. Бызова в Центральной лаборатории «Красного треугольника».
Проработав на старом оборудовании до 1926 года, опытная станция при энергичной помощи лаборатории изучала способы получения дивинила из нефти и ее различных «погонов» — продуктов ее перегонки. В результате было получено количество синтетического дивинилового каучука, достаточное для изготовления небольшой партии резиновых изделий. В своих попытках вплотную подойти к практическому использованию полученных результатов Б. В. Бызов и работники опытной станции не получили поддержки от руководства завода, и только благодаря содействию партийных организаций этим заинтересовался Высший совет народного хозяйства СССР.
В 1926 году вопрос об освобождении Советского Союза от иностранной зависимости был поставлен Коммунистической партией и Советским правительством очень остро. Состоявшийся в апреле 1926 года пленум Центрального Комитета ВКП(б) постановил:
«Партия и Государство должны принимать систематические меры к высвобождению нашей экономики от зависимости ее от капиталистических стран, особенно выпукло выразившейся в настоящем году, когда народное хозяйство подошло к концу восстановительного периода, использовав всю технику, доставшуюся от дореволюционного времени».
К числу производств, имеющих особое значение для обеспечения независимости экономики Советского Союза от капиталистических стран, относился прежде всего синтез каучука. Развитие посадок каучуконосов в нашей стране (поиски их тоже велись весьма энергично) не сулило быстрого обеспечения резиновой промышленности отечественным сырьем. Поэтому еще в 1925 году Высший совет народного хозяйства СССР «в целях поощрения работ в области получения синтетического каучука» начал подготовку к объявлению конкурса «на наилучший способ получения синтетического каучука».
В апреле 1926 года в газетах появились объявления об условиях этого конкурса, утвержденных Научно-техническим советом ВСНХ.
Условия были таковы.
В соискании премии могли участвовать как отдельные лица, так и находящиеся в СССР учреждения.
Искусственный каучук должен был быть изготовлен в СССР из продуктов, добываемых в СССР, и представлять собой материал, «после технических манипуляций вполне схожий по своим свойствам с обычным вулканизованным каучуком». Конечный продукт не должен был, по условиям конкурса, содержать даже малых примесей природного каучука.
По качеству своему искусственный каучук должен был быть не хуже обычного среднего вулканизованного каучука.
Цена искусственного каучука не должна была превышать средней цены на каучук за последние пять лет.
Способ изготовления каучука должен был допускать массовую техническую выработку такового.
Для представления работ на конкурс был установлен весьма сжатый срок—1 января 1928 года. Проекты и записки к ним должны были подаваться в ВСНХ в пакетах без подписей и сопровождаться запечатанным конвертом с девизом, фамилией и точным адресом подателя, вскрываемым жюри лишь по присуждении премии.
Вместе с подробным описанием способов получения искусственного каучука должна была быть дана схема заводских установок с соответствующим расчетом, достаточным для определения приблизительной стоимости конечного продукта: кроме того, должен был быть представлен и образчик полученного каучука весом не менее 2 килограммов для технической его оценки.
И первая и вторая премии по тому времени были исключительно высоки: 100 и 50 тысяч рублей.
Условия конкурса предусматривали возможность присуждения победителям и части премии.
Жесткость как технических условий конкурса, так и сроков представления работ заставила химиков призадуматься. Хотя в этот период в Советском Союзе в области органической химии успешно работало много ученых, чьи работы были посвящены химии углеводородов и непредельных соединений: В. Н. Ипатьев, А. Е. Фаворский, Н. Д. Зелинский, Н. Я. Демьянов и многие другие, — однако в конкурсе отважились принять участие только С. В. Лебедев и Б. В. Бызов. Только они к тому времени обладали достаточным собственным опытом в тех областях органической химии, которые имели непосредственное отношение к проблеме синтеза каучука, чтобы надеяться с честью выйти из тяжелого испытания.