Речь в этой статье пойдет о довольно забавном военно-хозяйственном эпизоде конца Второй мировой войны, когда в Японии была запущена и практически реализована весьма масштабная программа производства авиационного бензина из скипидара, получаемого перегонкой сосновых корней.
Есть отчет U.S. Naval Technical Mission to Japan под номером X-38(N)-4, законченный 6 февраля 1946 года, в котором с достаточно исчерпывающей полнотой были изложены практически все химические, технические и экономические обстоятельства этой программы. Для японцев это, положим, не новость, и ниже будет понятно почему. Но для нас весьма интересно, тем более, что именно эта военная технология легко приложима и к мирному хозяйству в рамках рационального лесопользования, чтобы не заваливать лесосеки древесными отходами. В России, обладающей колоссальными лесными ресурсами, в особенности хвойными, эта технология, японцами значительно усовершенствованная, может получить значительное развитие. Она прекрасна, поскольку сочетает в себе военно-мобилизационную простоту и техническую продвинутость.
Скипидаромания
Началось всё с того, что в июле 1944 года поступила информация из Германии о возможности производства авиационного бензина из скипидара, получаемого из сосновых корней. Так утверждают японцы. А вот Альберт Шпеер в своих послевоенных мемуарах, в которых он живописал разногласия с Генрихом Гиммлером, утверждает, что это как раз Гиммлер узнал в начале 1945 года о японских опытах и стал носиться с этой, по мнению Шпеера, безумной идеей.
Разобраться, кто у кого узнал, становится уже затруднительно, но я бы не стал исключать, что первыми начали именно немцы. Во-первых, сама идея переработки скипидара лежит в русле их опытов с переработкой всяких масел в топливо. Во-вторых, японцы как-то уж очень прицельно пришли к определенному результату. Возможно, они получили довольно подробные сведения.
В общем, в Японии силами армейских и флотских исследовательских учреждений были проведены опыты, результаты которых были доложены в структуру, образованную 4 августа 1944 года, — Высший военный руководящий совет (最高戦争指導会議, сайко: сенсо: шидо: кайги). 20 октября 1944 года этот совет рассмотрел результаты опытов и постановил начать масштабную программу по производству скипидара для последующей переработки в бензин.
В Японии уже была скипидарная промышленность на тот момент. На 1944 год в эксплуатации было 2320 перегонных установок, которые производили около 6 тысяч килолитров (5,1 тысяч тонн) скипидара в год. Почти в каждой префектуре имели деревни, в которых гнали скипидар. Продукция перегонки находила хороший спрос. Скипидар, к примеру, использовался как растворитель красок и как реагент при флотационном обогащении.
План Высшего военного руководящего совета предусматривал с ноября 1944 года по 31 марта 1945 года, то есть до конца текущего финансового года, заготовить 1 млн кан (3750 тонн) сосновых корней и произвести 10 тысяч килолитров (8,5 тысяч тонн) скипидара. Но это были только первые опыты. Под конец 1944/45 финансового года, в марте 1945 года кабинет министров Японии утвердил принципы скипидарной программы, которая предусматривала сооружение новых перегонных установок — 36 тысяч суммарной мощностью 360 тысяч килолитров в год (306 тысяч тонн).
До конца войны их построили 46 978 штук. Практически в каждой деревне, рядом с воинскими частями и авиабазами появились сарайчики, в которых были построены печи с перегонными ретортами. Эта кампания прошла по всей стране, в особенности в гористых и лесных префектурах. Поэтому от нее довольно много что осталось в народной памяти, в некоторых деревнях есть музеи с сохранившимися принадлежностями, а в одной деревне реторту приспособили в качестве храмового колокола. В общем, скипидаромания приобрела в последние военные месяцы немыслимые масштабы.
Замечательная простота
Что в этой программе удивительно, так это то, что японцы сразу стали сочетать предельную простоту технологии, на грани кустарного производства, с весьма высоким продвинутым научно-техническим уровнем. Что это означает?
Дело в том, что для получения из скипидара бензина с октановым числом 90-92, пригодного для авиамоторов, флотские химики предложили сначала разогнать скипидар в ректификационной колонне на фракции: до 185 градусов кипения, 185-300 градусов кипения и тяжелое масло.
Затем легкая фракция, выкипающая до 185 градусов, подвергалась каталитическому риформингу с добавкой кислой глины, при нагреве до 350 градусов и при атмосферном давлении. Это давало бензин на основе ароматических углеводородов — 12% от количества фракции.
Затем фракция, выкипающая при температуре 185-300 градусов, могла перерабатываться как каталитическим крекингом (выход 6% бензина с октановым числом 90-92 с добавкой 0,15% свинца), так и гидрокрекингом при нагреве до 400-450 градусов и под давлением 200 атмосфер, когда водород разрывает длинные молекулы терпентинов на части (выход 50% бензина с октановым числом 90-94 с добавкой 0,15% свинца). Гидрокрекинг позволял японцам обращать в бензин тяжелые дистилляты скипидара, а также деготь и любые тяжелые смолы, которые получались при перегонке древесины.
Иными словами, это была полноценная нефтепереработка, только вместо нефти использовался скипидар.
Но в части оборудования это была превосходная простота. За основу установки для перегонки корней была взята вертикальная реторта, использовавшаяся ранее в скипидарной промышленности, которую в августе 1944 года флотские инженеры несколько модифицировали.
Реторта представляла собой железный бак, который сверху закрывался крышкой на накидных болтах, а снизу был сделан вывод для газообразных продуктов перегонки. Внутри была специальная корзина, сваренная из полос металла, для удобства загрузки корней и выгрузки древесного угля.
В реторту помещалось 100 кан или 375 кг сосновых корней. Получалось от 35 до 70 кг скипидара (10-25%), а также пиролизная жидкость, смола, газ и древесный уголь. Газ и уголь использовали в качестве топлива.
Для нагрева строилась из кирпича, камней и глины печь на две реторты, которые обогревались топочными газами, а не открытым пламенем. Это было важно, потому что надо было контролировать температуру.
Продукты перегонки следовало охладить. Для этой цели строился бассейн, в которой был смонтирован теплообменник из бамбуковых трубок. Ввиду дефицита железных и особенно медных труб, флотские инженеры провели опыты и установили, что бамбук тоже подходит, он обеспечивает вполне пристойный теплоотвод, примерно вдвое уступающий теплоотводу железных труб.
Цикл работы составлял примерно сутки. 10–12 часов приходилось на карбонизацию, 8–9 часов на охлаждение и около 3 часов на подготовку и загрузку реторты. Поэтому на печи требовался один истопник, один рабочий на приемке скипидара и смолы, еще 6 человек для рубки сосновых корней. К ним еще требовались рабочие для выкапывания корней.
Кроме перегонной установки, флотские инженеры разработали столь же простую установку для каталитического риформинга, по сути, представлявшую собой перегонный куб, из которого испаренный скипидар попадал в куб с катализатором, нанесенным на носитель, а уже оттуда газ попадал в холодильник и приемник готовой продукции. Практически простейший самогонный аппарат, только с добавлением блока катализатора.
Также предусматривалось использование пиролизной жидкости, состоявшей в основном из органических кислот, кетонов и метанола. После очистки от органических кислот получалось т. н. «кетоновое масло» с октановым числом 97 в сыром виде и 100 с добавкой свинца. Очистка тоже оснащалась простейшими установками.
Но вот для каталитического крекинга и гидрокрекинга требовалось строить хорошо оборудованные заводы. Всего планировалось построить 21 крекинговую установку мощностью от 10 до 30 килолитров в день (8,5-25,5 тонн в день). Именно эта часть программы до конца войны реализована не была.
Использование
По некоторым сведениям, до окончания войны было изготовлено 200 тысяч килолитров (170 тысяч тонн) скипидара — как за 33 года производства в мирное время. Это была программа, изначально рассчитанная на хищническую заготовку сырья — порядка 3,7 млн тонн сосновых корней в год, в течение двух лет, невзирая ни на какие трудозатраты. Для добычи такого количества корней требовалось порядка 52 тысяч человек.
Но бензина из него было изготовлено всего 500 килолитров (377,5 тонн) на опытной установке на 3-м топливном складе ВМФ (第三海軍燃料廠) в Токуяма, префектура Ямагути. Бензин был доставлен в Йокосуку на флотскую авиабазу и там опробован. Бензин из скипидара показал такие же характеристики, что и нефтяной бензин такого же октанового числа.
Однако это было уже время масштабных налетов, и строительство крекинговых установок завершить не удалось. В самом конце войны некоторые авиачасти пробовали смешивать авиабензин со скипидаром. Так делали, в частности, в 5-й воздушной армии, дислоцированной в Китае, но быстро выяснили, что такая смесь не подходит для боевых самолетов. Но вот реактивный самолет «Кикка», который совершил первый полет 7 августа 1945 года, по некоторым сведениям, успешно летал на топливе с добавкой скипидара.
Кроме незавершенности программы по строительству крекинговых установок, часть заготовленного скипидара была уничтожена при налетах на топливные склады. Например, 29 мая 1945 года американцы во время налета на Йокосуку разбомбили флотское хранилище топлива, на котором был и скипидар. Дым от пожара на этом складе наблюдал лично император, который распорядился эвакуировать запасы скипидара, ради которого крестьяне работали не покладая рук.
Судя по довольно большому числу сохранившихся реторт и разных принадлежностей, после войны перегонные установки тоже использовали, особенно в первые послевоенные годы.
В войну скипидар не сыграл особой роли. Однако даже сейчас эта технология смотрится довольно интересной в плане рационального лесопользования. Дело в том, что порядка 60% срубленного дерева, включая и его корень, идут в отходы. Лесозаготовка в этом смысле чудовищно расточительна в плане использования сырья.
В России в 2023 году было заготовлено порядка 188 млн кубометров леса, что грубо соответствует примерно 170 млн штук спиленных деревьев и, соответственно, их корней. Это грубые оценки, поскольку просто нет в доступе статистики, чтобы подсчитать точнее. Подавляющее большинство заготовленного леса представлено хвойными породами, корни которых содержат смолу. При среднем весе корня в 140 кг получается 23,8 млн тонн корней, что при выходе 15% даст 3,5 млн тонн скипидара, из которого в конечном счете можно получить порядка 1,5 млн тонн бензина. Это вот примерные оценки возможности, которые предоставляют лесные ресурсы. Это можно было бы делать для компенсации затрат на очистку лесосек.
Дмитрий Верхотуров
Оценили 2 человека
1 кармы