Становление и развитие

Институт создавался как научно-исследовательское учреждение, основной задачей которого было комплексное изучение горючих ископаемых (нефть, уголь, сланцы, торф, сапропель) с точки зрения их генезиса, условий формирования месторождений, а также физических, химических и технологических свойств. Институт состоял из отделов, которые объединяли лаборатории одного направления. Основными лабораториями нефтехимического профиля были лаборатории: генезиса нефти и нефтяных месторождений (И. М. Губкин), химии нефти (С. С. Наметкин), парофазного крекинга (К. К. Дубровай), подземной газификации тяжелых нефтей (А. Б. Шейнман). В конце 1934 г. общая численность сотрудников Института составляла немногим более 100 человек. Впоследствии был организован ряд новых лабораторий, в том числе лаборатории пирогенных процессов (крекинга и пиролиза), гидрогенизации, микробиологии нефти и др. Появились лаборатории моторных топлив, низкокалорийных топлив, окисления и сгорания моторных топлив, интенсификации нефтедобычи.

Одновременно с Институтом возник Экспериментальный механический завод. Он производил уникальную в то время аппаратуру высокого давления (компрессоры до 1000 ат, автоклавы различных типов, жидкостные и газовые насосы и т. д.) и более двух десятилетий был единственным предприятием такого профиля в системе Академии наук. С первых дней существования Института в его стенах трудилась группа видных химиков-органиков и специалистов по химия нефти и физической химии (С. С. Наметкин, Н. Д. Зелинский, К. К. Дубровай, А. В. Фрост, К. П. Лавровский, М. А. Капелюшников, В. А. Соколов, В. А. Сулин). Все это явилось предпосылкой того, что уже в 40-е годы Институт активно участвовал в создании научных основ термических и каталитических процессов превращения углеводородов нефти, химии моторного топлива, химии синтетических масел и присадок и ряда других научных и технологических направлений, которые в дальнейшем составили предмет современной нефтехимии. В Институте в конце 40-х годов проводились исследования крекинга нефтяных фракций в присутствии кислорода, пирогенетических реакций углеводородов, гидрогенизации углеводородов, изомеризации и расщепления углеводородов нефти под влиянием катализаторов, изучение химического состава парафинов и церезинов, окисления парафинов, химизма сернокислотной очистки нефтепродуктов, химизма образования синтетических масел из непредельных углеводородов под влиянием хлористого алюминия.

С 1934 г. К. К. Дубровай с группой сотрудников (А. Б. Шейнман, С. Ф. Васильев, В. Е. Глушнев, М. М. Герасимов и др.) разрабатывал оригинальный процесс получения авиабензинов путем парофазного окислительного крекинга. Этот процесс вошел в научно-техническую литературу под названием «крекинг по Дуброваю». Процесс прошел опытную проверку, был составлен проект крупной промышленной установил. Идеи, лежащие в основе способа окислительного крекинга по Дуброваю, в наши дни можно найти во многих процессах нефтехимии. Это и процесс окислительного пиролиза углеводородного сырья с целью получения ацетилена, и окислительное дегидрирование, различные автотермические окислительные процессы.

В 1937 г. в Институте под руководством М. А. Капелюшникова и М. М. Кусакова были начаты широкие исследования по физике и физико-химии нефти и нефтяного пласта. Объектом этих работ явились разнообразные явления в ходе генезиса, миграции, добычи, транспорта нефти и использования нефтепродуктов. Исследования тех лет по сути легли в основу многих современных методов вторичной и третичной добычи нефти. Изучение механизма действия ПАВ, а также поверхностных и капиллярных явлений в нефтяном пласте и процессов, происходящих с участием пластовых пород, нефти и водных растворов, было направлено на увеличение нефтеотдачи пластов и создание новых методов деэмульгирования и обессоливания нефтей, на разработку методов исследования физико-химических и технологических свойств нефти и нефтепродуктов. Было изучено такое интересное явление, как «ретроградная конденсация углеводородов», что привело впоследствии к разработке процесса «холодной фракционировки нефти» (Т. П. Жузе). В этих работах были заложены физические и термодинамические основы представляющих сейчас большой интерес процессов экстракции сверхкритическим растворителем (ожижение угля), хроматографии с критической и сверх-критической подвижной фазой и некоторых других.

С первых лет существования Института большое внимание уделялось исследованиям в области катализа — каталитическим процессам переработки нефти, а в дальнейшем — каталитическому синтезу. В 40-е годы исследования гетерогенно-каталитических процессов в Институте проводились Н. Д. Зелинским, А. В. Фростом, К. П. Лавровским и их учениками.

Обстоятельные исследования были проведены по каталитической гидрогенизации индивидуальных углеводородов и технических нефтепродуктов (К. П. Лавровский, П. В. Пучков, А. Ф. Николаева). Были найдены катализаторы и режимы получения высокооктановых бензинов из дистиллатного сырья, охарактеризованы кинетические закономерности и химизм реакций гидрирования различных углеводородов и гидрогенизации различных нефтяных фракций, в том числе фракций сернистых нефтей.

Для работ лаборатории К. П. Лавровского по каталитическому облагораживанию тяжелых сернистых нефтяных фракций был характерен комплексный подход, что было новым в те годы, хотя сейчас такой подход представляется традиционным. Каталитическим крекингом и ароматизацией сернистого газойля получали базовый бензин, а алкилированием — высокооктановые добавки к нему. Использование сернистого вольфрама — катализатора, стабильного при переработке сернистого сырья,— обеспечивало хорошие показатели процесса.

В 1938 г. в лаборатории моторного топлива, а затем в лаборатории кинетики и катализа при участии других институтов были выполнены фундаментальные исследования в области каталитического крекинга над алюмосиликатными катализаторами. В этих работах установлена природа действия катализаторов, на этой основе созданы высокоактивные катализаторы, а завершились исследования созданием технологических основ процесса получения высокооктанового бензина.

В те же годы А. В. Фростом и его учениками проведены ставшие классическими работы по кинетике и термодинамике крекинга. В них был не только накоплен большой экспериментальный материал, но и впервые продемонстрировано явление ингибирования крекинга и сформулировано понятие о крекинге как о самотормозящемся процессе. Исключительное значение имели выполненные в те годы работы А. В. Фроста по химической термодинамике, широкое применение их и пропаганда методов статистической термодинамики для расчета равновесий в различных процессах нефтехимии. Методы расчета констант равновесий и термодинамических параметров по данным спектроскопических исследований обобщены им в двух монографиях, одна из которых написана совместно с В. М. Грязновым, а другая — с В. В. Коробовым.

В предвоенные годы в Институте под руководством академика С. С. Наметкина продолжались исследования химического состава нефтей, изучались состав и свойства ряда индивидуальных нефтей (в том числе нефтей Поволжья) и технических фракций нефтепродуктов (особенно масляных фракций, парафинов и церезинов), разрабатывались методы группового, анализа бензинов и сернистых соединений, исследовался химизм различных методов очистки и стабилизации бензинов.

В конце 30-х — начале 40-х годов в Институте уже ставились работы по получению кислородсодержащих соединений окислением твердых и мягких парафинов, по синтезу амиловых спиртов хлорированием пентана с последующим омылением хлорпентанов, проводились исследования в области органического синтеза на базе побочных продуктов коксования (Н. М. Караваев, А. Н. Башкиров). Однако эти исследования (в области синтеза функциональных производных углеводородов) получили значительное развитие в Институте только в послевоенные годы.

Заметное место в деятельности Института тех лет занимали вопросы синтеза присадок к топливам и маслам, исследования связи строения присадок (депрессорпых, антивспенивающих, антидетонационных) и их свойств (С. С. Наметкин, К. П. Лавровский, П. И. Санин, М. Г. Руденко). Изучался синтез изоалканов, алкилароматических углеводородов и других органических соединений как высокооктановых компонентов моторных топлив (С. С. Наметкин). Под руководством В. И. Еланского исследовалась связь строения углеводородов с детонационной стойкостью. Все эти работы явились одними из первых проводившихся в нашей стране исследований в области химмотологии, хотя сам термин появился много позднее. Поэтому трудно переоценить их методологическое значение, несомненно также их большое хозяйственное и оборонное значение. Результаты этих исследований были использованы в годы Великой Отечественной войны.