Жизнь одного химика. Воспоминания. Том 2 - [216]

Все виды каталитических реакций: гидрогенизация, дегидрогенизация, изомеризация, полимеризация, конденсация и оксидация были изучены в научных лабораториях в течении последней четверти века. Многочисленные работы, которые были сделаны в этом направлении, выяснили совершенно новые стороны дела, касающиеся хода каталитических процессов при высоких температурах. В высокой степени важным оказалось то обстоятельство, что температуры выше 300°, в присутствии определенного катализатора, не разрушают молекулы органических соединений на случайные осколки, а, наоборот, расщепляют по строго определенному направлению, с образованием ценнейших продуктов. Одно и то же вещество может быть расщеплено под влиянием различных катализаторов по разным направлениям. Гидрогенизация ароматических и непредельных соединений, т. е. каталитическое восстановление водородом, идет сравнительно при низких температурах под влиянием восстановленных металлов, главным образом, никкеля и кобальта.

С самого начала было обращено внимание на то, что в окислительных и восстановительных процессах окислы металлов играют громадную роль, и что в этих реакциях идут одновременно оба процесса — и восстановление, и окисление, подобно биохимическим процессам в живых организмах.

С целью изучения кинетики каталитических процессов были изучены каталитические реакции в замкнутом сосуде (бомбе) при больших давлениях. Эти исследования привели к очень важным выводам: большинство каталитических процессов обратимы, и давление играет колоссальную! роль, ускоряя каталитический процесс и позволяя его довести до высокого предела, иногда же до конца. Без давления много-органических соединений нельзя было бы прогидрогенизировать до конца, нельзя было бы провести каталитическую дегидратацию с большим выходом для получения непредельного соединения. Наконец, работы по катализу с органическими соединениями выяснили роль окислов в этих процессах и совместное действие катализаторов, которое находит себе сравнение в совместном действии энзимов и химических соединений в организмах.

Все эти важнейшие выводы, вытекающие из научных исследований, сделанных сначала в России и Франции, а потом и в Германии в течение первого десятка лет, были использованы во вторую половину этой четверти века для получения в заводском масштабе очень важных химических продуктов, которые прежде или вовсе не могли быть получаемы, или же добывались по иным методам с большими затруднениями и по дорогой цене.

Необходимо заметить, что каталитический синтез химических продуктов одинаков, как для органических, так и для неорганических соединений, и базируется на вышеприведенных началах и разница заключается только в интенсивности давления и температуры, которые необходимы для ведения процесса. Главнейшие продукты, которые мы можем получить каталитически заводским путем без давления: этилен и этиловый эфир из этилового спирта; этиловый спирт — восстановлением уксусного альдегида, уксусный альдегид из ацетилена и продукты гидрирования жиров (последний процесс идет лучше и экономичнее под давлением). При участии давления: гидрогенизация ароматических углеводородов, нафталина, фенола, крезола, получение метилового спирта, синтез аммиака из водорода и азота, отверждение жиров.

Другое важное завоевание в современной технике касается получения метилового спирта (древесного) посредством катализа из окиси углерода и водорода под большим давлением при 400—420 атм. Сырой метиловый спирт, полученный каталитически, содержит до 80% метилового спирта, и в нем отсутствуют альдегид и ацетон; запах сырого спирта указывает, что в нем содержатся высшие спирты. Полученный таким образом метиловый спирт очень дешев и является серьезнейшим конкурентом древесному спирту, полученному при сухой перегонке дерева. Синтез аммиака, метилового спирта, отверждение жиров и т. п. химические заводские процессы сделали переворот в химической индустрии и открыли новые горизонты в вопросах завоевания природы. Исходя из доступных тел органогенов: угля, водорода, кислорода и азота и повсюду распространенных веществ — воды, углекислоты, извести и т. п., — мы в состоянии путем простых химических процессов, владея только таинственными химическими свойствами катализаторов и вводя, только когда необходимо, большие давления, получить самые разнообразные жизненные необходимые вещества. Действительно, синтез аммиака, цианамида, мочевины, углекислого аммония, метилового спирта, формальдегида, этилена, уксусной кислоты и т. п. мы можем произвести только при участии катализаторов и надлежащим образом подобранных факторов температуры и давления. Главнейшие достижения, которые мы имеем за последние годы в деле получения водорода из водяного газа, и из газов коксовых печей, об’ясняются исключительно научными открытиями в области катализа и применения его для синтеза важнейших химических продуктов.

Каталитический способ получения азотистых соединений за последнее время получил такое рентабельное разрешение, что нет почти ни одной страны в мире, где бы не устанавливали в настоящее время синтеза аммиака, — процесса наиболее экономического из всех существующих ныне способов добывания азотистых соединений из азота воздуха. Существующие способы синтеза аммиака базируются на одних и тех же началах: чистые газы, смешанный железный катализатор, высокое давление; разница только в устройстве бомбы, где ведется процесс, и в величине давления, которое колеблется от 200 атм. до 1000 атм. при температуре 500°.