книги / Развитие химической промышленности в СССР (1917-1980). Т. 2 Развитие отдельных отраслей химической промышленности
.pdfГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ СИНТЕТИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ И ДРУГИХ ПРОДУКТОВ
ТОНКОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Органические красители по масштабам производства сильно уступают почти всем другим видам химической продукции: для удовлетворения нужд текстильной, кожевенной, меховой, полиграфической, лакокрасоч ной, бумажной, обойной, резиновой, деревообделочной, парфюмерной про мышленности, промышленности пластических масс, кинофотоматериалов и других отраслей во всем мире выпускается в настоящее время всего около 800 тыс. т красителей в год. Но для выработки этого, в общем ничтожного по сравнению, например, с минеральными удобрениями, ко личества продукции приходится перерабатывать до 30 млн. т органиче ского и минерального сырья, так как материальный индекс производства красителей составляет 10—20 т, а наиболее сложных и ценных —160— 170 т [1]. Вся эта огромпая масса исходных веществ должна пройти большое число сложных (в химическом) и разнообразных (в технологи ческом отношении) стадий, прежде чем она превратится в готовую про дукцию. Не случайно производство красителей на рубеже XX в. называли «венцом химии» [2], а в середине XX в. ставили на одно из первых мест среди показателей научно-технического потенциала государства Г31.
На протяжении многих тысячелетий потребности человечества в веще ствах, способных окрашивать различные материалы, удовлетворялись за счет естественных красителей, извлекаемых из некоторых растительных и животных организмов. Положение изменилось в конце XVIII в., когда начавшееся бурное развитие промышленности, в первую очередь текстиль ной, резко повысило спрос на красители. Замена дорогих естественных красителей дешевыми искусственными становилась неотложной задачей.
Источником сырья для будущего производства красителей явились по бочные продукты коксохимической и газовой промышленности. Исследо вание их привело к открытию нафталина (1820 г.), бензола (1825 г.), антрацена (1832 г.), толуола, ксилолов и других ароматических углеводо родов. Изучение их свойств и продуктов превращений увенчалось в 1842 г. открытием Н. И. Зипппым общего метода синтеза ароматических ами нов —чрезвычайно реакционноспособных органических соединений. Ани лин, толуидины, нафтиламипы, фепилепдиампны, бепзидии и другие ароматические амины и послужили исходными веществами для синтеза искусственных красителей.
Первый из них был получен в нашей стране в Юрьеве (Тарту) Я. Натансоном в 1855 г. Производя опыты с анилином, он получил ве щество, способное окрашивать шерсть и шелк в красивый красный цвет [4]. Полугодом позже Натансона английский химик В. Перкин при окислении анилина, содержавшего примесь толуидинов, получил веще ство, окрашивающее шелк в красновато-фиолетовый цвет; за сходство с окраской цветка мальвы Перкин назвал краситель Мовеином и вскоре организовал его заводское производство. От этой даты (1856 г.) и ведет свое летосчисление апилипокрасочпая промышленность, названная так по-
тому, что все первые синтетические красители были получены либо из анилина, либо из его технических смесей с аналогичными продуктами.
Аиилииокрасочпая промышленность является промышленностью тон кого органического синтеза. Для нее характерны:
многочисленность и разнообразие ассортимента красителей; малотоннажиость большинства из них; быстрая обповляемость ассортимента, вызываемая появлением новых
объектов крашения (новые виды волокон, пластических масс и т. д.), новых областей применения (цветная фотография, копировальная, мно жительная, лазерная техника и т. п.), повых способов крашения (непре рывные, высокотемпературные, суспепзионпые и др.), повышением тре бований к качеству окрасок (устойчивость к свету, стирке, выхлопным газам и т. п.), изменениями моды и вкусов;
мпогостадийиость большинства производств; возможность синтеза большого числа красителей (тысячи) из значи
тельно меньшего числа (сотни) органических соединений, названных «промежуточными продуктами», получаемых последовательным примене нием типовых химических реакций (сульфирование, нитрование, хлори рование, окисление, восстановление и др.) из небольшого числа (еди ницы) исходных ароматических соединений;
самостоятельное значение многих промежуточных продуктов, находя щих применение не только в синтезе красителей, по и (часто в гораздо больших масштабах) в других отраслях химической промышленности — в качестве мономеров для полимерных материалов, в производстве лекар ственных и дезинфицирующих средств, взрывчатых веществ, кпнофотоматериалов, душистых веществ, в качестве ускорителей вулканизации каучуков, пластификаторов, термо- и светостабплизаторов и других доба вок, улучшающих технологические и эксплуатационные характеристики полимерных материалов, в качестве препаратов для облагораживания и отделки текстильных изделий (текстильно-вспомогательные вещества).
Учепые нашей страны внесли большой вклад в развитие анплпиокрасочной промышленности. В разработке теоретических основ органической химии и методов синтеза промежуточных продуктов и красителей неоце нимые заслуги принадлежат выдающимся русским химикам: А. М. Бут лерову, В. В. Марковннкову, Н. Д. Зелинскому, Н. М. Кижперу, Н. Н. Во- рожцову-ст., А. Е. Порай-Кошпцу, П. П. Шорыгнну, В. М. Родпопову, В. В. Шарвину, В. А. Измаильскому. По данным Н. Н. Ворожцова-мл. [5], из двенадцати промежуточных продуктов, которые в перечне пемецкого химического концерна «И. Г. Фарбешшдустрп» значились важнейшими, восемь впервые синтезированы русскими учеными.
Несмотря па то, что ученые пашей страны были пионерами в синтезе красителей п важнейших промежуточных продуктов, в царской России аиилииокрасочпая промышленность находилась в зачаточном состоянии. Развитию ее, помимо социально-экономических причин, породивших эко номическую отсталость России, препятствовало прежде всего отсутствие сырьевой базы. Недостаточное развитие коксохимического производства, поставляющего ароматические углеводороды для промежуточных продук тов, усугублялось еще тем, что подавляющее большинство коксовых пе чей работало без улавливания побочных продуктов коксования. В наибо лее развитом в этом отношении экономическом районе России Донбассе улавливание побочных продуктов коксования началось лишь в 1908 г.;
в 1913 г. здесь было выработано всего ~29 т чистого бензола, столько же толуола, 8 т ксилолов и 112 т нафталина [6, с. 32]. Поэтому первые отечественные красочные предприятия занимались не производством кра сителей, а примитивной переработкой п расфасовкой импортных краси телей. Так, в конце 60-х годов прошлого века в Щелкове под Москвой была организована переработка сухого импортного ализарина в 20%-пую водную пасту: выгодность этого дела обусловливалась тем, что ввозная пошлина на красители взималась «с пуда» —пезависимо от концентрации красящего начала [6, с. 20].
Повышение в конце XIX в. пошлины на красители при значительно меньшей пошлине па промежуточные продукты привело к тому, что про изводство в России сложных дорогих красителей (антрахиноповых, арилметановых) стало невыгодным: такие красители облагались высокой пошлиной [6, с. 22]. Напротив, выгодным стало производство простых дешевых красителей из привозных промежуточных продуктов. Такими красителями являются азокрасптели (диазотироваиие одних промежуточ ных продуктов п сочетание с другими) и сернистые (сплавление проме жуточных продуктов с серой или полисульфидами натрия). Производство их и было начато в России немецкими фирмами —«Фарбверке» и БАСФ, открывшими в Москве в конце 70-х годов XIX в. свои филиалы —Дер беневский и Бутырский заводы. В этот же период возникали и отечест венные предприятия, но почти все они либо вскоре закрылись, не вы держав конкуренции с иностранными фирмами, либо перешли во владе ние этих фирм.
Начавшаяся в 1914 г. первая мировая война поставила Россию в тя желое положение как в отношении красителей, так и промежуточных продуктов. Текстильные фабрики сразу же ощутили сильнейшую зависи мость от иностранной анилинокрасочной промышленности. Для удовле творения резко возросшей потребности в красителях защитного цвета (желто-коричневого —«хаки») пришлось срочно организовывать прими тивное производство низкокачественных сернистых красителей —сплав лением с серой и полисульфидами натрия первого попавшегося доступного органического сырья: древесных опилок, торфа, коры деревьев, сена, муки, жмыхов [6, с. 29].
В еще большей степени зависимость от иностранных поставщиков проявилась в отношении промежуточных продуктов. Лихорадочные попыт ки наладить отечественное производство промежуточных продуктов тор мозились не только отсутствием достаточной сырьевой базы (слаборазви тая коксохимическая промышленность), но и некомпетентностью руководителей военного ведомства царской России. Лишь с созданием в середине 1915 г. Химического комитета при Главном артиллерийском управлении во главе с В. Н. Ипатьевым началась серьезная работа по установке рекуперацпонного оборудования на коксохимических заводах Донбасса и постройке установок для пиролиза нефти. В результате уже в 1916 г. было выработало 536 т чистого бензола и 400 т толуола, орга низовано нитрование ксилолов, производство дипитронафталипа, сульфурациопного фенола и ряда других промежуточных продуктов [2, с. 42] как для военных нужд, так и для выработки красителей. Из последних производились главным образом сернистые красители, азокрасители и р меньших количествах арилметаиовые и ариламииовые.
В конце 1914 г. было создано Акционерное общество химической про мышленности «Русско-Краска». Общество организовало в Москве хорошо оборудованную Центральную лабораторию, которая занялась разработкой методов синтеза и технологии промежуточных продуктов и красителей, приобрело Кииешемскнй завод бывшего Бензоло-анилинового товарище ства, на котором увеличило производство нитро- и дшштробеизолов, ани лина, нитроанилииов, фенплендиампнов, и Бутырский завод фирмы БАСФ, на котором было налажено и расширено производство сернистых и ариламиловых красителей. Одновременно было начато строительство круп ного завода в Донбассе на ст. Рубежная, предназначенного для производ ства важнейших промежуточных продуктов, красителей и необходимых неорганических веществ. Во время войны была начата постройка и До рогомиловского химического завода в Москве, работавшего в основном на военное ведомство, но выпускавшего и некоторые промежуточные про дукты для красителей.
Оценивая положение в анилпиокрасочной промышленности до рево люции, Комиссия ГОЭЛРО констатировала, что «красочное производство было развито до войны крайне слабо вследствие заграничной конкурен ции; всего имелось 153 завода с 9 тыс. рабочих и оборотом 40 млн. руб....
Ближайшая потребность в красках составляет около 300 тыс. пуд., для
чего достаточно будет 4—5 крупных заводов |
с 4 —5 |
тыс. |
рабочих, при |
мощности 7 0 0 —1 0 0 0 кет, потреблении энергии |
около |
2,3 |
млн. квт-ч и |
расходе топлива около 2 млн. пуд.» [7]. |
|
|
|
В 1918 г. в молодой Советской республике было создано Центральное управленпе красочных заводов «Цеитрокраска», которому были подчине ны все важнейшие предприятия по производству красителей и промежу точных продуктов. В «Цептрокраску» вошла и Центральная лаборатория, возглавившая научно-лабораторную и опытно-промышленную разработку производства промежуточных продуктов и красителей. В 1931 г. на базе этой лаборатории был создан Научно-исследовательский институт органи ческих полупродуктов п красителей —НИОПиК. «Цеитрокраска» выявила запасы промежуточных продуктов и красителей, а также потребность в них, осуществила реорганизацию перспективных предприятий и ликвида цию нерентабельных мелких. Так, на Дербеневском заводе было прекра щено производство фенола, а расширено производство азокрасителей.
В 1919 г. красочные предприятия былп национализированы и переда ны ВСНХ, в составе которого было создано Главпое управление объеди
ненных |
государственных красочных |
заводов (Главанил). |
В 1920/21 г. в |
||
ведении |
Главаппла |
находились |
московские |
заводы: |
Дербеневский |
(б. «Фарбверке»), |
Бутырский (б. |
БАСФ), |
Дорогомиловский, Тригор |
(б. Трехгорный пивоваренный, на котором во время войны было органи зовано производство некоторых промежуточных продуктов и красителей), а также Кииешемскнй и Рубежанский заводы [6, с. 41]. В 1920 г. заводы Главаппла выработали всего лишь около 100 т красителей и около 80 т промежуточных продуктов [2, с. 78].
Из-за нерегулярного снабжения топливом, недостатка сырья и вспомо гательных материалов в 1920 г. на московских и Кииешемском заводах загруженность аппаратуры в среднем едва достигала 9% по красителям
п5.7% по промежуточным продуктам [6, с. 45].
II все же в этих тяжелейших условиях была определена четкая перс
пектива развития аштлинокрасочной промышленности. В Центральной
п других отраслей промышленности. Государство было вынуждено заку пать красители и промежуточные продукты за рубежом. В 1923/24 г. на импорт продукции анилинокрасочиой промышленности было истрачено почти 9 млн. руб. валютных средств, а в 1924/25 г.—уже 17,9 млн. руб. [2, с. 158].
С 1924/25 г. начинается увеличение капиталовложений в систему Анплтреста. Уровень дореволюционного периода по выпуску красителей (8700 тв 1912 г.) был превзойден уже в 1925/26 г.
Увеличение отечественного производства позволило в 1926/27 г. сокра тить валютные затраты на импорт анилинокрасочиой продукции более чем на 40% по отношению к 1924/25 г.
Естественно, что столь быстрый рост производства возможен был толь ко за счет выпуска наиболее простых по технологии красителей —серни стых, азокрасптелей, отчасти арплметаиовых и ариламиновых, не требую щих для своего получения особо сложной и дорогой аппаратуры. Однако производство промежуточных продуктов, для которого необходимы такая аппаратура, а следовательно и значительно большие капитальные затра ты, не обеспечивало рост выпуска красителей.
Сокращение ввоза красителей позволило выделять больше средств на импорт промежуточных продуктов. При этом планомерно сокращались закупки дешевых (простых) промежуточных продуктов и увеличивалась
доля более дорогих (сложных) продуктов. |
Это стало возможным благода |
||
ря |
росту |
отечественного производства |
промежуточных продуктов. |
В |
1927/28 |
г. список вырабатываемых промежуточных продуктов насчи |
тывал 34 наименования (9848 т) против 26 в 1924/25 г. (3517 т). Несмотря на это, производство промежуточных продуктов еще резко
отставало |
от потребности в них. Если в 1924/25 г. отношение выпуска |
(в тоннах) |
промежуточных продуктов к выпуску красителей составляло |
0,8 : 1, то к 1927/28 г. оно достигло всего 0,96 : 1, тогда как по опыту мировой анилинокрасочной промышленности того времени это отноше ние должно было быть минимум 3 :1 , поскольку промежуточные продук ты (фенол, анилин, фталевый ангидрид и др.) идут не только на произ водство красителей, но и в другие отрасли: химико-фармацевтическую, резиновую, пластических масс и др.
В 20-е годы особенно быстрыми темпами развивались Дорогомилов ский, Рубежапский и Дербеневский заводы [2, с. 170].
К началу первой пятилетки апилинокрасочная промышленность при шла существенно окрепшей, имеющей значительно выросшую мате риальную базу, опытные кадры рабочих и инженерно-технических работ ников и научные разработки, подготовленные к внедрению в производ ство.
В связи с увеличением объема строительства в 1926 г. для проекти рования предприятий аиилииокрасочной промышленности было создано Центральное конструкторское бюро Анилтреста, реорганизованное в 1932 г. в самостоятельную организацию Аиилпроект. Впоследствии на базе Анилпроекта был создан проектный институт «Гипроанилкраска», переименованный затем в Государственный институт по проектированию предприятий органических полупродуктов и красителей (Гипроорхим). В работе института в разное время принимали участие известные уче ные —А. Г. Касаткин, А. Н. Плаиовский, В. В. Кафаров (впоследствии академик), М. И. Литвиненко и др.
Во второй пятилетке был введен в эксплуатацию апшшиокрасочыый завод в Сталиногорске.
Вторая пятилетка ознаменовалась стахановским движением. Инициа тором этого движения в аннлннокрасочнон промышленности был аппарат чик Дербеневского завода II. Ф. Гнедин. Стахановское движение п уве личение капиталовложений способствовали повышению выпуска продук ции анилинокрасочиой промышленности в 1937 г. по сравнению с 1932 г. на 267%. В результате, еслп в годы первой пятилетки приходилось еще закупать за границей некоторые промежуточные продукты (бензпдин, Аш-кислоту, Гамма-кислоту и др.), то во второй пятилетке импорт их был прекращен [8, с. 595].
Соответственно возрос и выпуск красителей. По производству краси телей паша промышленность во второй пятилетке вышла па второе место в Европе.
Хуже обстояло дело с ассортиментом. Рост производства красителей осуществлялся в значительной мере за счет Сернистого черного, выработ ка которого в 1934 г. составила 14 500 т против 6500 т. в 1932 г. (рост более чем в 2 раза), тогда как производство азокрасителей соста вило в 1934 г. лишь 139% по сравнению с 1932 г., а всех прочих кра сителей всего 122,4% [8, с. 593—594]. Однако важно отметить, что среди этих «прочих» были уже первые представители наиболее сложных и цен ных красителей —иидигоидных, кубовых полициклических, азогенов (продуктов для холодного крашения —азотолов и азоаминов). Выпуск их положил начало серьезному облагораживанию ассортимента в годы треть ей пятилетки.
В 1940 г. заводы анилппокрасочпой промышленности — Рубежанский, Дорогомиловский, Дербеневский, Кипешемскпй, Бутырский, Сталиногорский —выпустили 34 267 т красителей (186 марок), причем среди них были уже наиболее сложные —тиопндпгоидные, кислотные антрахиноновые, кубовые полициклические [9]. Доля кислотных и кислотно-протрав ных красителей для шерсти возросла до 11% (47 марок), ассортимент азогеиов увеличился до 21 марки, причем было освоено производство таких сложных азогенов, как диазоли (2 марки), диазотолы п диазаминолы (по 6 марок). Ассортимент ценных кубовых красителей достиг 9 марок. В то же время доля менее цепных сернистых красителей, со ставлявшая в 1932 г. 68,6%, снизилась в 1940 г. до 63%, а доля прямых азокрасптелей —с 26,4 до 20% соответственно.
Эти изменения стали возможны в результате строительства новых и реконструкции старых цехов, перехода па новые прогрессивные методы технологии. На заводах внедрялись непрерывные процессы, новые кон тактно-каталитические реакции. Так, на Рубежанском химическом ком бинате закончилось строительство первого в стране специализированного цеха кубовых красителей, было начато производство специальных вы пускных форм этих красителей, налажено производство антрахинона, Р-хлораптрахииона, а - и р-аминоаптрахииопов, бензаптрона н других сложных промежуточных продуктов. Аналогичная работа по совершенст вованию производства п расширению его объема проводилась и на дру
гих заводах.
Результаты первых трех лет третьей пятилетки (1938—1940 гг.) на глядно продемонстрировали, что советская аннлпиокрасочная промышлен ность достигла высокого уровня и готова успешно решать самые сложные