Великие химики. В 2-х т. Т. 2 - Калоян Манолов

— Оствальд работал с одной и той же спиралью, — сказал Бош. — Сначала он пропускал над ней аммиак, а потом — смесь азота и водорода. Но при высокой температуре в аммиачной среде железо образует нитриды, которые под действием водорода из азотоводородной смеси распадаются, и получается аммиак. Вот где кроется причина наших неудач.

— Насколько я понимаю, железо может образовывать нитриды и при нагревании в среде азота, — сказал доктор Клич.

— Это другая сторона идеи, которой я хочу поделиться с вами. Может быть, нам удастся найти условия, при которых металлический порошок превратится в нитрид. Последний же при обработке водородом даст аммиак.

— У вас есть все возможности проверить свои предположения на практике, доктор Бош. Дирекция предоставляет вам полную свободу действий. Мы отдаем в ваше распоряжение одну из лабораторий в цехе фталевого ангидрида. Там же, в подвальном этаже, у вас будет собственная мастерская. В ближайшее время дадим вам в помощь нескольких сотрудников.

Бош слушал с волнением, а доктор Книч продолжал:

— Директор Брунк[368] считает, что вы должны заняться усовершенствованием метода получения азотной кислоты, предложенного Биркеландом и Эйде. И тут нужно решить массу проблем: снизить расход электроэнергии, увеличить выход окислов азота, повысить степень поглощения этих окислов и так далее. Как видите, главным остается вопрос о связывании азота воздуха.

Перед Бошем открывались широкие перспективы. Ему предоставлялась возможность применить свои знания и практический опыт, дать волю смелому полету мысли. Мастер Кранц оказался великолепным помощником. Его работа отличалась исключительной точностью, а ведь именно точность — одно из наиболее важных требований при конструировании химической аппаратуры.

Параллельно с опытами в лаборатории, с хлопотами по созданию новой, более совершенной аппаратуры Бош продолжал свой научный поиск. Ведь существовали же другие способы связывания азота в аммиак. Об одном из них — об образовании нитридов в качестве промежуточных продуктов — он уже говорил с доктором Кничем. Была еще одна возможность — цианамидный синтез, и этот способ также казался надежным, но получение аммиака из цианамида кальция требовало весьма значительных расходов, поэтому использовать цианамидный синтез в промышленных масштабах было невозможно.

Бош ни на минуту не оставался без дела. Казалось, он одновременно был в нескольких местах: у аппаратов для получения азотной кислоты — чтобы проследить за реакцией, в мастерской мастера Кранца — чтобы собственноручно проверить каждую новую часть схемы, в лаборатории — чтобы посмотреть, как идут испытания различных вариантов. Он предлагал новые варианты, которые казались ему более приемлемыми, экономически более выгодными. А когда он чувствовал, что силы его иссякали, собирал жестяные банки, сачки и лопатки, садился на велосипед и мчался за город — у болот близ Мюльгельма или на берегах Рейна начинались поиски жуков, улиток или водяных насекомых, которых еще не было в его коллекции. Это занятие доставляло ему такую живую радость, что усталость проходила бесследно и он вновь ощущал прилив сил. Иногда он шел в общежитие, где у него были друзья. Они веселились до поздней ночи, но утро следующего дня заставало его непременно на фабрике.

Время шло незаметно, и только приезжая домой на рождество, Бош замечал, что проходят годы и годы. Он видел это по седине матери, по тому, как выросла младшая сестренка Паула — теперь это уже была не маленькая смешная девчушка, а очаровательная стройная девушка. Еще более разительные перемены произошли с ее подругой Эльзой. Вместо курносой школьницы, которую Карл дергал за косички и пугал большими черными жуками, к сестре приходила теперь совсем другая Эльза — изящная, полная достоинства, настоящая барышня. Эльза была девушка самостоятельная и решительная, она приобрела велосипед и, не обращая внимания на возмущенные взгляды прохожих, беспечно разъезжала по улицам Кёльна. «Женщина на велосипеде! Это же неприлично!» — негодовали степенные дамы. Но вскоре к этому все привыкли, а кое-кто из тех, что посмелей, даже стал ей подражать.

Бош будто увидел Эльзу впервые. Теперь он часто приезжал в Кёльн, и они вместе отправлялись за город на велосипедах, устраивали велосипедные гонки, пополняли коллекцию насекомых.

Каждый раз, возвращаясь в Людвигсхафен, Бош чувствовал, как ему не хватает Эльзы. Она любила его рассказы о работе, терпеливо выслушивала престранные объяснения. С нею он делился своими сомнениями, ей рассказывал о своих успехах и неудачах.

Эльзе нравился этот энергичный, интересный человек, и она с радостью приняла его предложение. Свадьбу сыграли в Кёльне и сразу же после этого уехали в Людвигсхафен. Молодая чета поселилась в частном доме, расположенном в глубине просторного двора. Тут нашлось место и для аквариумов, и для террариума с земноводными; одну из комнат превратили в мастерскую — смонтировали станок и поставили столярный верстак. Свободное от работы время Бош посвящал своим любимым занятиям — рыбам, земноводным, насекомым, цветам.

…Бош продолжал заниматься проблемой связывания азота. Обстоятельно изучив всю имеющуюся литературу, он пришел к выводу, что получение аммиака легче всего осуществить через цианамид бария. По заказу Боша на фабрику завезли углекислый барий, а мастер Кранц изготовил пресс, на котором из смеси углекислого бария и угля делали брикеты. Опыты проводил доктор Альвин Митташ, принятый на фабрику по рекомендации профессора Боденштейна[369]. Митташ разрабатывал новый метод получения азота, необходимого для синтеза.

Старый метод удаления кислорода из воздуха — взаимодействие кислорода с медным порошком — был очень дорог. Новый метод оказался намного дешевле. Теперь по отдельным трубам пропускали воздух и водород и в момент смешивания газов воспламеняли смесь. В этих условиях кислород воздуха связывался с водородом, образуя воду, а азот оставался свободным. Полученный таким образом азот поступал в капсулы, заполненные брикетами. Реакция происходила при 1500°С, капсулы нагревались в специальной печи. Однако уплотнения труб, по которым протекал азот, не выдерживали такой высокой температуры, газ просачивался из капсул, и брикеты нередко оставались без изменения.

Смесь же цианида и цианамида бария легко вступала в реакцию с парами воды, в результате получался аммиак и восстанавливался углекислый барий. Выделенный карбоная смешивали с углем и вновь подвергали брикетированию. Новый метод был достаточно надежным — многолетний труд двух исследователей не пропал даром. Проект был принят, и производственный совет решил выделить средства на строительство цианамидной фабрики.

В 1906 году это строительство началось, и в том же году у Боша родился сын. По семейной традиции первенца назвали по имени отца. Дед, отец и сам Бош, а теперь еще и его первенец — все были Карлами.

Занятая ребенком Эльза не видела, как строилась фабрика, но муж подробно рассказывал ей обо всем. Кольцевая печь состояла из 16 больших камер, каждая из которых содержала по 210 шамотных капсул: всего 5 тонн карбоната бария. По подсчетам Боша суточная производительность должна превышать 500 кг аммиака. Но одно дело работать с тридцатью капсулами, и совсем другое — с тремя тысячами! На практике ежедневный выход аммиака не достигал и 350 кг. Этого количества было недостаточно даже для того, чтобы покрыть расходы, и совет директоров решил приостановить работы, что и было сделано в июне 1908 года.

Неудача на цианамидной фабрике не обескуражила Боша, он решил сосредоточить свое внимание на нитридах. Вместе с доктором Митташем он приступил к изучению возможностей связывания атмосферного азота в нитриды. Они использовали титан, кремний, окись алюминия. Результаты опытов обнадеживали, но вскоре выяснилось, что во Франции уже разработаны и запатентованы подобные технологические процессы, и суд заставил руководство БАСФ отказаться от этих исследований.

В то время, пока Бош и его сотрудники были заняты строительством цианамидной фабрики, европейские ученые продолжали изучать возможности прямого связывания азота и водорода в аммиак. Над этой проблемой работал один из учеников профессора Оствальда — Вальтер Нернст. Экспериментировал в этой области и Фриц Габер[370] из Карлсруэ. Подробно изучив равновесие между азотом и аммиаком, Габер пришел к выводу, что аммиак можно синтезировать при температуре ниже 1000°С. Исследования Боша привели к успеху лишь тогда, когда Вальтер Нернст порекомендовал проводить синтез при высоком давлении.

Габер считал, что давление необходимо поднять до двухсот атмосфер. Толщину катализаторной трубы можно увеличить, и, если результаты будут удовлетворительными, как бы дорого ни стоил катализатор, метод будет рентабельным.