Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Промышленные детандеры и кислород в фантастике

Сам детандер постепенно претерпел серьезную эволюцию. Ж. Клод отказался от петролейного эфира - это было очень сложно для промышленной эксплуатации, не говоря уже о том, что эта примесь "лезла" с воздухом в установку, создавая массу неприятностей. Было найдено другое, более простое решение. Фирма "Air Liquid" стала выпускать детандеры вообще без смазки цилиндров. Поршень уплотнялся "всухую" кожанными манжетами, пропитанными парафином с добавками, уменьшающими трение. Такие манжеты работали несколько тысяч часов без замены; правда, они не позволяли увеличивать частоту вращения детандера более 150-200 мин-1. Однако этого было вполне достаточно для масштаба установок 10-20-х годов производительностью не более 250 м³/ч кислорода или соответствующего количества азота. [Если продуктов нужно было больше, то задача решалась просто: наращивалось число установок. На одном из американских заводов по производству цианида было установлено 300 (!) аппаратов Клода, каждый производительностью 500 м³/ч азота.]

Другой вариант промышленного детандера был разработан в Германии Гейландтом. Он модифицировал процесс Клода так, что отвод воздуха в детандер (рис. 5.13, точка с) производился при относительно высоких температурах. Оказалось, что в этих условиях цилиндр детандера можно смазывать обыкновенным маслом с низкой температурой затвердевания, а цилиндр даже не изолировать. Некоторое количество масла, уносимое холодным воздухом из детандера в виде тумана, задерживалось специальными тканевыми фильтрами. Схема Гейландта оказалась при давлении воздуха 16-20МПа очень выгодной для установок, производящих жидкий кислород, и они получили в 20-е годы широкое распространение. Таким образом, на основе работ Линде, Клода и других в первой четверти нашего века была создана промышленная база для получения как газообразных, так и жидких продуктов разделения воздуха, удовлетворяющая еще не очень большим потребностям в этих продуктах.

И все же уникальные возможности, которые открываются при использовании кислорода, как жидкого, так и газообразного, в это время трудно было предвидеть. Даже писатели-фантасты не касались этой темы. Только Ж. Верн, еще в 1874 г., когда получение больших количеств кислорода из воздуха было весьма далекой перспективой, написал замечательную повесть "Фантазии доктора Окса". В ней внимание уделялось не столько технологии получения кислорода из воздуха, сколько тем возможностям, которые дает обогащение воздуха кислородом. При этом Ж. Верн смотрел далеко вперед - мы еще увидим, какие результаты в технике и медицине это может дать.

В повести Ж. Верна биологические последствия действия кислорода представлены в блестящей, полной юмора форме. [Неудивительно, что Ж. Оффенбах сочинил на этот сюжет не менее веселую оперетту "Доктор Окс".] Действие происходит в маленьком тихом городке на юге Франции - Кикандоне (название, естественно, вымышленное). Ж. Верн даже точно указывает численность его населения – 2393 человека! Сюда приехали два странных человека - доктор Окс и его помощник Иген (от "оксиген" - кислород). Доктор предлагает жителям городка построить у них газовый завод и систему освещения. Кикандонцы, даже не мечтавшие о такой возможности (тем более что гость предлагает провести все работы за свой счет), с радостью соглашаются.

Доктор так обаятелен, денег тратить не надо - а это главное... Сооружается завод, в дома прокладываются трубопроводы - дело идет к концу... Но тут начинаются странные события. Все живое в городе начинает проявлять бурную энергию - от кошек и собак до лошадей и ... самих кикандонцев. Все ведут себя так, будто их жизненная сила многократно умножилась. Сонный, тихий городок забурлил. Тихие кикандонцы превращаются в драчунов, ловеласов и дуэлянтов... Доходит до того, что Кикандон объявляет войну соседнему городу, с которым издревле жил в добрососедстве. Неизвестно, чем бы это кончилось, но газовый завод вдруг взорвался. Все мгновенно успокоились. Удивленные и снова затихшие кикандонцы смотрели друг на друга и не могли понять, что с ними было.

Доктор Окс и его помощник Иген просто провели в масштабе городка эксперимент, чтобы проверить, как обогащение воздуха кислородом действует на живые организмы.

Всякий, кому пришлось побывать в атмосфере, обогащенной кислородом, может подтвердить, что Ж. Верн очень точно показал, какое действие она производит.

О многочисленных применениях кислорода и азота, которые открыл ХХ в., речь еще впереди. Но в начале века были открыты и другие составные части воздуха - инертные газы. Тогда речь об их использовании и не возникала; нужно было сначала угнать их свойства и научиться извлекать их из воздуха отдельно от кислорода и азота. Эта задача оказалась достаточно сложной и без криогеники практически неразрешимой. "Ленивые" инертные газы не только отказывались вступать в какие-либо химические реакции, но и долго сопротивлялись попыткам извлечь их из воздуха.

Следующая страница: 5.3. Семейство инертных газов выходит в свет