Многие великие человеческие трагедии Нефтяного региона кроются в частных компромиссах, последовавших за публичным урегулированием 1880 года; ибо именно тогда человек за человеком, движимые безнадежностью, отвращением, амбициями, жаждой наживы, отказывались от борьбы за принципы, которую вели на протяжении семи лет. «Союз капитулировал, — говорили они, — зачем продолжать борьбу?» Этот человек устраивался в «Стандарт Ойл» и отныне активно участвовал в ее бизнесе; тот получал жалованье и исчезал из поля зрения; один шел своей независимой дорогой, но с закрытым ртом; другой отрясал прах Нефтяного региона со своих ног и отправлялся на поиски «благословенной земли», прося лишь об одном: чтобы никогда больше не слышать слова «нефть». Газеты склонились перед победителем. В регионе воцарилась внезапная тишина — тишина поражения, трусости, безнадежности. Роптал лишь «бедный добытчик». «Угодить добытчику невозможно», — часто отмечал мистер Рокфеллер с благостным и жалостливым видом. Один лишь добытчик оставался «неубежденным». Он по-прежнему пересказывал череду драматических атак и осад, уничтоживших независимую инициативу. Он учил своих детей тому, что дело было предано, и клеймил переметнувшихся на сторону «Стандарт Ойл» людей изменниками. Десятки мальчишек и девчонок росли в Нефтяном регионе в те дни с тем же чувством испуганного любопытства по отношению к тем, кто «продал все Стандарт Ойл», какое они испытывали к тем, кто «побывал в тюрьме». Нефтяной край в целом в душе оставался столь же непримиримым в 1880 году, каким он был после борьбы с «Южной улучшательной компанией», и теперь к чувству оскорбленного достоинства добавилось унижение поражения. Единственной непосредственной надеждой теперь оставался успех одного из транспортных предприятий, возникших на волне подъема 1878 года и которому край в течение двух лет оказывал посильную поддержку. Этим предприятием был межрегиональный нефтепровод, за который, как мы видели, взялись месье Бенсон, Макелви и Хопкинс.
ПРИЛОЖЕНИЕ
НОМЕР 1 (См. стр. 1007) ОТЧЕТ ПРОФЕССОРА СИЛЛИМАНА О НЕФТИ
[Из книги «Ранняя и поздняя история нефти» Дж. Т. Генри, страницы 38–54.]
Messrs. Eveleth, Bissell and Reed.
Господа: — Настоящим я представляю вам результаты моих несколько затянувшихся исследований каменного масла, или нефти, из округа Венанго, штат Пенсильвания, которую вы попросили меня исследовать на предмет ее ценности для хозяйственных целей.
Многочисленные местности, хорошо известные в разных частях света, дают маслянистую жидкость, сочикующуюся из поверхности земли, иногда в одиночку в так называемых «смоляных ключах» на западе Соединенных Штатов; зачастую она обнаруживается плавающей на поверхности воды тонкой пленкой с радужными переливами или в виде темных шариков, которые можно механическим путем отделить от жидкости, на которой она держится.
В некоторых местах скважины бурят с целью накопления продукта в удобном для сбора месте путем откачивания воды. Нефть сочится на берегах озер и лагун или поднимается из ключей под руслами рек. Таковы ключи Баку в Персии и скважины Амиано в герцогстве Парма в Италии. Обычное геологическое положение пород, дающих этот природный продукт, — каменноугольные пласты, но он никоим образом не ограничивается этой группой пород, поскольку обнаружен в отложениях гораздо более молодых, а также в более древних; однако в каких бы отложениях он ни встречался, его единообразно рассматривают как продукт разложения растительности. Вызвано ли это разложение исключительно ферментацией или же с помощью повышенной температуры и перегонки нагретым паром, пожалуй, едва ли решено окончательно.
Однако в этой связи интересно вспомнить, что перегонка при повышенной температуре некоторых черных битуминозных сланцев в Англии и Франции дала большие количества масла, имеющего много общего с нафтой — названием, данным этому бесцветному маслу, которое является обычным продуктом перегонки нефти. Очень высокая точка кипения большинства продуктов перегонки каменного масла из округа Венанго в штате Пенсильвания, по-видимому, указывает на то, что оно является пирогенным (произведенным огнем) продуктом.
Битум, асфальт, минеральная смола, чапапоте и т. д. — это различные названия более или менее твердого, черного, смолистого вещества, которое обычно образуется в результате воздействия воздуха на нефть и обнаруживается как вместе с жидкой нафтой или нефтью, так и без нее. Наиболее примечательными примерами появления этих веществ, столь тесно связанных с историей каменного масла, являются асфальтовое озеро Мертвого моря, столь памятное в истории, хорошо известное битумное озеро на Тринидаде и залежи минеральной смолы или чапапоте на Кубе. В одной из провинций Индии ежегодно добывается огромное количество нефти, причем основное потребление является местным — для топлива и освещения, но часть также экспортируется в Европу для производства нафты. В Соединенных Штатах многие точки на Огайо и ее притоках отмечены как производящие эту нефть; почти все они находятся в пределах каменноугольных пластов. Подробную историю этих различных местностей можно найти в научных книгах, и их повторение здесь было бы неуместным.
ОБЩИЙ ХАРАКТЕР СЫРОГО ПРОДУКТА
Сырая нефть, как она собирается на ваших землях, имеет темно-коричневый цвет, который в отраженном свете отливает зеленью или синевой. Она густая даже в теплую погоду — примерно как жидкая патока. В очень холодную погоду она несколько более густая, но всегда может выливаться из бутылки даже при 15 градусах ниже нуля. Ее запах сильный и своеобразный, напоминающий тем, кто с ним знаком, запах битума и нафты. При длительном воздействии воздуха она не густеет и не образует пленку на поверхности, и ее ни в коем случае нельзя назвать высыхающим маслом. Плотность сырой нефти составляет 0,882 при принятой за 1,000 плотности воды. Она закипает только при очень высокой температуре, и все же начинает выделять пар при температуре, ненамного превышающей температуру кипения воды. Она с трудом воспламеняется и горит обильным дымным пламенем. Она оставляет на бумаге пятна, похожие на те, что оставляют обычные жирные масла, а на ощупь между пальцами гладкая и маслянистая. Она часто используется в сыром виде для смазки грубых механизмов. По своим химическим свойствам она совершенно не похожа на жирные масла. Большинство этих свойств присуще нефти из различных мест. Однако в одном важном отношении продукт с ваших земель отличается от того, что добывается в других местах, а именно: при длительном воздействии воздуха он не становится твердым и смолистым, подобно минеральной смоле или битуму. Мне сообщали те, кто посещал эту местность, что на поверхности земли над источниками, поставляющими вашу нефть, нет никакой корки или отложений такого рода, какие я видел в других местах, где течет нефть или минеральный деготь. Это различие окажется весьма существенным, поскольку подразумевается и заявляется, что этот продукт присутствует на вашей собственности в изобилии, что его можно собирать везде, где в почве пробурена скважина на протяжении огромного числа акров, и что он дает неиссякаемый выход из года в год. Естественно возникает вопрос: какова его ценность в ремеслах и для каких целей он может применяться? Данные исследования дают ответы на эти вопросы.
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕФТИ
Чтобы определить, какие продукты можно получить из нефти, часть ее подвергли фракционной перегонке. [82] Температура жидкости постоянно контролировалась термометром, причем тепло подводилось сначала с помощью водяной бани, а затем с помощью масляной бани на льняном масле. Этот эксперимент основывался на предположении, что сырой продукт содержит несколько различных масел с разными точками кипения. Количество материала, использованного в этом эксперименте, составляло 304 грамма. Термометр показывал градусы по шкале Цельсия, но для удобства добавлены соответствующие градусы по шкале Фаренгейта. Водяная баня не смогла перегнать ни одну часть нефти при 100° C (= 212° F), перешло лишь небольшое количество кислой воды. Затем была установлена масляная баня на льняном масле, и температура регулярно повышалась малыми дозами до начала перегонки. Начиная с этой точки тепло последовательно увеличивали ступенями по десять градусов, давая на каждой ступени достаточно времени для полной перегонки всего, что могло подняться при данной температуре, прежде чем переходить к следующей ступени. Результаты этого утомительного процесса приведены в прилагаемой таблице — 304 грамма сырой нефти, подвергнутые фракционной перегонке, дали
TEMPERATURE QUANTITY
1st Prod. at 100° C. = 213° F.(acid water) 5 gms.
2nd Prod. at 140° C. to 150° C.= 284° to 302° F. 26 gms.
3rd Prod. at 150° C. to 160° C.= 302° to 320° F. 29 gms.
4th Prod. at 160° C. to 170° C.= 320° to 388° F. 38 gms.
5th Prod. at 170° C. to 180° C.= 338° to 367° F. 17 gms.
6th Prod. at 180° C. to 200° C.= 356° to 392° F. 16 gms.
7th Prod. at 200° C. to 220° C.= 392° to 428° F. 17 gms.
8th Prod. at 220° C. to 270° C.= 428° to 518° F. 12 gms.
Whole quantity distilled by this method 160 gms.
Leaving residue in the retort 144 gms.
Original quantity 304 gms.
Продукт № 1, как отмечалось выше, представлял собой почти исключительно воду с несколькими каплями бесцветного масла, имевшего запах, похожий на первоначальную жидкость, но менее интенсивный.
Продукт № 2 представлял собой абсолютно бесцветное масло, очень жидкое и текучее, с чрезвычайно стойким запахом, похожим на сырую нефть, но менее интенсивным.
Продукт № 3 был слегка подкрашен желтизной, совершенно прозрачен и внешне столь же текуч, как и второй продукт, с тем же запахом.
Продукт № 4 был более отчетливо желтоватым, чем предыдущий, но в остальном ничем от него не отличался.
Продукт № 5 был более насыщенного цвета, более густой по консистенции и имел ярко выраженный пирогенетический запах.
Продукт № 6. Этот и два последующих продукта были каждый более интенсивно окрашены и плотнее предыдущих. Последний продукт имел цвет и консистенцию меда, а запах у него был менее проникающим, чем у предыдущих масел. Масса сырого продукта, оставшаяся в реторте (что равно 47,4 процента), представляла собой темный, густой, смолистый на вид лак, который в остывшем состоянии был настолько плотным, что сосуд можно было переворачивать без пролива. Он не проявлял никакой склонности к затвердеванию или образованию кожицы при воздействии воздуха. На этом этапе перегонка в стекле была остановлена, поскольку мы достигли предельного значения температуры для бани на льняном масле. Плотность различных продуктов этой перегонки демонстрирует закономерное увеличение:
DENSITY
No. 2 733
No. 3 752
No. 4 766
No. 5 776
No. 6 800
No. 7 848
No. 8 854
Чтобы получить представление об относительной плотности этих различных продуктов, уместно указать, что серный эфир, являющийся одной из самых легких известных жидкостей, имеет плотность 0,736, а абсолютно чистый спирт — 0,800.
Точки кипения этих различных жидкостей обнаруживают некоторые аномалии, но в целом возрастают закономерно: так, № 2 подавал признаки кипения при 115° C (= 239° F), бурно кипел и оставался стабильным при 225° C — 228° C (= 437° — 442° F). № 3 начинал кипеть при 120° (= 248° F), температура поднималась до 270° (= 518° F), где оставалась постоянной. № 4 начинал испаряться при 140° (= 284° F), температура поднималась до 290° (= 554° F), где оставалась постоянной. При повторном нагреве температура продолжала расти и перешагнула отметку 305° (= 581° F). № 5 подавал признаки кипения при 160° (= 320° F), кипел более бурно по мере повышения тепла и продолжал подниматься при 308° (= 581° F). № 6 начинал кипеть при 135° (= 275° F), бурно кипел при 160° (= 320° F) и продолжал подниматься выше диапазона ртутного термометра. № 7 начинал кипение при той же температуре, что и № 6, и поднимался до 305° (= 581° F), где кипение было не слишком активным. Для получения этих результатов было потрачено много времени. Мы делаем из них вывод, что каменное масло представляет собой смесь многочисленных соединений, обладающих по сути одинаковым химическим составом, но различающихся по плотности и точкам кипения и способных отделяться друг от друга при помощи хорошо регулируемого нагрева.
Неопределенность точек кипения указывает на то, что продукты, полученные при указанных выше температурах, все еще оставались смесями других веществ, и перед нами неизбежно встает вопрос: следует ли рассматривать эти различные масла как эдукты (то есть тела, существовавшие ранее и просто выделенные в процессе перегонки), или же они скорее образуются в результате тепла и химических изменений в процессе перегонки. Само по себе длительное воздействие повышенной температуры способно вызывать изменения в структуре многих органических продуктов, порождая новые тела, которых раньше в исходном веществе не было.
СВОЙСТВА ДИСТИЛЛИРОВАННЫХ МАСЕЛ
Подвергнутые воздействию сильнейших холодов минувшей зимы, все масла, полученные в этой перегонке, остались жидкими. Лишь последние два или три казались хоть сколько-нибудь загустевшими от холода в 15 градусов ниже нуля, в то время как первые три или четыре продукта перегонки сохраняли абсолютную степень текучести. Под воздействием воздуха, как я уже говорил, они не претерпевают никаких изменений. Химический анализ этих масел показал, что все они состоят из углерода и водорода и, вероятно, содержат эти элементы в одинаковых численных пропорциях. При первой перегонке все они имели кислую реакцию, обусловленную присутствием небольшого количества свободной серной кислоты, перешедшей из сырой нефти. Она полностью удалялась слабой щелочной водой и даже кипячением на чистой воде. Чистая медь оставалась незапятнанной в масле, приготовленном таким образом, что свидетельствует о его пригодности для смазки, поскольку отсутствуют коррозийные свойства. Масла не содержат кислорода, о чем наглядно свидетельствует тот факт, что чистый калий остается в них блестящим. Концентрированная серная кислота полностью разлагает и уничтожает масло. Азотная кислота превращает его в желтую маслянистую жидкость, аналогично изменениям, производимым азотной кислотой на другие масла. Соляная, хромовая и уксусная кислоты на него не действуют. Глёт и другие окислы металлов не изменяют его и не превращают ни в какой степени в высыхающее масло. Калий остается в нем неизменным даже при высокой температуре. Гидраты едкого кали, едкого натра и извести также не оказывают на него никакого действия. Хлористый кальций и многие другие соли проявляют к нему равное безразличие. При перегонке с белильной известью (хлорной известью) и водой на манер получения хлороформа масло преобразуется в продукт, обладающий запахом и вкусом, напоминающими хлороформ. Выставленное на много дней в открытом сосуде при регулируемом тепле ниже 212°, масло постепенно испаряется, о чем можно судить по тому, как оно оставляет пятна на бумаге, использованной для защиты сосуда от пыли, а также по его заметному уменьшению. Шесть или восемь жидких унций, выставленных подобным образом в металлическом сосуде в течение шести недель или дольше при температуре, никогда не превышающей 200°, постепенно и медленно уменьшались, желтели и в конце концов оставляли небольшой остаток темно-коричневой блестящей смолы или смолистого вещества, которое в холодном состоянии было твердым и хрупким. Использованные образцы масла были почти бесцветными. Это примечательно, если вспомнить, что температура перегонки была выше 500° F. Масло практически не растворимо в чистом спирте — этим агентом растворяется не более 4 или 5 процентов. В эфире масло растворяется полностью, а при мягком нагревании остается неизменным вследствие испарения эфира. Индийский каучук растворяется дистиллированным маслом до пастообразной массы, образуя густую черную жидкость, которая через короткое время осаждает каучук. Оно растворяло немного янтаря, но лишь настолько, чтобы окрасить масло в красный цвет. Оно также растворяет небольшую часть копала в его естественном состоянии, но после обжига копал растворяется в нем так же, как и в других маслах.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗА
Сырая нефть испытывалась в качестве средства освещения. Для этой цели взвешенное количество подвергалось разложению путем пропускания через реторту из кованого железа, заполненную углем и раскаленную до ярко-красного свечения. Продукты этого разложения улавливались в подходящем аппарате. В результате получался почти чистый углеводородный газ, обладающий наибольшей осветительной способностью среди всех углеродистых газов. По сути, нефть можно считать химически идентичной осветительному газу в жидкой форме. Количество производимого газа составляло десять кубических футов на фунт нефти. Он горел интенсивным пламенем, коптя в обычной газовой горелке, но давал наиболее совершенное пламя при использовании горелки Арганда.
Эти эксперименты не получили дальнейшего развития, поскольку предполагалось, что другие продукты, ныне известные и используемые для производства газа, могут применяться для этой цели с меньшими затратами, чем ваша нефть. Тем не менее эта область исследований может заслуживать дальнейшего внимания.
ДИСТИЛЛЯЦИЯ ПРИ БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
Результаты дистилляции при регулируемой температуре в стеклянной посуде навели нас на мысль, что в металлическом сосуде, способном выдерживать высокую степень нагрева, мы могли бы получить гораздо большую долю ценных продуктов. Поэтому был приобретен медный куб вместимостью пять или шесть галлонов, снабженный отверстием, через которое внутрь сосуда можно было ввести термометр. Четырнадцать имперских кварт (или, по весу, 560 унций) сырого продукта были помещены в этот сосуд, и температура быстро поднялась примерно до 280° C (= 536° F), что несколько выше последней температуры, достигнутой при первой дистилляции. При столь высокой температуре дистилляция протекала сравнительно быстро, и продукт легко конденсировался без змеевика. Продуктом первой стадии стали 130 унций (или более 28 процентов) очень светлой жидкой нефти плотностью 0,792. Этот продукт также был кислым, и, как и прежде, кислота легко удалялась кипячением со свежей водой. Теперь температура была поднята примерно до 300° C (= 572° F), и было дистиллировано еще 123 унции более вязкой и желтоватой нефти плотностью 0,865. Это составляет более 43 процентов от общего взятого количества. После этого температура была поднята выше точки кипения ртути и поддерживалась на этом уровне до тех пор, пока не было дистиллировано 170 унций (или более 31 процента) темно-коричневой нефти с сильным эмпирематическим запахом. После некоторого отстаивания из этой порции выпал темно-черноватый осадок, а при кипячении с водой неприятный запах в значительной степени исчез, и жидкость стала более светлой и абсолютно прозрачной. (Именно на образце этой жидкости проводились фотометрические эксперименты.) Следующая порция, дистиллированная при температуре около 700° F, дала всего около 17 унций, причем этот продукт был как более светлым по цвету, так и более жидким, чем предыдущий. Теперь стало необходимым использовать в качестве топлива сухую древесину гикори, чтобы получить пламя и достаточный жар для отгонки любых дальнейших порций остатка, оставшегося в перегонном кубе.