За стеклом

За стеклом

Химия в чем-то консервативна. Распад и синтез молекул с миллионами звеньев, сложнейшие полимерные реакции сегодня, как и элементарные опыты много лет назад, происходят в лабораторном стекле, созданном дыханием стеклодувов.

Стекло - почти ровесник современной цивилизации, и во все времена людей завораживала магия его свойств - прозрачность, инертность, блеск. 

Возьми, во имя Господа нашего Иисуса Христа, по одной части белой ртути, серы и мышьяка, - писал в "Малом алхимическом корпусе" схоласт XIII века Альберт Великий, небесный патрон науки в современном католицизме. - Все это смешай и прибавь полчасти жидкого серебра. Положи смесь в стеклянный сосуд и нагревай над добела раскаленным железом, покуда стекло не расплавится, а смесь не сгустится. Загустевшая смесь примет глубокий коричневый цвет. Возьми одну часть на сто частей железной руды или очищенной меди. Руда твоя или медь тотчас же обратится — нисколько не сомневайся! — в превосходный металл с прекрасной ковкостью».

Стекло - почти ровесник современной цивилизации. Во все времена людей завораживали его необычные свойства - прозрачность, инертность, блеск. Алхимическая традиция, к которой принадлежал Альберт Великий, возвела в культ использование стекла при проведении опытов. Несмотря на прошедшие столетия, культ остается жив.

«Какие свойства делают стекло таким ценным в химии? - рассуждает глава стеклодувной мастерской R&D центра СИБУРа по химическим технологиям НИОСТ Всеволод Сорокин. - Самое главное преимущество - связка двух свойств: твердости и парадоксальной химической и каталитической инертности. Именно поэтому стекло - незаменимый материал при процессах с участием кислот или, например, металлоорганики, чувствительных биотехнических процессах».

Купить всё, что необходимо химикам, невозможно: многие детали вообще не изготавливают на заводах. Нестандартные и единственные в своем роде детали стеклодув создает по чертежам химиков. Однако стекло из НИОСТа востребовано не только в виде колбочек и сосудов.

В химических R&D центрах стекло в сочетании с металлом используется прежде всего для создания пилотных установок. Как говорит Всеволод Сорокин, две основные цели любой пилотной установки - наработка продукта и опытное доказательство возможности масштабирования химических процессов, которые удалось успешно провести в лабораторных условиях. По сути, пилотная установка - это стеклянный завод в миниатюре.

Любая пилотная установка нужна для того, чтобы отработать технологический процесс. Начинается всё с идеи. Речь может идти о новой каталитической системе, необычном технологическом алгоритме процесса и, конечно, о синтезе нового, ранее не известного вещества.

Если идея оценивается положи­тельно и подтверждается экспери­ментами в условиях лаборатории, то следующий шаг в некоторых слу­чаях - пилотная установка. Химики совместно с отделом математиче­ского моделирования и конструк­торами разрабатывают ее схему. Металлические части установки покупают, а стеклянные заказывают стеклодуву.

Стеклодув создает объемную мо­дель и конструкторскую документа­цию. Документация согласуется хи­миками и отделом математического моделирования, и стеклодувная мастерская изготавливает необхо­димые части и аппаратуру. Неболь­шие изделия мастер выдувает на горелке, габаритные изготавливает на заварочных станках. На сложные устройства уходит по 2-4- часа, а на простые, вроде обратной проб 1-2 минуты. Всеволоду Сороки приходилось делать даже сте­клянную колонну высотой 3,5 метра.

Готовые части собирают в единое целое, делают обвязку насосами, клапанами, датчи­ками, после чего подключают уста­новку к систе­мам автомати­зации. А затем миниатюрный сте­клянный завод запускают.

Если все прошло хорошо, стекло­дув фактически превращается в мастера по техническому об­служиванию установки.

Несмотря на все досто­инства стекла, в химиче­ской промышленности давно как конструкционный материал исполь­зуется металл, как правило, различные стали. По мнению Всеволо­да Сорокина, занять первое место стекло не смогло по двум причинам.

Во-первых, размеры цельных стеклянных изделий технологически ограничены, их нельзя сварить из отдельных листов как стальные. Технологический максимум на сегодня - изготовление стеклянной ёмкости с максимальным диаметром 2 метра, при длине около 6 метров. Её объём - около 18 кубометров.

Второй серьезный недостаток стекла - при давлениях выше из­быточной атмосферы к конструк­ции стеклянной аппаратуры и ее эксплуатации предъявляют особые требования. Технологический потолок - 12 избыточных ат­мосфер; аппараты из стекла выше этого давления, как правило, не используют. А металл выдерживает сотни и тысячи атмосфер.

Впрочем, несмотря на всё это, стекло постепенно вытесняет металл из неко­торых областей. Например, в фармацевтическом и пи­щевом сегментах мало­тоннажной химической промышленности, где высока стоимость ки­лограмма продукта, как и требования к его чистоте.

К слову, нередко стекло и металл соединя­ют. Например, широко используются аппараты, в которых сталь футерова­на, или, проще говоря, отделана, тонким слоем специального стекла - эмалью. Не об этом ли писал Альберт Ве­ликий в своем ал­химическом сочи­нении?

СТЕКЛО НЕ ДАЕТ РАССЛАБИТЬСЯ

Есть такой анекдот в одну строку: «Стеклодув случайно чихнул на работе и со­здал новую вазу для "ИКЕА"». Русское слово «стеклодув» имеет в отличие от английского glass-blower точное определение - человек, который выдувает из стекла на пламени го­релки. Glass-blower, в свою очередь, означает широкий круг профессий в стекольной про­мышленности. Состояние стекольной отрасли в России и за рубежом тоже отличается.

Тем, кто хочет стать стеклодувом, я бы посоветовал изучать это ремесло за ру­бежом. В России никогда не было специ­ализированных учебных заведений для стеклодувов. Как у нас учили? Брали на производство, где мастер лет за пять обу­чал своего подмастерья основам дела. А в Германии, например, есть четыре крупных стеклодувных школы. Расположены они в маленьких немецких городках. Там созданы идеальные условия для обучения, в которых можно вырастить мастера за 2-3 года. Поч­ти аналогичные условия в НИОСТе. У меня самого в студенчестве таких условий не было, и своему делу я учился долго - поч­ти 8 лет.

Стеклодув - очень интересная профес­сия. Результаты твоей деятельности здесь очевидны и понятны сразу. В стеклодув­ном деле много математики, это меня при­влекает. Чем сложнее задание от химиков, тем интереснее работать. Есть, конечно же, и свои сложности. В первый год обучения было непросто держать равновесие с горя­чим стеклом в руках, потом привык, и стало проще. Кроме того, в нашем деле мало что получается «на автомате», нужно постоян­но думать, необходимо сосредоточиться на процессе. системе, нео­бычном технологическом алгорит­ме процесса и, конечно, о синтезе нового, ранее не известного веще­ства.


почитать еще
Скотч для Марсианина

Скотч для Марсианина

32 школьные команды встретились в Москве, чтобы подумать о топливе для космического дирижабля, изобрести шины для лунохода и разобраться с прической королевы Амидалы из «Звездных войн». Все это задачи II Межрегионального химического турнира, который прошел на площадке МГУ им. М.В. Ломоносова при поддержке СИБУРа.

читать полностью
Рано не бывает

Рано не бывает

Ученые доказали, что дети в возрасте двух лет могут изучать такие сложные науки, как, например, химия или биология. Было бы желание у их родителей.

читать полностью
С чистыми намерениями

С чистыми намерениями

Выкидывая мусор, мало кто задумывается, что из него могли бы еще получиться интересные и даже красивые вещи. Ну, мусор и мусор, что с него взять? Участники конкурса «Чистое искусство», прошедшего при поддержке СИБУРа, смогли по-новому взглянуть на вопрос. Интересно, что творцами в данном случае стали не профессиональные художники, а обычные дети.

читать полностью