Предисловие
Судьба предоставила мне большой объем и ширину творческой деятельности в институте. Мне пришлось работать конструктором, проводить опытные отработки оборудования в цехах института, участвовать в отработках опытных технологических процессов, на заводах отрасли заниматься разработкой и проектированием установок валового производства, курировать монтаж валовых технологических процессов и пуска их в эксплуатацию. Занимался я и исследовательскими работами. Хорошие отношения сложились у меня со специалистами Дзержинского завода им. Я.М. Свердлова, Бийского олеумного завода, Рубежанского химического завода, Чапаевского завода «Полимер», Красноуральского завода, Кемеровского завода. Совместные работы по системам инициирования проводились с Муромским и Новосибирским заводами. Тесные связи были налажены и с Люберецким научно-исследовательским институтом, Казанским научно-исследовательским институтом, разрабатывающим пороха. Научно-исследовательская деятельность велась с ВУЗами: Ленинградским химико-технологическим институтом, Казанским химико-технологическим институтом, Куйбышевским политехническим институтом.
По вопросам проектирования валовых производств плотно работали с Московским проектным институтом, с Союзпроектом, созданным в 30-х годах и имеющим большой опыт работ. Разработки института были внедрены на заводах отрасли. Дружны мы были и с Казанским проектным институтом.
В своих воспоминаниях мне хочется написать о работах, выполненных в лаборатории, о людях института, заводов отрасли, проводивших эти работы и немного о себе.
В своей работе мне пришлось встречаться с большим кругом людей разных профессий. В основном, по результатам работ следует говорить не об одном авторе, а о группе соавторов. Всё-таки техническое творчество является коллективным. Мне приходилось встречать людей, которые рьяно убеждали, что именно они являются творцами той или иной работы. Но это совершенно не так. Есть человек, в голове которого созрела идея, но, чтобы эту идею воплотить в жизнь, требуется колоссальная работа конструкторов, изготовителей оборудования, работников, которые ведут отработку и пуск предложенного технического решения в отрасль.
Научно-исследовательские работы, конструкция оборудования всегда являются предметом жарких споров в кругу специалистов, истина рождается в процессе долгих технических дискуссий.
Во время отработок при проведении того или иного процесса порой возникают отклонения от заданных параметров. Определить причины технических или технологических ошибок иногда бывает сложно. Устранение ошибок приводит к новым поискам, анализу.
Специальность 0545
Механический факультет Казанского химико-технологического института им. С.М. Кирова в свое время готовил механиков по общему химическому профилю и по специальности 0545. Эта специальность предусматривала подготовку механиков производств бризантных ВВ, снаряжения, производства порохов, инициирующих веществ и средств инициирования. Кафедра по специальности 0545 была закрытой, вход был по специальным пропускам, лекции записывались в тетрадях под грифом «секретно». Этот курс преподавался с третьего курса. Студенты, обучавшиеся на этой специальности получали стипендию на 100 рублей больше (по курсу того времени) по сравнению с остальными студентами других факультетов. Все они проходили проверку комитета Госбезопасности.
Практические занятия проходили на заводах, производивших ВВ, заводах по снаряжению, пороховых заводах.
Получив назначение на работу в Дзержинский научно-исследовательский институт и приехав в него, прошел собеседование с директором института Коломийцем Ю.Т, сказал ему, что хотел бы заниматься оборудованием химических производств. Он направил меня в конструкторский отдел № 1, занимавшийся тогда разработкой химического оборудования производств бризантных ВВ.
Конструкторский отдел
Работать в Дзержинский научно-исследовательский институт, который в то время назывался п/я 85, от кафедры 545 приехало много специалистов. Как было сказано выше, конструкторский отдел № 1 должен был выполнять работы по разработке химического оборудования для бризантных ВВ и ВВ нового назначения.
В нем работали специалисты – механики, которые закончили ВУЗы, но не изучали ни оборудование химических заводов, не были они знакомы и с курсом процессов и аппаратов, курс которого позволяет грамотно проектировать и разрабатывать агрегаты с учетом свойств технологических процессов и свойств материалов, полученных при получении химического процесса.
В конструкторском отделе № 1 ведущими были руководитель группы Е.А. Рыбочкин, старший инженер Ю.И. Королёв, старший инженер Н.С. Шубин, старший инженер А.В. Широкогоров. Все они были грамотными специалистами широкого профиля и стали моими учителями по специальности механика. Так, например, Е.А. Рыбочкин окончил Горьковский политехнический институт им. А.А. Жданова, Н.С. Шубин окончил механический факультет института им. А.А. Жданова, А.В. Широкогоров окончил Горьковский институт водного транспорта, и, если посмотреть профиль их знаний как механиков, то их хорошие знания, опыт не были связаны с профилем химической промышленности. Поэтому директор института Коломиец Ю.Т. принял правильное решение создать конструкторский отдел, где были специалисты – механики по химическому профилю. В Дзержинск тогда вместе со мной приехали: С.Н. Крупышев, В.А. Марьясин, Г.П. Матвеев и др. В дальнейшем конструкторский отдел пополнился механиками с профилем в сфере химической промышленности.
В институте, когда мы приехали работать, общежития не было. Всех нас разместили по квартирам. Мы с Сергеем Крупышевым поселились на улице Лермонтова в маленьком домике, трудно мне сейчас сказать, был ли он частный или принадлежал службам жилого быта. Домик располагался в крайней части улицы, до проходной завода им. Я.М. Свердлова (институт в то время находился на территории завода) можно было быстро дойти пешком.
Сергей Крупышев – добродушный мужчина, прекрасный исполнитель, с хорошей чертежной графикой. У него не было склонности к исследовательским работам, но он был хорошим конструктором. Любимчик девушек, они любили его за простоту, за любовь к песням, он был очень хозяйственным. Жена его не знала магазинов, он же знал все магазины, где и сколько что стоит, занимался снабжением домашнего хозяйства.
Первым моим заданием было начертить раму под диафрагмовый насос (он должен был быть установлен в цехе порофоров). Помню, когда я чертил раму, никто из старших товарищей мне не помог, понадеявшись на то, что это сможет сделать любой мало-мальски обученный конструктор. Раму изготовили, но насос туда не монтировался. За это я получил нагоняй.
Следующее поручение заключалось в том, чтобы найти решение по дистанционному взвешиванию скального аммонита в мастерской, надо было продумать и автоматический вывоз взвешенного продукта на безопасное расстояние. Руководителем проекта назначили Рыбочкина Е.А., начальником конструкторского отдела тогда был Адамович.
В 1958 случился взрыв в мастерской получения скального аммонита, с жертвами. Задачу поставили следующую: сделать мастерскую, где весь процесс дозирования компонента, смешивания, взвешивания и удаления взвешенного продукта проходило бы дистанционно и автоматически. Работа шла поэтапно: сначала разработали эскизный проект, затем технический проект и уже потом приступили к рабочим чертежам.
У специалистов в конструкторском отделе не было ни опыта, ни знаний по защите объектов от взрыва. Я считал, если поставить массивную дверь, которая выдержит взрыв, то человек, принимающий из мастерской продукт, будет защищен.
Поэтому в эскизном варианте я начертил узел из двух тележек, которые передвигаются в мастерской, двери при этом закрыты. Одна тележка автоматически сходит с основной тележки, подходит к узлу взвешивания, принимает в мешок продукт, возвращается на основную тележку и вместе с ней удаляется из мастерской. Движение тележек ведется с помощью гидроприводов.
Эскизный проект был вынесен на обсуждение, технологи и конструктора обсудили и приняли решение: выпустить технический проект.
В то время мы, действительно, были некомпетентны в области защиты зданий и близлежащих строений. Дело в том, что в процессе детонации большой массы продукта здание разрушается полностью, от детонационной волны страдают и рядом стоящие сооружения. Поэтому здание защищено обваловкой, которая гасит детонационный импульс и защищает окружающую обстановку. Обваловка должна иметь галерею с вышибным закрытием, иметь повороты, которые гасят детонационную волну. Если предложенное решение реализовать в действие, то пришлось бы создавать сложнейшую систему транспорта и систему взвешивания.
Теперь вспомним быль. Когда хорошие мысли приходят неожиданно и очень вовремя.
Поиск решения по взвешиванию и удалению взвешенного продукта из мастерской постоянно терзал меня, и однажды, когда я лег спать, в дремотном состоянии мне пришла идея сделать конвейер, который по галерее подаст в мастерскую мешок, укрепленный на люльке. Люлька с мешком подходит к месту взвешивания, с помощью пневмоцилиндра весы поднимаются, мешок от люльки отсоединяется и крепится к загрузочному устройству. В мешок засыпается требуемое количество продукта. При достижении требуемой навески весы опускаются, мешок возвращается на люльку и по транспортной галерее подвесным конвейером удаляется из мастерской в безопасную зону. Нарисовал эскиз и утром, довольный своей прекрасной (на мой взгляд) идеей, положил эскиз перед начальником конструкторского отдела Адамовичем и руководителем группы Рыбочкиным Е.А. Они изучили эскиз, послушали меня, и идею мою отвергли. Хорошо помню слова Адамовича: «Не получается у него (т.е. у меня), нужно поручить вопрос по поиску идеи старшему инженеру Широкогорову А.В. Я очень расстроился решением моих ведущих товарищей, имеющих большой опыт в конструировании.
Подошел Альберт Васильевич Широкогоров, взял мой эскиз, ушел на свое рабочее место творить. Через небольшой промежуток времени он подошел ко мне и говорит: «Идея твоя хорошая, надо её только проработать». Ну, я ему в ответ: «Она была отвергнута моими руководителями». Пошел он к Адамовичу и
Рыбочкину Е.А., посовещались, он подходит ко мне и говорит: «Твоя идея принята, идем в цех подбирать весы для взвешивания продукта. Необходимо рассчитать установку с датчиками, фиксирующими вес, и подачей сигнала для начала операции вывоза взвешенного продукта из рабочей мастерской в безопасную зону производства».
Так началась работа по проектированию узла взвешивания, работающего автоматически. Этот узел был внедрен на всех технологических процессах получения гексогена, октогена всех заводов отрасли.
Мне поручили разработать конструкцию пневмоцилиндра для приведения весов в рабочее положение во время навески продукта. Начал разрабатывать, подошел ко мне Шубин Н.С., посмотрел и спрашивает: «И что ты здесь изобразил?» После этого пошел в архив, принес чертеж пневмоцилиндра со словами: «Изучи, разберись, а потом черти». Стал я изучать.
Сегодня могу уверенно сказать, в творческой работе только коллективный труд специалистов способствует выполнению поставленной задачи. Я подал идею, но мои конструкторские знания не позволяли выполнить задуманное. Я не смог на тот момент выполнить конструкцию пневмоцилиндра и вариант взвешивания в целом.
До конца работу по разработке узла взвешивания мне не удалось довести до конца, был переброшен на отработку стадии флегматизации гексогена.
Флегматизация гексогена велась с использованием так называемой горячей эмульсии. Наш институт начал работу по разработке процесса флегматизации с использованием холодной эмульсии. В этом техпроцессе предусмотрен узел приготовления холодной эмульсии, которая вместе с гексогеном непрерывно подается в колонку флегматизации, покрывает пленкой кристаллы гексогена, фиксируется на кристалле, флегматизирует продукт. Авторами работы были Работинский Н.И. (в то время он был начальником технологической лаборатории), Пыхов В.Т., руководитель группы, Суприткина от конструкторского отдела. Опытная установка была смонтирована в цехе порофоров в здании № 2, где проходили работы по отработке установки. Моими учителямив этой работе стали Пыхов В.Т. и Работинский Н.И.
О Работинском говорить можно много как о специалисте, так и о человеке, но мне хотелось отметить его человеческие качества. Он был прост в общении, с ним можно было разговаривать свободно, не замечая, что он руководитель института. Хорошо знал сотрудников, если встретит кого-либо из рабочих, инженеров, техников, свободно с ними побеседует. Это ценили работники института. Пользовался большим уважением в министерстве, на заводах отрасли и во всех организациях, с которыми нам приходилось работать.
Пыхов В.Т. по натуре человек деятельный, специалист высокого класса, был очень инициативен в работе.
Когда я окунулся в отработку технологического процесса флегматизации, я понял, что для работы конструктора в области химического машиностроения необходимо знание техпроцесса.
На установке был узел нагрева воды. Нагрев велся острым паром, при нагреве шум стоял невероятный в мастерской. Неожиданно я понял, как можно глушить неприятный шум.
Когда получали холодную эмульсию, которая собиралась в емкости
28 м3, то заметили её расслоение. Поставили инжектор для того, чтобы эмульсия не разделялась на фракции. Знаменательным для меня было первое знакомство с перемешивающим устройством. В реакторе, где получали эмульсию, было плохое перемешивание. Решили заменить перемешивающее устройство. Я был обязан выполнить чертежи мешалки пропеллерного типа. Руководил мной Королёв Ю.И. Я сделал чертеж, мешалку изготовили, но она вообще не перемешивала. Как образно в то время сказал В.Т. Пыхов: «Смотрим в реактор, мерцают в нем какие-то свиные уши, а перемешивание не происходит».
Отработка опытной установки и анализ работы оборудования заставили меня по-другому отнестись к курсу «Процессы и аппараты». Изучил гидродинамику перемешивающих устройств, но не только по учебным пособиям (таких авторов, как Кадоров, Пелиновский и т.д.), но прочитал большой объем периодической литературы по данному вопросу. В то время исследования гидродинамики пропеллерных перемешивающих устройств проводили в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета. Этим вопросом занимался Александров под руководством Михалева М.Ф. Выпущенные отчеты стали моим путеводителем по разработке нового реакторного оборудования.
В конструкторском отделе мне неоднократно ставили в упрек мои работы в плане техпроцесса. В.Г. Додух постоянно делал замечания, касающиеся технологического раздела: «Ты не технолог, ты механик, зачем занимаешься технологией?!» – повторял он мне много раз. И он был прав, я не технолог и не собирался решать технологические вопросы. Это он и все технологи должны были решать и определять требуемые технологические параметры при получении продукта. Это была не моя задача. Но знать технологический процесс с параметрами, заданными технологами, я считал необходимым. И это я делал.
Отработка процесса флегматизации с использованием холодной эмульсии позволила спроектировать и реализовать технологический процесс на Бийском олеумном заводе. В этом проекте по-новому были решены вопросы конструктивного строения реакторов, выполнена другая система охлаждения.
На Бийском олеумном заводе такая мастерская была построена, но не запущена по ряду причин и обстоятельств. Вопрос об организации процесса флегматизации с дистанционным автоматическим управлением стоял на повестке дня, но выполнено это не было в техпроцессе. Мастерскую не запустили. Будучи в Бийске, я всегда заходил в эту мастерскую и вспоминал работу молодого специалиста по разработке непрерывного процесса флегматизации холодной эмульсией, оценивал эту работу с точки зрения совершенных ошибок и приобретенного опыта.
Перед институтом была поставлена задача по созданию производства получения гексогена как механизированного, автоматизированного комплекса с дистанционным управлением. Одним из условий проекта был вывод обслуживающего персонала из опасных зон производства, т.е. из мастерской нитрации, на стадии флегматизации, сушки, укупоривания.
Тесная работа технологов, конструкторов, автоматчиков позволила решить эту задачу. В плане аппаратурного оформления работа комплекса выглядела следующим образом.
Перед конструкторским отделом была поставлена задача дистанционно подать уротропин из здания подготовки уротропина в здание нитрации. Расстояние между зданиями составляло 175 метров.
Было предложено выполнить систему транспортирования с помощью конвейера. Но для того, чтобы осуществить это мероприятие, пришлось бы строить трассу с опорами, производить строительную работу по наращиванию здания подготовки уротропина и здания нитрации.
Работа оказалась емкой и дорогостоящей.
Если обратиться к процессу транспортирования материалов в виде порошка, то известен принцип движения твердых частиц в трубе в потоке воздуха. Так называемый пневмотранспорт.
В опытной мастерской института была смонтирована линия пневмотранспорта. Работала она таким образом. В бункер загружался уротропин и сжатым воздухом по трубопроводу транспортировался к месту назначения. Отработка дала отрицательные результаты. Невозможно было найти режим аэрозольной смеси, которая двигалась бы по трубопроводу.
Изучая процессы движения воздуха с частицами твердого тела по литературным данным, нашли следующее: движение твердой фазы в потоке воздуха происходит при определенной концентрации твердых частиц в воздухе. Это условие возможно, если использовать вакуумный насос. Назвали это – вакуум-транспорт.
В опытном цехе института была смонтирована карусельная установка вакуумного транспорта. Мною была проверена опытная установка на разных режимах работы (при различной концентрации твердой фазы, при разных скоростях движения воздуха по изгибам трассы) и определены параметры вакуумтрассы. Оказалось, что возможно транспортирование уротропина на расстояние 175 метров по трубопроводу в потоке воздуха с определенными параметрами скоростного режима.
Но моя отработка не нашла поддержку в институте. Мотив был такой. Во время движения твердой фазы происходит некоторое измельчение уротропина. Эта мелкая фракция будет оседать на стенках и крышке аппарата, что приведет к опасной ситуации.
На заводе им. Я.М. Свердлова начальником цеха порофоров работал Пархоменко П.Т., в дальнейшем он стал главным технологом завода. К нему я и обратился. Он этот вопрос обсудил с главным инженером Стариковым И.С., решили принять вакуумный транспорт, провести трассу от здания подготовки к зданию нитрации и провести проверку системы транспортирования. В то время в конструкторский отдел пришел молодой специалист Брюквин Н.Н. Мы с ним провели все испытания. Вакуумный транспорт (пневмотранспорт или транспорт за счет разрежения, по-разному его называют) успешно заработал на заводе Свердлова. Позднее вакуумный транспортер на подачу уротропина из здания подготовки в здание нитрации был выполнен на Бийском олеумном заводе, на заводе в Кемерово и в Красноуральске. Длина трассы составляла 300-310 метров.
Во время проведения работ по созданию автоматизированного и механизированного комплекса производства гексогена была поставлена задача по увеличению производительности выпуска продукта.
В технологическом цикле нитрации нитрационная система выглядела следующим образом: уротропин дозировался в нитратор, из нитратора реакционная масса поступала в кристаллизатор, затем суспензия гексогена охлаждалась в охладнике и отфильтровывалась на вакуумных воронках.
Перед нитратором в технологический цикл включили так называемый преднитратор с целью увеличения производительности нитрационной цепочки. Но запуск преднитратора показал, что он не имеет достаточный теплосъем и может обеспечить нормальную работу при дозировке уротропина не более 250 кг/час. Поэтому преднитратор в технологический цикл не включили. Когда стали решать задачу по увеличению выпуска продукта, то провели анализ конструкции аппарата. Преднитратор имел рабочий объем 1 м3 с поверхностью теплообмена 17 м2. Перемешивающее устройство пропеллерного типа с числом оборотов около 200 об/мин.
Ознакомившись с гидродинамикой перемешивающих устройств, пришли к выводу о необходимости использования мешалки турбинного типа. Она дает хорошие радиальные токи, что улучшает теплосъем, хорошо фильтрует жидкость, что увеличивает насосный эффект, улучшая тепломассообмен.
Решили разработать новую конструкцию нитратора. Увеличить объем нитратора было невозможно, так как окно в перекрытии было выполнено под диаметр преднитратора и увеличить его не было возможности. Отсюда вывод: увеличить теплообмен невозможно. Для обеспечения интенсивного перемешивания нитромассы установили мешалку турбинного типа с числом оборотов 310 об/мин.
Расчертив общий вид нитратора нового типа, обратился к
Е.А. Рыбочкину, он сказал: «Я ничего не понимаю в этих реакторах, иди проконсультируйся с Дунаевым А.А.».
Дунаев А.А. был опытным гексогенщиком, он создавал опытную установку получения гексогена в 30-х годы на заводе им. Я.М. Свердлова, вел работы по созданию технологии получения гексогена, занимался гексогеном во время войны, пускал валовое гексогеновое производство на заводе им. Я.М. Свердлова, был начальником гексогенового производства, участвовал в пуске гексогенового производства в Чехословакии. Что и говорить, опытный высококвалифицированный специалист.
Когда я обратился к нему за оценкой созданной конструкции, он сказал: «Конструкция плохая, в этой конструкции большое число оборотов 310 об/мин. Это опасно».
Не восприняли конструкцию нитратора и технологи института.
Тогда я опять обратился к Пархоменко П.Т., взял чертеж, отнес Старикову И.С., который в течение нескольких месяцев изучал его. Потом решил изготовить один образец и подвергнуть его оценке на имитаторе. Эту работу мы выполняли с Брюквиным Н.Н., в то время молодым специалистом. После испытания разработали рабочие чертежи аппарата. Участвовали в разработке Брюквин Н.Н., Додух В.Г., и ваш покорный слуга. В новой конструкции рационально разместили подводы к аппарату, выполнили новую конструкцию виброворонки для подачи уротропина.
Когда пустили нитратор в эксплуатацию, то достигли величины дозируемого уротропина, довели до 550 кг/час вместо 250 кг/час, за счет конструкции обогреваемой воронки исключили загорание уротропина в процессе дозирования его в нитраторе (загорание уротропина было явлением довольно-таки частым).
Внедренная на заводе им. Я.М. Свердлова конструкция нитратора была установлена на всех заводах, выпускающих гексоген.
Как видно из сказанного, на основе знаний процессов и аппаратов были выполнены конструкции оборудования для производств ВВ. Встал вопрос об организации лаборатории, где создавалось бы оборудование для технологических процессов.
За время работы в конструкторском отделе было сделано и внедрено:
1. Узел подачи уротропина из здания подготовки в здание нитрации на заводе им. Я.М. Свердлова», Бийском олеумном заводе, Красноуральском заводе и Кемеровском заводе.
2. Реактор (нитратор) в производстве гексогена на всех заводах, выпускающих гексоген.
3. Разработан и внедрен на заводах отрасли карусельный вакуумный фильтр. Был использован на заводах, выпускающих пороха.
Создание лаборатории процессов и аппаратов
У руководства института появилось понимание того, что разработка аппаратурного оформления технологических процессов возможна с использованием знаний процессов, применяемых в техпроцессе, с использованием свойств материалов и параметров технологии при выпуске продукта. Для этого необходима лаборатория процессов и аппаратов, звено, связующее технологов и конструкторов.
Авторами по созданию данной лаборатории были Работинский Н.И. и Смирнов С.П. Меня назначили начальником новой лаборатории.
В институте не все восприняли это подразделение с одобрением. Это очень мешало работе, но, как говорится, караван продолжал свой путь.
При создании лаборатории был определен профиль работы: вопросы кристаллизации (требуемая форма кристаллов, мелкодисперсные кристаллы, сыпучесть мелких кристаллов и т.п.); разделение веществ (фильтрование, классификация, центрофугирование); извлечение влаги (сушка различных продуктов); другие вопросы, которые возникали в процессе разработки какой-либо химической технологии, например, вопросы грануляции, промывки реакторов и т.д.
Структура лаборатории не была спущена сверху, её приходилось создавать с использованием профиля деятельности института. Знакомство с кафедрой процессов и аппаратов ВУЗов показало, что организовать лабораторию по структуре высших учебных заведений для нашей организации не удастся. Лаборатория процессов и аппаратов в институте должна решать повседневные вопросы, которые возникают в процессе деятельности.
Мне пришлось дополнительно создать группу конструкторов. Задача группы – создавать лабораторное оборудование для изучения процессов, изготовления стендов, опытных и лабораторных установок. Со временем конструкторская группа стала выпускать чертежи оборудования для выпуска продуктов (например, для получения таблетмассы).
В работе лаборатории использовалось оборудование, определявшее свойства продукта, принцип процесса, проверку принципа процесса. Для этого требовалось изготовление необходимого оборудования. Если с использованием базы института, то требовалось еще больше времени. Нужно было сделать рабочие чертежи, провести оценку чертежей, включить в план работы. Изготовление по эскизам не допускалось.
Для ускорения работ была создана макетная группа, которая выполняла работу по чертежам, эскизам. Эта группа изготовляла оборудование для опытных работ в цехе и для организации производства таблетмассы в институте, выпускала необходимую документацию при отработках оборудования в цехах завода и института.
Организованная структура позволяла свободно решать исследовательские и опытные вопросы.
После работы в конструкторском отделе работать в лаборатории было сложно. Необходимо было настроить специалистов на работу, отличную от той, которой они занимались в исследовательских лабораториях. Через лабораторию прошло много специалистов, постепенно сложился ее кадровый костяк: это Печенев, Ткачев, Новоселов и т.д.