KŐOLAJFELDOLGOZÓ MUNKÁSSÁGA: A VARGA-FÉLE HIDROKRAKK-ELJÁRÁS
KŐOLAJFELDOLGOZÓ MUNKÁSSÁGA: A VARGA-FÉLE HIDROKRAKK-ELJÁRÁS
Varga kutató munkásságában jelentős szerepet játszanak a motorhajtó anyagok vizsgálatai. A kőolaj feldolgozás körébe vágó kérdésekkel a harmincas évek elején kezdett foglalkozni, amikor Erdély Sándorral, később Nyúl Gyulával közös vizsgálatai hívták fel a figyelmet a motorhajtó anyagok előállításának és finomításának fontosságára. Kutatásait a felszabadulás után folytatta, és 1951-ben a dunántúli kőolaj benzinpárlatainak dehidrogénezését, 1952-ben a benzinpárlat dehidrociklizálását 300 atmoszféráig terjedő nyomáson vizsgálta Rabó Gyula és Zalai András asszisztálásával. Varga munkatársaival, Hesp Vilmossal, Kocsis Évával és Szebényi Imrével hasonló kísérleteket végzett, amikor a nagylengyeli kőolaj gázolajpárlata kén vegyületeinek termostabilitását, valamint a kőolajpárlat kénvegyületeire lebontását katalitikus hidrogénezéssel tanulmányozta.
A második világháború után hazai olajkutaink fokozatos kimerülésével lehetett számolni, és az ország motorhajtóanyag-problémája ismét napirendre került. A kérdés megoldására Varga József vállalkozott, és a Péti Nitrogénművek területén maradt régi telepen, új kutatógárdával kísérletekbe kezdett. Az 1951-ben létrehozott Nagynyomású Kísérleti Intézet élén az a cél lebegett szeme előtt, hogy olyan eljárást dolgozzon ki, amely a hazai adottságok mellett megvalósítható. Nyersanyagul a barnaszénkátrányt választotta, melynek hidrogénezése a szeneknél vagy kőszénkátrányoknál alkalmazott 300 atmoszféránál kisebb nyomást igényelt. Páratlan érzékkel megtalálta a lehetőséget, hogy korábbi aromatizáló és hidrogénező tapasztalatait egy eljárásban hasznosítsa; így jutott el az ún. „hidroaromatizáló” eljáráshoz. E technológia ipari bevezetését azonban szükségtelenné tette, hogy ugyanabban az időben feltárták a nagylengyeli olajmezőt. Az új olaj viszont kevés motorhajtóanyagként felhasználható párlatot tartalmazott. Ezért a fő feladat az lett, hogy olyan feldolgozási módot keressenek, amely lehetővé teszi a nagy aszfalt- és kéntartalmú kőolajból jóminőségű, motorhajtó anyagpárlatok átalakítását.
Először tetralinból felszabaduló hidrogénnel kísérelte meg Varga a nagylengyeli olaj aszfaltjait hidrogénezni. Ezek a vizsgálatok elvi tudományos jelentőségűek, mert az ún. „hidrogén-transzfer”-reakciók kísérleti feltételeire derítettek fényt. Sokkal nagyobb volt a gyakorlati siker, mivel beigazolódott, hogy ezek a nagy aszfalttartalmú kőolajok, a hagyományos hidrogénező technológiában szükséges 700 atmoszféra nyomás helyett, már 70 atmoszféra nyomáson is motorhajtóanyagokká bonthatók, a nagynyomású hidrogénezésnél lényegesen kisebb hidrogénfogyasztás és gázfejlődés mellett. Ezt a „hidrokrakkolás”-nak nevezett új eljárást Varga-eljárásnak nevezték el halála után, az eljárás értékesítésére alakult Magyar–Német Varga Tanulmányi Társaság első igazgatója, W. Uhlmann professzor javaslatára.
Varga József élete főművét, a hidrokrakkolást Eljárás aszfalttartalmú nyersolajok és egyéb, aszfalttartalmú, hidrogénben szegény anyagok feldolgozására motorhajtóanyagokká címmel 1953. december 31-én jelentette be, és arra az Országos Találmányi Hivatal 142 997. szám alatt szabadalmi védelmet adott. Az alapszabadalmat még két pótbejelentés követte. A szabadalmak kidolgozásában Rabó Gyula, Zalai András és Steingaszner Pál vettek részt, akikhez később Székely András is csatlakozott. A hidrokrakk-eljárás megvalósításában nevezettek mellett Károlyi József és a NAKI munkatársai is közreműködtek.
Nagy jelentőségű eljárása lényegét Varga egy 1954-ben adott interjúban így foglalta össze: „A nagy aszfalt- és kéntartalmú nagylengyeli kőolajat egy érdekes megfigyelés alapján, mondhatni egy újabb munkaelv megállapítása útján sikerült igen jó minőségű kőolajjá változtatni. Ehhez a módszerhez félannyi hidrogénre van szükség, mint a klasszikus hidrogénező eljáráshoz, és mindössze 60–70 atmoszféra nyomásra, tehát a kőolajiparban széltében használt nyomás itt is elegendő. Mi megváltoztattuk a kőolaj sajátosságait, az aszfalttartalmát lebontottuk olajokká, így a benzin- és gázolajhányadot lényegesen fokozni tudtuk. Amíg atmoszférikus desztillációval ebből a kőolajból csak 20–22%-os párlatot sikerült előállítani, addig a mi munkamódszerünkkel közel 70%-ra sikerült a motorhajtásra alkalmas anyagok mennyiségét felfokozni.”
A hidrokrakk-eljárással 2% hidrogén felhasználásával a nagylengyeli nyersolajból 80–85% fehérárut termeltek kb. 10–15% vákuumlepárlási maradék és jelentéktelen kokszképződés mellett. Az addig ismeretes feldolgozásoknál ugyanakkor a vákuumlepárlás kb. 48% és a késleltetett kokszolás mintegy 65% fehéráru kitermelését tette lehetővé. A termékek minősége is sokkal jobb, a hidrokrakkolásnál a gázolaj kéntartalma kisebb, mint 0,1%, a lepárlással vagy a késleltetett kokszolással előállított gázolajé pedig 1,8%. Az eljáráshoz szükséges üzem olcsóbb, mint a nagynyomású üzem, mivel a kisebb nyomáshoz kevésbé ötvözött acélokból készült reaktorok, csővezetékek stb. kellenek.
Ezek az eredmények még a széncseppfolyósítás szülőhazájában, Németországban is nagy feltűnést keltettek. A tudományos világban betöltött szerepére vonatkozólag hivatkozunk R. Birthlernek, az Erdölverarbeitungswerk Schwedt igazgatójának megállapítására, mely szerint a hidrogénezésben a világon két nagyszerű gondolat született: egyik a platforming, másik pedig Varga professzornak a „nascens hidrogénnel” való hidrogénezésnek a kezdeményezése és kidolgozása.
Az eljárás technikai részleteinek tisztázását a NAKI pétfürdői telepén 1954–1955-ben végezték a nagylengyeli kőolajnak, valamint egy Böhlenből származó barnaszénkátránynak a feldolgozása során. Ezt követő nemzetközi megállapodás alapján Böhlenben 1956 őszén egy évi 120 000 tonna (1 t/h) kapacitású üzemmel a Varga-hidrokrakk-eljárás első nagyüzemi kísérleteit sikeresen lefolytatták. 1960-ban ugyanott sor került a második nagyüzemi kísérletre, amikor is 42 000 tonna szovjet benzinmentes nyersolajmaradékot dolgoztak fel. Az eredmények meggyőzően bizonyították, hogy a Varga-eljárás nagyüzemi megvalósításra alkalmas, ezért elkészítették egy évi 2 × 500 000 tonna kapacitású Varga-üzem típustervét és modelljét.
Varga professzornak a hidrokrakk-eljárás kidolgozásával szerzett érdemét nem kisebbíti, hogy utólag a hazai motorhajtóanyag helyzet a nagylengyeli olajmezők elvizesedése és a Volga-vidéki olaj importja következtében gyökeresen megváltozott. A Varga-eljárás kimunkálása során szerzett technológiai és gépészeti tapasztalatokat halála után is messzemenően felhasználták, és ma is értékesítik. Így a BME kémiai technológia tanszékén és a NAKI-ban 1954-ben elkezdett glükózoldat nagynyomású hidrogénezésével az ipar érdeklődésére 1959-ben újra foglalkoztak, és ez új, korszerű szorbittechnológia kidolgozására vezetett, melyet 1962-ben üzemesítettek a Péti Nitrogénműveknél évi 1000 tonna kapacitással. Ugyancsak Varga irányításával kezdték meg a trigliceridek hidrogénezési kísérleteit zsíralkohol előállítására. Sikerült is új eljárást létrehozni. Az ő terveinek megfelelően kezdett furánkémiai kutatások is 1959-ben a furfurilalkoholt előállító eljárás megszületéséhez vezettek, mely több évi kísérleti gyártás után 1965-ben Péten realizálódott.
A sikerek felsorolását folytathatnók, de e néhány kiragadott példával illusztrálni akartuk, hogy Varga József tudományos eszméi tovább élnek és ma is hatnak. Az ő mérnöki szemlélete, kutatási metodikája érvényesül munkatársain, és azok tanítványain keresztül az ipari kutatóintézetekben éppen úgy, mint a tanszékeken vagy a halála után alapított MTA Műszaki Kémiai Kutatóintézetben. Alkotásai katalizáló hatása a technológiai szemlélet terjedésében maradandónak bizonyult. Mi elsősorban ebben látjuk Varga József tudománytörténeti jelentőségét. A kor, amelyben élt, számos új gyakorlati és elméleti problémát vetett fel. Magyarországon elsőnek Varga szerez be autoklávot és a nagynyomású technológiát a hazai kémiai technológiában meghonosította; minden további eredménye ebből származik. Így lett az ásványolaj-feldolgozás a magyar kémiai technológiai kutatások legfontosabb iránya, és hogy ezen a téren nemzetközileg ismert eredmények születtek, abban Varga professzornak kimagasló érdemei vannak. Ahogyan a kénhidrogén-effektus reakciójában részt vevő katalizátor „él”, formálódik, hat, ugyanúgy intuitív képessége állandóan keres és talál egyre újabb megoldásokat. A hidrogénezés hagyományos technológiája helyett például a hidrokrakk-eljárást alkotta meg. Varga életműve egyetlen töretlen alkotói folyamat, és ebből következik, hogy a kénhidrogén-effektus és a hidrokrakk-eljárás sem két egymástól független dolog.
A másik, amiben Varga József különbözött elődeitől és kortársaitól, hogy tudománytörténetünkben ő volt az első, akinek felfogásában a kémiai technológia integer tudomány, melynek saját principiumai és ezekből következő törvényei vannak. Szerinte a vegyészmérnök tevékenysége egyre jobban a vegyi termelés fő folyamatára koncentrálódik, ez a vegyészmérnök önálló működési területe, és a kémiai technológia az a tudomány, amely e működés tapasztalatait összegezi. A kémiai technológiát tehát nem a fizikából vagy a kémiából kell származtatni, hanem a termelési tapasztalatokból kell a szükséges elveket leszűrni és a kémiai technológiában alkotó módon alkalmazni. Az integer kémiai technológia tudományát előtte még senki sem dolgozta ki. Varga azt tervezte, hogy majd ha nyugdíjban lesz, ezzel foglalkozik, és megírja a kémiai technológia elveit, irányzatait. Örök kár, hogy korai halála megakadályozta ebben.
Szellemi hagyatéka e területén tanszéki utóda, Korach Mór akadémikus, sikeresen munkálkodott, amikor feltárta a kémiai technológiának mint a vegyipar gyakorlati tudományának törvényszerűségeit. És megkezdődött a MÜKKI keretében a világon először, az egész vegyipari üzemi folyamat rendszertani vizsgálata, a folyamattan kialakítása, amelynek feladata egy egész vegyipari üzemi technológia teljes műveletsorozatának tanulmányozása. Ezek az eredmények Varga Józsefet igazolják, aki korát meghaladó előrelátással kijelölte a kémiai technológia feladatait, melyek mindmáig újraéledő és bizonyos mértékben nyitott kérdések. Kutató tevékenysége, ízig-vérig műszaki szemlélete a tudatos mérnöki cselekvés egységében példamutató. Alkotásai, eredményes munkássága és emberi tulajdonságai révén személye klasszikussá magasult. A múlt pozitív értékeinek megőrzése és folytatásának szükségessége feladatul tűzi ki a ma és a jövő mérnökeinek Varga József szellemi hagyatéka gondozását, követését.
