第544章 合成氨(第1/2頁)

硝石礦含有硝酸鉀和硝酸鈉是製造火藥的原料，也是農業肥料的重要來源。為此硝石礦的重要性就顯現了出來，而目前世界最大的硝石礦來自智利的潘帕斯沙漠。

早些年，因為這片硝石礦智利與周邊的秘魯、玻利維亞爆發了戰爭。經過一番慘烈的戰鬥之後，秘魯與玻利維亞終於認清了事實，將該礦讓給了智利。

從此三國走向了不同的道路，而智利也藉此成為南美三強之一。可想而知該硝石礦對智利的幫助有多大，也正因為如此，智利也成為大英帝國重要的夥伴之一，硝石礦的銷售被英國人所佔據。

對於大英帝國壟斷硝石礦的銷售，其他國家都有不滿。大家都不是傻子，哪能不知道其用意。試圖壟斷火藥的原材料，導致各國在武備時必須考慮其的意見。

為此各國一方面向英國人施壓，試圖從中分一杯羹，一方面也在試圖想要找到繞開硝石礦採購的辦法。

而在這其中，氨是佔據絕對重要的位置。

氨是氮和氫的化合物，常溫下是一種無色氣體，有強烈的刺激氣味，極易溶於水。氨也是製造硝酸、化肥、炸藥的重要原料。

既然氨這麼有作用，自然研究氨工業化提取的人就不少。

1795年有人試圖在常壓下進行氨合成，後來又有人在50個大氣壓下試驗，結果都失敗了。

19世紀下半葉，物理化學的巨大進展，使人們認識到由氮、氫合成氨的反應是可逆的，增加壓力將使反應推向生成氨的方向：提高溫度會將反應移向相反的方向，然而溫度過低又使反應速度過小；催化劑對反應將產生重要影響。

這實際上就為合成氨的試驗提供了理論指導。當時物理化學的權威、德國的能斯特就明確指出：氮和氫在高壓條件下是能夠合成氨的，並提供了一些實驗資料。

法國化學家勒夏特列第一個試圖進行高壓合成氨的實驗，但是由於氮氫混和氣中混進了氧氣，引起了爆炸，使他放棄了這一危險的實驗。

雖然他放棄了，但是依然有人決定繼續進行該工作，弗裡茨·哈伯就是決定要進行合成氨實驗的人。

他的實驗有些不同，他從不盲從權威，而是依靠實驗來檢驗。經過一番精準的實驗後，哈伯終於證實了能斯特的計算是錯誤的。

既然是錯誤的，那麼他就需要進行改正。經過長久的實驗以及思考之後，哈伯終於得到一個完整的合成氨流程。

首先在熾熱的焦炭上方吹入水蒸汽，可以獲得幾乎等體積的一氧化碳和氫氣的混和氣體。其中的一氧化碳在催化劑的作用下，進一步與水蒸汽反應，得到二氧化碳和氫氣。然後將混和氣體在一定壓力下溶於水，二氧化碳被吸收，就製得了較純淨的氫氣。

同樣將水蒸汽與適量的空氣混和透過紅熱的炭，空氣中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，從而得到了所需要的氮氣。

氮氣和氫氣的混合氣體在高溫高壓的條件下及催化劑的作用下合成氨。

但什麼樣的高溫和高壓條件為最佳？

以什麼樣的催化劑為最好？

這就必須花大力氣進行探索了。

經過不斷的實驗和計算，哈伯終於取得了鼓舞人心的成果。這就是在600℃的高溫、200個大氣壓和鋨為催化劑的條件下，能得到產率約為8%的合成氨。

8%的轉化率不算高，當然會影響生產的經濟效益。哈怕知道合成氨反應不可能達到象硫酸生產那麼高的轉化率，在硫酸生產中二氧化硫氧化反應的轉化率幾乎接近於100%。

怎麼辦？哈伯認為若能使反應氣體在高壓下迴圈加工，並從這個迴圈中不斷地把反應生成的氨分離出來，則這個工藝過程是可行的。於是他成功地設計了原料氣的迴圈工藝，這就是合成氨的哈伯法。