第276章 合成氨

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第276章

合成氨

觀看完坦克表演的阿瑟，在幾天後又馬不停蹄地接見了來自德國的弗裡茨·哈伯。

說到哈伯的名字，如果不是十分關注化學行業的人可能會感到陌生。

但如果提起合成氨技術，想必知名度會高上許多。

哈伯出生在德國西裡西亞布裡斯勞的一個猶太人家庭，是德國著名的化學家。

因為在去年也就是1909年成功從空氣中製造出氨，獲得了1909年年底的維多利亞化學獎，並且收到了阿瑟的親自邀請，前來澳大拉西亞的皇家物理化學研究協會任職。

皇家物理化學研究協會的前身是皇家物理研究協會，首席會長是愛因斯坦。

之所以建立物理化學研究協會，自然是為了拉攏來自歐洲甚至世界各地的頂尖物理化學人才。

截止目前為止，阿瑟在皇家物理化學研究協會的投入已經超過了千萬澳元，獲得的成績也確實不小。

包括愛因斯坦，哈伯等在內的諸多著名物理和化學家受到阿瑟的親自邀請，前來皇家物理化學研究協會任職。

他們隻需要將自己的國籍更改為澳大拉西亞，就可以獲得至少五千澳元的年薪，再加上每人每年至少五萬澳元的研究資金。

除了這些之外，澳大拉西亞的所有國有研究室和資料，以及大學內的研究室和一些設備都全部提供給皇家物理化學研究協會的會員免費使用。

簡單來說一句話，隻要成為了皇家物理化學研究協會的會員，研究經費由研究協會出，還給發高額的工資，甚至家人的衣食住行也都有安排。

這對於一些鐘愛於科學研究，但是囊中羞澀的科學工作者來說算是不錯的福音，也正因為這些條件，讓澳大利亞皇家物理化學研究協會目前已經吸引了超過20名會員，這些可全部都是來自歐美各國的著名物理化學研究者，他們都是有一定的科研成果，能力得到認可的著名專家。

哈伯在後世的名聲其實不算太好，因為哈勃在一戰中擔任了化學兵工廠的廠長，負責研製和生產氯氣，芥子氣等毒氣，並且將其用到了戰爭中，造成了近百萬人的傷亡。

這一不人道的行為遭受到了來自美，英，法等諸多國家科學家的譴責，也讓哈伯的名聲在科研界一落千丈。

但這些絲毫不能妨礙哈伯在化學方麵的才能，他所研發出的合成氨技術，對於國家層麵來說也十分重要。

當然，說到合成氨技術，就不得不提到氨的重要性了。

氨是一種無色氣體，具有強烈的刺激氣味。氨是氮和氫的化合物，極易溶於水，是製造硝酸化肥和炸藥的重要原材料。

而合成氨技術之所以非常重要，就不得不提到硝石這一製作火藥和農業肥料的重要礦產了。

因為能製作火藥，並且也是農業肥料的重要來源，這導致硝石礦的重要性無與倫比，被極少數國家掌握在手中。

而目前世界最大的消石礦來自於智利的潘帕斯沙漠地區，這裡哪怕到了後世，也是世界上最大的硝石礦區和硝石出口地。

為了這片硝石礦周邊的幾個國家和智利爆發了戰爭，但最終還是被智利成功獲取。

在英國人的扶持下，智利成功的成為了南美三強，但代價是這片硝石礦被英國人牢牢占據，硝石礦的開采和銷售基本由英國人說了算。

大英帝國對於硝石礦的壟斷導致了其他許多國家的不滿。冇有辦法，硝石礦對於軍工和農業方麵來說都十分重要，就算不能從英國占據的硝石礦中分得一杯羹，也必須要尋找替代硝石礦的東西，來解決製作火藥和化肥的原材料。

在眾多硝石礦的替代品中，氨絕對是最重要的替代品之一。

早在1795年，就有人嘗試在常規大氣壓下進行氨的合成，隻不過最終失敗了。緊接著，又有人嘗試在多個不同大氣壓環境下進行測試，結果仍然是失敗。

這一現狀直到19世紀的下半葉才取得了一定的進展。物理和化學的巨大進步，讓人們認識到了由氮和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，並提供了一些實驗數據。

法國化學家勒夏特裡第一個試圖進行高壓合成氨的實驗，但是由於氮氫混合氣中混進了氧氣，引起了爆炸，使他放棄了這一危險的實驗。在物理化學研究領域有很好基礎的哈伯決心攻克這一令人生畏的難題。

哈伯首先進行一係列實驗，探索合成氨的最佳物理化學條件。

在實驗中他所取得的某些數據與能斯特的有所不同，他並不盲從權威，而是依靠實驗來檢驗，終於證實了能斯特的計算是錯誤的。

在一位來自英國的學生洛森諾的協助下，哈伯成功地設計出一套適於高壓實驗的裝置和合成氨的工藝流程，這流程是: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。然後將混合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通過紅熱的炭，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還必須花大力氣進行探索。

以鍥而不捨的精神，經過不斷的實驗和計算，哈伯終於在1909年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。

哈伯知道合成氨反應不可能達到像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循環加工，並從這個循環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循環工藝。這就是合成氨的哈伯法。

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