哈伯-博世工艺解释:革新氨合成
哈伯-博世工艺有时被称为 20 世纪最重要的技术进步,它允许从氮和氢经济地大规模合成氨 (NH3)。它是在第一次世界大战前不久由德国化学家弗里茨·哈伯和卡尔·博世开发的。哈伯因其发现而于 1918 年获得诺贝尔化学奖,而博世则因其在高压化学反应方面的工作于 1931 年与弗里德里希·贝尔吉斯共同获得诺贝尔奖。最初是德国国家机密,有效合成氨背后的化学和技术在 20 世纪 20 年代和 1930 年代传播到世界其他地区。
高压、高温
氨很重要,因为它是人造肥料的主要成分,没有它,现代农业产量就不可能实现。哈伯-博世工艺有时称为哈伯氨工艺,是第一个利用极高压力(200-400 个大气压)的工业化学工艺。除了高压之外,该过程还使用约 750°-1,200° 华氏度(约 400°-650° 摄氏度)的高温。反应效率是压力和温度的函数;在必要范围内更高的压力和更低的温度下可以获得更高的产量。
历史记录
在 20 世纪的第一个十年中,由于担心世界固定氮的供应相对于需求正在迅速下降,人们正在研究硝酸盐的人工合成。大气中惰性气体形式的氮非常丰富,但当时很难获得农业上有用的“固定”氮化合物。农业生产需要大量的固定氮才能获得良好的产量。 20世纪初,世界上所有发达国家都被要求从最大的可用来源——智利的硝石(NaNO3)大量进口硝酸盐,许多科学家对氮化合物供应的下降感到担忧。
哈伯-博世工艺为固定氮的短缺提供了解决方案。利用极高的压力和主要由铁组成的催化剂,德国可以轻松获得用于生产化肥和炸药的关键化学品,从而使该国能够在第一次世界大战中继续战斗。随着哈伯-博世工艺在全球范围内的使用,它成为负责生产化肥的主要程序。
当前产量
21世纪初,哈伯-博世工艺每年生产超过5亿吨(4530亿公斤)人造肥料。世界上大约 1% 的能源用于生产它,它养活了地球上大约 40% 的人口。
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迈克尔·阿尼西莫夫
迈克尔·阿尼西莫夫 (Michael Anissimov) 是《关于力学》的忠实撰稿人,他在他的文章中融入了他在古生物学、物理学、生物学、天文学、化学和未来主义方面的专业知识。迈克尔是一位狂热的博主,对干细胞研究、再生医学和生命延长疗法充满热情。他的专业经验包括与玛土撒拉基金会、人工智能奇点研究所和救生艇基金会的合作,进一步展示了他对科学进步的承诺。
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