第276章 合成氨（1/2）

第276章 合成氨

观看完坦克表演的阿瑟，在几天后又马不停蹄地接见了来自德国的弗里茨·哈伯。

说到哈伯的名字，如果不是十分关注化学行业的人可能会感到陌生。

但如果提起合成氨技术，想必知名度会高上许多。

哈伯出生在德国西里西亚布里斯劳的一个犹太人家庭，是德国著名的化学家。

因为在去年也就是1909年成功从空气中制造出氨，获得了1909年年底的维多利亚化学奖，并且收到了阿瑟的亲自邀请，前来澳大拉西亚的皇家物理化学研究协会任职。

皇家物理化学研究协会的前身是皇家物理研究协会，首席会长是爱因斯坦。

之所以建立物理化学研究协会，自然是为了拉拢来自欧洲甚至世界各地的顶尖物理化学人才。

截止目前为止，阿瑟在皇家物理化学研究协会的投入已经超过了千万澳元，获得的成绩也确实不小。

包括爱因斯坦，哈伯等在内的诸多著名物理和化学家受到阿瑟的亲自邀请，前来皇家物理化学研究协会任职。

他们只需要将自己的国籍更改为澳大拉西亚，就可以获得至少五千澳元的年薪，再加上每人每年至少五万澳元的研究资金。

除了这些之外，澳大拉西亚的所有国有研究室和资料，以及大学内的研究室和一些设备都全部提供给皇家物理化学研究协会的会员免费使用。

简单来说一句话，只要成为了皇家物理化学研究协会的会员，研究经费由研究协会出，还给发高额的工资，甚至家人的衣食住行也都有安排。

这对于一些钟爱于科学研究，但是囊中羞涩的科学工作者来说算是不错的福音，也正因为这些条件，让澳大利亚皇家物理化学研究协会目前已经吸引了超过20名会员，这些可全部都是来自欧美各国的著名物理化学研究者，他们都是有一定的科研成果，能力得到认可的著名专家。

哈伯在后世的名声其实不算太好，因为哈勃在一战中担任了化学兵工厂的厂长，负责研制和生产氯气，芥子气等毒气，并且将其用到了战争中，造成了近百万人的伤亡。

这一不人道的行为遭受到了来自美，英，法等诸多国家科学家的谴责，也让哈伯的名声在科研界一落千丈。

但这些丝毫不能妨碍哈伯在化学方面的才能，他所研发出的合成氨技术，对于国家层面来说也十分重要。

当然，说到合成氨技术，就不得不提到氨的重要性了。

氨是一种无色气体，具有强烈的刺激气味。氨是氮和氢的化合物，极易溶于水，是制造硝酸化肥和炸药的重要原材料。

而合成氨技术之所以非常重要，就不得不提到硝石这一制作火药和农业肥料的重要矿产了。

因为能制作火药，并且也是农业肥料的重要来源，这导致硝石矿的重要性无与伦比，被极少数国家掌握在手中。

而目前世界最大的消石矿来自于智利的潘帕斯沙漠地区，这里哪怕到了后世，也是世界上最大的硝石矿区和硝石出口地。

为了这片硝石矿周边的几个国家和智利爆发了战争，但最终还是被智利成功获取。

在英国人的扶持下，智利成功的成为了南美三强，但代价是这片硝石矿被英国人牢牢占据，硝石矿的开采和销售基本由英国人说了算。

大英帝国对于硝石矿的垄断导致了其他许多国家的不满。没有办法，硝石矿对于军工和农业方面来说都十分重要，就算不能从英国占据的硝石矿中分得一杯羹，也必须要寻找替代硝石矿的东西，来解决制作火药和化肥的原材料。

在众多硝石矿的替代品中，氨绝对是最重要的替代品之一。

早在1795年，就有人尝试在常规大气压下进行氨的合成，只不过最终失败了。紧接着，又有人尝试在多个不同大气压环境下进行测试，结果仍然是失败。

这一现状直到19世纪的下半叶才取得了一定的进展。物理和化学的巨大进步，让人们认识到了由氮和氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向:提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小;催化剂对反应将产生重要影响。这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。

当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出:氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据。

法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混合气中混进了氧气，引起了爆炸，使他放弃了这一危险的实验。在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。

哈伯首先进行一系列实验，探索合成氨的最佳物理化学条件。

在实验中他所取得的某些数据与能斯特的有所不同，他并不盲从权威，而是依靠实验来检验，终于证实了能斯特的计算是错误的。

在一位来自英国的学生洛森诺的协助下，哈伯成功地设计出一套适于高压实验的装置和合成氨的工艺流程，这流程是:在炽热的焦炭上方吹入水蒸汽，可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体。

其中的一氧化碳在催化剂的作用下，进一步与水蒸汽反应，得到二氧化碳和氢气。然后将混合气体在一定压力下溶于水，二氧化碳被吸收，就制得了较纯净的氢气。

同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭，空气中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，从而得到了所需要的氮气。

氮气和氢气的混合气体在高温高压的条件下及催化剂的作用下合成氨。

但什么样的高温和高压条件为最佳?以什么样的催化剂为最好?这还必须大力气进行探索。

以锲而不舍的精神，经过不断的实验和计算，哈伯终于在1909年取得了鼓舞人心的成果。

这就是在600c的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8%的合成氨。8%的转化率不算高，当然会影响生产的经济效益。

哈伯知道合成氨反应不可能达到像硫酸生产那么高的转化率，在硫酸生产中二氧化硫氧化反应的转化率几乎接近于100%。怎么办?哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来，则这个工艺过程是可行的。于是他成功地设计了原料气的循环工艺。这就是合成氨的哈伯法。