Haber-Bosch流程概述

Haber-Bosch工艺是一种用氢气固定氮以产生氨的工艺-氨是植物肥料制造的关键部分。该工艺是在20世纪初由Fritz Haber开发的,后来经过修改,成为卡尔博世制造肥料的工业工艺。哈伯-博世过程被许多科学家和学者认为是20世纪最重要的技术进步之一。

Haber-Bosch工艺非常重要,因为它是**个开发的工艺,允许人们由于氨的生产而大规模生产植物肥料。它也是首批使用高压产生化学反应的工业工艺之一(Rae-Dupree,2011)。这使农民有可能种植更多的食物>儿童读物,从而使农业有可能支持更多的人口。许多人认为Haber-Bosch过程是造成地球爆炸的原因'目前的人口爆炸为"今天大约一半的蛋白质'人类起源于通过Haber-Bosch过程固定的氮"(Rae-Dupree,2011)。

10哈伯-博世进程的历史与发展

到工业化时期,人口大幅增长,因此需要增加俄罗斯,美洲和澳大利亚等新地区的粮食产量和农业(Morrison,2001)。为了使这些地区和其他地区的作物更具生产力,农民开始寻找向土壤中添加氮的方法,并且使用粪肥以及后来的鸟粪和化石硝酸盐生长。

在1800年代后期和1900年初,科学家,主要是化学家,开始寻找通过人工固定氮来开发肥料的方法-豆科植物在根部的方式。1909年7月2日,Fritz Haber从氢气和氮气中连续生产液氨在锇金属催化剂上加入热的加压铁管中(Morrison,2001)。这是任何人**次能够以这种方式开发氨。

后来,冶金学家和工程师卡尔·博世(Carl Bosch)致力于完善这一氨合成过程,以便在世界范围内使用。1912年,德国Oppau开始建造具有商业生产能力的工厂。该工厂能够在5小时内生产一吨液氨,到1914年,该工厂每天生产20吨可用氮(Morrison【俄语】,2001)。

随着**次世界大战的开始,工厂停止生产肥料用氮,制造转向用于沟槽战的爆炸物。第二个工厂后来在德国萨克森州开设,以支持战争的努力。战争结束时,两家工厂都回到生产肥料。

Haber-Bosch流程如何运作

这个过程今天的工作就像最初使用极高的压力来强迫化学反应一样。它通过用天然气中的氢固定空气中的氮来产生氨(图)。该过程必须使用高压,因为氮分子与强三键结合在一起。Haber-Bosch工艺使用由铁或钌制成的交通安全小知识大全催化剂或容器,其内部温度超过800 F(426 C),压力约为200个大气压,以迫使氮气和氢气结合在一起(Rae-Dupree,2011)。然后元素移出催化剂并进入工业反应器,其中元素最终转化为流体氨(Rae-Dupree,2011)。然后使用流体氨来制造肥料。

今天,化肥约占全球农业氮投入量的一半,发达国家这一数字更高。

人口增长和哈伯-博世过程

到白天,对这些肥料需求最多的地方也是世界人口增长最快的地方。一些研究表明,2000年至2009年全球氮肥消费增长的约34%;80%来自印度和国内"(Mingle,2013)。

尽管世界上**的国家增长,但自哈伯-博世进程发展以来,全球人口的大量增长表明它对全球人口变化的重要性。

其他影响和哈伯-博世进程的未来

目前的固氮过程也不是完全有效的,由于降雨时径流和田间自然脱气,施用于田间后大量损失。由于破坏氮和分子键所需的高温压力,其产生也是非常耗能的。科学家目前正在努力开发更有效的方法来完成这一过程,并创造更加环保的方式来支持世界和农业以及不断增长的人口。

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