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第290章 发现可可豆我看看有几个人能看完（第4页）

氮气及氢气在200个大气气压及摄氏400度，通过一个铁化合物的催化剂（Fe3+），会发生化学作用，产生氨气。

在这个情况下，产量一般是10-20%。

N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）（该反应是可逆反应）

在哈伯过程发现之前，氨一直难以在工业规模上生产。

由哈伯过程中产生的氨产生的肥料，估计是负责维持三分之一的地球人口。

而氨做为炸药的原材料，之前，德国要制作氨气需要从智利进口硝酸钠，哈伯过程使得得德国可以解除禁运对材料取得的困难，也引发了一战的胶着，而战后则在人口爆炸上贡献巨大。

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据估计，人类中的一半的蛋白质中的氮是由用这种方法达到最初的固定的，而其余氮是由固氮细菌和古细菌生产的。

这个实验首先在1908年由弗里茨·哈伯进行。于1910年，CarlBosch于德国巴斯夫化学公司工作时，成功把这个实验商业化，使之符合成本效益。

这个实验最早期于1911年被德军于第一次世界大战使用。

之前，德国要制作氨气需要从智利进口硝酸钠，但由于战争使其供应不稳定。

最终，哈伯也以此项发明获得1918年诺贝尔化学奖！

合成氨的原料氮气来自于空气（以液态空气的分馏取得），氢气来自于水和燃料。

原料气包含杂质，因此在参与反应前需要去除杂质，即原料气的净化。

第一步先把原料中的硫化物清除，是因为硫化物会毒害哈柏法所使用的催化剂。

催化加氢可以把有机硫化物变成硫化氢：

H2+RSH→RH+H2S（g）

产生的硫化氢会被氧化锌吸收，变成水和硫化锌：

H2S+ZnO→ZnS+H2O

在镍的催化下与水反应，经脱硫的碳氢化合物（如甲烷）转变成氢气和一氧化碳的混合物：

CH4+H2O→CO+3H2

一氧化碳与水反应，转化成二氧化碳及制造更多的氢气：

CO+H2O→CO2+H2（可逆反应）

接下来二氧化碳可经2-氨基乙醇溶液吸收或使用变压吸附（PressureSwingAdsorption，PSA，在此使用具有专利的固态吸附媒介）清除。

制备氢的最后步骤是以使用催化剂的甲烷化（methanation）移除在氢气中残留的少量一氧化碳及二氧化碳:

CO+3H2→CH4+H2O

CO2+4H2→CH4+2H2O

水蒸气重组，一氧化碳变换，清除二氧化碳及甲烷化的步骤在25至35巴（10帕）的压强进行。

由于化石燃料短缺，制氨用的氢理论上可以用水的电解（现今4%的氢由电解制备）或热化裂解（thermalchemicalcracking）制得，但现在来说，这些方法都是不实际的。

热裂解所需的热能可以从核能反应中取得，而风力发电、太阳能发电及水力发电产的的过剩电能可以用来电解水制氢。

现在为止，从空气及燃料制氨以外的替代方案是不经济的，而且这些方法对环保的作用仍未被确定。

步骤过程：

合成氨的反应是在高压环境的合成塔中完成的，氮气和氢气混合后经过压缩从塔的上部进入合成塔。

经过合成塔下部的热交换器，混合气体的温度升高，并进入放有触媒（催化剂）的接触室。

在接触室，一部分氮气和氢气发生反应合成了氨，混有氮气，氢气和氨气的混合气体经过热交换器离开合成塔。

混合气体要经由冷凝器，将氨液化，因而将氨分离出来，而氮气和氢气的混合气体经压缩再次送入合成塔，最终形成循环。

而这样做也更加节省原料，可以循环利用。

实际上硫酸合成工业中也有类似应用。）

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