比金坷垃更靠譜更關鍵的科技,合成氨工業讓人類吃飽飯

2020-12-16 黑科技精選

從人類的歷史上來說,氣候的變化直接導致了相應時期的歷史事件,比如明朝末年進入小冰期,促使北方的女真部落不得不向南方進攻。而這一切的緣由都是人類不得不靠天吃飯的基本現狀。直到1908年德國化學家哈伯發明了「循環法」合成氨氣,並在1909年改進了合成工藝,使得氨的產量達到了6成以上,這也是最初工業普遍採用的直接合成法。

(圖源網絡)

這個反應過程主要解決了氫氣和氨氣合成轉化率比較低的問題,並且能夠將氨產品從合成反應後的氣體中分離出來,而未參與反應的氫氣和氮氣則和新鮮的氫氣、氮氣繼續重新參與合成反應。

而目前的主要合成氨方法則又有了更新的變化。通過天然氣為原料進行制氨。首先對天然氣脫硫,爾後經過二次轉化,將天然氣中的氫元素以及輔料水中的氫元素轉變成氫氣;而在該過程中產生的二氧化碳則是後續生產碳酸氫銨、尿素等氮肥的重要原料,也是降低氨合成催化劑效率的毒物,需要將二氧化碳採用溶液吸收法脫除。

而對於國內煤炭資源較為豐富的現狀,以煤(焦炭)制氨的工藝更加普遍,其工藝原理與天然氣制氨相近,但在具體工藝流程中需要增加更多步驟,以減少雜質的影響。

氨主要用於製造氮肥和複合肥料,例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮複合肥,都是以氨為原料的。氨作為工業原料和氨化飼料,用量約佔世界產量的一半。

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對於如此關乎國計民生的化工產業,解放前中國的合成氨工業僅靠兩家規模不大的工廠支撐,並且年產量僅為0.6萬噸。而這一數字在1982年達到了1021.9萬噸,也成為了世界上產量最高的國家之一。而同年糧食總產量達到了35450萬噸,人均產量高達348.7公斤,使得10億人口基本達到了吃飽肚子的基本需求。

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