合成氨

在探索合成氨崎岖的道路上，它不仅使两位杰出的化学家勒夏特列和能斯特折戟蒙羞，而且使一位对人类社会发展作出巨大贡献，并因此获得诺贝尔化学奖的哈伯堕落成为助纣为虐与人民为敌的可耻下场。后来人们把合成氨称为化学发展史上的“水门事件”。

1900年，法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为N2和H2在高压下可以直接化合生成氨，接着，他用实验来验证，但在实验过程中发生了爆炸。他没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验有危险，于是放弃了这项研究工作，他的合成氨实验就这样夭折了。后来才查明实验失败的原因，是他所用混合气体中含有O2，在实验过程中H2和O2发生了爆炸的反应。

稍后，德国化学家能斯特通过理论计算，认为合成氨是不能进行的。因此人工合成氨的研究又惨遭厄运。后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。

在合成氨研究屡屡受挫的情况下，哈伯知难而进，对合成氨进行全面系统的研究和实验，终于在1908年7月在实验室用N2和H2在600℃、200个大气压下合成氨，产率仅有2%，却也是一项重大突破。当哈伯的工艺流程展示之后，立即引起了早有用战争吞并欧洲称霸世界野心的德国军政要员的高度重视，为了利用哈伯，德国皇帝也屈尊下驾请哈伯出任德国威廉研究所所长之职。而恶魔需要正好迎合了哈伯想成百万富翁的贪婪心理。从1911年到1913年短短的两年内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，而且合成了1000吨液氨，并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT。到1913年的第一次世界大战时，哈伯已为德国建成了无数个大大小小的合成氨工厂，为侵略者制造了数百万吨炸药，因而导致并蔓延了这场殃祸全球的世界大战。这就是第一次世界大战德国为什么能够坚持这么久的不解之谜谜底。

当事实真相大白于天下时，哈伯爱到了世界各国科学家的猛烈抨击，尤其当他获得1918年诺贝尔化学奖时，更激起世界人民的愤怒。

人工合成氨实验的成功令人欢欣鼓舞，它对工业、农业生产和国际科技的重大意义是不言而喻的，但对三位杰出的科学家而言则是黑色的“水门事件”。

1949年前，全国仅在南京、大连有两家合成氨厂，在上海有一个以水电解法制氢为原料的小型合成氨车间，年生产能力共为46kt氨。中华人民共和国成立以后，合成氨的产量增长很快。为了满足农业发展的迫切需要，除了恢复并扩建旧厂外，50年代建成吉林、兰州、太原、四川四个氨厂。以后在试制成功高压往复式氮氢气压缩机和高压氨合成塔的基础上，于60年代在云南、上海、衢州、广州等地先后建设了20多座中型氨厂。此外，结合国外经验，完成“三触媒”流程（氧化锌脱硫、低温变换、甲烷化）氨厂年产50kt的通用设计，并在石家庄化肥厂采用。与此同时开发了合成氨与碳酸氢铵联合生产新工艺，兴建大批年产5～20kt氨的小型氨厂，其中相当一部分是以无烟煤代替焦炭进行生产的。70年代开始到80年代又建设了具有先进技术，以天然气、石脑油、重质油和煤为原料的年产300kt氨的大型氨厂，分布在四川、江苏、浙江、山西等地。1983、1984年产量分别为16770kt、18373kt（不包括台湾省），仅次于苏联而占世界第二位。现在已拥有以各种燃料为原料、不同流程的大型装置15座，中型装置57座，小型装置1200多座，年生产能力近20Mt氨。

目前，中国是世界上最大的化肥生产和消费大国，合成氨年生产能力已达4222万吨。但合成氨一直是化工产业的耗能大户。6月7日～8日，全国合成氨节能改造项目技术交流会在北京召开，明确了“十一五”期间合成氨节能工程在降耗、环保等方面要达到的具体目标。

会议根据“十一五”期间《合成氨能量优化节能工程实施方案》规划，确定的这一重点节能工程的目标是：大型合成氨装置采用先进节能工艺、新型催化剂和高效节能设备，提高转化效率，加强余热回收利用；以天然气为原料的合成氨推广一段炉烟气余热回收技术，并改造蒸汽系统；以石油为原料的合成氨加快以洁净煤或天然气替代原料油改造；中小型合成氨采用节能设备和变压吸附回收技术，降低能源消耗。煤造气采用水煤浆或先进粉煤气化技术替代传统的固定床造气技术。到2010年，合成氨行业节能目标是：单位能耗由目前的1700千克标煤／吨下降到1570千克标煤／吨；能源利用效率由目前的42.0％提高到45.5％；实现节能570万～585万吨标煤，减少排放二氧化碳1377万～1413万吨。

据了解，十多年来，我国合成氨装置先后经过油改煤、煤改油、油改气和无烟煤改粉煤等多次反复的原料路线改造和节能改造，先后在烃类蒸汽转化工段、变换工段、脱碳工段、控制系统等进行了数十项大型改造。其中造气炉、炉况监测与系统优化、脱硫系统等技改始终是重点。但是，由于装置原料路线、资源供应、运输、资金与技术成熟度等诸多方面原因，合成氨节能技术改造的效果始终未能达到预期目标。到2004年底，合成氨单位能耗平均为1700千克标煤／吨，吨氨平均水平与国际先进水平相差600～700千克标煤。据了解，合成氨节能改造项目的具体实施由中国化工节能技术协会负责.

一次大战爆发后德皇为了征服欧洲，要哈伯全力为他研制最新式的化学武器，哈伯又兼任了化学兵工厂厂长，首先研制出军用毒气氯气罐。大战时，德法两军在比利时伊普雷地区反复争夺，对峙不下，德军为了改变不利势态，统帅部采用了哈伯的建议，从而揭开了世界第一次化学战的帷幕。

１９１５年４月２１日夜间，德军在长达６千米的战线上秘密安放了数以千计的氯气罐。第二天下午五时，德军借助有利的风速以突袭的方式将１８０吨氯气吹放至法军阵地。刹那间在６８千米宽的正面形成２米高的黄色气体幕墙滚滚向前推进，纵深到达１０－１５公里，对手毫无防范，致使５千多人死亡，一万五千多人中毒致伤，伊普雷一役哈伯受到德皇嘉奖，也遭到各国科学家的强烈谴责。他却被所谓的“爱国主义”所惑，继续为德国统治者效劳，当年又研制出新毒气光气，同年１２月９日又在伊普雷战线使用，从此以后西方各国竞相研制，使用化学武器，一发而不可收拾。化学武器在一次大战中造成近１３０万人的伤亡，占大战伤亡总人数的４．６％，在历史上留下了极不光彩的一页，哈伯则成了制造化学武器的鼻祖，人类的罪人。哈伯夫人克拉克曾经在科学事业上一心一意支持丈夫，面对血腥的现实她也竭力反对哈伯的行为，她一再劝阻哈伯研制新毒气芥子气，但毫无效果。她绝望了，１９１５年克拉克夫人自杀身亡，希能最

后唤醒哈伯的良知，他却执迷不悟，继续为德皇卖命。历史是公正的，她无情地嘲弄了哈伯的“爱国主义”，德国最终还是成了战败国。

１９１８年瑞典皇家科学院因哈伯在合成氨发明上的杰出贡献，决定授于他诺贝尔化学奖，因哈伯在研制化学武器上给人类带来灾难的行为，使世界许多科学家提出异议，对此哈伯也辩解。最后终因其对人类的特殊贡献而获此殊荣，１９３３年希特勒上台，４月３１日希特勒命令哈伯辞退由他主持的柏林物理化学研究所所内全部犹太工作人页，哈伯抗争说：“我根据智力、知识、品格而不是血统选择科研人员”，自己也毅然提出辞职。终于他也被称为“犹太人哈伯”列入驱逐之列，研究所也随之解体。由于法西斯的迫害，包括爱因斯但在内的许多著名犹太科学家相继离开德国。不久哈伯也受剑桥大学邀请前往讲学，以访问学者身份流亡英国，并在剑桥的卡文迪许实验室工作。１９３４年他应邀担任巴勒斯坦著名反法西斯犹太人组织的西夫高级研究所所长。１９３４年１月２９日他在去意大利的途中，因心脏病发作在瑞士的巴塞尔逝世，终年６６岁，就地安葬在巴塞尔公基。哈伯去世的消息，当时德国法西斯当局居然不作报道，还阻挠国内有关人士举行吊唁追悼活动。

回顾化学发展过程，化学史上每一个重大的化学成就都是在一定的社会背景条件下产生，合成氨的成功和实现工业化生产也不例外，它和当时德国军事上需要的刺激和推动密切有关。一项重大的科技发明历来就是一把锋利的双刃剑，在给人类带来福音和实惠的同时，也带来了不幸和灾难，合成氨的发明同样如此。生活在那个时代的哈伯，作为一位科学家是无法左右德国政治的，相反却要被统治者所驱使和利用，他在研制化学武器上的行为也是可以理解的，何况是在所谓“爱国主义”的感召之下，为此哈伯本人也付出了沉重的代价。金无赤足，人无完人，对政治家尚且如此，何况是科学家？晚年哈伯面对德国法西斯的种种暴行，在身受其害的现实下也有所醒悟，最终也成了反法西斯战线中的一员。

合成氨之一

【原理】

NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

【用品】铁架台、酒精灯、球形瓶、Y形试管、氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠固体、还原铁粉、石棉、锌粒、稀硫酸

【操作】

1．在Y形试管的一边加入固体亚硝酸钠，再加入氯化铵饱和溶液，

另一边加入锌粒和稀硫酸（1∶3），如图连接好仪器。

2．在盛有亚硝酸钠和饱和氯化铵溶液的一边加热，产生氮气。到氮

气产生较快时，把酒精灯移到催化剂下面加热。这时即能产生氨气，使锥

形瓶里的酚酞试液变红色。

【备注】本实验的转化器是一段玻璃导管，里面装入少量还原铁粉和

石棉拌和物作催化剂。