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工业催化200年,改变人类社会的工业催化剂盘点
工业催化200年,改变人类社会的工业催化剂盘点

关键词:合成氨,催化剂,工业,硝酸,硫酸

前言:催化在人类文明进步与世界经济发展中扮演着非常重要的角色。它能够以一种高效,绿色和经济的方式将原材料转变为具有高附加值的化工产品和燃料等,因而被广泛应用于能源

硝酸钐可用于工业生产化肥、炸药、农药、染料、盐等。硝酸工业的早期增长主要得益于军事(炸药)和农业(化肥)。1935年,在化学家侯德榜的指导下,中国第一家生产合成氨、硝酸、硫酸、硫酸铵的联合企业--永利宁厂建成。

工业催化200年,盘货那些改变人类社会的工业催化剂(一)

四个。合成氨工业

于1898年引入德国。弗兰克等人发现,空气中的氮可以由电石稳定地形成氰化钙(也称为石灰氮)。氨可以与过热的水蒸气进一步反应得到,这是早期合成氨工业(在发现哈勃合成氨工艺之前)的基础。

具有里程碑意义的事件1:1909年,德国化学家弗里茨·哈伯(Fritz Haber)在卡尔斯鲁厄大学建造了一座每小时80g氨合成中试装置,在17.5~20 MPa和500℃600℃的压力下,由氮气和氢气直接合成氨,获得了6%的氨。

弗里茨·哈伯因研究元素合成氨而于1918年获得诺贝尔化学奖。里程碑事件2:[N]1912年,德国巴斯夫公司的Alwin Mittasch和Carl Bosch用2500种不同的催化剂进行了6500次实验,最终开发出一种廉价易得的含钾和铝氧化物的铁催化剂,这也是现代合成氨工业中催化剂地位的雏形。该氨合成工艺被称为哈伯-博世催化反应,标志着工业上实现高压催化反应的第一个里程碑。

博世于1931年获得诺贝尔化学奖(发现和生长化学的高压技术)。标志性事件3:格哈德·埃尔特尔因在合成氨研究的《固体外观化学过程》研究中的孝心,荣获2007年诺贝尔化学奖。Gerhard Ertl详细解释了人工固氮的原理:首先,氮分子化学吸附在铁催化剂的金属表面,削弱氮原子之间的化学键,进而解离氮原子之间的化学键;然后,化学吸附的氢原子与催化剂外观上的解离氮原子不断相互作用,逐渐形成催化剂外观上的-NH、-NH2和NH3原子。最后,氨分子在外观上解吸,形成气态氨。ERTL还发现了原方法中化学反应最慢的一步--金属外观中N2解离的突破,有利于人工固氮技术更有效的计算和控制。合成氨工业被认为是20世纪最伟大的化学发现,也被称为多相催化中的“领头羊”反应。合成氨工业作为人工固氮的主要方式,使氮肥规模化生产成为现实,极大地增加了粮食产量,解决了亿万人的粮食消费问题。虽然合成氨工业的早期增长离不开军队,但高爆炸性的TNT的快速增长是建立在合成氨工业的基础上的。可以说,合成氨工业在第二次世界大战中发挥了非常重要的作用,然而,正如欧盟专家Mark Sutton在Science上所说:“自从哈勃氨法被发现以来,硝基炸药已经在全世界杀死了1亿人。但如果没有工业氮肥,世界上一半以上的人将饿死

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