合成氨工業：過去、現在和未來——合成氨工業創立100周年回顧、啟迪和挑戰

劉化章

（浙江工業大學工業催化研究所，浙江 杭州 310014）

1 合成氨工業的創立與啟示

1913年9月9日，世界上第一座合成氨裝置投產。之后，合成氨工業迅速發展，到21世紀初，日產合成氨1000 t、2000 t的裝置遍布全球。合成氨成為一個龐大的支柱化學工業。這是人類征服自然的一個劃時代的豐碑。

Haber、Bosch、Mittasch和Ertl這4位偉大的科學家為合成氨工業的創立和發展作出了巨大的貢獻，其中，Haber、Bosch和Ertl分別獲得了諾貝爾化學獎。

Fritz Haber（1868—1934）奠定合成氨理論基礎，獲1919年諾貝爾化學獎

Carl Bosch（1874—1940）實現合成氨工業過程，獲1931年諾貝爾化學獎

Alwin Mittasch（1869—1953）合成氨熔鐵催化劑主要開發者，提出混合催化劑概念

Gerhard Ertl（1936－）鐵催化劑表面化學研究成就，獲2007年諾貝爾化學獎

在這項偉大的發明過程中，曾遭遇了前所未有的困難，包含著偉大的創造性和光輝的科學思想，體現了當時科學家和企業家的激情，是值得人們回顧和借鑒的[1]。

1754年，Briestly用硵砂和石灰共熱，第一次制出了氨。1787年，Berthollet提出氨是由氮和氫元素組成的。于是當時的化學家們立即試圖通過元素氮和氫合成氨，包括Nernst、Ostwald和Haber等杰出的化學家，以極大的努力專心致力于這個問題的研究，然而卻首先遭遇了化學平衡的障礙和爭議。因為當時質量作用定律和化學平衡的規律尚未發現。因此，在平衡時氨的濃度究竟有多大，即反應的限度不清楚。在常壓下只有在相當低的溫度（即低于300℃）時只能生成百分之幾的氨，然而，還沒有哪種已知的催化劑能在這些條件下加速此反應。如果溫度超過600℃，氨分子會發生分解而使氨產量急劇下降。……