揭秘化肥原料：合成氨与农业的秘密

合成氨：现代化工的基石

合成氨，简单来说，就是让氮气和氢气在特定的“魔法”条件下（高温、高压、催化剂）直接结合，变身为氨气。这个过程看似简单，实则是现代化学工业中至关重要的一环。氨气是化肥生产和有机化工的基础原料，可以说，我们的粮食和很多日用品都离不开它。

合成氨工业的历史可以追溯到20世纪初。最初，氨气被用于制造火炸药，服务于战争。一战结束后，它才逐渐转向农业和工业。随着科技的进步，人们对氨气的需求也日益增长。目前，主流的合成氨工艺主要有两种：煤化工制氨和天然气化工制氨。虽然原料不同，但原理大同小异。

煤化工制氨，顾名思义，就是以煤为原料。先将煤粉和水在高温高压下反应，生成一种叫做半水煤气的混合气体。然后，去除其中的杂质（比如硫化物）。接下来，煤中的碳原子和水分子中的氧原子结合，生成二氧化碳和一氧化碳。再将一氧化碳氧化成二氧化碳，提纯后的二氧化碳可以作为副产品，用于生产汽水、可乐等饮料。最后，用一种叫做MDEA的溶液除去二氧化碳，剩下的氢气与从空气中分离出的氮气，在合成塔内，在高温高压和催化剂的作用下，发生反应，生成氨气。

天然气化工制氨则更为简洁。直接用天然气和水蒸气在高温高压和催化剂的作用下反应，生成二氧化碳、一氧化碳和氢气。然后，加入富氧空气，使一氧化碳充分燃烧，转化为二氧化碳。除去二氧化碳后，剩余的氢气和氮气在合成塔内，在高温高压和催化剂的作用下，反应生成氨气。

值得一提的是，德国化学家哈伯（F.Haber，1868-1934）是合成氨技术的奠基人。他从1902年开始研究氮气和氢气直接合成氨的方法，并于1908年申请了“循环法”专利。通过不断改进，他于1909年成功将氨的含量提高到6%，奠定了现代工业合成氨的基础。哈伯发明的“循环法”巧妙地解决了氢气和氮气转化率低的问题。他将合成反应后的气体中的氨气分离出来，然后将未反应的气体和新鲜的氢氮混合气重新送回反应器，进行循环反应，从而提高了原料的利用率。

合成氨的反应方程式如下：3H2+N2＝2NH3（该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”）

氨气是一种无色、具有刺激性气味的游离性液体，极易溶于水，可以在氧气中燃烧。氨的水溶液对人体皮肤具有腐蚀性，气态氨能腐蚀人的呼吸道粘膜，因此具有很大的危险性。一般来说，化肥厂会将氨气储存在球形储罐内。所以，如果你家乡的化工厂也有这样的球形储罐，一定要小心。