※ 引述《wahaha99 (此方不可長)》之銘言:
: 最近在研究哈柏法製氨
: 要在 200倍大氣壓、400度下, 加入氧化鐵做為催化劑來製備
: 可是資料都說第一步是要把氮從空氣中分餾出來
: 我就納悶了...
: 1. 1908哈柏發明這個方式製造氨, 就是為了要便宜省錢、容易大量製造,
: 可是製造氨要把空氣冷卻到近零下兩百度,
: 以當年的技術來說, 便宜省錢不起來吧?
: 還是有加壓? 但加壓後很難分餾吧...?
: 2. 乾脆不分餾會怎樣? 空氣中的H會跟O重新結合、燒起來嗎?
: 有沒有八卦? 0.0
先回答2.
假如不分餾直接將氮氣氧氣與氫氣送進反應槽
在高溫高壓下
出來的蠻有可能是清澈又貴的水
不然就是最貴的尿(一點氨加些水,你懂的)
或是漂亮的紅棕色氣體噴泉(二氧化氮,NO2)
吸一口就能讓你上天堂
總之回到1.
你所閱讀到的哈柏法製氨還只是現今工業製氨的原型
當時的歷史背景在前面的文中水精靈有說了
但當時哈柏考慮的並不是著重於壓低成本
是如何輕易取得原料(空氣),不需要仰賴從智利進口硝石
確保德國的戰爭原料不會匱乏
後來改良的工業級哈柏法製氨才是真正降低成本
而原型的哈柏法製氨最昂貴的地方
其實並不是分餾空氣
可以去了解一下現在買液態氮有多便宜
說真的只要用電力就可以解決的幾乎都是低成本了
(好吧,還是有些例外,像是鋁)
氣體分餾方法是在1895年由Carl von Linde開發的
因此也被稱為(Linde Process)
方法是將氣體重複壓縮-冷卻-膨脹
每一輪這個過程就會將氣體的溫度降的更低、體積也更小
使得氣體分子的移(振)動速度越慢
最終空氣就會變為液態空氣
液態空氣經由底層被送進蓋的非常高的特殊設計分餾塔
透過氮與氧的沸點/密度差異加以分離
氣體分餾的工業應用可以參考由英國皇家化學會製作的影片
https://www.youtube.com/watch?v=vUybtRlaLLw
某程度來說冰箱的設計概念也是由此而來
實際上,原型的氨製備法
昂貴的點在於催化劑以及促進反應所需的超高壓力設備
首先考慮一下基本的勒沙特列原理(Le Chatelier principle)
N2(g) + 3H2(g) <