Карл Бош и Фриц Габер – польза и вред их деятельности

Oн умер в возрасте 65 лет, 29 января 1934 года, во время остановки на отдых в Базеле (Швейцария). Согласно его завещанию, его прах был захоронен вместе с прахом его первой жены Клары в Базеле. Согласно его завещанию, вся его огромная библиотека была передана в институт Даниэля Сиффа в Реховоте[2].

Компания БАСФ (позднее концерн «Имперское общество по производству красителей») в то время господствовала на внутреннем рынке соединений азота. После того как были удовлетворены потребности в азоте для мирных целей, акционеры «Имперского общества» стали рассматривать подготовку к новой мировой войне как чрезвычайно выгодное мероприятие для вкладывания капитала. В этот период концерн увеличил производство азотных соединений в Германии таким образом, что в 1939- 1940 гг. оно составило 1 миллион тонн - почти треть мировой продукции. Мы знаем, однако, что никакие экономические приготовления не смогли предотвратить поражения германского империализма[11].

В то время как у Боша не сложилось с американцами, Гитлер начнет превращать автомобилизацию всей страны чуть ли не в национальную идею: скоростные дороги -- автобаны, народный автомобиль -- «Фольксваген», свой «лейнабензин» и своя резина из бунакаучука (от слов «бутадиен» и «натрий» -- необходимых компонентов для его синтеза). Топливо из угля получалось намного дороже, чем из нефти. Однако было ясно: грядет «война моторов», и любой ценой нужен свой бензин. После выборов в рейхстаг 1932 года группа промышленников и банкиров поддержала Гитлера. В нее входил и Бош, только не Карл, а его дядя Роберт. Карлу нужны были деловые контакты с властью, позже он через коммерческого директора ИГ барона Георга Шницлера направил в поддержку Гитлера 400 тысяч марок. В свою очередь, в декабре 1933 года сам фюрер утвердит соглашение с ИГ, по которому годовой выпуск синтетического топлива в Лёйне к 1937 году должен быть доведен до 300--350 тысяч тонн при полной гарантии протекционистских мер.

Гитлер пожелал встретиться с Бошем и внимательно выслушал его. Когда же Бош, воспользовавшись, случаем, заговорил о том, что государственный антисемитизм наносит вред научно-техническому потенциалу Германии, фюрер грубо его оборвал, почти впал в невменяемость и вызвал помощника: мол, посетитель собрался уйти и его надо проводить. Случай Гитлеру запомнился: на одной из встреч с промышленниками он сделал так, чтобы выступление Боша не состоялось.

Бош не стал или уже не мог скрывать своих либеральных взглядов и неприязни к нацизму. Об этом знали и в гестапо. В конце января 1935 года стараниями Макса фон Лауэ и Макса Планка в годовщине смерти Габера был устроен вечер его памяти. Габер, как известно, из-за еврейского происхождения вынужден был покинуть фатерланд, потеряв здесь все. Вечер был вызовом нацистам, за всем следили сыщики. Когда Габер был еще жив, Бош в письме предлагал ему помощь, а теперь он не только присутствовал лично, но и организовал поездку большой группы старых работников БАСФ из Людвигсхафена в Далем через всю Германию. Такой человек не мог оставаться во главе концерна, в том же году при удобном случае его перевели просто в члены совета директоров ИГ. Бош еще больше стал стремиться к уединению. Много времени проводил на своей вилле, но прежние увлечения, за исключением алкоголя, по-видимому, уже не доставляли радости. Нацисты не были всесильны. Через два 3ода Боша выбрали председателем Общества кайзера Вильгельма -- этот пост освободился после ухода Планка в отставку. В мае 1939 года его попросили выступить на приеме в Мюнхенском национальном музее. Близким он сказал, что не может и откажется, сославшись на болезнь. И все же Бош появился в музее. Он был нетрезв и принялся сбивчиво говорить в защиту свободы и независимости науки, Гитлера упомянул один раз, и то в неподобающем тоне. Нацисты вскакивали и с руганью покидали зал. Бош не был арестован, но этот случай еще больше усугубил его изоляцию. Он поддерживал связь лишь с Краухом, который, оставаясь в правлении ИГ, стал теперь помощником Геринга. (По приговору Нюрнбергского трибунала над руководителями «ИГ ФарбениндСстри» в 1948 году Краух получил шесть лет заключения.) Бош чувствовал приближение не только своей кончины, но и конца всему, что ему было дорого. После вторжения фашистов в Данию и Норвегию Бош сказал сыну, сидящему у его кровати: «Поначалу у него (Гитлера) все пойдет гладко. Франция и, возможно, даже Англия будут оккупированы. Но затем он принесет самую большую беду, напав на Россию. Это будет сходить с рук некоторое время. Но потом я вижу что-то ужасное. Все будет абсолютно черным. Небо полно самолетов. Они разрушат всю Германию, ее города, ее фабрики, и в том числе ИГ». Бош скончался за две недели до вторжения фашистов во Францию, 26 апреля 1940 года[1].

8. Производства аммиака сейчас

В Германии нет месторождений природного газа, потому Бош прибегнул к газификации угля. Сейчас же вместо угля используют природный газ. Температура 500⁰С, давление 350 атм., катализатор пористое железо с примесью алюмината калия. Схематически технология производства аммиака по технологии Purifier выглядит следующим образом:

Технологический процесс производства аммиака по технологии Purifier

Примером реализации данной технологии служит завод производительностью 2200 тонн в сутки, расположенный на полуострове Беррап в западной Австралии.

Технологический процесс производства аммиака основан на применении технологии Purifier™, энергосберегающей технологии переработки природного газа, предлагаемой и лицензируемой компанией KBR. Проект завода по производству аммиака предполагает выпуск 2200 тонн охлажденного аммиака в сутки, подаваемого в хранилище под атмосферным давлением при температуре -33°C. Все компоненты завода по производству аммиака основаны на проверенных технологических решениях. Все технологическое оборудование установлено в одну технологическую линию. Все компрессорные установки представляют собой центробежные компрессоры с паротурбинным приводом.

Очищенное от серы сырье смешивается с паром среднего давления, и смесь подогревается в конвективной части печи первичного риформинга с верхним расположением горелки. Далее подогретая сырьевая смесь распределяется по трубам, подвешенным в радиантной части печи. В трубах находится никелевый катализатор риформинга. Теплота, необходимая для эндотермической реакции риформинга, обеспечивается за счет сжигания топливного газа и отходящих газов из системы Purifier. Горелки расположены между рядами катализаторных трубок в верхней части печи. Таким образом, нагрев труб осуществляется с обеих сторон. Кроме того, плотность теплового потока достигает наибольшего уровня у верхней части труб, где температура технологического процесса ниже всего. Это позволяет обеспечить относительно равномерную нагрузку на трубы.

Выпускные коллекторы и вертикальные трубки располагаются внутри печи риформинга в целях экономии тепловой энергии. В печи первичного риформинга применены новейшие технологии обеспечения жаропрочности и теплоизоляции. Футеровка из керамического волокна в радиаторной части печи, благодаря слабой аккумуляции тепла, обеспечивает высокую скорость термического реагирования. В местах возможного контакта пламени со стенками применяется твердый материал высшей огнеупорности. Такая конструкция печи риформинга позволяет эксплуатировать установку первичного риформинга с содержанием кислорода на выходе из радиаторной части на уровне 2% (в пересчете на сухой вес).

Установка первичного риформинга рассчитана на достижение максимального теплового КПД (не ниже 93%) за счет рекуперации теплоты топочного газа в конвективной части. Регенерированное тепло применяется для следующих целей:

* Предварительный подогрев сырьевой смеси (газ/пар).

* Предварительный подогрев технологического воздуха.

* Перегрев пара.

* Предварительный подогрев сырьевого газа.

* Предварительный подогрев воздуха горения.

В печи вторичного риформинга частично конвертированный газ из печи первичного риформинга вступает в реакцию с воздухом. На аммиачных заводах традиционной конструкции скорость тока воздуха устанавливается таким образом, чтобы обеспечивалась подача азота в объеме, необходимом для реакции синтеза аммиака. В установке с применением технологии Purifier™ воздух используется с избытком до 50%. Кислород воздуха выжигает часть технологического газа с выделением теплоты, необходимой для реакции риформинга. Затем поток газа направляется вниз сквозь слой никелевого катализатора риформинга, где температура снижается вследствие эндотермической реакции риформинга.

Избыток воздуха в технологическом процессе с применением технологии Purifier™ обеспечивает выработку теплоты, необходимой для интенсификации реакции в установке вторичного риформинга. Это позволяет примерно на треть уменьшить размеры установки первичного риформинга и существенно снизить температуру технологического процесса на выходе (около 725°) по сравнению с традиционной технологией производства аммиака. Снижение рабочей температуры позволяет продлить срок эксплуатации трубок и катализатора. Перенос нагрузки по риформингу из установки первичного риформинга в установку вторичного риформинга также дает преимущество, поскольку теплота в установке вторичного риформинга на 100% используется в технологическом процессе без потерь тепла в дымовых трубах.

В печи вторичного риформинга предусмотрена двухслойная жаропрочная футеровка. Внешняя водяная рубашка защищает корпус от прогара в случае нарушения целостности футеровки. Поток на выходе из установки вторичного риформинга, содержащий около 2,0% метана (в пересчете на сухой вес), охлаждается за счет производства и перегрева пара высокого давления перед подачей на конверсию. Для конверсии применяется традиционная двухступенчатая схема с использованием реакторов высокой и низкой температуры. Очистка от двуокиси углерода осуществляется с использованием проверенного двухступенчатого технологического процесса, приобретенного по лицензии у компании BASF. Технологический конденсат собирается, проходит очистку паром среднего давления в стриппинг-колонне и возвращается в качестве технологического пара на участок риформинга. Синтез-газ из расположенного в верхней части поглотителя CO2 подогревается в теплообменнике и пропускается над катализатором метанации для преобразования остаточных оксидов углерода в метан.

Для подготовки к сушке поток на выходе из метанатора охлаждается в теплообменнике сырьем метанатора и водой системы охлаждения. Затем поток, вышедший из метанатора, смешивается с продувочным газом из рециркуляционной линии системы синтеза и дополнительно охлаждается аммиачным хладагентом до температуры около 4°C. Охлажденный газ из сепаратора конденсата поступает в систему осушки синтез-газа. Предусмторены две установки осушки. В них расположены влагопоглощающие молекулярные фильтры; установки функционируют попеременно с рабочим циклом 24 часа. На выходе из этих установок совокупное содержание воды, COB2B и NHB3B снижается до уровня менее 1,0 объемных частей на миллион. Регенерация молекулярных фильтров системы осушки осуществляется с помощью отходящего газа из установки Purifier.

Криогенная система Purifier осуществляет окончательную очистку сырьевого синтез-газа. В состав установки входят три компонента: теплообменник «сырье-продукт», низкоскоростной детандер и ректификационная колонна со встроенным конденсатором в верхней части. Осушенное сырье, поступающее в установку Purifier с соотношением H/N около 2,0, сначала охлаждается в верхней части теплообменника за счет очищенного и отходящего газа. Затем поток поступает в турбодетандер, где происходит расширение сырья и отбор энергии для общего охлаждения в криогенной установке. Поток на выходе из детандера дополнительно охлаждается и частично конденсируется в нижней части теплообменника, а затем поступает в ректификационную колонну. Весь метан, около 60% аргона и весь избыток азота, поступающие в установку Purifier, удаляются в виде «остатка» ректификации. Жидкость из нижней части ректификационной колонны частично испаряется при пониженном давлении во внетрубной зоне конденсатора в верхней части ректификационной колонны для обеспечения орошения колонны.

Далее она подогревается за счет теплообмена с сырьевым газом установки Purifier и отводится в виде отходящего газа для регенерации молекулярных фильтров. Далее отходящий газ используется в качестве топлива в технологическом подогревателе. Синтез-газ с содержанием аргона около 0,25% и отношением H/N около 3 вновь подогревается за счет теплообмена с сырьем установки Purifier и поступает на вход компрессора синтез-газа.[6]

Очищенный газ компримируется примерно до 150 бар в смеси с непрореагировавшим рециркуляционным газом. По выходе из компрессора поток подогревается в теплообменнике «сырье-продукт» и поступает в горизонтальный реактор. В реакторе уровень конверсии аммиака поднимается с примерно 2% до 19% за счет прохождения над тремя слоями магнетита, выступающего в качестве катализатора. Поток на выходе из реактора поток охлаждается за счет производства пара высокого давления, в теплообменнике «сырье-продукт», в системе водяного охлаждения и, наконец, в холодильном блоке Unitized Chiller, разработанном компанией KBR. Традиционная система охлаждения обеспечивает требуемый уровень охлаждения. Незначительный поток продувочного газа рециркулирует выше установок осушки с целью восстановления водорода и азота. Охлажденный аммиак поступает из системы синтеза в хранилище[6].

9. Производство азотной кислоты окислением аммиака

Вклад отечественных химиков в азотную промышленность

И. И. Андреев, поднявший высоко престиж русской науки, является основателем отечественной азотной промышленности. Кропотливой, упорной работой многих ученых нашей страны удалось в дальнейшем значительно усовершенствовать процесс производства азотной кислоты. Большим достижением явилось применение повышенных давлений и создание малых по объему, но больших по мощности агрегатов. Усовершенствованием было также применение искусственного охлаждения в поглотитель- ной части производства азотной кислоты. Осуществлено при менение воздуха, обогащенного кислородом, позволившее повысить скорость всех процессов производства азотной кислоты.

Разработана технология и построены заводы по получению кон центрированной азотной кислоты непосредственно из окислов азота. Изучение отдельных стадий последнего производства у нас было проведено Д. А. Эпштейном, А. В. Тихоновым и П. И. Прониным. Процесс получения азотной кислоты контактным окислением аммиака можно разбить на две стадии. Первая стадия -- окисление аммиака в окись азота -- в общем виде изображается уравнением:

4NH₃ + 50₂ = 4NO + 6Н₂0.

Вторая стадия -- окисление окиси азота в высшие окислы и переработка их в азотную кислоту -- представляется следующими уравнениями:

2N0 + 0₂ = 2N0₂

3N0₂ + Н₂0 = 2HNO₃ + NО

Суммарная реакция без учета побочных, идущих с образованием элементарного азота, может быть представлена уравнением

NH₃ + 20₂ == HN0₃ + Н₂О + 100 600 кал[9].

10. Заключение

История этих гениев весьма типична для XIX и XX веков. Вспомните хотя бы Н. Теслу, А. Нобеля, А. Эйнштейна и А. Д. Сахарова. В том плане, что все эти гении первоначально творили, забыв о совести, а потом, когда совесть проснулась, пытались бороться с тем, что натворили .

Им в обвинение ставится то, что если бы не процесс Боша Габера, то первая мировая война закончилась бы на два года раньше. В то время численность населения Европы росло в геометрической прогрессии, а плодородие земель не увеличивалось. Им ставится в достижение изобретение относительно дешевого способа фиксации атмосферного азота, что позволило увеличить плодородие почвы. Некоторые в этом сомневаются. Они говорят, что есть более старая технология фиксации атмосферного азота - сжигание азота в электрической дуге. Эта технология не требует в отличие от технологии Габера-Боша угля или природного газа и не производит угарный газ в качестве побочного продукта. Тем самым они называют эту технологию экологичнее, чем технологию Габера-Боша. Так ли это? В Египте есть Асуанская ГЭС. Большая часть вырабатываемой энергии уходит на заводы сжигания воздуха, дабы производилось удобрение для повышения плодородия египетских полей, плодородие которых упало из-за Асуанской ГЭС, которая препятствует разливу Нила, разливы которого приносили на поля ил, который повышал плодородие полей. Очевидно, что технология Габера-Боша более экологична и экономична. Полагаю, что это изобретение спасло от голодной смерти больше людей. Политики, же эффективно совершали массовые убийства и в древности. К тому же плохо ли то что война затянулась? Война бы все равно была, а увеличение сроков это благо, так как чем дольше идет процесс, тем сильнее термодинамический контроль и слабее кинетический. Следовательно, Карл Бош и Фриц Габер сделали войну более доброй.

Габеру ставится в обвинение, что он изобрел боевые отравляющие вещества. Но плохо ли это? Ведь человеку противостоят силы природы, с коими иначе не справится. Враги могут быть снаружи. Тогда человек применяет пестициды. Враги могут быть внутри человека. Тогда человек применяет антибиотики и противовирусные препараты. Врагом может быть он сам (онкология). Здесь связь с боевыми отравляющими веществами прослеживается наиболее заметно, так как мишень одна и та же. Известны довольно эффективные противораковые препараты ипритурацил и хлоррицин, которые имеют структурное сходство с боевыми отравляющими веществами иприт и рицин соответственно.

Бошу ставится в обвинение, что он, основываясь на технологии Ипатьева, наладил производство синтетического бензина. Но Бош не мог знать, что он тем самым помог третьему рейху. В настоящее время запасы углеводородов на земле подходят к концу. И пока еще неизвестно, что будет дешевле, когда Земное углеводородное сырье закончится: завоз углеводородов на Землю с Титана или уже опробованное производство синтетического бензина.

Карла Боша и Фрица Габера справедливо называть добрыми гениями, и их научная деятельность принесла в мир больше добра, чем зла.

Литература

1. А. С. Садовский. Химия и жизнь XXI век. 2009, 11, 38-41.

2. http://mishmar.info/fric-gaber-geniie-ili-zlodeie.html.

3. http://www.industring.ru/chemical/chemical5.html.

4. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/162313/%D0%98%D0%BF%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B5%D0%B2.

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D6%E8%EA%EB%EE%ED_%C1.

6. http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=6259.

7. http://www.danielcharles.us/haberphotos.html.

8. http://fritz-haber-und-cwaffen.de/.

9. В. И. Атрошенко, С. И. Каргин. Технология азотной кислоты. ГХИ 1949.

10. http://properm.ru/user/5444/blog/13206/.

11. К. Хайнинг. Биографии великих химиков. Москва Мир 1981 г.

Размещено на Allbest.ru