中国科学报@硝酸铵简史：生存还是毁灭？中国科学报2020-08-13 10:37:520阅( 三 )
其实 ， 氢气泄漏出来后 ， 只要在空气中的浓度未达到发生爆炸的程度 ， 人们就可以不用管它 。 这意味着在碳素钢圆筒上钻一些小孔 ， 直接把渗透到内衬外侧的少量氢气排放出来并不至于造成太大的危险 。
1911年3月 ， 博施把上述想法付诸实施之后 ， 发现防爆效果非常明显 。 1911年底 ， 日产氨量高达数吨的中试装置终于实现了稳定运行 。 这意味着大规模兴建合成氨工厂的技术可行性已基本具备 。
一战的“催化”
1913年9月 ， 巴斯夫的第一座合成氨工厂在奥堡建成投产 。 巴斯夫合成氨工厂建成投产前 ， 由于氨的产量低且价格昂贵 ， 氨多被用做冷却剂 ， 很少被用做化肥的 。
合成氨工厂建成投产后 ， 氨的产量急速攀升 ， 于是就有必要开拓农村市场 ， 直面与智利硝石的竞争问题了 。 对巴斯夫来讲 ， 最简单的办法就是把氨转化成硫酸铵 。
但是 ， 德国农民用惯了硝酸盐类肥料 ， 不怎么喜欢用硫酸铵 。 这样一来 ， 博施需要考虑如何将氨转化成硝酸 ， 然后再进一步转化成硝酸铵之类肥料 。
但没过多久就爆发了第一次世界大战 。 由于智利硝石多被军方拿去生产炸药了 ， 德国的肥料供应出现了短缺 。 随着硫酸铵销量的增加 ， 巴斯夫必须进一步提高氨的产能 。
实际上 ， 除非对生产装置中的关键设备——合成反应容器进行彻底改造 ， 否则合成氨的产能很难再上一个台阶 。 而军方的炸药需求对巴斯夫合成氨工厂的改建与扩建产生了决定性的影响 。
一战前 ， 德军以为很快就可结束战事 ， 只准备了半年的弹药 。 当军方意识到战争有可能会僵持一段时间之后 ， 便开始思考军火的稳定供应问题 。
战前 ， 在银行界的大力支持下 ， 石灰氮法固氮技术在德国也获得了比较快的发展 。 由于石灰氮很容易转化成生产炸药所需的硝酸 ， 在一些人士的游说下 ， 德国政府决定资助相关企业大规模扩建石灰氮工厂 。
这显然刺痛了哈伯和博施 。 哈伯和博施不能坐视石灰氮法固氮技术的崛起 。 经过一番艰苦探索之后 ， 巴斯夫发现 ， 虽然将氨直接转化成硝酸比较麻烦 ， 但可以比较方便地将其转化成和智利硝石主要成分相同的物质——硝酸钠 。
这意味着只要政府肯投资 ， 巴斯夫即可在短期内大量生产可用于制造炸药的“智利硝石” 。
为此 ， 博施游说德国政府 ， 强调硝酸钠可以很方便地用来生产炸药（硝酸钠和硫酸可以反应生成硝酸） ， 更重要的是用硝酸钠生产炸药的费用远比用石灰氮生产炸药便宜 。 最终博施和德国政府签订了一项协议 ， 承诺半年内完成奥堡合成氨工厂的改造 ， 自1915年5月起每月生产5000吨硝酸钠 。
但巴斯夫开始批量生产“智利硝石”的当月 ， 就遭遇法国空军的大规模轰炸 。 1915年9月 ， 德国政府建议巴斯夫在法国飞机炸不到的德国中部地区建一座比现在的合成氨工厂还要大一倍的第二合成氨工厂 。
1917年4月底 ， 让洛伊纳工厂的大型合成反应塔实现了点火 。 该厂建成当年产量就冲到3.6万吨 ， 战争结束时的年产量急速攀升至16万吨 。
“空气变成面包”的代价
一战后 ， 巴斯夫针对农业生产的需要进行了产品结构调整 。 比起硫酸铵 ， 德国农民更喜欢使用硝酸盐类化肥料 ， 加上用硝酸铵制作肥料还有很多其他方面的优势 ， 故巴斯夫很快就实现了硝酸铵的大规模生产 。
为了便于储存和运输 ， 工厂一般都会对硝酸铵溶液进行浓缩、结晶和造粒处理 。 问题是 ， 硝酸铵颗粒很容易受潮结块 ， 而且对高温的耐受力较差 。 硝酸铵受热分解后会产生大量的氧气、氮氧化物和水蒸气 ， 这些气体在急剧释放的情况下 ， 很有可能会引起爆炸 。
由于巴斯夫对硝酸铵的这一危险性缺乏足够的了解 ， 所以曾在一次粗暴的操作中 ， 引发了一场骇人听闻的大爆炸 。
1921年9月21日上午7时32分 ， 巴斯夫公司奥堡工厂一处存放有4500吨硝酸铵与硫酸铵复合肥料的巨型库房发生猛烈爆炸 ， 爆炸中心形成了一个直径125米、深19米的大坑 。 这次的大爆炸造成奥堡工厂附近的1000多户房屋中的70%被摧毁 。
方圆数十公里内的路德维希港、奥格斯海姆、弗兰肯塔尔等地的建筑物也受到破坏 。 这场灾难造成509人丧生、160人失踪、1952人受伤、7500人无家可归 ， 是德国化学工业史上最大的一次事故 。
因爆炸中心无人生还 ， 直到1925年 ， 奥堡大爆炸的官方调查结果才对外公布 。 德国电视一台称 ， 当时工厂将生产出来的硝酸铵和硫酸铵大量囤积于库房内 ， 准备等市场旺销时上市 。 由于库房里堆积的4500吨硝酸铵和硫酸铵已经固化 ， 于是工人们引爆少量炸药来将其松动 ， 因为“此前类似操作从没有发生过事故” 。
调查还发现 ， 在奥堡大爆炸发生前两个月 ， 德国就发生过运送硝酸铵的货车爆炸事故 ， 但那场事故并没有引起巴斯夫的警惕 。
不过 ， 奥堡大爆炸发生三个月后 ， 奥堡工厂的生产就恢复了 ， 因为太多人食不果腹 ， 急需使用化肥增产粮食 ， 因此人们没有过分苛求成功“将空气变成面包”的巴斯夫公司 。 然而 ， 正是这种宽容 ， 造成了此后的一次又一次的硝酸铵大爆炸 ， 包括这次的贝鲁特港口的硝酸铵大爆炸 。
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