石油及天然气与"食"有关系吗

本文作者:网络 稿件来源:网络 阅读次数:2633 发布时间:2010-03-27 00:00:00

大家都知道,人们的“衣”、“住”、“行”都离不 开石油和天然气,往往误以为它们与“食”似乎关系不大,殊不知 石油和天然气与现代农业密不可分。发展农业,离不开化肥,化肥中 最主要的是氮肥,而生产 氮肥的原料可以是煤、天然气和石油。天然气为原料最经济。

尿素、硝酸铵 和硫酸铵等无论哪种氮肥都是以氨为原料制成的,所以第 一步都是要先合成出氨来。氨是由3个氢原子和1个氮原 子构成的化合物,氮元素 在空气里大量存在,只是如 何加以分离和利用的问题。而在天 然气和石油中则含有大量氢元素,一般轻 质油品中的含氢量约为15%,而以甲 烷为主要成分的天然气的含氢量高达25%,同时其 中的碳也能与水通过转化变出氢来。

合成氨 首先得制成氢气。制氢有多种方法,其中主 要是蒸汽转化法和部分氧化法。所谓蒸汽转化法,就是将 天然气或轻油在800~900℃高温和 以镍为主要成分的催化剂的作用下,与水蒸 气反应生成氢气和一氧化碳,然后再 进一步用另外一些催化剂把一氧化碳与水蒸气转化为氢气和二氧化碳,接着除 去二氧化碳便是氢气了。这样既 利用了烃类中的氢又利用了水中的氢,可以说是一箭双雕。因为轻 油本身就是很有用的石油产品,用它作 原料来制氢是不经济的,所以目 前蒸汽转化法的原料主要是资源丰富、价格便宜的天然气。

所谓部 分氧化法是指以重油为原料,在高温 下与氧气或富氧空气进行反应,其中一 部分重油完全燃烧,生成二氧化碳,同时放出大量热能,这些热 量又提供给另一部分重油与二氧化碳和水蒸气作用生成一氧化碳和氢气。后面的 步骤就和蒸汽转化法基本相同了。

有了氢气和氮气,要合成 出氨来也不是轻而易举的。制气过 程所得的气含有杂质,不但能腐蚀设备,而且能 使合成氨催化剂失去作用,为此需 经净化处理合成。必须在高达300大气压(30兆帕)左右的压力和500℃左右高温下,采用以 铁为活性成分的高效催化剂,才能取 得满意的转化率。其关键是催化剂,假如没 有高效的催化剂,氢和氮 即使在高温高压下也会视同陌路,长期共处也难结合。

农业上 所用的氮肥中一多半是尿素,尿素是 由氨和二氧化碳反应生成的。它们的 反应温度并不高,大体为180~200℃,而要求 的压力是相当高的,要在140~240大气压(14~24兆帕)。

氨除了作为化肥外,还有许多其他用途。例如氨 可以用于制冷设备中,是最常用的冷冻剂;氨经过 氧化可制成硝酸,硝酸和 氨又可生成硝酸铵,硝酸铵 不仅是肥效极好的氮肥,同时又可制成炸药。

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