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:2338 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。