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第5节

中外科学家发明家丛书:波施 _2-第5节

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毒,使它完全丧失催化活性。其中,毒化作用最强的是硫磺。” 

      “这个情况说明,这就是在我们使用铁矿石作催化剂所进行的历次试验 

中为什么会得到反面结果的症结所在。因为铁矿石里,多多少少总会有一些 

硫化铁的成分。”波施在米塔什博士解释后,又补充了一句。 

     哈伯目不转睛地凝视着排列整齐的催化剂圆柱。 

     用这样简陋粗糙的装置居然能够得出如此令人神往的实验结果! 

     就这样,催化剂的问题算是彻底解决了。既然找到了便宜的催化剂,现 

在就可以放手大量地生产了。 

     但是,制造催化剂圆柱的材料问题怎么解决?怎样才能找到一条出路 

呢?波施用心地观察圆柱爆炸时从上面崩下来的碎钢块,并把它交给克朗茨 

师傅。 

      “请您把这个小钢块切成几个薄片,把表面磨平抛光,达到像镜面一样 

的光洁,然后请您交给我。” 

     克朗茨在门口差一点跟朗涅工程师撞了一个满怀。 

      “这是分析数据,还是没有发现氮在实验中存在。” 

      “这说明没有氮化铁生成,”波施若有所思地在手里翻动着那块薄薄的 

金属片,“朗涅,您瞧瞧,圆柱内部由于和氮氢混合气直接接触,钢的颜色 

已经变浅了。钢的主要成分——珠光体巳经毫无踪影。但是它并非纯铁,而 

是一种质地极脆,又具有白色的物质。这可能是铁和氢生成的一种化合物。” 


… Page 17…

     一个突如其来的猜测使波施恍然大悟,他站了起来,“氢,当然是氢啦! 

劳驾,请您从圆柱的内壁上用锉刮一点钢屑下来,然后送给化验室分析一下 

是否含氢。” 

     分析的结果完全证实了波施的推测。 

     这就是说,在高温下氢气渗入钢中,并脱去钢材中的碳,这时,氢与碳 

生成甲烷,而氢与铁则生成质地很脆的氢化铁。 

      “根据您说的这些,我们只好放弃钢材啦。”弗朗涅说道。 

      “您晓得还有什么材料能够代替钢铁吗?根本没有!”波施有点恼怒地 

说道,“我认为,问题在于应当改变一下它的结构。催化剂圆柱起两个作用: 

一是作为反应的容器,二是保证反应所需的压力,能不能让这两种功能分开 

呢?” 

      “也许在圆柱内壁镶一层衬面会起点作用?因为有了这层衬面就可以避 

免它再和气体直接接触了,对吧?” 

      “蒙一层衬面是不能解决问题的。氢气的扩散能力极强,甚至连最细微 

的小孔它都能钻进去。因此,管中套管才是解决问题的办法。朗涅,咱们从 

头干。内管用铜的,外管用钢的。这样一来,我们就保护住钢材,使其不受 

氢气的作用,从而也就使钢能够保持住原来的强度。” 

     但是,试验未能奏效。铜没有能保护住钢,甚至换成银的隔离管也无济 

于事。 

     现在,大伙只为一件事着急:如何使钢管不受氢气的作用? 

     在每周的星期五所举行的例会上,讨论的也是这个问题。而每星期六召 

开的公司生产会议上,中心议题也只有一个:如何把催化剂圆柱改一改型? 

     在寒冷2月的一个星期六,人们的情绪是忧郁的。 

     尽管做了各种各样的改进,催化剂圆柱也只能坚持3天。这期间如果顺 

当,即令不爆炸也得把圆柱卸掉,扔到废铁堆去。实际上,爆炸仍然时常发 

生,所幸均未造成重大伤亡事故,因为这些试验工作是安装在过去生产氢氨 

化物的旧车间进行的。每只圆柱都用一个特制的钢筋混凝土圆圈围起来,圈 

上盖着钢板,掩住咝咝作响的氢焰火舌——因为氢气一旦与空气接触,转瞬 

之间就会自行燃烧起来。 

     工厂现在像是一个军事演习场,爆炸和失火此起彼伏。但是,试验工作 

一刻不停——圆柱炸坏了,立即换上一个新的,研究工作照常进行。问题是 

每天才生产出400公斤的氨,而且每生产一公斤的氨,就要报废一公斤的钢。 

尽管如此,生产仍然不亏本,因为氨的售价非常高。 

     但是,要使氨的年生产量达到上千吨的水平,就要求催化剂圆柱必须能 

够持续使用几个月,甚至使用几年才成,而不能像现在这样,只能使用几天 

就报销了。 

     波施还建议过一种方案——用含碳量少的熟铁制做一个隔离管。如果 

说,钢材出现裂缝的原因,在于碳与氢相互作用,那么就应当把碳除去,这 

样也就没有必要另找别的结构材料和器具了。 

     结果,问题解决了。波施对这项成果很有把握,现在他总算能过一个安 

心的假日了。天刚刚亮,他就和好友瓦里特·福特兰德博士一起,骑着自行 

车奔向莱茵河沿岸的沼泽地。波施在他家的小工厂里自制了一套捕捉牡蛎和 

蜗牛的新工具,他们此行的目的就是想找个淤泥多的地方试试这套工具是否 

好用。 


… Page 18…

     根据米塔什博士的回忆,波施的业余爱好几乎包括了所有的自然科学领 

域。他对以下各学科中的最新问题都有涉猎:动植物学、生物学、矿物学、 

地质学、植物学、稀土元素化学、天文学和物理学。在海德堡,他自己拥有 

一个设备齐全的天文台。波施研究设计过多种捕捉昆虫的方法,而且效果皆 

佳。 

     波施就是在休假的时候,心里仍然挂念着催化剂圆柱的事。 

      “氢气反正是要进到熟铁里去的,因而,钢罩迟早要受到冲击,终归会 

爆炸的。那么如果预先把钢罩上弄成许多微孔行不行呢?譬如用最细的钻头 

钻成很小很小的眼儿,这样做既不影响钢的强度,而氢气又可以自由地穿过 

小孔直接跑到外围的空间去。结果,钢就不会受到氢气的作用了。” 

     一清早波施就直接来到专利局,他把一张全新结构的图纸摊在桌子上并 

正式地宣布道: 

      “请为我立即办理申请专利权的一切必要手续。” 

     波施在他一生从事的科学和生产活动中,先后取得了114项专利权。 

     随后,波施又到机械加工厂去,以便把任务布置给朗涅工程师。 

     新设计的催化剂圆柱于1911年3月5日正式投入使用,这台圆柱一直连 

续工作到4月底也未出现任何毛病。 

     问题终于解决了。 

     现在可以着手进行大规模的建设了。 



                               五、辉煌时期 



     波施的生活开始进入了一个新阶段,研究各种设计方案,同机械制造方 

面以及炼钢方面的企业进行谈判和磋商。在这期间,波施的工作达到了超乎 

常人所能负担的紧张程度。处处都需要他来过问:主持各种业务会议;亲自 

与供应原材料的公司企业进行谈判;亲自参加和检查设备的安装工作;继续 

负责指导实验室的研究工作。此外,他经常需要到埃森和杜塞尔多夫去出差, 

主要是对各种零件的制造问题给予指示和说明。 

     如果要达到每年固定6000吨氮气的生产水平,那么每分钟就需要把40 

立方米常压下的氮氢混合气压缩到200个大气压。凡是对当时的技术状况十 

分熟悉的科学家和工程师,都认为这个生产目标是无法实现的。 

     然而,人类创造性的潜力是无穷的。 

     1913年9月,生产合成氨和氮肥的工厂正式开工投产。平地上高高矗立 

起巨大的厂房,这里有冷却塔、吸收塔以及合成氨反应柱。这些合成氨反应 

柱,凭借无数的钢管与各部分相通,形成网络,结为整体。从规模来看,这 

确实是一座庞大的巨型工厂。厂内设有生产煤气的发生炉和水蒸气的分厂, 

还有专门把这类混合气加工成氢气和二氧化碳的车间,有压缩空气和制氮车 

间,有专门生产催化剂的车间。此外,还有水塔、贮存氨的仓库、成品(化 

肥)仓库、附属小工厂、实验室……这在当时可算是相当大的企业了。它吞 

进去的是数百吨乌黑的煤炭、水和空气,而生产出来的则是雪白的粉末—— 

硫酸铵。 

     但是,在生产出第一批液态合成氨之后没过几天,又发现了新的难题。 

中和器——由大的圆柱形水槽制成,氨和硫酸在里边进行中和反应——差一 

点把全厂都毁掉。 


… Page 19…

     把氨输送到中和器去的管道尽管都是用铅防护好的,但是仍然出了毛 

病。循环泵也开始受到损坏,发生了渗漏现象。结果,硫酸流进了房间,并 

且淹没了地下室,而氨则挥发到空中,四处弥漫。 

     不过,这些泵和各种装置本来都是以炼焦工业中的焦炉煤气和氨为原料 

生产硫酸铵所使用的通用设备,难道合成氨会另有别的性质不成?当然不 

是。因此,问题的出现可能另有原因,这也许正是需要探索之处。 

     全厂人员——工厂的领导、各部门的负责人、安装工、电工、技师、实 

验员和研究人员统统动员起来了。必须在最短的期限内找到一条出路,摆脱 

眼前这种极其危险且又复杂的处境。 

     经过研究大军的努力奋战,困难很快就被一一克服,工厂又恢复了正常 

生产。传送带不停地运送着合成的硫酸铵,满载产品的列车把宝贵的肥料运 

到德国的各个角落。 

     合成氨顺利投产之后,还有几十个新的技术问题需要解决。全部的生产 

和研究工作都是在合成氨厂厂长卡尔·波施的领导下完成的。社会向工厂提 

出了生产各类化肥新品种的要求。哈伯教授在寄给波施的一封信中也提到了 

这一点。他写道:“您不妨花些力量研究一下其他肥料的生产问题,例如把 

氨转化为硝酸。农业方面的许多专家都认为,硝石 (即硝酸钾)的应用范围 

最广,它的作用是多方面的,而硫酸铵的施用则是有一定范围的。” 

     于是,如何组织和安排好硝酸的生产(将氨转化为硝酸)便成为头等重 

要的任务了。要把氨氧化成氮的氧化物,就必须选择比较便宜的催化剂才成。 

奥斯特瓦尔德曾提出过用铂作催化剂,但由于价格太贵,对于大规模的工业 

生产究竟产生哪些影响,也应当进行全面系统的研究。为此,有人提出应当 

建立农业试验站,同时,必须在全国范围内组织一个联络局,负责向各公司 

提出各种不同的作物应当如何施肥和何时施肥的建议。 

     在路易港和施帕尔之间有一片广阔的温室和暖房,叫做里姆布海尔公爵 

养花房。这里,在汉斯·弗莱斯博士的领导下进行了一系列农业化学方面的 

实验,目的在于通过实践来证明合成化肥的种种优点。 

     波施常常和全家人一起到温室花房一带来度星期天假日,在大自然的怀 

抱中玩上几个小时。他们全家在试验站的开阔的场地上悠闲地漫步,场地四 

周是花坛,而花坛四周便是田野和菜畦,那里种植着马铃薯、黑麦和烟草。 

波施给儿子讲解,为什么有些作物已经变黄,渐近成熟,而另一些作物则长 

势正旺,油绿喜人。…… 

     第一次世界大战爆发了。德国军国主义的战争机器需要大量的炸药,于 

是把波施召到军事作战部来,命令他在几个月之内组织好硝酸的生产。为此, 

或者把设在路易港附近的奥巴乌厂的生产加以扩大,或者另建一座规模更大 

的新厂。 

     新工厂开始动工兴建了。 

     工厂的地址设在距梅尔斯堡不远的一个叫罗纳的小镇旁边。根据计划, 

工厂的生产用水是取自水深而流量大的萨尔河。因为几个褐煤的开采点就在 

附近,同时,罗纳镇又恰巧坐落在法兰克福—莱比锡—柏林的铁路线上,交 

通方便,因此德国军队希望一年之内在这里建起一座巨型工厂。1917年2月 

1日工厂终于正式开工投产。 

     一场殊死的竞赛开始了。 

     一无原料、二无人才,不时有饥寒交迫的工人们暴尸于森林之中,或者 


… Page 20…

毙命于水泥平台之上。战时的法律是极端严厉的。林立在罗纳镇附近的高大 

烟囱于1917年4月底又开始冒出了滚滚的黑烟。 

     在德国宣告投降和战争结束之后,接踵而来的是社会的彻底崩溃,德国 


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