在煉金術之後:諾貝爾化學獎獲得者100年圖說:全彩視圖本

第28章 1931年度 卡爾·波斯

　　因實現高壓合成技術而榮獲1931年諾貝爾化學獎

　　卡爾·波斯（德國，1874～1940年），1874年8月27日生於德國科隆。1894年進入夏洛騰堡大學學習冶金工程技術，1896年轉入萊比錫大學學習化學，1898年獲化學博士學位，翌年就職於德國最大的化工企業——巴登苯胺純堿公司（BASF）。在此期間，卡爾·波斯主要從事工業固氮研究，研製出合成氨的催化劑，發明了催化製氫法，設計出大型高壓轉化器，成功地用水煤氣可逆反應獲取合成氨所需的原材料——氫氣，終於讓弗裏茨·哈伯（1918年諾貝爾化學獎獲得者）發明的合成氨法實現了工業化生產，後來把這種合成氨的方法稱為“哈伯-波斯法”。1937年他被推選為威廉皇家協會主席。1940年4月26日，卡爾·波斯逝世於海德堡。

　　卡爾·波斯自幼就對很多事物感興趣。隨著年齡的增長，青年時代的波斯興趣更為廣泛，尤其熱衷於化學。1894年，波斯進入夏洛藤堡工業大學攻讀冶金學和機械工程學，但他卻喜歡有機化學，1896年便轉入萊比錫大學，從師於奧斯特瓦爾德（1909年諾貝爾化學獎獲得者）攻讀化學。1898年，波斯獲萊比錫大學化學博士學位。翌年，波斯受聘於德國當時最大的化工企業——巴登苯胺純堿公司。他改良了原有化工流程和設備，巴登苯胺純堿公司幾年後便擴展為歐洲最大規模的化工巨頭。

　　1909年，德國化學家弗裏茨·哈伯成功地實現了氫-氮混合氣在高溫、高壓及催化劑條件下通過反應器而合成氨，從而實現了氨有價值的工業合成法，當時稱“哈伯法”。“哈伯法”立即被巴登苯胺純堿公司采用。但“哈伯法”實現的轉換率並不高，而且采用昂貴的金屬鋨作催化劑，利潤空間狹小，難以實現大規模工業生產。從1908年開始，波斯與哈伯等經過兩萬多次試驗，終自然狀態下氮循環示意圖於成功地研製出對氣體雜質作用敏感的催化劑，即含少量鉀、鎂、鋁和鈣的鐵催化劑。波斯用合金鋼代替碳鋼製作反應器，解決了在高溫高壓下鋼材脆裂的問題。

　　1913年，世界首個合成氨工廠在巴登苯胺純堿公司建成並投產，很快將日產量提升到30噸，實現了合成氨的工業化生產。這種由哈伯首創，經卡爾·波斯改進的氨合成法後被稱做“哈伯-波斯法”，到1930年這種方法完全取代了電弧固氮法。“一戰”之初，協約國封鎖了德軍製造炸藥所必需的關鍵成分——氨的運輸線，但哈伯與波斯等人成功地將周產量提高到1000噸，這在當時難以想象，從而使德國度過了無限期的封鎖。此後，波斯還參與了用氨製硝酸以及合成甲醇的研究，發明以水煤氣交換反應製取氫氣的高效方法。此外，他還從煤焦油和褐煤中製取汽油，用水煤氣製取氫氣。波斯促進了高壓技術、低溫技術和固體燃料氣化等技術的發展。由於在高壓化學合成技術上的重大貢獻，卡爾·波斯與貝吉烏斯共同分享了1931年諾貝爾化學獎。