尿素的前世今生 尿素的产生


尿素的前世今生 尿素的产生

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新疆尿素一路上扬,暴涨了40%,农民现在的投资三座大山都上涨了,土地价格上涨40%,水资源费价格上涨100%,肥料中尿素价格上涨了40% 。成本攀升了几百元每亩 。


土地价格上涨是因为高标准农田建设,大量补贴涌入造成的局部失控 。


水资源费上涨是大势所趋 。


这个尿素上涨,很多人特别的反感,光是新疆的尿素年生产量达到570万吨,去掉工业化用100万吨,完全富余的,结果出乎预料的上涨价格,让很多老百姓苦不堪言 。


很多人问一个问题:


氮是生命之源,氮肥是不可或缺的 。


尿素这么贵,现在硫酸铵的价格非常低,是否可以替代 。


是这样的,如果从原理上来说,硫酸铵的含氮量大体在20%左右,如果您是用2.3公斤替代一公斤是可以替代的 。


尿素在脲酶的作用下,水解成为碳酸氢铵被植物吸收利用,可以这样描述,其实尿素的最终作用机理是铵态氮 。


所以,硫酸铵、碳酸氢铵是可以替代的 。


说到尿素呢,我们倒是可以和大家聊一聊尿素的前世今生 。


尿素首先,是一个有机物 。在1828年之前,有机物被全世界认为是上帝做出来的,因为里面有生命力,这个说法直到德国化学家 弗里德里希·维勒把尿素人工合成之后,这个说法才结束 。这个是一个化学历史上非常出名的人物,他在这一年还搞出来铍这个东西,这个东西大家可能不太了解,在一个世纪时候,这个铍已经广泛应用于原子能的非常重要的东西,这个东西具有强悍的让快中子减速的功能,有条件使裂变持续 。
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但是,虽然尿素是 弗里德里希·维勒进行人工合成的,但是他的合成路线是:氰酸+氨水路线,如果都是这个路线的话,大家也就用不起尿素了 。这个路线非常昂贵 。
对了,普及一下,1828年是我们国家的道光8年,道光20年,1840年鸦片战争开始,是我们国家的近代史开端 。也就是说,在这个时候尿素人工合成的年代,我们还称为古代 。


尿素正式开始进入农业领域要到1900年之后了,还是德国的科学家进行的 。之间的过程比较漫长 。


德国化学家李比希奠定了(Justus von Liebig,1803-1873) 提出的“矿物营养理论”奠定了农业化学的基础 。这个时候,他说秘鲁的鸟粪氮磷钾三种元素比较多,最适合土壤,我们称这个时间段为鸟粪的繁荣时代,后来,氮肥的效果突出,智利的硝石比较多,爆发了著名的南太平洋战争 。


而这个时候对硝酸盐价格不断抬升最为叫苦不迭的当数德国人:


因此,那时候大家都普遍去智利购买硝酸钠含量较高的“智利硝石” 。对于英国来说,这个问题不大,但是对于海外殖民地少,海军弱的德国就是非常严重的问题了 。大家看历史的时候,是否发现,殖民地英国,法国,西班牙,葡萄牙,荷兰等国家都有很多,但是德国的相对来说比较少 。德国缺乏海外殖民地,人口众多且土地贫瘠,农业急需大量氮肥,同时德国的化学工业也需要大量硝酸盐原料 。正是因为这个原因,所以,哈珀开始受资助研发合成氨工艺 。


为了维系自身的粮食安全和原料安全,德国化学家积极开展了一系列合成化肥的办法 。


大家很好奇一件事情,就是为什么第一次世界大战和第二次世界大战都是德国发起的,这个里面除了政治因素之外,还需要考虑一个重要因素:工业化的因素,也叫做战争潜力 。工业化因素中,最为重要的是炸药 。而炸药的合成路线中,注明了就是合成氨工业 。合成氨就是德国化学家哈珀发明的 。


1900年以前,硝酸铵最常用的生产工艺是硝酸钠和浓硫酸加热制取硝酸蒸汽 。这是一个复分解反应 。
NaNO3+H2SO4=加热=NaSO4+HNO3↑




当然,他发明合成氨可不仅仅为了农业,更重要的是为了军事用途 。自古耕战不分家的 。德国受制于殖民地少,所以很大的情况下,需要让本部的土地得到产量提升,同时,军事力量得到了极大的提升 。


采用炼焦工业的水煤气(CO和H2的混合物),先通过CO和H2O的反应将CO转为H2和CO2,然后用二氧化碳吸附剂(比如氢氧化钠)吸收二氧化碳,将纯净的氢气和空气液化分离的氮气加温加压,通过催化剂,即可生产出氨气 。