За свои работы по развитию методов проведения химических реакций при высоких давлениях в 1931 г. Бош получил Нобелевскую премию[226]. В 1916 г. Бош стал членом правления БАСФ и непосредственно способствовал монополизации химической промышленности. Умер Бош в 1940 г. в Гейдельберге.
В начале XX в. Бош и Габер занялись совместными поисками наиболее выгодных катализаторов и установили, что скорость образования аммиака достигает наибольших значений при использовании в качестве катализаторов осмия и урана (и их солей) при температурах 500-600° С и давлениях 100-250 атм. Выходы при этом составляют около 6% . Концерн БАСФ сразу же обеспечил себя всеми известными в то время запасами осмия, заплатив за это 400 000 марок.
Контактная печь для синтеза аммиака (1920 г.)
Одновременно продолжался поиск других веществ, пригодных для использования в качестве катализаторов. К 1912 г. Алвин Митташ провел 6500 опытов с 2500 различными катализаторами. К началу 1919 г. число опытов достигло 10 000, а число катализаторов -4000. Наконец было установлено, что наиболее удобным катализатором является полученное при плавлении, частично окисленное железо, которое содержало примеси оксидов алюминия и калия. Таким образом, А. Митташ обнаружил новый вид катализаторов — смешанные катализаторы, активизирующее действие которых одновременно открыл и В. Н. Ипатьев.
Завод по производству аммиака (Мерзебург, 1920 г.)
Помимо поисков наилучших катализаторов надо было решить множество других проблем: физико-химических (выбор оптимальных давлений, скоростей газовых потоков и температур) и технических (создание наиболее удобных аппаратов). Особенные осложнения были вызваны тем, что водород реагировал с углеродом, содержащимся в стальных трубах, по которым под давлением шел газ. Бош сумел разрешить эту проблему, предложив для выдерживающих высокие давления стальных труб внутренние покрытия из мягкой низкоуглеродистой стали. Отдельные стадии проведения этого процесса были подробно описаны Митташем [104].
Резервуары для аммиачных растворов (1920 г.)
В 1911г. была сдана в эксплуатацию первая небольшая опытная установка синтеза аммиака. Когда после некоторых усовершенствований процесса выходы аммиака увеличились, в г. Оппау был построен первый завод, принадлежавшей БАСФ. В конце лета 1915 г. этот завод начал производить ежедневно до 10 т аммиака. Дальнейшее улучшение технологии позволило в 1915 г. довести годовой выпуск аммиака до 35 000 т. Наконец, в 1916 г. был построен еще один завод в г. Лейна (вблизи Мерзебурга).
Небольшая перегонная установка (1910 г.)
Аммиак можно было использовать не только для получения удобрений, но и для производства взрывчатых веществ. И именно поэтому правительства Австро-Венгрии и Германии смогли продолжать первую мировую войну, принесшую неисчислимые страдания и беды многим народам. После окончания войны метод Габера — Боша мог быть вновь использован для производства удобрений.
Габер, Бош и Митташ добились поразительного научного и технического успеха: из такого имеющегося в неограниченном количестве сырья, как атмосферный азот, стало возможным получать любые количества аммиака — важнейшего для экономики вещества.
Благодаря производству удобрений можно было предотвращать неурожаи, вызываемые истощением почв. Благодаря аграрно-научным и аграрно-техническим мероприятиям удалось значительно повысить продуктивность каждого гектара земли и тем самым резко увеличить производство продуктов питания.
Синтез красителей
Анилин[227]
Синтез органических красителей явился результатом развития органической химии, исследования многочисленных соединений, выяснения их строения и разработки методов искусственного получения многих из них в лаборатории. Традиционный способ получения красителей — красного краппа и синего индиго — из растений в 1870-1900-х годах был заменен синтетическим способом получения этих продуктов.
При коксовании угля наряду с другими продуктами образуются газы и каменноугольная смола. Газы использовались для освещения, а смола применялась для получения толя и для проконопачивания судов. Однако большую часть смолы выбрасывали либо в море, либо в отработанные карьеры. И чем больше ее накапливалось, тем острее вставала проблема ее удаления или использования. В 1819 г. Александр Гарден открыл в каменноугольной смоле бесцветное кристаллическое вещество — нафталин. М. Фарадей в 1825 г. обнаружил в сжиженном светильном газе бензол.
226