被遗忘的英国对哈伯-博斯过程的贡献

政治学家华莱士·塞尔(Wallace Sayre)曾经解释过为什么学术政治如此恶毒。“因为风险很低,”他咆哮道。一些学术纷争始于作者名单。其中是否应该包括一位年轻学者的前导师,他使用前老板的代码进行了计算?那些用仪器收集数据的资深教授呢?然后是名字的顺序。谁先来?去年吗?应该按字母顺序排列吗?与塞尔的格言相反,对于一个年轻的学者来说,风险是最高的。

这种短期关注有其阴暗的一面。如果几年后你的名字被完全遗忘,这一切又有什么关系呢?这就是罗伯特·勒·罗西尼奥尔(Robert Le Rossignol)的命运,他在哈伯-博斯工艺(Haber-Bosch process)发明中的作用,顾名思义,完全被忽视了。多亏了历史学家德里·谢泼德(Deri Sheppard),人们才真正了解勒·罗西尼奥尔的贡献。

宾大的开幕仪式-罗伯特·勒·罗西尼奥尔(右手最右边)

罗西尼奥尔(1884-1976)。

来源:图片由Bucks Free Press提供

英国化学家(图片最右边)。Haber-Bosch过程的贡献者

罗伯特·勒·罗西尼奥尔出生在海峡群岛的泽西岛。他在当时由杰出的实验化学家威廉·拉姆齐领导的伦敦大学学院学习化学。尽管有些人可能会嗤之以鼻,他1905年毕业时“只”获得了一个二等学位,但他在第一年就获得了学院的杰出实验奖。他是一个喜欢修补和建造东西的学生,在工程学院上了一门“力学”课程。他也可能受到了莫里斯·特拉弗斯在拉姆齐实验室里建造的液化氢的装置的启发。毕业时,勒罗西尼奥尔已经在化学动力学和有机合成方面发表了论文,而且可能是一个熟练使用车床或玻璃炬的人。

1906年,他搬到了德国的卡尔斯鲁厄,在那里,弗里茨·哈伯(Fritz Haber)正在进行最初的氨实验。在《勒罗西尼奥尔》中,哈伯很快意识到他有一个非常不同寻常的人,他对化学有信心,就像他对流形和压缩机有信心一样。几个月后,勒罗西尼奥尔成为了哈伯的私人助理。这是最关键的时刻。

勒罗西尼奥尔的圆锥形阀的原始图纸

来源:图片由英国专利局提供

几年前,奥地利实业家马古利斯兄弟在他们的一个工艺过程中观察到了氨气的痕迹。由于警觉到制造人造肥料的商业可能性,他们请哈伯研究一下。他们的提议是如此慷慨,以至于不情愿的哈伯同意了,并让研究生加布里埃尔·范·奥尔特在1200°C的铁催化剂上研究氨、氮和氢在大气压力下的热平衡。当范奥尔特的结果给出了平衡常数的一个范围时,哈伯只报告了在商业上更可行的更高端的值。

热力学大师瓦尔特·能斯特公开表示不同意。根据他的计算,哈伯错了,1907年,他向哈伯发起了一场公开辩论。受到挑战的刺激,哈伯要求勒罗西尼奥尔重复这项工作。勒罗西尼奥尔在不同温度下用几种催化剂进行的实验未能得到理想的结果。在公开辩论中,能斯特系统地破坏了哈伯的结果,但也有点讽刺地建议他们在更高的压力下进行测量。

哈伯一定气坏了。勒·罗西尼奥尔和哈伯现在仔细研究了能斯特的工作,意识到他自己的实验漏洞百出。勒罗西尼奥尔着手扩大实验范围,但对气体流动的细节更加关注。压力如此之高,需要直接从钢瓶中取出气体,而不需要调节器,但用一个简单的切断阀,精细控制是不可能的。另一个被遗忘的人物,技术人员Franz Kirchenbauer, Le Rossignol设计了一种新的阀门,它由一个88°角的精细锥形金属锥组成,旋入锥形阀体。结果是一个狭窄的环形空间,允许气体在精巧的控制下释放,“一个气泡一个气泡地释放,或者把阀门开得更大,以快速的气流释放”。这是第一个真正意义上的“针形”阀门,该设计迅速成为现代工业流量控制的一部分。

随着工作的继续,勒罗西尼奥尔证明了氢氮平衡是良好的。在不同的温度和压力下,哈伯和勒·罗西尼奥尔收集了大量论据,全面反驳了能斯特的说法。当Haber从Auer公司得到一些铀和锇催化剂(manbetx手机客户端3.0, 2015年10月,p51),并发现它们是有效的,勒罗西尼奥尔增加了一个液化器,使反应器中产生的氨可以不断地从系统中除去。

随着工作的继续,勒罗西尼奥尔证明了氢氮平衡是良好的。在不同的温度和压力下,哈伯和勒·罗西尼奥尔收集了大量论据,全面反驳了能斯特的说法。当哈伯得到一些铀和锇催化剂的时候奥尔公司并发现它们是有效的,勒罗西尼奥尔增加了一个液化器,使反应器中产生的氨可以不断地从系统中除去。

1909年7月2日,原型反应堆在巴斯夫参观人员的见证下启动,一夜之间产生了半公斤氨。这是一个巨大的成功。随着重点从实验室转移到规模化,勒·罗西尼奥尔的工作结束了。他加入了欧司朗照明公司,然后在1914年第一次世界大战爆发时被拘留。他被释放了,也许是通过哈伯的干预,战后回到了英国。在那里,他在通用电气公司(General Electric Company)度过了他职业生涯的余生,从事研究工作,他的工资来自氨专利的版税,他是这项专利的联合发明人。

没有证据表明勒·罗西尼奥尔怨恨自己的默默无闻,因为哈伯和卡尔·博什(Carl Bosch)盖过了他的风头。他和他的德国妻子一直是哈伯的朋友,直到哈伯1935年去世,他们一直把自己的财富捐给慈善机构。也许我认识的一些学者可以以勒罗西尼奥尔为榜样;毕竟,风险可能没有你想象的那么高。