摘要：侯德榜,，我國重化學(xué)工業(yè)的開拓者,。他于上世紀(jì)20年代突破氨堿法制堿技術(shù)的奧秘,，主持建成亞洲第一座純堿廠；30年代領(lǐng)導(dǎo)建成了我國第一座兼產(chǎn)合成氨,、硝酸,、硫酸和硫酸銨的聯(lián)合企業(yè)；四五十年代又發(fā)明了連續(xù)生產(chǎn)純堿與氯化銨的聯(lián)合制堿新工藝,，以及碳化法合成氨流程制碳酸氫銨化肥新工藝,，并使之在60年代實現(xiàn)了工業(yè)化和大面積推廣。
侯德榜一生在化工技術(shù)上有三大貢獻,。第一,，揭開了蘇爾維法的秘密。第二,，創(chuàng)立了中國人自己的制堿工藝——侯氏制堿法,。第三，是他為發(fā)展小化肥工業(yè)所作的貢獻,。
揭開索爾維制堿法的秘密
侯德榜1890年8月9日生于福建閩侯,，1974年8月26日卒于北京。早年考入清華大學(xué)留學(xué)預(yù)備學(xué)堂高等科,。1913年赴美國留學(xué),。1916年畢業(yè)于美國麻省理工學(xué)院化工專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位,。1919年獲美國哥倫比亞大學(xué)制革碩士學(xué)
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1961年,，毛主席接見竺可楨，吳有訓(xùn),，侯德榜等科學(xué)家,。
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在《中國現(xiàn)代科學(xué)家》這套郵票中，第二組是化學(xué)工業(yè)家——侯德榜,。侯德榜是我國化學(xué)工業(yè)奠基人,，與民族工業(yè)家范旭東在塘沽創(chuàng)辦久大精鹽廠和永利堿廠，所產(chǎn)“紅三角”牌純堿享譽全球,，侯氏燒堿法在世界上產(chǎn)生了重大影響,。
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在中國科學(xué)院建院50周年時，刊出了侯德榜畫像和他參建的化工廠
| 位,。1921年獲博士學(xué)位,。
在國外留學(xué)時，侯德榜時刻懷念祖國,，惦記著處于水深火熱中的苦難同胞,。這時候，他在紐約遇到了赴美考察的陳調(diào)甫先生,。陳受愛國實業(yè)家范旭東委托,，為在中國興辦堿業(yè)特地到美國來物色人才,。當(dāng)陳先生介紹一些列強不僅對我國采取技術(shù)封鎖，而且利用我國缺堿而卡我國民族工業(yè)“脖子”的情況時,，具有強烈愛國心的侯德榜馬上表示,，“可以放棄在美國的舒適生活，立即返回祖國,，用自己的知識報效祖國,。”
1921年10月侯德榜回國后,，出任范旭東創(chuàng)辦的永利堿業(yè)公司的技師長(即總工程師),。他深刻地體會到創(chuàng)業(yè)之艱難。要創(chuàng)業(yè)首先需要實干的精神,。他脫下了白領(lǐng)西服,，換上了藍布工作服和膠鞋，身先士卒,，同工人們一起操作,。哪里出現(xiàn)問題，他就出現(xiàn)在哪里,，經(jīng)常干得渾身汗臭,，衣服中散發(fā)出酸味、氨味,。他這種埋頭苦干的作風(fēng)贏得了工人們,、甚至外國技師的贊賞和欽佩。
堿是許多工業(yè)部門,，尤其是紡織,、肥皂、造紙,、玻璃,、火藥等行業(yè)大量采用的原料。古代那種從草木灰中提取堿液,，從鹽湖水中取得天然堿的方法已遠遠不能滿足現(xiàn)代化的需求,。1775年，法國科學(xué)院曾用10萬法郎的懸賞征求可工業(yè)化的制堿方法,。1788年,，勒布蘭提出了以氯化鈉為原料的制堿法,，經(jīng)過4年的努力,，創(chuàng)制了一套完整的生產(chǎn)流程。到了1862年,，比利時化學(xué)家索爾維實現(xiàn)了氨堿法的工業(yè)化,。由于這種新方法能連續(xù)生產(chǎn),，產(chǎn)量大，質(zhì)量高,，省勞動力,，廢物容易處理，成本低廉,，它很快取代了勒布蘭制堿法,。
然而，掌握索爾維制堿法的公司為了獨享此項技術(shù)成果,，他們采取了嚴密的保密措施,，使外人對此新技術(shù)一無所知。一些技術(shù)專家想探索此項技術(shù)秘密,，大都以失敗告終,。不料這一秘密竟被一個中國人運用智慧摸索出來了，這個人就是侯德榜,。
雖然看起來索爾維制堿法的原理很簡單：先把氨氣通入食鹽水,，然后向氨鹽水中通二氧化碳，生產(chǎn)溶解度較小的碳酸氫鈉,。再將碳酸氫鈉過濾出來,，經(jīng)焙燒得到純凈潔白的碳酸鈉。但是具體的生產(chǎn)工藝卻為外國公司所壟斷,，因此侯德榜要掌握此法制堿,，得完全靠自己進行摸索。且不說工藝設(shè)計,、材料選擇,、設(shè)備的挑選和安裝等經(jīng)過的一個又一個難關(guān)，僅從試生產(chǎn)的過程就可略見一斑,。例如干燥鍋結(jié)疤了,，渾圓的鐵鍋在高溫下停止了轉(zhuǎn)動，時間長了后果是很嚴重的,。技師們都急得團團轉(zhuǎn),，這時候侯德榜果敢地拿起玉米棒子粗的大鐵桿往下捅，累得他雙眼直冒金星,，汗水濕透了工裝,。不久他覺得單靠力氣難于解決這一技術(shù)問題，經(jīng)過大家商量,，他們采用加干堿的辦法,，終于使鍋底上的堿疤脫水掉下來，總算克服了困難,。
此后,，侯德榜又從調(diào)換碳酸化塔的水管,，另行設(shè)計分解爐，到多次加強冷卻設(shè)備,，改造過濾機以及處理不斷發(fā)生的生產(chǎn)故障,，他都以探索者的勇氣、生產(chǎn)者的細心和科學(xué)家的嚴謹來對待,。經(jīng)過緊張而又辛苦的幾個寒暑的奮戰(zhàn),，侯德榜終于掌握了索爾維制堿法的各項技術(shù)要領(lǐng)。1924年8月13日,，永利堿廠正式投產(chǎn),。正當(dāng)大家興高采烈地等待雪白的純堿從烘燒干燥爐中出來時，出現(xiàn)在眼前的卻是暗紅色的純堿,。怎么回事,？這無形給大家潑了一盆冰水。作為總工程師的侯德榜冷靜地去尋找事故的原因,，經(jīng)過分析他很快就發(fā)現(xiàn)純堿變成暗紅色是由于鐵銹污染所致,。隨后他們以少量硫化鈉和鐵塔接觸，致使鐵塔內(nèi)表面結(jié)成一層硫化鐵保護膜,，再生產(chǎn)時純堿變成純白色了,。日產(chǎn)180噸純堿的永利堿廠終于矗立在中國大地上。1926年,，永利堿廠生產(chǎn)的紅三角牌純堿在美國費城舉辦的萬國博覽會上榮獲了金質(zhì)獎?wù)�,。這一袋袋的純堿是中華民族的驕傲，它象征著中國人民的志氣和智慧,。
摸索到素爾維制堿法的奧秘,，本可以高價出售其專利而大發(fā)其財，但是和范旭東一樣,，侯德榜主張把這一奧秘公布于眾,，讓世界各國人民共享這一科技成果。他把制堿法的全部技術(shù)和自己的實踐經(jīng)驗寫成專著《制堿》,，于1932年在美國以英文出版,，從此揭開了素爾維制堿法的神秘面紗。
創(chuàng)制“侯式制堿法”
1937年日本帝國主義發(fā)動了侵華戰(zhàn)爭,，他們看中了南京的硫酸銨廠,，為此想收買侯德榜，但是遭到侯德榜的嚴正拒絕,。為了不使工廠遭受破壞,，他決定把工廠遷到四川，新建一個永利川西化工廠。制堿的主要原料是食盆,，也就是氯化鈉，而四川的鹽都是井鹽,，要用竹筒從很深很深的井底一桶桶吊出來,。由于它濃度稀，還要經(jīng)過濃縮才能成為原料,，這樣制食鹽的成本就高了,。另外，蘇爾維制堿法的致命缺點是食鹽利用率不高,，也就是說將有30%的食鹽會被白白地浪費掉,，侯德榜決定不用蘇爾維制堿法，而另辟新路,。
為了探索新的制堿方法,，他首先分析了蘇爾維制堿法的缺點，發(fā)現(xiàn)主要在于原料中各有一半的成分沒有利用上,，只用了食鹽中的鈉和石灰中的碳酸根,，二者結(jié)合才生成了純堿。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結(jié)合生成的氯化鈣,，卻都沒有利用上,。那么怎樣才能使另一半成分變廢為寶呢？他設(shè)計了好多方案,，但是—一都被推翻了,。后來他想到，能否把蘇爾維制堿法和合成氨法結(jié)合起來,，也就是說,，制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化銨加入食鹽水,，讓它沉淀出來,。這樣氯化銨既可作為化工原料，又可以作為化肥,，還可以大大提高食鹽的利用率,，同時又省去許多設(shè)備，如石灰窯,、化灰桶,、蒸氨塔等。
設(shè)想有了,，能否成功還要靠實踐,。于是他又帶領(lǐng)技術(shù)人員，做起了實驗。l次,、2次,、10次、100次……一直進行了500多次試驗,，分析了2000多個樣品,，才把試驗搞成功，使設(shè)想成為了現(xiàn)實,。其方法是：由合成氨廠提供氨和二氧化碳,，以食鹽為原料生產(chǎn)純堿和氯化銨。將氨通入飽和鹽水中,，制成氨鹽水,，加入碳(酸)化塔中，同時通入二氧化碳在塔內(nèi)進行碳酸化反應(yīng),，生成碳酸氫鈉,，煅燒后得到純堿產(chǎn)品。分離碳酸氫鈉后的母液富含氯化銨,，經(jīng)過加氨,、降溫(至10～15℃)冷卻析出一部分氯化銨結(jié)晶，再加入固體食鹽進行鹽析,，可使絕大部分氯化銨結(jié)晶析出,，經(jīng)過濾、分離,、干燥,，并加入抗結(jié)塊劑，即得產(chǎn)品氯化銨,。殘留氯化鈉的母液送回鹽水精制系統(tǒng)循環(huán)使用,。此法是氨堿法的重大改革，利用合成氨系統(tǒng)排出的二氧化碳,，可以省去龐大,、耗能的石灰窯，也可以取消氨堿法中所用的蒸餾設(shè)備,，同時獲得兩種工農(nóng)業(yè)需要的產(chǎn)品——純堿和氯化銨,。這個制堿新方法被命名為“聯(lián)合制堿法”，它使鹽的利用率從原來的70%一下子提高到96%,。此外,，污染環(huán)境的廢物氯化鈣成為對農(nóng)作物有用的化肥——氯化銨，還可以減少1/3設(shè)備,，所以它的優(yōu)越性大大超過了蘇爾維制堿法,，從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元,。1943年，中國化學(xué)工程師學(xué)會一致同意將這一新的聯(lián)合制堿法命名為“侯氏聯(lián)合制堿法”,，又稱侯氏制堿法,，循環(huán)制堿法或雙產(chǎn)品法。
我國化學(xué)工業(yè)的奠基人
眾所周知,，三酸二堿是化學(xué)工業(yè)的基本原料,，僅能生產(chǎn)純堿顯然是不行的。侯德榜開始設(shè)計一個可以同時生產(chǎn)氨,、硫酸,、硝酸和硫酸銨的硫酸銨廠,。建造硫酸銨廠與當(dāng)年永利堿廠的開創(chuàng)不一樣,，不存在技術(shù)保密的問題，所面臨的關(guān)鍵問題是怎么引進國外技術(shù)和選購設(shè)備,，爭取投資少而見效快,。為此侯德榜對整個計劃作了周密的調(diào)查研究。
銨廠的設(shè)計,，應(yīng)該自成系統(tǒng),，完整合理，引進技術(shù)要完全立足于國情,，而不是照搬外國的成套設(shè)備,。在采購設(shè)備中，侯德榜精打細算,。凡是國內(nèi)能夠保證質(zhì)量的,，就自己動手在國內(nèi)解決。進口外國設(shè)備時,，他巧妙地利用了各國廠商之間的競爭,，選擇適用又價廉的設(shè)備，對若干關(guān)鍵設(shè)備,，更是力主擇優(yōu),。在與外商談判和選購設(shè)備時，侯德榜相當(dāng)機智,，如制硫酸的全套設(shè)備是從美國買的,，在買下這套設(shè)備的同時，侯德榜順便索要了硫酸銨的生產(chǎn)工藝圖紙,。掉過頭來,，他又從另一家工廠以廢鋼鐵的價格買下一套硫酸銨生產(chǎn)設(shè)備(時至今日還在運轉(zhuǎn))。這種精明能干連美國的許多經(jīng)理都佩服,。
硫酸銨廠的設(shè)備來自英,、美,、德、瑞士等國的許多廠家,，還有些是本國造的,，最后竟能全部成龍配套，很是不容易的,。它充分顯示了侯德榜的學(xué)識才干和細心經(jīng)營,，正如他自己說的：“要當(dāng)一員稱職的化學(xué)工程師，至少對機電,、建筑要內(nèi)行,。”這也是他的座右銘,，他在給友人的一封信中曾寫道：這些事,，“無一不令人煩悶，設(shè)非隱忍順應(yīng),，將一切辦好,，萬一功虧一簣，使國人從此不敢再談化學(xué)工程,，則吾等成為中國之罪人,。吾人今日只有前進，赴湯蹈火,，亦所弗顧,，其實目前一切困難，在事前早已見及,，故向來未抱絲毫樂觀,，只知責(zé)任所在，拼命為之而已,�,！边@就是侯德榜事業(yè)心的生動寫照。
1957年,，為發(fā)展我國的小化肥工業(yè),，侯德榜倡議用碳化法制取碳酸氫銨，他親自帶隊到上�,；ぱ芯吭�,，與技術(shù)人員一道，使碳化法氮肥生產(chǎn)新流程獲得成功,，侯德榜是首席發(fā)明人,。當(dāng)時的這種小氮肥廠，對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)曾做出不可磨滅的貢獻,。
(作者單位：東南大學(xué)STS研究中心)
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