摘要：侯德榜，我國(guó)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(guó)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(shí)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(xiàn)。第一,，揭開了蘇爾維法的秘密,。第二，創(chuàng)立了中國(guó)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(xiàn)。
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(guó)留學(xué),。1916年畢業(yè)于美國(guó)麻省理工學(xué)院化工專業(yè),，獲學(xué)士學(xué)位。1919年獲美國(guó)哥倫比亞大學(xué)制革碩士學(xué)
|
1961年,，毛主席接見竺可楨,，吳有訓(xùn)，侯德榜等科學(xué)家,。
|
|
在《中國(guó)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(guó)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(yù)全球，侯氏燒堿法在世界上產(chǎn)生了重大影響,。
|
|
在中國(guó)科學(xué)院建院50周年時(shí),，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(guó)外留學(xué)時(shí),，侯德榜時(shí)刻懷念祖國(guó)，惦記著處于水深火熱中的苦難同胞,。這時(shí)候,，他在紐約遇到了赴美考察的陳調(diào)甫先生。陳受愛國(guó)實(shí)業(yè)家范旭東委托,，為在中國(guó)興辦堿業(yè)特地到美國(guó)來物色人才,。當(dāng)陳先生介紹一些列強(qiáng)不僅對(duì)我國(guó)采取技術(shù)封鎖，而且利用我國(guó)缺堿而卡我國(guó)民族工業(yè)“脖子”的情況時(shí)，具有強(qiáng)烈愛國(guó)心的侯德榜馬上表示,，“可以放棄在美國(guó)的舒適生活,，立即返回祖國(guó)，用自己的知識(shí)報(bào)效祖國(guó),�,！�
1921年10月侯德榜回國(guó)后，出任范旭東創(chuàng)辦的永利堿業(yè)公司的技師長(zhǎng)(即總工程師),。他深刻地體會(huì)到創(chuàng)業(yè)之艱難,。要?jiǎng)?chuàng)業(yè)首先需要實(shí)干的精神。他脫下了白領(lǐng)西服,，換上了藍(lán)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(guó)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化的需求,。1775年,，法國(guó)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(shí)化學(xué)家索爾維實(shí)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(dòng)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(dú)享此項(xiàng)技術(shù)成果，他們采取了嚴(yán)密的保密措施,，使外人對(duì)此新技術(shù)一無所知,。一些技術(shù)專家想探索此項(xiàng)技術(shù)秘密，大都以失敗告終,。不料這一秘密竟被一個(gè)中國(guó)人運(yùn)用智慧摸索出來了,，這個(gè)人就是侯德榜。
雖然看起來索爾維制堿法的原理很簡(jiǎn)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(guó)公司所壟斷，因此侯德榜要掌握此法制堿,，得完全靠自己進(jìn)行摸索,。且不說工藝設(shè)計(jì)、材料選擇,、設(shè)備的挑選和安裝等經(jīng)過的一個(gè)又一個(gè)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(dòng),，時(shí)間長(zhǎng)了后果是很嚴(yán)重的。技師們都急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn),，這時(shí)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(jì)分解爐,，到多次加強(qiáng)冷卻設(shè)備，改造過濾機(jī)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(xì)心和科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)來對(duì)待。經(jīng)過緊張而又辛苦的幾個(gè)寒暑的奮戰(zhàn),，侯德榜終于掌握了索爾維制堿法的各項(xiàng)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(shí),，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(hù)膜，再生產(chǎn)時(shí)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(guó)大地上,。1926年，永利堿廠生產(chǎn)的紅三角牌純堿在美國(guó)費(fèi)城舉辦的萬國(guó)博覽會(huì)上榮獲了金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)�,。這一袋袋的純堿是中華民族的驕傲,，它象征著中國(guó)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(jià)出售其專利而大發(fā)其財(cái),，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(guó)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)寫成專著《制堿》，于1932年在美國(guó)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(guó)主義發(fā)動(dòng)了侵華戰(zhàn)爭(zhēng)，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(yán)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(gè)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(diǎn)是食鹽利用率不高，也就是說將有30%的食鹽會(huì)被白白地浪費(fèi)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(diǎn),，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(jì)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(shí)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(shí)踐,。于是他又帶領(lǐng)技術(shù)人員,，做起了實(shí)驗(yàn)。l次,、2次,、10次,、100次……一直進(jìn)行了500多次試驗(yàn)，分析了2000多個(gè)樣品,，才把試驗(yàn)搞成功,，使設(shè)想成為了現(xiàn)實(shí)。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(shí)通入二氧化碳在塔內(nèi)進(jìn)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(jìn)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(shí)獲得兩種工農(nóng)業(yè)需要的產(chǎn)品——純堿和氯化銨,。這個(gè)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(duì)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(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)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(guó)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(jì)一個(gè)可以同時(shí)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(jìn)國(guó)外技術(shù)和選購(gòu)設(shè)備,，爭(zhēng)取投資少而見效快。為此侯德榜對(duì)整個(gè)計(jì)劃作了周密的調(diào)查研究,。
銨廠的設(shè)計(jì)，應(yīng)該自成系統(tǒng),，完整合理,，引進(jìn)技術(shù)要完全立足于國(guó)情，而不是照搬外國(guó)的成套設(shè)備,。在采購(gòu)設(shè)備中,，侯德榜精打細(xì)算。凡是國(guó)內(nèi)能夠保證質(zhì)量的,，就自己動(dòng)手在國(guó)內(nèi)解決,。進(jìn)口外國(guó)設(shè)備時(shí)，他巧妙地利用了各國(guó)廠商之間的競(jìng)爭(zhēng),，選擇適用又價(jià)廉的設(shè)備,，對(duì)若干關(guān)鍵設(shè)備，更是力主擇優(yōu),。在與外商談判和選購(gòu)設(shè)備時(shí),，侯德榜相當(dāng)機(jī)智，如制硫酸的全套設(shè)備是從美國(guó)買的,，在買下這套設(shè)備的同時(shí),，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(jià)格買下一套硫酸銨生產(chǎn)設(shè)備(時(shí)至今日還在運(yùn)轉(zhuǎn)),。這種精明能干連美國(guó)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(guó)的許多廠家,，還有些是本國(guó)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(shí)才干和細(xì)心經(jīng)營(yíng),，正如他自己說的：“要當(dāng)一員稱職的化學(xué)工程師,，至少對(duì)機(jī)電、建筑要內(nèi)行,�,！边@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(guó)人從此不敢再談化學(xué)工程，則吾等成為中國(guó)之罪人,。吾人今日只有前進(jìn),，赴湯蹈火，亦所弗顧,，其實(shí)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(dòng)寫照,。
1957年，為發(fā)展我國(guó)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(duì)到上海化工研究院,，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(shí)的這種小氮肥廠,，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)曾做出不可磨滅的貢獻(xiàn)。
(作者單位：東南大學(xué)STS研究中心)
|
|