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化学奇才侯德榜的故事他是如何创新出新的制碱的

发布时间:2021-02-03 11:07:45 阅读: 来源:枕套厂家

化学奇才侯德榜的故事 他是如何创新出新的制碱的

化学伴随着人类社会的发展走到了今天,我们很难得知世界上有多少热衷于化学的科学家历尽艰辛、付出的代价——创立分子学说的阿佛加德罗,提出科学原子论的道尔顿,有机结构理论的奠基人凯库,作为我国化学家值得一提的是侯氏制碱法的发明者侯德榜。

在许多工业部门,尤其是纺织、肥皂、造纸、玻璃、火药等行业都需要用大量的碱。1862年,比利时化学家索尔维实现了氛碱法的工业化。由于这种新方法能连续生产,产量大,成本低廉,掌握索尔维制碱法的资本家为了独享这项技术成果,采取了严格的保密措施。一些专家想探索此项技术的秘密,均以失败告终。然而,这秘密竟被一个中国人揭开了。

这个人就是侯德榜,他 1890 年 8 月 9 日出生于福建省闽侯县一个普通农民家庭。自幼半耕半读,勤奋好学,有“挂车攻读”美名——站在水车上车水时,双肘往横木上一趴,双脚踩动水轮,双手端着书,艰难地苦读,有时就把书挂在水车的横木上朗读。青少年时期的侯德榜,在姑妈资助下,于1906年毕业于福州教会学校英华书院。他有着强烈的求知欲和钻研精神,对自然科学、工程技术有着浓厚的兴趣,专业功底一步一台阶。他博览群书,又被保送到上海闽皖铁路学堂学习。学习三年后毕业,被派往英资津浦铁路符离集车站当工程练习生。这期间,侯德榜进一步感受到帝国主义凭着技术、经济的优势对贫穷落后的中国和中国人民进行残酷剥削与压迫,立志要掌握科学技术,用科学和工业来拯救苦难的中国。

不久,他考入北京清华留美预备学堂(清华大学前身)。3年后,年仅23岁的侯德榜便以十门功课总分一千分的特佳成绩,获得了公费留学美国的资格。1913年被保送进美国麻省理工学院化工科学习。1917年获学士学位,再入普拉特专科学院学习制革,1918年年获制革化学师文凭。这一年又入哥伦比亚大学研究院研究制革,1919年获硕士学位,1921年获博士学位,并在永利制碱公司任工程师。由于学习成绩优异,侯德榜被接纳为美国sigmaxi科学会会员和美国philambdaupsilon化学会会员。侯德榜的博士论文《铁盐鞣革》,围绕铁盐的特性以大量数据深入论述了铁盐鞣制品易出现不耐温、粗糙、粒面发脆、易腐、易吸潮和起盐斑等缺点的主要原因和对策,很有创见。《美国制革化学师协会会刊》特予连载,全文发表,成为制革界至今广为引用的经典文献之一。

侯德榜实现了中国人制碱的梦想,为发展我国的化肥生产的超越做出了巨大贡献,奠定了现代化学工业大厦的基石。1921年,侯德榜接受永利制碱公司总经理范旭东的邀聘,离美回国,承担起重建碱厂的技术重任。因为当时制碱技术被外国公司严密垄断封锁,所以他必须自己摸索。永利用重金买到一份"苏尔维法"的简略资料,他埋头钻研,1924年8月13日,永利碱厂正式开工出碱。然而这耗费了几年的心血和投入近200万银元产出来的碱,竟是红黑相间的劣质品。

原来,之前买来的是一张偷来的图纸,而图纸上的方案早已过时。卜内门幸灾乐祸地赶来谈合作。范旭东毫不犹豫地拒绝了高于建厂资金一倍的收购价。

1926年6月29日,永利生产出超过卜内门的优质碱。同年8月,在美国费城万国博览会上,永利的红三角牌纯碱被授予金质奖章。在成功狙击卜内门的价格战之后,永利真正打破了洋碱的垄断。

为了表彰侯德榜的功绩,中国工程学会在1935年将第一块金牌颁给了他。这一袋袋的纯碱是中华民族的骄傲,它象征着中国人民的志气和智慧。

侯德榜在总结自己亲身制碱实践的基础上,用英文撰写了《纯碱制造》(manu-factureofsoda)一书,于1933年在纽约出版,在学术界和工业界产生了深远影响。1934年,永利公司决定建设兼产合成氨、硝酸、硫酸、硫酸铵的南京铔厂,任命侯德榜为厂长兼技师长(即总工程师),全面负责筹建。他深知筹建这个联合企业的复杂性,生产中不但涉及高温高压、易燃易爆、强腐蚀、催化反应等高难度技术,而且是当时化工高新技术之最;可是,当时国内基础薄弱,公司财力有限,难度极大,他却知难而上。他按照“优质、快速、廉价、爱国”的原则,决定从国外引进关键性的技术,招标委托部分重要的设计,选购设备,选聘外国专家。结果,仅用30个月时间,于1937年1月就建成了这座重化工联合企业,不但一次试车成功,顺利投产了,而且技术上达到了当时的国际水平。它给之后引进技术,多快好省地建设工厂提供了很好的经验。摸索到苏尔维制碱法的奥秘,本可以高价出售其专利而大发其财,但是侯德榜主张把这一奥秘公布于众,让世界各国人民共享。为此侯德榜把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《制碱》,在美国以英文出版。

日本侵华的战火烧到上海、南京时,日本侵略者对位于南京的硫酸铵厂——亚洲第一流的化工厂,垂涎三尺。他们看到永利公司的军事价值:年产一万吨硝酸,可以制造几万吨烈性炸药。他们派人企图收买范旭东和侯德榜,但他俩明确表示,“宁举丧,不受奠仪”!拒绝“合作”;日本飞机3次轰炸工厂,停产之后,侯德榜又组织职工紧急拆迁设备,并将人员和资料一同送往内地。

抗战期间,侯德榜率全部员工西迁,在四川峨江岸边的五通桥建设永利川西化工厂。当时,处境十分困难,侯德榜带领职工,生产自助,维持公司在川员工的生计;同时,着手筹办四川碱厂。由于四川的条件不适于沿用氨碱法,侯德榜于1939年率队赴德国考察,准备购买察安法专利。在对方提出辱国的条件下,侯德榜中止谈判,发愤自行研究新的制碱方法。他领导一大批科研设计人员经过艰苦努力,于1941年研究出融合察安法与苏尔维法两种方法、制碱流程与合成氨流程两种流程于一炉,联产纯碱与氯化铵化肥的新工艺。1943年完成半工业装置试验,但由于战争和政局混乱,没有条件继续实现工业化而中断。

南京沦陷时,永利费尽力量建立的永利南京铵厂被日本三井财阀吞没,并将硝酸设备都拆运到日本。抗战胜利后,永利接收的南京铵厂,却只是空楼一座。侯德榜等向国民政府申请,要求前往日本拆运,归还原物。国民政府当局托词由盟军总司令部统一处理赔偿,问题久悬不决。侯德榜在《大公报》发表《向日本拆回被劫去的硝酸装置》的文章,得到了社会舆论的支持。他于1947年7月7日亲赴日本,找到盟军司令麦克·阿瑟,并与远东经济委员会据理力争持续了两个月,最终得以成套归还。回国后,他放下一切事务,全力以赴,很快恢复了硝酸生产。

侯德榜深知,苏尔维制碱法的致命缺点是食盐利用率不高,也就是说将有30%的食盐会被白白地浪费掉,侯德榜决定不用苏尔维制碱法,而另辟新路。

为了探索新的制碱方法,他首先分析了苏尔维制碱法的缺点,发现主要在于原料中各有一半的成分没有利用上,只用了食盐中的钠和石灰中的碳酸根,二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成的氯化钙,却都没有利用上。那么怎样才能使另一半成分变废为宝呢?他设计了好多方案,但是都被推翻了。后来他想到,能否把苏尔维制碱法和合成氨法结合起来,也就是说,制碱用的氨和二氧化碳直接由氨厂提供,滤液中的氯化铵加入食盐水,让它沉淀出来。这样氯化铵既可作为化工原料,又可以作为化肥,还可以大大提高食盐的利用率,同时又省去许多设备,如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。

设想有了,能否成功还要靠实践。于是他又带领技术人员,做起了实验。经过500多次循环试验,分析了2000多个样品,才把试验搞成功,使设想成为现实。其方法是:由合成氨厂提供氨和二氧化碳,以食盐为原料生产纯碱和氯化铵。将氨通入饱和盐水中,制成氨盐水,加入碳(酸)化塔中,同时通过二氧化碳在塔内进行碳酸化反应,生成碳酸氢钠,煅烧后得到纯碱产品。分离碳酸氢钠后的母液富含氯化铵,经过加氨、降温(至10~15℃)冷却析出一部分氯化铵结晶,再加入固体食盐进行盐析,可使绝大部分氯化铵结晶析出,经过滤、分离、干燥,并加入抗结块剂,即得产品氯化铵。残留氯化钠的母液送回盐水精制系统循环使用。此法是氨碱法的重大改革,利用合成氨系统排出的二氧化碳,可以省去庞大、耗能的石灰窑,也可以取消氨碱法中所用的蒸馏设备,同时获得两种工农业需要的产品--纯碱和氯化铵。这个制碱新方法被命名为“联合制碱法”,它使盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。也使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵。此外,污染环境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵,还可以减少三分之一的设备,所以它的优越性大大超过了苏尔维制碱法,从而开创了世界制碱工业的新纪元。尔后,中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。就是这个方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度,赢得了国际化工界的极高评价。从此,中国化学工业技术跃上世界舞台。

新法发明后,侯德榜将侯氏制碱法公诸于世,在国际上引起了极大的重视。为此,侯德榜荣获英国皇家学会、美国化学工程学会、美国机械学会荣誉会员的称号,并成为美国机械工程师协会终身荣誉会员。外国的企业和政府也纷纷邀请侯德榜前往解决技术难题。1947年,侯德榜受聘兼任印度塔塔公司总工业顾问,先后5次赴印度为改进该公司的生产设备和技术出谋划策,促使这个碱厂生产出优质纯碱。对此次成功改革带来的业绩,尼赫鲁总理访华时也大加赞扬,并视为中印两国人民友谊的典范。1949年,侯德榜第5次赴印期间,得知中共中央领导人很关心永利的事业,希望与他共商国家大计,使其十分感动,力克重重阻碍,绕道泰国、香港、韩国,赶回北京,聂荣臻元帅亲自到车站迎接。毛泽东主席在接见他时说:“革命是我们的事业,工业建设要看你们的了!希望共同努力建设一个繁荣富强的新中国。”周恩来总理到永利驻京办事处探望侯德榜时,赞扬了他的爱国主义精神,并邀请他参加中国人民政治协商会议。侯德榜受到极大鼓舞,决心加倍努力工作,报效祖国。

1950年,侯德榜任中央财经委员会委员、重工业部技术顾问,当选为中华全国自然科学联合会副主席。1952年任公私合营永利化学工业公司总经理。1953年,他参加了民主建国会,并当选第一、二届民建中央常委。同时,他更加热衷于科学技术工作,为发展化学工业日夜操劳。他先后向中央领导人介绍过“永利公司建设十大化工企业的设想”,提出“复兴工业的意见”等多项建议。他接连当选第一、二、三届全国人民代表大会代表。1955年起受聘中国科学院技术科学部委员,他参与了全国化学工业和科技事业的许多重要决策,领导了化工行业许多重大科技活动。在他的建议和指导下,对联合制碱新工艺继续进行补充试验和中间试验。

1957年,为发展小化肥工业,侯德榜倡议用碳化法制取碳酸氢铵。他亲自带队到上海化工研究院,与技术人员一道,使碳化法氮肥生产新流程获得成功。这种小氮肥厂,在当时促进了我国的农业生产的发展。

1958年,侯德榜出任化学工业部副部长,当选为中国科学技术协会副主席。此时,他又提出了碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥新工艺的设想,并亲自领导示范厂的设计、施工、试验和改进,1965年获得成功。在各级政府大力支持和广大职工的共同努力下,陆续推广建厂1000多座,其产量长期占全国氮肥总产量一半以上,对我国农业的发展作出了不可磨灭的贡献。此外,侯德榜在发展磷肥、农药、聚氯乙烯、化工机械等工业和化工防腐技术,以及传播交流科学技术,培育科技人才等方面,也作出了许多贡献。

1972年后,侯德榜的身体虚弱,日渐病重,行动不便,但仍多次要求下厂视察,帮助解决技术问题。他不顾病魔缠身,还经常邀请科技人员到家里开会,讨论小联碱技术的完善与发展等问题。他呕心沥血,直至生命的最后一刻。

1974年8月26日这位勤奋一生、功绩卓著的科学家在北京逝世,终年84岁。朱德、周恩来、叶剑英、郭沫若等领导同志送了花圈,聂荣臻代表中共中央和国务院出席了追悼会。侯德榜勤奋、创新和爱国的一生,一直在激励后人开拓进取。

侯德榜一生在化工技术上有三大贡献:首先,揭开了苏尔维法的秘密,并公布于众;其二,创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱,对世界制碱工业的发展起了重要作用,是中国化学家对世界文明所作的重大贡献;其三,便是他为中国小化肥工业发展做出了不可磨灭的贡献。侯德榜在紧张、繁忙的工作之余,不忘著述。他生前发表有关制碱专著9种,科学论文21篇,其中,《纯碱制造》、《酸和碱》、《制碱工学》等都是风行世界的制碱权威著作。

侯德榜先生并没走远,他的精神和风范长留人间,他的爱国情怀和对人类科学事业的无私奉献,激励着一代又一代的中国人,为祖国的繁荣和世界的进步而努力。

侯德榜先生是中国的骄傲!

侯德榜先生是故乡长空上的耀眼之星!

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