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化學奇才侯德榜的故事 他是如何創新出新的制鹼的

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化學伴隨着人類社會的發展走到了今天,我們很難得知世界上有多少熱衷於化學的科學家歷盡艱辛、付出的代價——創立分子學說的阿佛加德羅,提出科學原子論的道爾頓,有機結構理論的奠基人凱庫,作爲我國化學家值得一提的是侯氏制鹼法的發明者侯德榜。

化學奇才侯德榜的故事 他是如何創新出新的制鹼的

在許多工業部門,尤其是紡織、肥皂、造紙、玻璃、火藥等行業都需要用大量的鹼。1862年,比利時化學家索爾維實現了氛鹼法的工業化。由於這種新方法能連續生產,產量大,成本低廉,掌握索爾維制鹼法的資本家爲了獨享這項技術成果,採取了嚴格的保密措施。一些專家想探索此項技術的祕密,均以失敗告終。然而,這祕密竟被一箇中國人揭開了。

這個人就是侯德榜,他 1890 年 8 月 9 日出生於福建省閩侯縣一個普通農民家庭。自幼半耕半讀,勤奮好學,有“掛車攻讀”美名——站在水車上車水時,雙肘往橫木上一趴,雙腳踩動水輪,雙手端着書,艱難地苦讀,有時就把書掛在水車的橫木上朗讀。青少年時期的侯德榜,在姑媽資助下,於1906年畢業於福州教會學校英華書院。他有着強烈的求知慾和鑽研精神,對自然科學、工程技術有着濃厚的興趣,專業功底一步一臺階。他博覽羣書,又被保送到上海閩皖鐵路學堂學習。學習三年後畢業,被派往英資津浦鐵路符離集車站當工程練習生。這期間,侯德榜進一步感受到帝國主義憑着技術、經濟的優勢對貧窮落後的中國和中國人民進行殘酷剝削與壓迫,立志要掌握科學技術,用科學和工業來拯救苦難的中國。

化學奇才侯德榜的故事 他是如何創新出新的制鹼的 第2張

不久,他考入北京清華留美預備學堂(清華大學前身)。3年後,年僅23歲的侯德榜便以十門功課總分一千分的特佳成績,獲得了公費留學美國的資格。1913年被保送進美國麻省理工學院化工科學習。1917年獲學士學位,再入普拉特專科學院學習製革,1918年年獲製革化學師文憑。這一年又入哥倫比亞大學研究院研究製革,1919年獲碩士學位,1921年獲博士學位,並在永利制鹼公司任工程師。由於學習成績優異,侯德榜被接納爲美國sigmaxi科學會會員和美國philambdaupsilon化學會會員。侯德榜的博士論文《鐵鹽鞣革》,圍繞鐵鹽的特性以大量數據深入論述了鐵鹽鞣製品易出現不耐溫、粗糙、粒面發脆、易腐、易吸潮和起鹽斑等缺點的主要原因和對策,很有創見。《美國製革化學師協會會刊》特予連載,全文發表,成爲製革界至今廣爲引用的經典文獻之一。

侯德榜實現了中國人制鹼的夢想,爲發展我國的化肥生產的超越做出了巨大貢獻,奠定了現代化學工業大廈的基石。1921年,侯德榜接受永利制鹼公司總經理範旭東的邀聘,離美回國,承擔起重建鹼廠的技術重任。因爲當時制鹼技術被外國公司嚴密壟斷封鎖,所以他必須自己摸索。永利用重金買到一份"蘇爾維法"的簡略資料,他埋頭鑽研,1924年8月13日,永利鹼廠正式開工出鹼。然而這耗費了幾年的心血和投入近200萬銀元產出來的鹼,竟是紅黑相間的劣質品。

原來,之前買來的是一張偷來的圖紙,而圖紙上的方案早已過時。卜內門幸災樂禍地趕來談合作。範旭東毫不猶豫地拒絕了高於建廠資金一倍的收購價。

1926年6月29日,永利生產出超過卜內門的優質鹼。同年8月,在美國費城萬國博覽會上,永利的紅三角牌純鹼被授予金質獎章。在成功狙擊卜內門的價格戰之後,永利真正打破了洋鹼的壟斷。

爲了表彰侯德榜的功績,中國工程學會在1935年將第一塊金牌頒給了他。這一袋袋的純鹼是中華民族的驕傲,它象徵着中國人民的志氣和智慧。

侯德榜在總結自己親身制鹼實踐的基礎上,用英文撰寫了《純鹼製造》(manu-factureofsoda)一書,於1933年在紐約出版,在學術界和工業界產生了深遠影響。1934年,永利公司決定建設兼產合成氨、硝酸、硫酸、硫酸銨的南京錏廠,任命侯德榜爲廠長兼技師長(即總工程師),全面負責籌建。他深知籌建這個聯合企業的複雜性,生產中不但涉及高溫高壓、易燃易爆、強腐蝕、催化反應等高難度技術,而且是當時化工高新技術之最;可是,當時國內基礎薄弱,公司財力有限,難度極大,他卻知難而上。他按照“優質、快速、廉價、愛國”的原則,決定從國外引進關鍵性的技術,招標委託部分重要的設計,選購設備,選聘外國專家。結果,僅用30個月時間,於1937年1月就建成了這座重化工聯合企業,不但一次試車成功,順利投產了,而且技術上達到了當時的國際水平。它給之後引進技術,多快好省地建設工廠提供了很好的經驗。摸索到蘇爾維制鹼法的奧祕,本可以高價出售其專利而大發其財,但是侯德榜主張把這一奧祕公佈於衆,讓世界各國人民共享。爲此侯德榜把制鹼法的全部技術和自己的實踐經驗寫成專著《制鹼》,在美國以英文出版。

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日本侵華的戰火燒到上海、南京時,日本侵略者對位於南京的硫酸銨廠——亞洲第一流的化工廠,垂涎三尺。他們看到永利公司的軍事價值:年產一萬噸硝酸,可以製造幾萬噸烈性炸藥。他們派人企圖收買範旭東和侯德榜,但他倆明確表示,“寧舉喪,不受奠儀”!拒絕“合作”;日本飛機3次轟炸工廠,停產之後,侯德榜又組織職工緊急拆遷設備,並將人員和資料一同送往內地。

抗戰期間,侯德榜率全部員工西遷,在四川峨江岸邊的五通橋建設永利川西化工廠。當時,處境十分困難,侯德榜帶領職工,生產自助,維持公司在川員工的生計;同時,着手籌辦四川鹼廠。由於四川的條件不適於沿用氨鹼法,侯德榜於1939年率隊赴德國考察,準備購買察安法專利。在對方提出辱國的條件下,侯德榜中止談判,發憤自行研究新的制鹼方法。他領導一大批科研設計人員經過艱苦努力,於1941年研究出融合察安法與蘇爾維法兩種方法、制鹼流程與合成氨流程兩種流程於一爐,聯產純鹼與氯化銨化肥的新工藝。1943年完成半工業裝置試驗,但由於戰爭和政局混亂,沒有條件繼續實現工業化而中斷。

南京淪陷時,永利費盡力量建立的永利南京銨廠被日本三井財閥吞沒,並將硝酸設備都拆運到日本。抗戰勝利後,永利接收的南京銨廠,卻只是空樓一座。侯德榜等向國民政府申請,要求前往日本拆運,歸還原物。國民政府當局託詞由盟軍總司令部統一處理賠償,問題久懸不決。侯德榜在《大公報》發表《向日本拆回被劫去的硝酸裝置》的文章,得到了社會輿論的支持。他於1947年7月7日親赴日本,找到盟軍司令麥克·阿瑟,並與遠東經濟委員會據理力爭持續了兩個月,最終得以成套歸還。回國後,他放下一切事務,全力以赴,很快恢復了硝酸生產。

侯德榜深知,蘇爾維制鹼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鹼法,而另闢新路。

爲了探索新的制鹼方法,他首先分析了蘇爾維制鹼法的缺點,發現主要在於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,二者結合才生成了純鹼。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結合生成的氯化鈣,卻都沒有利用上。那麼怎樣才能使另一半成分變廢爲寶呢?他設計了好多方案,但是都被推翻了。後來他想到,能否把蘇爾維制鹼法和合成氨法結合起來,也就是說,制鹼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,讓它沉澱出來。這樣氯化銨既可作爲化工原料,又可以作爲化肥,還可以大大提高食鹽的利用率,同時又省去許多設備,如石灰窯、化灰桶、蒸氨塔等。

設想有了,能否成功還要靠實踐。於是他又帶領技術人員,做起了實驗。經過500多次循環試驗,分析了2000多個樣品,才把試驗搞成功,使設想成爲現實。其方法是:由合成氨廠提供氨和二氧化碳,以食鹽爲原料生產純鹼和氯化銨。將氨通入飽和鹽水中,製成氨鹽水,加入碳(酸)化塔中,同時通過二氧化碳在塔內進行碳酸化反應,生成碳酸氫鈉,煅燒後得到純鹼產品。分離碳酸氫鈉後的母液富含氯化銨,經過加氨、降溫(至10~15℃)冷卻析出一部分氯化銨結晶,再加入固體食鹽進行鹽析,可使絕大部分氯化銨結晶析出,經過濾、分離、乾燥,並加入抗結塊劑,即得產品氯化銨。殘留氯化鈉的母液送回鹽水精製系統循環使用。此法是氨鹼法的重大改革,利用合成氨系統排出的二氧化碳,可以省去龐大、耗能的石灰窯,也可以取消氨鹼法中所用的蒸餾設備,同時獲得兩種工農業需要的產品--純鹼和氯化銨。這個制鹼新方法被命名爲“聯合制鹼法”,它使鹽的利用率從原來的70%一下子提高到96%。也使原來無用的氯化鈣轉化成化肥氯化銨。此外,污染環境的廢物氯化鈣成爲對農作物有用的化肥——氯化銨,還可以減少三分之一的設備,所以它的優越性大大超過了蘇爾維制鹼法,從而開創了世界制鹼工業的新紀元。爾後,中國化學工程師學會一致同意將這一新的聯合制鹼法命名爲“侯氏聯合制鹼法”。就是這個方法把世界制鹼技術水平推向了一個新高度,贏得了國際化工界的極高評價。從此,中國化學工業技術躍上世界舞臺。

新法發明後,侯德榜將侯氏制鹼法公諸於世,在國際上引起了極大的重視。爲此,侯德榜榮獲英國皇家學會、美國化學工程學會、美國機械學會榮譽會員的稱號,併成爲美國機械工程師協會終身榮譽會員。外國的企業和政府也紛紛邀請侯德榜前往解決技術難題。1947年,侯德榜受聘兼任印度塔塔公司總工業顧問,先後5次赴印度爲改進該公司的生產設備和技術出謀劃策,促使這個鹼廠生產出優質純鹼。對此次成功改革帶來的業績,尼赫魯總理訪華時也大加讚揚,並視爲中印兩國人民友誼的典範。1949年,侯德榜第5次赴印期間,得知中共中央領導人很關心永利的事業,希望與他共商國家大計,使其十分感動,力克重重阻礙,繞道泰國、香港、韓國,趕回北京,聶榮臻元帥親自到車站迎接。毛澤東主席在接見他時說:“革命是我們的事業,工業建設要看你們的了!希望共同努力建設一個繁榮富強的新中國。”周恩來總理到永利駐京辦事處探望侯德榜時,讚揚了他的愛國主義精神,並邀請他參加中國人民政治協商會議。侯德榜受到極大鼓舞,決心加倍努力工作,報效祖國。

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1950年,侯德榜任中央財經委員會委員、重工業部技術顧問,當選爲中華全國自然科學聯合會副主席。1952年任公私合營永利化學工業公司總經理。1953年,他參加了民主建國會,並當選第一、二屆民建中央常委。同時,他更加熱衷於科學技術工作,爲發展化學工業日夜操勞。他先後向中央領導人介紹過“永利公司建設十大化工企業的設想”,提出“復興工業的意見”等多項建議。他接連當選第一、二、三屆全國人民代表大會代表。1955年起受聘中國科學院技術科學部委員,他參與了全國化學工業和科技事業的許多重要決策,領導了化工行業許多重大科技活動。在他的建議和指導下,對聯合制鹼新工藝繼續進行補充試驗和中間試驗。

1957年,爲發展小化肥工業,侯德榜倡議用碳化法制取碳酸氫銨。他親自帶隊到上海化工研究院,與技術人員一道,使碳化法氮肥生產新流程獲得成功。這種小氮肥廠,在當時促進了我國的農業生產的發展。

1958年,侯德榜出任化學工業部副部長,當選爲中國科學技術協會副主席。此時,他又提出了碳化法合成氨流程制碳酸氫銨化肥新工藝的設想,並親自領導示範廠的設計、施工、試驗和改進,1965年獲得成功。在各級政府大力支持和廣大職工的共同努力下,陸續推廣建廠1000多座,其產量長期佔全國氮肥總產量一半以上,對我國農業的發展作出了不可磨滅的貢獻。此外,侯德榜在發展磷肥、農藥、聚氯乙烯、化工機械等工業和化工防腐技術,以及傳播交流科學技術,培育科技人才等方面,也作出了許多貢獻。

1972年後,侯德榜的身體虛弱,日漸病重,行動不便,但仍多次要求下廠視察,幫助解決技術問題。他不顧病魔纏身,還經常邀請科技人員到家裏開會,討論小聯鹼技術的完善與發展等問題。他嘔心瀝血,直至生命的最後一刻。

1974年8月26日這位勤奮一生、功績卓著的科學家在北京逝世,終年84歲。朱德、周恩來、葉劍英、郭沫若等領導同志送了花圈,聶榮臻代表中共中央和國務院出席了追悼會。侯德榜勤奮、創新和愛國的一生,一直在激勵後人開拓進取。

侯德榜一生在化工技術上有三大貢獻:首先,揭開了蘇爾維法的祕密,並公佈於衆;其二,創立了中國人自己的制鹼工藝——侯氏制鹼,對世界制鹼工業的發展起了重要作用,是中國化學家對世界文明所作的重大貢獻;其三,便是他爲中國小化肥工業發展做出了不可磨滅的貢獻。侯德榜在緊張、繁忙的工作之餘,不忘著述。他生前發表有關制鹼專著9種,科學論文21篇,其中,《純鹼製造》、《酸和鹼》、《制鹼工學》等都是風行世界的制鹼權威著作。

侯德榜先生並沒走遠,他的精神和風範長留人間,他的愛國情懷和對人類科學事業的無私奉獻,激勵着一代又一代的中國人,爲祖國的繁榮和世界的進步而努力。

侯德榜先生是中國的驕傲!

侯德榜先生是故鄉長空上的耀眼之星!