開創制鹼工業的新紀元——侯德榜發明聯合制鹼法

在化學工業中,純鹼是一種重要的化工原料,它的化學名稱又叫“碳酸鈉”,是一種白色的粉末。別小看它,它的用途可大呢!製造肥皂、 玻璃、紙張時要用它;紡紗織布時要用它;鍊鐵、鍊鋼過程中也少不了 它。用它還可以製造出好多好多的化工產品哩!它誕生在化工廠裡,是 用聯合制鹼法生產出來的。這個方法由中國化學工業的先驅侯德榜首 創,所以也叫“侯氏制鹼法”。那末侯德榜是在怎樣情況下研究制鹼法, 又是怎樣創立侯氏制鹼法的呢? 事情得從 17 世紀說起,當時人們在生產玻璃、紙張、肥皂等時已經 知道要用純鹼,但那時的鹼是從草木灰和鹽湖水中提取的,人們還不知 道可以從工廠中生產出來。後來法國一位醫師路布蘭用了 4 年時間,在 1791 年首創了一種純鹼製造法,從此純鹼能源源不斷地人工廠中生產出 來,滿足了當時工業生產的需要。可惜這一方法並不完善,還存在著許多缺點,如生產過程中溫度很高、工人勞動強度很大、煤用得很多、產 品質量也不高等,因此很多人都想改進它。 1862 年,比利時有一位化學家叫蘇爾維,他提出了一種以食鹽、石灰石、氨為主要原料的制鹼方法,這方法叫“氨鹼法”或“蘇爾維制鹼 法”。由於這個方法產量高、質量優、成本低、能連續生產,所以很快 就替代了路布蘭的方法。但這個方法都被製造商嚴格控制住,一點也不 讓它洩露出來,被他人知道。 20 世紀初,當時的中國工業生產也需要純鹼,但自己不會生產,只 能依靠進口。第一次世界大戰時,純鹼產量大大減少,加上交通受阻, 英國一家制造純鹼的公司乘機抬高鹼價,甚至不供貨給中國,致使中國以鹼為原料的工廠只得倒閉、關門。 當時有一位在美國留學的中國學生侯德榜,他學飛很刻苦,成績優 異,在美國學習化學工程已有 8 年,1921 年取得了博士學位,發他聽說 外車資本家如此卡中國人的脖子時,連肺都要氣炸了,他發誓學成回國, 以自己已學到的知識報效祖國,振興中國的民族工業。

1921 年 10 月侯德榜回國了,他任永利鹼業公司總工程師,任務是要創建中國第一家制鹼工廠。當時要生產出鹼,只能按蘇爾維制鹼法生產。 原理說說很簡單,可真正要製造出來可就難了。由於技術封鎖,侯德榜只能靠自己不斷研究、試驗、摸索。經過好長時間的努力,終於設計好了流程,安裝好了設備,接著就開始試生不。誰知一開始就碰到困難。 一天,剛試車不久,高高的蒸氨塔突然晃功得很厲害,並且發出巨響。 大家害怕極了,侯德榜見了馬上喊停車。一檢查,原來所有的管道都被 白色的沉澱物堵住了。怎麼辦?開始他拿大鐵釺捅,累得滿頭大汗,但 也無濟於事。後來,他想出加幹鹼的辦法,才使沉澱物慢慢掉了下來, 終於轉危為安。類似這樣的故障還有很多很多,每次都被他一一排除掉 了。 經過幾年的努力,1924 年 8 月 13 日,中國第一家制鹼廠正式投產了。 那天工人們早早地來到車間,都想親眼目睹中國第一批純鹼的誕生。幾 小時後,不知誰喊了一聲:“出來了!”大家眼睛一齊朝出鹼口望去。 咦?怎麼出來的是紅白相間的鹼?按理應該是雪白的呀!大家的心頭一 涼。這時侯德榜仔細地檢查了設備,原來純鹼出來時遇到了鐵鏽,才使 產品變紅了。原因查出來了,大家都鬆了一口氣,以後改進了設備,終 於製得了純白色的產品。望著白花花的純鹼,侯德榜笑了,他笑得那麼 舒心,幾年的辛苦沒有白費,他終於摸索出蘇爾維制鹼法的奧秘,實現 了自己報效祖國的誓言。

1937 年日本帝國主義發動了侵華戰爭,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。 制鹼的主要原料是食盆,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。由於濃度稀,還要經過濃縮才能成為原料,這樣食鹽成本就高了。另外,蘇爾維制鹼法的致命缺點是 食鹽利用率不高,也就是說有 30%的食鹽要白白地浪費掉,這樣成本就更高了,所以侯德榜決定不用蘇爾維制鹼法,而另闢新路。 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 的比分沒有利用上,只用了食鹽中的鈉和石灰中碳酸根,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了氯化鈣,這個產物都沒有利用上。那麼怎祥才能使另一半成分變廢為寶呢?他想呀想, 設計了好多方案,但是—一都被推翻了。後來他終於想到,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。這氯化銨既 可作為化工原料,又可以作為化肥,這樣可以大大地提高食鹽的利用率, 還可以省去許多設備,例如石灰窯、化灰桶、蒸氨塔等。設想有了,能 否成功還要靠實踐。於是地又帶領技術人員,做起了實驗。l 次、2 次、 10 次、100 次⋯⋯一直進行了 500 多次試驗,還分析了 2000 多個樣品, 才把試驗搞成功,使設想成為了現實。

這個制鹼新方法被命名為“聯合制鹼法”,它使鹽的利用率從原來 的 70%一下子提高到 96%。此外,汙染壞境的廢物氯化鈣成為對農作物有 用的化肥——氯化銨,還可以減少 1/3 設備,所以它的優越性在大超過 了蘇爾維制鹼法,從而開創了世界制鹼工業的新紀元。


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