书城自然科学科学故事会
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第14章 纯碱生产200年

“啊,中国造!了不起!”

1926年8月,万国博览会在美国费城召开。博览会大厅的中国展台被围得水泄不通,外国人都竖起大拇指,这么称赞。

当时,正值中国军阀混战,“堂堂华国,被侵于列强”之时,那是什么产品让“高鼻子”们怦然心动呢?

1921年春,美国哥伦比亚大学研究院里,一位中国青年激动地阅读着一封来自祖国的信。这是化工实业家范旭东(1883~1945)先生寄给他的。

信中说,由于第一次世界大战爆发之后纯碱产量大大减少,加上交通受阻,英国一家制造纯碱的公司乘机谋取暴利,纯碱价格涨了七八倍,甚至不给中国供货,以致中国以纯碱为原料的工厂都纷纷倒闭了!

那么,生产纯碱就那么难吗?那时中国自己就不能生产吗?是的。

早在17世纪,人们就从草木灰和盐湖水中提取纯碱,用来生产肥皂、玻璃、纸张等,但是产量显然很有限。

1756年,爆发了以英法争霸为主的全欧洲的战争。由于1760年法国海军的彻底溃败,为法国提供植物碱源的盟国西班牙向英国臣服。

由于西班牙碱源的断绝和英国明令禁止其他各国向法国输入,法国人不得不啃着酸味浓重的黑面包——纯碱的确关系国计民生。当然,它在战争和其他领域中的的重要地位,自然不在话下。

在这种情况下,法国科学院在1775年悬赏12000法郎,征求可大规模生产纯碱的方法。一个叫马厚比的人揭榜了。他用硫酸把食盐转化为硫酸钠之后与焦炭、铁共熔,再在空气中的二氧化碳作用下得到碳酸钠。但他的方法因工艺复杂、成本高,碳酸钠纯度不高等缺点,没有得到推广。其后各届法国政府也如此悬赏,一直持续到拿破仑(1769~1821)时代。如梭的岁月一年年流逝,却依然没有“真正的英雄”,于是法国科学院和政府又加大了奖金数额,但“涛声依旧”。

1788年,“真正的英雄”——法国医生路布兰(1742~1806)终于走进“江湖”。他首创从工厂里用食盐和硫酸生产纯碱的“路布兰法”,在一定程度上缓解了“碱荒”。

这里,还有一个“墙内开花墙外香”的故事。在法兰西因战乱缺乏硫酸而不能迅速推广的路布兰法,却渡过英吉列海峡在敌国英国大放异彩:1814年,工程师洛希把路布兰法介绍到英国,而英国政府又在1823年豁免盐税……

但是,路布兰法存在生产过程不连续、劳动强度大、纯碱含杂质多、煤耗很大、设备易腐蚀等许多缺点。

制纯碱的第二种重要方法,是比利时化学家索尔维(1838~1922)在1862年取得专利的“索尔维制碱法”,或称“氨碱法”。氨碱法原料便宜,副产品氨和二氧化碳可循环使用,可连续生产,产品纯碱纯度高——此时才被称为“纯碱”,产量、质量也高,成本低,所以逐渐将路布兰法淘汰。1873年,索尔维公司生产的纯碱获得了维也纳国际博览会的质量纯净荣誉奖。到了20世纪20年代,氨碱法已全面取代了路布兰法。

但是,正因为氨碱法有这么多优点,所以技术被制造商严格控制,不让有丝毫泄露。利用氨碱法专利,英国卜内门公司从19世纪末就大量(年产量达20万吨)生产纯碱,也因此发了大财。

前面说的收信的中国青年名叫侯德榜(1890~1974)。收信之前8年,他到美国留学,为的是把外国的先进科学技术学到手,来振兴民族工业。他先后在麻省理工学院、纽约哥伦比亚大学研究院学习、研究,最终获得哥伦比亚大学博士学位。

中国工业的发展需要重要的化工原料纯碱,可自己不会生产,完全依靠进口,如今被英国人卡住了脖子,侯德榜真是又担忧又气愤。

同时,范旭东在信中还讲到他决定筹建永利制碱厂,使中国也能生产纯碱,特邀请侯德榜回国担任总工程师,这就是他来信的主要目的。

这当然是件鼓舞人心的大好事。然而对侯德榜来说,确实是十分突然的。因为他这些年一直致力于研究制革,他的博士论文也在美国制革学术刊物上发表,受到国际制革界重视,如果按这条路走下去,定会有所建树。至于对制碱,他并不精通。

可是,当侯德榜想到英商对中国的欺负和垄断,想到范旭东的爱国精神,他心潮澎湃,热血沸腾,毅然做出放下制革专业的决定,决心要振兴中国的纯碱工业。

1921年10月,侯德榜毫不犹豫地登上了回国的路程,担任了永利制碱厂总工程师,决心创建中国第一家制碱工厂。

由于外国制造商的垄断封锁,侯德榜只了解索尔维制碱法以食盐、石灰石、氨为主要原料,其他得不到半点技术资料。一切都只好靠自己来摸索研究。

侯德榜满怀打破外国垄断,一定要靠中国自己的力量生产出纯碱的豪情壮志,不断地刻苦研究、实验、探索,终于建成了中国、也是亚洲第一家用索尔维法制碱的永利制碱厂,并正式生产出“红三角”牌纯碱!

又经过不断的改进,终于在1926年6月29日生产出碳酸钠含量达到99%以上的纯碱。中国人从此打破了英商对纯碱的垄断!

1926年8月,中国生产的“红三角”牌纯碱,在美国费城的万国博览会上得到称赞之后,获得金质奖章。

这里,顺便介绍一下又名世界博览会(简称“世博会”)的万国博览会。它首先是由英国于1851年5月1日在伦敦的“水晶宫”(后毁于大火)开始举办的,当时叫“伟大的博览会”(英语Great Exhibition)。由于这第一届博览会以工业产品为主,所以这届博览会又叫“伦敦万国工业产品大博览会”——中国则译为“炫奇会”。中国的徐荣村(1822~?)也参加了这届博览会,并以“荣记湖丝”(蚕丝)荣获金、银大奖。

但是,氨碱法有食盐利用率仅70%、产生用途不大的副产物氯化钙等缺点,所以各国化学家又作了新的改进。比如,德国格鲁德教授和吕普曼博士在1924年研究了一种称为“察安法”或“中间盐法”的一种新循环方法。这种方法的食盐利用率已达90%~95%。

侯德榜没有停留在这些方法面前裹足不前。1939年,他发明了“侯氏制碱法”即“联碱法”。

联碱法的创新在于,它把察安法的单一母液循环改为双母液间的双向循环,将合成氨与氨碱法两个工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵(联碱法由此得名)。联碱法的原料是氨、二氧化碳和食盐。这种方法的优点是,氯化钠的利用率提高到96%以上,综合利用了合成氨厂的二氧化碳,节省了蒸氨塔、石灰窑等设备,没有由蒸氨塔出来的难以处理的废料,成本更加低廉。所以,联碱法已经成为现代生产纯碱(和氯化铵)的主流方法。

1943年,侯德榜被英国化学工业学会选为名誉会员。而此前的1933年,他在纽约出版了《纯碱制造》一书,无私地向全世界公布了保密70年之久的索尔维制碱法,得到全世界“谢谢中国人”的赞誉。

侯德榜是本世纪著名制碱专家、中国制碱工业奠基人。解放以后,他历任科协副主席、化工学会理事长、化工部副部长等要职。他还被选为英国皇家学会、美国机械学会和化工学会的会员。