下面就要正式介绍我们故事的第一位主角:纯碱
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纯碱(碳酸钠)现在这种看起来再普通不过的化学品,它的作用不仅仅是躺在千家万户的厨房调料柜里,蒸馒头的时候用上一点。它还是生产玻璃、搪瓷、纸张等众多工业品的化学工业原料,据统计,每生产一吨玻璃需要0.2吨的纯碱。总之,老百姓的衣食住行离不开它,而且用量还很大。
但就像目前中国造不出圆珠笔珠一样尴尬的是,在一百年前,中国人的碳酸钠产业确实技不如人。中国长期依赖英国卜内门公司(Brunner Mond&Co,帝国化学工业集团(ICI)的前身)进口的洋碱,卜内门公司采用的索尔维制碱法在相当长的一段时间内被垄断。
作为一家垄断企业,卜内门公司趁着一战欧亚交通线中断,将中国碱价抬高了七八倍,导致中国以碱为原料的工厂大规模倒闭,普通老百姓也只能以酸馍为食。
在这种情况下,国内实业家开始筹备民族制碱工业,此时,侯德榜生命中的贵人出现了,他是天津人范旭东。
(实业家范旭东先生,图片来自百度百科)
经著名的“状元商人”、实业家张謇推荐,他和苏州三位同仁决定建立碱厂,即为1917年成立的永利碱厂,范旭东在国内运作,苏州人陈调甫赴美取经。但由于索尔维制碱技术被各大公司垄断,中国人能做的只能是在多方走访碰壁的情况下自己摸索。经多方介绍,陈调甫请来外国人主管设计工作,并请当时还在哥伦比亚研究院的侯德榜等几位留学生协助设计。但外国人毕竟不可能全身心投入其中,设计费花出去几万美元只得到一份不太靠谱的图纸,无奈之下,陈调甫带着图纸回国。但侯德榜的踏实认真工作的态度给陈调甫留下深刻的印象,故向范旭东推荐邀请侯德榜回国到永利碱厂工作。
这是一份艰难的抉择,刚刚完成《铁盐鞣革》博士论文的侯德榜,前途一片大好,但经过范旭东的极力邀请,侯德榜忍痛放弃了研究了4年的制革业,投身制碱业。这是侯德榜第三次放弃以前积累、开展全新生活的决定,历史证明,这次决定中国人民值得放鞭炮庆贺。
1921年10月,31岁的侯德榜踏上了回国的邮轮,到天津塘沽的永利碱厂报到。范旭东先生给予侯德榜充分的自主权。
侯德榜面对的课题是用索尔维法制备碳酸钠,但对化学工程师来说,面对的问题远不止技术问题那么简单:由于供货商的不负责任,进口设备先后被烧坏;旧图纸工艺老旧,侯德榜需要逐一摸索技术环节。
终于到了1924年8月,永利碱厂制碱生产线迎来了第一次开车,不少人聚集在出料口,热切盼望着中国碱的出现。
但令人失望的是,出料口只流下了红黑色的碱面,和雪白的洋碱根本没法比。人们大失所望,个别股东甚至拂袖而去。
此时,矛盾集中爆发,股东威胁撤资,永利面临停产,范旭东先生不得不请求董事会坚持最后5分钟;卜内门公司听到永利碱厂开工的消息,大为震惊,收购的意愿被总经理范旭东拒绝之后,卜内门便利用自己的影响力威胁取消工业用盐免税的优惠(食盐是生产碱的原料,当时国内食用盐盐税很高,只有对工业盐减免盐税,永利碱厂才有可能控制成本生存下来),范旭东先生多方运作,终于争取到了“暂免一年”的喘息之机。但无论如何,留给侯德榜的时间已经不多了。
………………
【我只能用一段省略号来代表侯德榜在两次生产线开车之间承担的压力,因为任何的文字都会显得苍白无力。如果读者中有曾奋战在科研一线的博士学位获得者,或者是从零开始建立实体工业的企业家,或许能从这段省略号中感受到几分曾经经历过的失败与苦难。但这段痛苦的经历,终将成为人生最宝贵的财富。】
1926年6月29日,永利碱厂生产线第二次开车,成功采用索尔维法生产碳酸钠!为和土法生产的“口碱”(食用面碱,十水和碳酸钠)和进口的“洋碱”区分,永利碱厂生产的碱被名为“纯碱”,这一叫法沿用至今。
在1926年8月,在美国费城举行的万国博览会(世博会前身)上,中国永利的纯碱,获得“中国工业进步的象征”的评语,荣膺大会金质奖章。
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“红三角”纯碱荣获1926年费城万国博览会金奖证书
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“红三角”纯碱荣获1926年费城万国博览会金奖奖牌
但喜悦并没有持续多久,技术壁垒刚刚突破,价格战又排山倒海而来。英国卜内门公司拿出了作为一家前垄断企业的必备技能,压低价格,拖垮新兴的永利碱厂。永利碱厂面对竞价,不堪重负,再次面临破产。
关键时刻,总经理范旭东“围魏救赵”,利用日本国内三菱、三井两大财团的矛盾,让三井低价代售永利纯碱,将战火引到日本市场,卜内门经不住中国、日本市场腹背受敌,主动与永利碱厂求和,寻求共同定价。永利碱厂最终赢得了这场意志、毅力和智慧的较量,1929年,永利碱厂第一次向股东发放了股息,这距离永利碱厂创办已经有12年了。
侯德榜终于有时间静下心来,整理十年来的制碱经验了。作为为数不多的几家掌握了索尔维制碱法的公司的技术主管,侯德榜完全有能力也有资格将技术细节进行保护。但此时侯德榜做出了又一个重要的决定,将自己摸索的制碱工艺整理成书,向全世界公开!很多人会不理解侯德榜这一放弃大笔金钱的举动,但是在经受过技术壁垒盘剥的侯德榜看来,这些金钱最终还会来自于劳苦百姓,一个真正的科学家不需要这样的回报的。
1933年,Manufacture of Soda T.P.Hou(《制碱》侯德榜)在纽约出版,侯德榜将自己10年来的心血毫无保留的公诸于世。
五十多年后的1991年,英国人蒂姆·伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)发明了著名的万维网(World Wide Web,即WWW),他同样没有选择申请专利,而是免费让全世界享受互联网带来的便利。
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七十多年后的2006年,孟加拉裔美国人萨尔曼·汗(Salman Khan)创办在线教育网站汗学院(又称可汗学院),放弃了上亿美元的市场,免费向全世界提供在线教育资源。
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因为他们的存在,人类才能薪火相传,分享科技带给人们的快乐。
抗日战争爆发后,永利被迫搬迁至大后方,范旭东、侯德榜决定在大后方重建化工基地,支援救国事业。在筹建四川华西化工基地时,侯德榜面临一个棘手的问题:华西的盐比天津塘沽贵几十倍,原因很简单,天津的盐是海盐,从海水中来即可,而四川的盐需要盐工一点一点地开凿盐井,往往凿出上千米深才能挖出盐水来,这种古拙的生产方式意味着超高的盐价。
过去采用的索尔维制碱法对于食盐的利用率只有70%左右,每天浪费大量的食盐不仅对不起不辞辛劳开采卤水的盐工,更意味着大量资金的浪费。“穷则思变”,在这种条件下,侯德榜决定更新制碱法。
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一处民国盐井,以前盐工要从这样的洞穴中取盐
1924年,德国人格鲁德(Glund)和吕普曼(Loepmann)实现了察安(Zhan)制碱法,和索尔维制碱法相比,察安法虽然只是间歇生产(通常情况下,间歇生产要比连续生产效率低),但将食盐利用率提高到了90%,是适用于华西化工基地的生产方法。于是在1938年8月,侯德榜率人赴德国商谈引进察安制碱法。德国人对日产10吨的试验厂开出了8万美元的高价,并且要求永利不得在东三省销售察安法生产的纯碱,潜台词很清楚,他们已经不承认东三省是中国的领土了。
范旭东,侯德榜拒绝了德方的要求,决定再一次自力更生。由于大后方的工业基础太过薄弱,无法开展有效的实验工作,侯德榜的实验团队来到香港开展工作,取得初步突破。由于在香港建工厂太容易被英国对手卜内门探听到情况,侯德榜团队一部分来到当时并未被占领的上海法租界扩大实验,侯德榜带领助手回到美国哥伦比亚大学化工系继续深入研究。终于,在1941年3月,侯德榜团队发现了比察安法结果更好的间歇制碱法。但就在这一新式碱法即将在上海法租界扩大生产时,珍珠港事件爆发,留沪人员全部西撤,上海和留在东南亚没来得及运入四川的物资全部落入敌手。
此时能够有效工作的,只剩下远在美国纽约的侯德榜一处了。
但正应了那句话,“天将降大任于是人也”,在这种环境下,侯德榜没有被现实击倒,反而迅速取得突破,将索尔维法连续生产的优点和察安法高食盐利用率的优点创造性结合起来,提出了制碱和合成氨联合生产的方法,人称侯氏制碱法,后来按照侯先生的要求,将这项制碱法正式命名为“联合制碱法”。
此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足。用一句话概括就是:节能减排降成本。如今,这仍是化学工程师面对任何一件工业品的奋斗目标。1943年,这一新方法在四川华西“新塘沽”基地试验成功,纯碱成本相比于索尔维法降低40%,设备费减少三分之一。凭借此成就,侯德榜于1943年10月获得英国化工学会授予的名誉会员荣衔,算上侯德榜,当时全球一共只有12位科学家获此殊荣。
自此,侯德榜开创铁盐鞣革技术,打破西方封锁实现索尔维法制碱并向世界公开,在国难之际顶住压力发明联合制碱法,将中国制碱业拉到世界一流,亚洲领先的水平。本着科学造福世界的原则,侯德榜将联合制碱法介绍到了巴西、印度和南非。后来,中国、巴西、印度、南非这几个有着一定工业基础的国家与从超级大国之位退下的俄罗斯一起组成了新兴市场“金砖五国(BRICS)”
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六十多年后,有一位天才用自己异禀的天赋,勤奋的工作克服重重困难,在互联网,新能源和航天三个领域创办了世界级公司,他就是被无数青年追捧的现实版“钢铁侠”——伊隆·马斯克(Elon Musk)
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然而侯德榜所处的时代没有安宁的发展空间,更没有社交网络和维基百科,以至于笔者只能从清华图书馆淘几本泛黄的旧书中了解侯德榜这位天才为中国乃至第三世界国家做出的卓越贡献。
笔者所读的侯德榜传记,书皮已外加封皮保护
但侯德榜的事业,远远没有结束。
在侯德榜前往印度进行技术指导时,印度塔塔集团向侯德榜开出了10万美元的年薪,这相当于当时世界最大化工企业杜邦公司的总工程师的薪水,但是侯德榜拒绝了丰厚的条件,在国共内战即将结束之时做出了回国的决定。历史证明,这一决定给中国人民带来的福利足以被世代铭记。