电化学工业(盐酸与烧碱)

说起电化学工业, 顾名思义, 离不开电化学。电化学是唯一以大工业为基础的学科, 它的应用分为以下几个方面:一是电解工业, 其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业;铝、钠等轻金属的冶炼, 铜、锌等的精炼也都用的是电解法。二是机械工业要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整。三是环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物。四是用于解决金属的防腐蚀问题, 因为大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题。五是许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。六是应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。

电化学工业在近代化学工业中属后起之秀。就整个化学工业而言, 我国是比较落后的, 电化学工业起步就更晚, 仅有电解、电热、电池、电镀等行业有初步的发展。

电解工业:我国电解工业始于第一次世界大战期间, 上海李云书等人以20万元资金聘用德国技师, 创办电解食盐制取烧碱的工业, 后因盐和电力价格昂贵, 产品质量又不理想而告失败。后又有天津漂白粉公司设立, 资金50万元, 先用盐硝, 后用长芦盐为原料进行电解, 但也因经营困难而停业。

最早获得成功的是实业家吴蕴初在1929年于上海创设的天原电化厂。1934年兵工署派吴钦烈去美国筹设巩县兵工厂, 其中亦有食盐电解部分, 于1936年开工制造液体氯气、漂白粉、盐酸、固体苛性钠。广东政府于1935年筹设广东省立碱厂, 于1937年开工制造漂白粉、盐酸及苛性钠液, 是为我国三大电解厂, 各厂产量不同, 每月可产漂白粉100吨, 苛性钠30吨, 盐酸100吨 (制漂白粉时停制盐酸) 。

氯酸钾也是电解工业的产品, 1917年吴蕴初曾在汉阳制造氯酸钾, 用做火柴工业的原料, 不久即停办, 到1935年转由政府经营。抗战期间四川泸县及长寿也有电解法制氯酸钾工厂, 提供制造炸药及火柴的重要原料, 每厂每年可产氯酸钾70余吨。

炼气工业:最早由法国人在上海设立东方修焊公司, 制造液氧及乙炔, 装钢瓶出售。国人自办炼气工业则始于1933年, 由郭伯良创办中国炼气公司, 产品为纯度99.8%的液氧。我国的电石工业先在杭州试办, 及至1935年由李允成在上海首创日产电石4吨的中国炼气工业公司, 1936年开始出货。抗日战争爆发后内迁至四川长寿, 至1942年才复工出货。抗战期间在云南、重庆尚有小型电石厂数家。

电池工业:1912年胡国光在上海创设国华电池厂。其后, 交通部又委托胡国光在上海浦东筹办交通电池厂。到1920年, 胡国光又创办中国蓄电池厂。此后, 上海及香港纷纷设立了各种生产电池的小型工厂。1938年后中央电池工厂在桂林、重庆、兰州等地大量生产电池, 以供应后方电讯、照明所需。

电镀工业:我国对电镀工艺的认识早在1877年以前, 1877年徐寿就发表“电气镀金法”一文, 这是我国最早涉及“电镀”的文章, 接着1880年《格致汇编》1~9期即有长篇译文“电气镀金”发表。说明我国对“镀金工艺”的认识和实践均较早。

电镀工业方面, 由于我国人民生活水平较低, 工业又不发达, 所需电镀产品极少, 所以未获迅速发展, 仅上海、广州、天津等大城市有少量镀金、镀银、镀铬的小型作坊。一般的电镀作坊都附设在制作五金工具的厂里。

盐酸工业

20世纪以来, 我国食品、染织、造纸、制革、制药、电镀、化妆品、珐琅等工业都有所发展。这些工业都要使用盐酸, 尤其是味精生产更是耗用盐酸的大户。起初, 我国不生产盐酸, 所需全靠进口。我国生产盐酸最早的工厂是英商的江苏药水厂, 但产量很小, 对市场没有多大影响。1917年, 聂汤谷、杨公庶在天津创办渤海化学工业社, 用食盐和硫酸制盐酸、硫酸钠, 每年可产盐酸500吨, 还生产泡花碱、硫化钠、碳酸镁等。这是国人自产盐酸的起点。

天原叙厂的装备

1929年, 吴蕴初在上海设厂利用电解食盐所得的氢气与氯气合成盐酸, 年产盐酸2500吨, 但产品大都供天厨味精厂使用, 很少投入市场。1935年, 广东政府集资140万元, 委派林士祥等创办广东省立碱厂, 1937年投产, 电解食盐制烧碱, 有电解槽120只, 月出烧碱100吨, 所出氯气的2/3用来制漂白粉, 1/3用以制盐酸。山西太原西北实业公司在1936年也创设了西北化学厂 (采用西门子式水平隔膜电解槽) 。抗日战争前我国生产盐酸的工厂仅七八家, 产量约4300吨, 而所需盐酸则超过此数甚远, 所以每年还得大量进口。

抗日战争爆发后, 唯内地一些小厂继续生产。到太平洋战争爆发的1942年, 盐酸进口中断, 为维持后方生产必需的盐酸, 又陆续建立了一些小厂, 但总产量仅及战前的1/7。

抗战胜利后, 天原叙厂建成投产, 天原沪厂也恢复了生产。尤其是台湾回归祖国, 利用台湾的原敌产成立了台湾碱业公司, 其中有两个分厂生产盐酸。台湾碱业公司第一工厂在高雄、原属南日本化学工业株式会社, 建于1939年, 1945年恢复生产, 每年可产盐酸1200吨。台湾碱业公司第二工厂在台南, 原是钟渊曹达株式会社台南工场, 建于1938年, 1946年恢复生产, 年产盐酸1300吨。

抗战胜利后, 1946年, 中国纺织建设公司接收了日本人的电解厂建成青岛第一化工厂, 1947年10月投产生产烧碱、盐酸、漂白粉主要供当地纺织印染工业用。战后资源委员会在天津设立天津化学工业公司, 设备有最新式HOOKETS型方形大电槽机械, 每日生产烧碱10吨, 液氯10吨。战后美国大量倾销剩余物资, 上海在抗战期间发展起来的几十个小型电化厂, 因无力与之竞争纷纷倒闭, 仅存四五家规模较大者尚能艰难维持。1949年全国盐酸产量只有1.5万吨。

天原电化厂

1923年初, 化工实业家吴蕴初创办天厨味精厂, 并在与日本“味之素”的竞争中获胜, 声誉日隆。但制造味精的主要原料之一——盐酸, 却全靠进口, 并且大部分来自日本, 这对味精的市场竞争是很不利的。为了摆脱这一处境, 吴蕴初决定自办原料基地, 集资20万元, 在上海长宁路周家桥设厂, 全套设备购自当时法属安南 (今越南) 海防的远东化学公司。1930年开工出货, 主要设备有回转变流机三台、水银整流机一台、爱伦摩电解槽 (Allen Moore Cell) 、三效蒸发器、盐酸合成炉、漂白粉制造塔等。制造过程则是将食盐溶液电解, 在阳极产生氯气, 阴极生成氢氧化钠, 释放出氢气。氢气用隔膜析出, 氯气通过哈张克列弗氏装置与石灰相遇制得漂白粉, 其余氯气与氢气燃烧化合成盐酸。天原电化厂产品有浓度为30%的液体烧碱、固体烧碱、盐酸和30%的漂白粉4种。天原电化厂一投产, 就遭到外商的打击和排挤。外商为垄断中国市场, 不惜大幅度降价倾销烧碱、漂白粉, 企图把我国新生的民族工业扼杀。为此, 天原电化厂采取相应对策, 千方百计提高质量, 改进包装方便用户, 降低成本, 同外商开展激烈的竞争, 适遭逢“九·一八事变”, 全国抗日爱国情绪高涨, 抵制日货浪潮兴起, 所以生产发展很快。到抗战前夕, 已有电解槽300只投入生产, 月产液体烧碱300吨、盐酸10吨、漂白粉77吨。

抗战爆发后, 沪西工厂遭到惨重破坏, 工厂把一些可拆迁的设备迁到重庆、余者即被日寇侵占, 归三河染料厂经营。1940年重庆分厂开工。1943年又在宜宾蒋坝开设天原叙厂 (但直到1946年12月才投产) 。1945年抗战胜利, 天原职工复员, 接收上海天原电化厂, 几经努力到1948年才有150只电槽开工, 仅为战前之半。另外, 在重庆、宜宾也有150只电槽开工。1949年天原总计有沪厂、渝厂、叙厂3处, 开工电槽约300只。

烧碱工业

三酸二碱是基本化工原料, 烧碱即其中之一。烧碱的制法有二:一是苛化法, 二是电解法。在我国, 以苛化法大规模生产烧碱始于1932年8月开工的永利制碱公司。电解法制烧碱则始于1930年8月开工的上海天原电化厂。我国烧碱产量的十分之七八出于电解法。

第一次世界大战期间海运梗阻, 舶来品断绝, 国内烧碱市场货源紧缺。1916年, 赵椿年、何景松集资20万元, 在张家口开设蒙古制碱公司, 用石灰苛化天然碱制烧碱, 成本虽高, 但仍有利可图。战事结束后, 洋碱蜂拥而来, 蒙古制碱公司随即倒闭。

烧碱不仅在化学工业中用途十分广泛, 对整个国民经济也有深远影响。第一次世界大战后, 国内烧碱市场为洋碱垄断, 自1924~1940年共输入烧碱三四百万担, 外流白银2500万两, 这是一个很大的漏洞。

1929年, 吴蕴初创建了电解食盐制烧碱的天原电化厂, 发展到抗战前夕可年产烧碱2200吨。北方制碱公司在制造纯碱获得成功后, 着手以本厂所产的纯碱和石灰为原料, 利用原有设备, 增建烧碱车间, 1932年8月顺利投产, 这是大规模国产苛化烧碱的首创。以后南方又有广东省立碱厂在广州建立。直至抗日战争前夕, 我国较大的烧碱厂仅此3家。

在这3个厂当中, 天原电化和永利制碱公司由于精心经营, 生产逐年有所发展。

抗战爆发后, 上海天原电化厂受战争创伤严重, 除部分设备内迁重庆另建天原渝厂外, 上海未拆除部分被日寇侵占。永利制碱公司则在1937年12月也被日寇劫持。随后广东省立碱厂也沦入敌手。这时只有内地一些小型电化厂坚持生产, 如四川蔡家场制酸合作社、广益化工厂、裕川化工厂、浙江省化工厂等。1940年天原渝厂投产, 该厂装置有爱伦摩电解槽150只, 月产能力为180吨。太平洋战争爆发后上海烧碱进口断绝, 烧碱奇缺, 于是一些小型电化厂纷纷开设, 先后有二三十家之多, 如天泰、天中、六合、德星、天丰、华昌、通孚、新业、中光、震中、大字、大通等, 大多使用小型爱伦摩电解槽或小型AMKMI电解槽, 总数不过300只, 生产能力尚不及抗战前天原一个厂。

战争期间, 日寇为加紧掠夺物资投入侵略战争, 在东北、华北陆续侵占和开设了一些烧碱工厂。1938年起, 在满洲曹达大连工厂增设年产3000吨的烧碱车间, 又着手在沈阳、开原等地建立电解厂。日伪东洋化学株式会社于1939年在华北汉沽建立生产烧碱、溴素、氯酸钾的工厂。日伪华北盐业公司也在1939年设厂生产烧碱。

抗战胜利后我国烧碱工业的变化可分为三个方面:一是收复被日寇侵占的工厂并复工;二是接受了一些日伪产业;三是新建烧碱工厂。

战后, 永利化学工业公司和天原电化厂分别派员工到塘沽、上海接收永利沽厂和天原沪厂, 并立即着手复工。恢复工作困难重重, 直到1949年永利沽厂的烧碱生产还没有达到战前水平;而天原沪厂经过4年多的努力电解槽才恢复到150只, 仅及战前的一半。山西太原的西北电化厂在1945年也从日寇手中收回。

抗战胜利后, 国民党政府全面接收了日本在我国东北、华北和台湾的一些烧碱工厂, 计有满洲曹达开原工厂、满洲化学工业第一制造厂、大和染料厂、东洋化学株式会社于1939年在汉沽所建的工厂、1939年由日本华北盐业公司所建的生产军需品的大沽化工厂、南日本化学工业株式会社的高雄工厂、钟渊曹达株式会社的台南工厂。这些工厂总计生产能力约2万吨, 但在抗战后期和解放战争期间均遭到严重破坏, 除台湾碱业公司第一工厂 (原南日本化学工业株式会社) 在1945年12月部分恢复生产, 第二厂 (原钟渊曹达株式会社台南工厂) 在1946年12月恢复生产, 沈阳化工厂 (前满洲化学工业第一制造厂) 部分恢复生产外, 大部分处于瘫痪、废弃状态。

抗战胜利后, 还新建了一些烧碱工厂。1946年12月天原叙厂投产, 青岛第一化工厂 (1949年后改称青岛化工厂) 也在1947年投产。此外, 台湾、上海、云南尚有一些小型电化厂在抗战后继续开工、投产。

1949年前, 我国烧碱工业虽历经几十年的建设, 但由于政治的腐败和经久不息的战乱, 致使生产得不到多大的发展。直至中华人民共和国成立前夕, 全国才有大小二三十个生产烧碱的工厂, 生产能力仅约3万吨, 产量仅1.94万吨 (大陆地区1.51万吨, 台湾省0.43万吨) , 产量规模只是当时工业发达国家的一座小型工厂而已。