余祖熙在其催化剂领域的贡献
发布时间:2010年07月17日
催化剂是现代化学工业中重要的高技术精细化工产品。使用催化剂能大大加快化学反应速度,使相关化工产品大幅度增产。中华人民共和国成立以前,我国化工生产所需的催化剂,全部从国外购进。
1950年朝鲜战争爆发后,以美国为首的一些国家对我国采取全面经济封锁政策。当时国内最大的化工企业——永利化学工业公司生产硫酸用的钒催化剂和生产合成氨用的熔铁催化剂无法从国外进口,面临全面停产的威胁。为此,永利化学工业公司紧急向全国科技界发起“钒触媒的研究”论文征稿。余祖熙怀着高度的爱国热情和历史责任感,投入钒触媒研究工作。虽然他的家距研究室只有10分钟的步行路程,但他却经常在简陋的实验室中日以继夜地艰苦工作,以简单的食品充饥,因此得了严重胃病。一年中,他完成了实验室样品制造,并写成《硫酸制造用钒触媒之研究》的论文,提出了工业化制造钒触媒的合理意见。该论文经侯德榜、曾昭伦、茅以升等组成的评选委员会严格评审,被评为一等奖。由于余祖熙在研究中充分考虑了我国资源情况,由他组织、领导的一个精干小组于1952年制造出V1型(现名S101型)钒催化剂数十吨,经工业使用,性能优于从美国孟山都(Mo-nsanto)化学公司购进的钒催化剂,从而避免了当时我国硫酸工业和一大批相关工厂停产的危险。
在钒催化剂的制造过程中,余祖熙创造了一些具有中国特色的工艺方法。如对中国硅藻土的选择和精制;从某些钒化合物中制备高纯度钒盐溶液,使有害杂质降到百万分之十以下,等等。由于这些方法简便有效,直到现在,各个催化剂厂在制造钒催化剂时仍然沿用。
1953年,余祖熙研制出A2(AI02型)氨合成催化剂,经使用表明,已达到美国化学建设公司推荐产品的质量。他继续改进,1956年正式生产A4型(AI04型)氨合成催化剂。前苏联氮肥设计专家西道罗夫曾高度评价说:“余祖熙用大别山磁铁矿制得的氨合成催化剂,在活性方面较之外国最优秀的催化剂KM-1型,并不逊色。”永利化学工业公司1936年从美国购进的φ1000氨合成反应器,用美国化学建设公司推荐的田纳西氨厂制造的氨合成催化剂,氨的生产能力仅为每天60—70吨,经改进生产能力也仅达到每天100吨左右。换用A4型催化剂后,同样是这个氨合成反应器,其他工艺条件也相近,由于催化剂活性大幅度提高,合成氨的生产能力达到每天近200吨。1958年,余祖熙和他的助手又采用熔料冷却新方法生产更优秀的A6型(AI06)氨合成催化剂。余祖熙等开创的选矿和电熔等生产工艺和主要设备,至今仍为我国各催化剂制造厂所沿用。
1955—1956年,余祖熙和助手研制成合成氨生产过程中一氧化碳变换用的C4型(B104型)催化剂。1957—1958年,余祖熙又和助手研制成V2型(S102型)环形钒催化剂,这是在世界上率先达到数以千吨计生产并在工业上成功使用的环形钒催化剂,也是迄今世界市场上尺寸最小(φ5/φ2),因而成型难度最大的环形钒催化剂。A6型、C4型和V2型催化剂都先后获得国家科委科技成果奖。这些新开发的催化剂性能都达到了当时国际上同类型催化剂的先进水平,对我国60年代后加快发展硫酸、合成氨以及化肥工业,起到了重要的推动作用。50年代末,经苏联科学院院士、世界著名钒催化剂专家波列斯可夫和国立氮肥设计研究院著名专家西道罗夫推荐,苏联政府向我国政府提出要求,从我国引进A6型氨合成催化剂和V2型环形钒催化剂的全套生产技术。
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